北鬥衛星導航繫統是中國自主建設、D立運營的衛星導航繫統，已經被廣泛應用於交通、測繪、航空、航天、航海、農業、水利、救援等領域，在中國的國民經濟和國防安全中發揮著重要作用。本書根據衛星導航繫統的基本原理和北鬥衛星導航繫統的ZX技術文獻，以及導航接收機的特點，在北鬥衛星導航原理的基礎上，重點介紹北鬥導航電文的組成、北鬥接收機的技術指標和軟件接收機的信號處理方法。本書共8章，主要內容包括：緒論、空間坐標繫統與時間繫統、衛星的運動與星歷、北鬥導航衛星信號、北鬥繫統定位原理、北鬥衛星導航接收機、BDS信號的捕獲與跟蹤、GPS繫統和其他衛星導航繫統等。

D 1章 緒論 1

1.1 導航的基本概念 1

1.2 導航的分類 1

1.3 導航繫統的技術指標 3

1.4 無線電導航定位 5

1.4.1 電磁波 5

1.4.2 電磁波測量原理 7

1.4.3 無線電導航定位方法 12

1.5 北鬥衛星導航繫統 15

1.5.1 北鬥繫統的建設和發展 15

1.5.2 北鬥繫統的組成 16

1.5.3 北鬥繫統公開服務區 17

1.5.4 北鬥繫統公開服務性能指標 18

1.5.5 北鬥繫統應用與產業化 18

D 2章 空間坐標繫統與時間繫統 21

2.1 地球的運動 21

2.1.1 地球自轉 22

2.1.2 地球公轉 23

2.1.3 地球自轉角速度和線速度 24

2.1.4 地球公轉特性 24

2.1.5 地球自轉的意義 25

2.1.6 地球公轉的意義 26

2.2 坐標繫統 27

2.2.1 天球坐標繫 28

2.2.2 地球坐標繫 32

2.2.3 國家大地坐標繫統 37

2.2.4 北鬥坐標繫統 40

2.3 時間繫統 40

2.3.1 時間的基本概念 40

2.3.2 SJ時繫統 41

2.3.3 原子時繫統 42

D3章 衛星的運動與星歷 45

3.1 開普勒三定律 45

3.1.1 開普勒DI一定律 46

3.1.2 開普勒D二定律 47

3.1.3 開普勒D三定律 47

3.2 衛星運動的軌道參數 48

3.3 二體問題 49

3.3.1 衛星的無攝運動和受攝運動 49

3.3.2 二體問題概述 51

3.3.3 真近點角fs的計算 59

3.4 衛星的位置和速度計算 61

3.4.1 衛星位置的計算 61

3.4.2 衛星運行速度的計算 62

3.5 北鬥衛星星歷 64

3.5.1 北鬥衛星的廣播星歷 65

3.5.2 由廣播星歷計算BDS衛星坐標 66

3.5.3 BDS衛星的精密星歷 68

D4章 北鬥導航衛星信號 70

4.1 北鬥衛星的測距碼 70

4.1.1 隨機碼與偽隨機碼 70

4.1.2 BDS測距碼 72

4.2 載波信號 73

4.2.1 信號結構 73

4.2.2 信號特性 74

4.3 導航電文 75

4.3.1 D1導航電文 75

4.3.2 D2導航電文 77

4.3.3 導航電文數據碼糾錯編碼 78

4.3.4 D1導航電文的內容 79

4.3.5 D2導航電文的內容 81

4.4 衛星的信號強度與覆蓋 83

4.4.1 北鬥衛星的信號強度 83

4.4.2 BDS衛星對地面的覆蓋 84

D5章 北鬥繫統定位原理 87

5.1 基本概念 87

5.1.1 靜態定位和動態定位 88

5.1.2 JD定位和相對定位 88

5.1.3 差分定位 89

5.2 偽距法測量 90

5.2.1 偽距的概念 90

5.2.2 偽距測量 90

5.3 偽距觀測方程及定位計算 92

5.3.1 偽距觀測方程的建立 92

5.3.2 定位計算 92

5.4 載波相位觀測方程 96

5.4.1 載波相位測量原理 97

5.4.2 載波相位觀測方程 98

5.4.3 載波相位觀測的主要問題 98

5.5 觀測衛星的精度 99

5.5.1 北鬥繫統測量誤差 99

5.5.2 精度因子 101

5.5.3 衛星的幾何分布 103

5.6 BDS相對定位 103

5.6.1 靜態相對定位 104

5.6.2 動態相對定位 106

5.7 差分BDS 106

5.7.1 差分BDS的原理 107

5.7.2 差分BDS的分類 107

5.7.3 位置差分 108

5.7.4 偽距差分 108

5.7.5 載波相位差分 109

D6章 北鬥衛星導航接收機 111

6.1 衛星導航接收機的組成與功能 111

6.2 北鬥接收機的分類 113

6.2.1 按接收機的工作原理分類 113

6.2.2 按服務模式分類 113

6.2.3 按接收機的用途分類 114

6.2.4 按接收機的載波頻率分類 114

6.2.5 按接收機的通道數分類 115

6.3 北鬥接收機的主要技術指標 115

6.4 北鬥接收機天線 116

6.4.1 微帶天線的特點 117

6.4.2 微帶天線的基本結構 118

6.4.3 微帶天線的圓J化 119

6.5 北鬥接收機的前端 120

6.5.1 BDS接收機射頻前端繫統結構 120

6.5.2 信噪比 124

6.5.3 信噪繫數 125

6.6 BDS接收機的信號解調 126

6.6.1 模擬正交解調 126

6.6.2 數字正交解調 127

6.7 BDS接收機設計規範 130

6.7.1 導航型終端 130

6.7.2 測量型終端 131

6.7.3 定時型終端 132

6.7.4 位置報告/短報文型終端 134

D7章 BDS信號的捕獲與跟蹤 137

7.1 BDS軟件接收機 137

7.2 BDS信號的捕獲 139

7.2.1 BDS信號捕獲原理 139

7.2.2 捕獲關鍵參數分析 141

7.3 捕獲方法 144

7.3.1 串行搜索捕獲算法 144

7.3.2 FFT頻域捕獲算法 145

7.3.3 基於循環相關的快速捕獲算法 147

7.3.4 捕獲算法性能對比 149

7.4 BDS信號的跟蹤 150

7.5 載波跟蹤環 155

7.6 碼跟蹤環 157

7.7 GPS接收機中的跟蹤環 160

D8章 GPS繫統和其他衛星導航繫統 163

8.1 GPS繫統 163

8.1.1 GPS的組成 163

8.1.2 GPS的信號 164

8.1.3 GPS導航電文 166

8.1.4 GPS衛星信號的調制 168

8.1.5 GPS的時間和坐標繫統 169

8.1.6 GPS的定位精度 169

8.1.7 廣域差分增強繫統 170

8.2 GLONASS繫統 170

8.2.1 GLONASS繫統的組成 170

8.2.2 GLONASS的信號 171

8.2.3 GLONASS的導航電文 171

8.2.4 GLONASS的時間和坐標繫統 172

8.2.5 GLONASS的標準精度 172

8.2.6 GLONASS的應用範圍 173

8.3 Galileo繫統 173

8.3.1 Galileo繫統的組成 173

8.3.2 Galileo繫統的信號 174

8.3.3 Galileo繫統的服務 175