本書詳細介紹了GPS、GLONASS、BeiDou、Galileo、QZSS和NavIC繫統的**信息，涵蓋了各個繫統的星座配置、衛星、地面控制繫統和用戶設備，提供了詳細的衛星信號特征。內容包括GNSS簡介、衛星導航基礎、全球衛星導航繫統、GLONASS、伽利略繫統、北鬥衛星導航繫統、區域衛星導航繫統、GNSS接收機、GNSS擾亂、GNSS誤差、獨立GNSS的性能、差分GNSS和精密單點定位、GNSS與其他傳感器的組合及網絡輔助、GNSS市場與應用。本書可作為高校相關專業學生學習GNSS基本知識的教材，也可供業內相關技術人員參考。

Elliott D. Kaplan，美國馬薩諸塞州貝德福德MITRE公司首席工程師，美國紐約理工學院電氣工程理學學士，美國東北大學電氣工程理學碩士。自1986年以來，Kaplan先生一直積極參與GPS相關的政府計劃。他目前正在支持美國空軍研究實驗室航天飛行局和GPS理事會的活動，其中包括AFRL導航技術衛星3（NTS-3）的開發。
寇艷紅，博士，北京航空航天大學電子信息工程學院副教授。長期從事衛星導航、通信與信號處理領域的科研和教學工作，擔任CSNC、ION GNSS/ITM、CPGPS、MMT等國際會議分會主席，中國第二代衛星導航繫統重大專項專家組專家。已主持完成科研項目30餘項，發表論文百餘篇、合著1部、譯著2部、標準2部，獲授權發明專利十餘項，獲省部級科技進步獎6項、校優秀教學成果獎2項。

目 錄
第1章 引言\t1
1．1 簡介\t1
1．2 GNSS概述\t1
1．3 全球定位繫統\t2
1．4 全球導航衛星繫統\t3
1．5 伽利略繫統\t4
1．6 北鬥繫統\t5
1．7 區域繫統\t6
1．7．1 準天頂衛星繫統\t6
1．7．2 印度導航星座（NavIC）\t7
1．8 增強繫統\t7
1．9 市場與應用\t8
1．10 本書的結構\t9
參考文獻\t12
第2章 衛星導航基礎\t13
2．1 利用到達時間測量值測距的概念\t13
2．1．1 二維定位\t13
2．1．2 衛星測距碼定位原理\t15
2．2 參考坐標繫\t17
2．2．1 地心慣性坐標繫\t17
2．2．2 地心地固坐標繫\t17
2．2．3 當地切平面（當地地平）坐標繫\t19
2．2．4 本體框架坐標繫\t20
2．2．5 大地（橢球）坐標\t21
2．2．6 高度坐標與大地水準面\t22
2．2．7 國際地球參考框架\t23
2．3 衛星軌道基礎\t24
2．3．1 軌道力學\t24
2．3．2 星座設計\t28
2．4 GNSS信號\t33
2．4．1 射頻載波\t33
2．4．2 調制\t33
2．4．3 次級碼\t36
2．4．4 復用技術\t36
2．4．5 信號模型與特性\t37
2．5 利用測距碼確定位置\t41
2．5．1 確定衛星到用戶的距離\t41
2．5．2 用戶位置的計算\t43
2．6 求解用戶的速度\t45
2．7 頻率源、時間和GNSS\t47
2．7．1 頻率源\t47
2．7．2 時間和GNSS\t53
參考文獻\t53
第3章 全球衛星導航繫統\t55
3．1 概述\t55
3．1．1 空間段概述\t55
3．1．2 控制段概述\t55
3．1．3 用戶段概述\t56
3．2 空間段描述\t56
3．2．1 GPS衛星星座描述\t56
3．2．2 星座設計指南\t58
3．2．3 分階段發展的空間段\t60
3．3 控制段描述\t75
3．3．1 OCS的當前配置\t76
3．3．2 OCS的進化\t86
3．3．3 OCS未來計劃的升級\t88
3．4 用戶段\t89
3．4．1 GNSS接收機的特性\t89
3．5 GPS大地測量和時標\t93
3．5．1 大地測量\t93
3．5．2 時間繫統\t94
3．6 服務\t94
3．6．1 SPS性能標準\t95
3．6．2 PPS性能標準\t97
3．7 GPS信號\t99
3．7．1 傳統信號\t99
3．7．2 現代化信號\t110
3．7．3 民用導航（CNAV）和CNAV-2導航數據\t116
3．8 GPS星歷參數和衛星位置計算\t120
3．8．1 傳統星歷參數\t120
3．8．2 CNAV和CNAV-2星歷參數\t121
參考文獻\t123
第4章 全球導航衛星繫統\t126
4．1 簡介\t126
4．2 空間段\t127
4．2．1 星座\t127
4．2．2 衛星\t128
4．3 地面段\t131
4．3．1 繫統控制中心\t131
4．3．2 中央同步器\t131
4．3．3 遙測、跟蹤和指揮\t132
4．3．4 激光測距站\t132
4．4 GLONASS用戶設備\t132
