本书是全球第一本真正意义上介绍GNSS的书籍，描述了以GPS、格洛纳斯和伽利略这三大系统为主要对象的GNSS的概况，详尽探讨了BPSK-R、BOC、MBOC/TMBOC/CBOC、AltBOC等多种信号调制技术和Interplex、CASM两种复用调制方式，全面剖析了三大系统的卫星信号体制和导航电文，具体给出了三大系统的卫星在它们各自相应时空坐标系中的位置和速度的计算步骤，清晰地解释了伪距、载波相位和多普勒频率等GNSS测量值的定义及其各种测量误差源，深刻、透彻地讨论了单一GNSS、联合GNSS和差分GNSS的定位算法，介绍了多个可用来定量评估不同卫星调制信号在码跟踪精度、互操作性、抗干扰、抗多径等方面性能的参量和方法，归纳总结了现代化GNSS在星座和信号设计方面上所具有的一些优良特性和发展趋势。本书理论分析清晰，实用性强，并且内容力求反映近些年来出现的GNSS最新技术与成果。
谢钢，浙江绍兴人。1995年本科毕业于清华大学电机工程系，随后加入苹果电脑公司，任软件工程师。自1998起留学美国，并先后于1999年和2004年分别获得波士顿大学电子与计算机工程硕士学位和斯坦福大学电子工程博士学位。在攻读斯坦福大学博士学位期间，任斯坦福大学航空航天系GPS实验室研究助理，研究方向为局域差分GPS。博士毕业后，一直在摩托罗拉、SiRF和CSR等多家高科技公司任资深高级工程师，专门从事对GPS/GNSS接收机的研究与开发工作。
目 录
第1章 绪论 1
1.1 GNSS 1
1.1.1 GNSS的定义 1
1.1.2 GNSS的系统构成 4
1.1.3 GNSS定位原理 6
1.1.4 GNSS接收机设计 8
1.1.5 GNSS性能指标 12
1.2 GPS 15
1.2.1 GPS概况 15
1.2.2 GPS空间星座部分 17
1.2.3 GPS地面监控部分 22
1.2.4 GPS服务与限制 23
1.3 GLONASS 25
1.3.1 GLONASS概况 25
1.3.2 GLONASS空间星座部分 28
1.3.3 GLONASS地面监控部分 32
1.3.4 GLONASS服务 33
1.4 Galileo系统 35
1.4.1 Galileo系统概况和系统构成 35
1.4.2 Galileo系统服务 38
1.5 其他GNSS概况 40
1.5.1 我国的北斗卫星导航系统 40
1.5.2 日本准天顶卫星系统 42
1.5.3 印度区域卫星导航系统 43
参考文献 43
第2章 BPSK-R和BOC调制 49
2.1 数字通信系统基础 49
2.1.1 扩频调制 49
2.1.2 载波调制 53
2.2 BPSK-R调制 55
2.2.1 BPSK-R调制信号的功率谱密度 56
2.2.2 BPSK-R调制信号的自相关函数 59
2.3 BOC调制 60
2.3.1 BOC调制信号模型 60
2.3.2 BOC调制副载波的频谱 64
2.3.3 BOC调制信号的功率谱密度 66
2.3.4 BOC调制信号的自相关函数计算 74
2.3.5 BOC调制信号的自相关函数特征 83
2.3.6 BOC调制的优缺点 85
参考文献 87
第3章 MBOC、AltBOC和复用调制 90
3.1 MBOC调制 90
3.1.1 MBOC调制信号的定义 90
3.1.2 TMBOC调制 93
3.1.3 CBOC调制 97
3.2 AltBOC调制 100
3.2.1 单边带副载波 100
3.2.2 非恒包络AltBOC调制 102
3.2.3 恒包络AltBOC调制 105
3.3 复用调制 109
3.3.1 Interplex调制 110
3.3.2 CASM 113
参考文献 116
第4章 GPS信号 119
4.1 概况 120
4.2 L1 C/A信号 125
4.2.1 C/A码 126
4.2.2 NAV电文 128
4.3 L1/L2 P(Y)信号 129
4.4 L2C信号 131
4.4.1 L2 CM/CL码 131
4.4.2 L2C的数据调制 132
4.5 L1/L2 M信号 135
4.6 L5C信号 137
4.6.1 L5 I5/Q5码 137
4.6.2 L5C的数据调制 139
4.7 L1C信号 141
4.7.1 L1C伪码 141
4.7.2 L1C覆盖码 143
4.7.3 L1C的数据调制 144
4.8 CNAV电文 146
4.8.1 CNAV电文的结构 146
4.8.2 第0类信息条 147
4.8.3 第10～11类信息条 147
4.8.4 第12类信息条 149
4.8.5 第13～14类信息条 150
4.8.6 第15类信息条 150
4.8.7 第30～37类信息条 150
4.8.8 信息条播发顺序 152
4.8.9 CRC-24Q校验 153
4.8.10 L2C与L5C上CNAV电文之间的差异 154
4.9 CNAV-2电文 155
4.9.1 CNAV-2电文的结构 156
4.9.2 BCH编码 157
4.9.3 LDPC编码 158
4.9.4 块交织编码 159
4.9.5 CNAV-2电文的内容 161
参考文献 164
第5章 GLONASS信号 167
5.1 概况 167
5.2 伪码 172
5.2.1 C/A码 172
5.2.2 P码 173
5.2.3 时间志 174
5.3 数据调制 175
5.4 导航电文 177
5.4.1 导航电文结构 177
5.4.2 导航电文内容 178
5.4.3 导航电文即时数据 181
5.4.4 导航电文非即时数据 183
5.4.5 数据校验算法 185
5.4.6 解译电文的实例分析 186
参考文献 189
第6章 Galileo信号 191
6.1 概况 191
6.2 E1信号 194
6.3 E6信号 199
6.4 E5信号 201
6.5 阶梯码 207
6.5.1 阶梯码的构筑 207
6.5.2 主码 210
6.5.3 副码 212
6.6 F/NAV和I/NAV电文 213
6.6.1 F/NAV和I/NAV电文的共同结构特点 214
6.6.2 F/NAV电文的结构和内容 215
6.6.3 I/NAV电文的结构和内容 218
6.6.4 F/NAV和I/NAV电文的共同参数内容 225
参考文献 227
第7章 GNSS时空坐标系和卫星轨道计算 230
7.1 时间坐标系 230
7.1.1 协调世界时和原子时 231
7.1.2 GPS时间 232
7.1.3 GLONASS时间 235
7.1.4 Galileo系统时间 237
7.2 空间坐标系 238
7.2.1 惯性坐标系 239
7.2.2 地心地固直角坐标系 239
7.2.3 大地坐标系 242
7.2.4 站心坐标系 244
7.2.5 GPS、Galileo和GLONASS的空间坐标系 246
7.2.6 WGS-84与PZ-90之间的坐标变换 248
7.3 GPS/Galileo卫星轨道计算 251
7.4 GLONASS卫星轨道计算 255
7.4.1 卫星运动方程 255
7.4.2 龙格-库塔法 257
7.5 卫星位置的地球自转校正 260
参考文献 264
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