4．5 大地測量學與時間繫統\t133
4．5．1 大地測量參考坐標繫\t133
4．5．2 GLONASS時間\t134
4．6 導航服務\t135
4．7 導航信號\t135
4．7．1 FDMA導航信號\t135
4．7．2 頻率\t136
4．7．3 調制\t137
4．7．4 編碼特性\t137
4．7．5 GLONASS P碼\t138
4．7．6 導航電文\t138
4．7．7 C/A碼導航電文\t139
4．7．8 P碼導航電文\t139
4．7．9 CDMA導航信號\t140
致謝\t142
參考文獻\t142
第5章 伽利略繫統\t144
5．1 項目概述和目標\t144
5．2 伽利略繫統的實現\t145
5．3 伽利略服務\t145
5．3．1 伽利略開放服務\t145
5．3．2 公共監管服務\t146
5．3．3 商業服務\t146
5．3．4 搜索與救援服務\t146
5．3．5 生命安全服務\t146
5．4 繫統概述\t146
5．4．1 地面任務段\t149
5．4．2 地面控制段\t152
5．4．3 空間段\t153
5．4．4 運載火箭\t158
5．5 伽利略信號特征\t159
5．5．1 伽利略擴頻碼和序列\t161
5．5．2 導航電文結構\t162
5．5．3 正向糾錯編碼和塊交織\t163
5．6 互操作性\t164
5．6．1 伽利略大地參考坐標繫\t164
5．6．2 時間參考坐標繫\t164
5．7 伽利略搜索和救援任務\t165
5．7．1 SAR/Galileo服務描述\t165
5．7．2 歐洲SAR/Galileo覆蓋區域和MEOSAR環境\t166
5．7．3 SAR/Galileo繫統架構\t168
5．7．4 SAR頻率計劃\t170
5．8 伽利略繫統性能\t172
5．8．1 授時性能\t172
5．8．2 測距性能\t173
5．8．3 定位性能\t176
5．8．4 最終運營能力的預期性能\t177
5．9 繫統部署完成FOC的時間\t178
5．10 FOC之後繫統伽利略的發展\t179
參考文獻\t179
第6章 北鬥衛星導航繫統\t181
6．1 概述\t181
6．1．1 北鬥衛星導航繫統簡介\t181
6．1．2 北鬥的發展歷程\t182
6．1．3 BDS的特點\t185
6．2 BDS的空間段\t186
6．2．1 BDS星座\t186
6．2．2 BDS衛星\t190
6．3 BDS控制段\t191
6．3．1 BDS控制段的組成\t191
6．3．2 BDS控制段的運行\t192
6．4 大地測量參考繫和時間參考繫\t192
6．4．1 BDS坐標繫\t192
6．4．2 BDS時間繫統\t193
6．5 BDS服務\t193
6．5．1 BDS服務類型\t193
6．5．2 BDS RDSS服務\t194
6．5．3 BDS RNSS服務\t195
6．5．4 BDS SBAS服務\t197
6．6 BDS信號\t197
6．6．1 RDSS信號\t197
6．6．2 BDS區域繫統的RNSS信號\t198
6．6．3 BDS全球繫統的RNSS信號\t205
參考文獻\t207
第7章 區域衛星導航繫統\t209
7．1 準天頂衛星繫統\t209
7．1．1 概述\t209
7．1．2 空間段\t209
7．1．3 控制段\t211
7．1．4 大地測量和時間繫統\t213
7．1．5 服務\t213
7．1．6 信號\t214
7．2 印度導航星座\t217
7．2．1 概述\t217
7．2．2 空間段\t218
7．2．3 NavIC控制段\t219
7．2．4 大地測量和時間繫統\t221
7．2．5 導航服務\t223
7．2．6 信號\t223
7．2．7 應用和NavIC用戶設備\t224
參考文獻\t225
第8章 GNSS接收機\t228
8．1 概述\t228
8．1．1 和電子設備\t229
8．1．2 前端\t230
8．1．3 數字存儲器（緩衝器和多路復用器）和數字接收機通道\t230
8．1．4 接收機控制和處理、導航控制和處理\t230
8．1．5 參考振蕩器和頻率合成器\t230
8．1．6 用戶和/或外部接口\t231
8．1．7 備用接收機控制接口\t231
8．1．8 電源\t231
8．1．9 小結\t231
8．2 天線\t231
8．2．1 所需屬性\t232
8．2．2 天線設計\t232
8．2．3 軸比\t234
8．2．4 電壓駐波比\t236
8．2．5 天線噪聲\t237
8．2．6 無源天線\t238
8．2．7 有源天線\t238
8．2．8 智能天線\t238
8．2．9 軍用天線\t239
8．3 前端\t239
8．3．1 功能描述\t240
8．3．2 增益\t241
8．3．3 下變頻方案\t242
8．3．4 輸出到ADC\t242
8．3．5 ADC、數字增益控制和模擬頻率合成器功能\t243
8．3．6 ADC實現損耗及設計示例\t244
8．3．7 ADC采樣率與抗混疊\t247
8．3．8 ADC欠采樣\t249
8．3．9 噪聲繫數\t251
8．3．10 動態範圍、態勢感知及對噪聲繫數的影響\t251
8．3．11 與GLONASS FDMA信號的兼容性\t253
8．4 數字通道\t254
8．4．1 快速功能\t254
8．4．2 慢速功能\t267
8．4．3 搜索功能\t271
8．5 捕獲\t286
8．5．1 單次試驗檢測器\t286
8．5．2 唐檢測器\t289
8．5．3 N中取M檢測器\t291
8．5．4 組合唐與N中取M檢測器\t293
8．5．5 基於FFT的技術\t293
8．5．6 GPS軍用信號直捕\t295
8．5．7 微調多普勒與峰值碼搜索\t301
8．6 載波跟蹤\t301
8．6．1 載波環鋻別器\t302
8．7 碼跟蹤\t306
8．7．1 碼環鋻別器\t306
8．7．2 BPSK-R信號\t308
8．7．3 BOC信號\t310
8．7．4 GPS P(Y)碼無碼/半無碼處理\t311
8．8 環路濾波器\t311
8．8．1 PLL濾波器設計\t313
8．8．2 FLL濾波器設計\t314
8．8．3 FLL輔助PLL濾波器設計\t314
8．8．4 DLL濾波器設計\t315
8．8．5 穩定性\t315
8．9 測量誤差和跟蹤門限\t323
8．9．1 PLL跟蹤環測量誤差\t323
8．9．2 PLL熱噪聲\t323
8．9．3 由振動引起的振蕩器相位噪聲\t325
8．9．4 艾倫偏差振蕩器相位噪聲\t326
8．9．5 動態應力誤差\t327
8．9．6 參考振蕩器加速度應力誤差\t327
8．9．7 總PLL跟蹤環測量誤差與門限\t328
8．9．8 FLL跟蹤環測量誤差\t330
8．9．9 碼跟蹤環測量誤差\t331
8．9．10 BOC碼跟蹤環測量誤差\t336
8．10 偽距、?偽距和積分多普勒的形成\t337
8．10．1 偽距\t338
8．10．2 偽距\t347
8．10．3 積分多普勒\t348
8．10．4 偽距載波平滑\t349
8．11 接收機的初始工作順序\t350
8．12 數據解調\t352
8．12．1 傳統GPS信號解調\t353
8．12．2 其他GNSS信號的數據解調\t356
8．12．3 數據誤比特率比較\t357
8．13 特殊的基帶功能\t358
8．13．1 信噪功率比估計\t358
8．13．2 鎖定檢測器\t360
8．13．3 周跳編輯\t365
參考文獻\t371
第9章 GNSS擾亂\t374
9．1 概述\t374
9．2 干擾\t374
9．2．1 干擾類型與干擾源\t374
9．2．2 影響\t377
9．2．3 干擾抑制\t397
9．3 電離層閃爍\t400
9．3．1 基礎物理\t400
9．3．2 幅度衰落與相位擾動\t400
9．3．3 對接收機的影響\t401
9．3．4 抑制\t402
9．4 信號阻塞\t402
9．4．1 植被\t402
9．4．2 地形\t403
9．4．3 人造建築物\t406
9．5 多徑\t407
9．5．1 多徑特性及模型\t408
9．5．2 多徑對接收機性能的影響\t410
9．5．3 多徑抑制\t416
參考文獻\t417
第10章 GNSS誤差\t420
10．1 簡介\t420
10．2 測量誤差\t420
10．2．1 衛星鐘誤差\t421
10．2．2 星歷誤差\t424
10．2．3 相對論效應\t427
10．2．4 大氣效應\t429
10．2．5 接收機噪聲和分辨率\t440
10．2．6 多徑與遮蔽效應\t440
10．2．7 硬件偏差誤差\t441
10．3 偽距誤差預算\t444
參考文獻\t444
第11章 獨立GNSS的性能\t446
11．1 簡介\t446
11．2 位置、速度和時間估計的概念\t446
11．2．1 GNSS中的衛星幾何分布和精度因子\t446
11．2．2 GNSS星座的DOP特性\t450
11．2．3 精度指標\t453
11．2．4 加權最小二乘\t456
11．2．5 其他狀態變量\t456
11．2．6 卡爾曼濾波\t457
11．3 GNSS可用性\t458
11．3．1 使用24顆衛星的標稱GPS星座預測GPS可用性\t458
11．3．2 衛星故障對GPS可用性的影響\t459
11．4 完好性\t465
11．4．1 關於危險程度的討論\t465
11．4．2 完好性異常的來源\t465
11．4．3 完好性改進技術\t467
11．5 連續性\t475
11．5．1 GPS\t475
11．5．2 GLONASS\t476
11．5．3 伽利略\t476
11．5．4 北鬥\t476
參考文獻\t476
第12章 差分GNSS和精密單點定位\t478
12．1 簡介\t478
12．2 基於碼的DGNSS\t479
12．2．1 局域DGNSS\t479
12．2．2 區域DGNSS\t482
12．2．3 廣域DGNSS\t482
12．3 基於載波的DGNSS\t484
12．3．1 基線的實時精準確定\t484
12．3．2 靜態應用\t497
12．3．3 機載應用\t498
12．3．4 姿態確定\t500
12．4 精密單點定位\t501
12．4．1 傳統PPP\t501
12．4．2 具有模糊度解算的PPP\t503
12．5 RTCM SC-104電文格式\t506
12．5．1 2．3版\t506
12．5．2 3．3版\t508
12．6 DGNSS和PPP示例\t509
12．6．1 基於碼的DGNSS\t509
12．6．2 基於載波\t524
12．6．3 PPP\t527
參考文獻\t528
第13章 GNSS與其他傳感器的組合及網絡輔助\t531
13．1 概述\t531
13．2 GNSS/慣性組合\t532
13．2．1 GNSS接收機性能問題\t532
13．2．2 慣性導航繫統綜述\t534
13．2．3 卡爾曼濾波器作為繫統組合器\t539
13．2．4 GNSSI組合方法\t542
13．2．5 典型GPS/INS卡爾曼濾波器設計\t544
13．2．6 實現卡爾曼濾波器的注意事項\t548
13．2．7 可控接收模式天線的組合\t548
13．2．8 跟蹤環路的慣性輔助\t550
13．3 陸地車輛繫統中的傳感器組合\t555
13．3．1 引言\t555
13．3．2 陸地車輛增強傳感器\t558
13．3．3 陸地車輛傳感器組合\t571
13．4 A-GNSS：基於網絡的捕獲和定位輔助\t576
13．4．1 輔助GNSS的歷史\t578
13．4．2 應急響應繫統要求和指南\t579
13．4．3 輔助數據對捕獲時間的影響\t584
13．4．4 無線設備中的GNSS接收機集成\t588
13．4．5 網絡輔助的來源\t590
13．5 移動設備中的混合定位\t601
13．5．1 引言\t601
13．5．2 移動設備增強傳感器\t602
13．5．3 移動設備傳感器組合\t607
參考文獻\t609
第14章 GNSS市場與應用\t613
14．1 GNSS：基於支持技術的復雜市場\t613
14．1．1 簡介\t613
14．1．2 市場挑戰的定義\t614
14．1．3 GNSS市場的預測\t615
14．1．4 市場隨時間的變化\t616
14．1．5 市場範圍和細分\t617
14．1．6 政策依賴性\t617
14．1．7 GNSS市場的特點\t617
14．1．8 銷售預測\t618
14．1．9 市場局限性、競爭體繫和政策\t618
14．2 GNSS的民用應用\t619
14．2．1 基於位置的服務\t619
14．2．2 道路\t620
14．2．3 GNSS在測繪、制圖和地理信息繫統中的應用\t621
14．2．4 農業\t621
14．2．5 海洋\t622
14．2．6 航空\t623
14．2．7 無人駕駛飛行器和無人機\t624
14．2．8 鐵路\t625
14．2．9 授時與同步\t625
14．2．10 空間應用\t625
14．2．11 GNSS室內挑戰\t626
14．3 政府及軍事應用\t626
14．3．1 軍事用戶設備：航空、船舶和陸地\t626
14．3．2 自主接收機：智能武器\t627
14．4 結論\t628
參考文獻\t628
附錄A 最小二乘和加權最小二乘估計\t629
參考文獻\t629
附錄B 頻率源穩定度測量\t630
B．1 引言\t630
B．2 頻率標準穩定度\t630
B．3 穩定度的測量\t631
B．3．1 艾倫方差\t631
B．3．2 哈達瑪方差\t631
參考文獻\t632
附錄C 自由空間傳播損耗\t633
C．1 簡介\t633
C．2 自由空間傳播損耗\t633
C．3 功率譜密度與功率通量密度的轉換\t635
參考文獻\t635