GPS原理与应用(第二版)

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本书系统、深入地阐述了GPS的各项相关内容，包括其发展背景、基本原理、系统构成、信号特性、接收机信号处理、信道恶化及抗干扰、性能评估、差分技术、与其他传感器的组合和网络辅助、GALILEO及其他卫星导航系统，以及GNSS市场和应用。本书的内容丰富，实用性强，理论分析清楚，工程示例翔实，充分反映了近年来的新技术和新成果，是卫星导航领域的一本优秀参考书。
本书可以作为卫星导航定位及相关领域的系统设计师、算法设计师、软硬件工程师和科技工作者的业务工具书，也可作为高校相关专业教师和研究生教学的教材和参考书。

Elliott D.Kaplan是美国MITRE公司的一级工程师，于美国东北大学获得电气工程学硕士学位，目前是导航研究所（ION）的活跃成员。

第1章 绪论
　1.1 引言
　1.2 GPS计划简史
　1.3 GPS概述
　1.4 GPS现代化计划
　1.5 GALILEO卫星系统
　1.6 俄罗斯GLONASS系统
　1.7 中国北斗系统
　1.8 各种增强措施
　1.9 市场与应用
　1.10本书的组织
　参考文献
第2章 卫星导航原理
　2.1 利用到达时间测量值测距的原理
　2.2 参考坐标系
　2.3 卫星轨道的基础知识
　2.4 利用伪随机噪声码确定位置
　2.5 求解用户的速度
　2.6 时间和GPS
　参考文献

　　GPS可以在全球范围内为数量不限的海陆空天用户提供全天候的、连续精确的位置、速度和时间信息，其建成和成功应用是现代科学技术发展的结晶，是导航技术现代化的重要标志，为美国带来了巨大的军事和经济利益，也引起了世界各国的普遍关注。一些国家相继投资建设自己的卫星导航系统或增强系统，如俄罗斯的GLONASS、欧盟的GALILEO系统和中国的北斗系统等。伴随着已建成系统的现代化和新系统建设的热潮，以GPS为代表的卫星导航技术、产品、应用和服务也正处于飞速发展之中。基于如此种种，《GPS原理与应用》（第二版）中文版的适时出版是非常重要的。.
　　本书译自2006年由Elliott D. Kaplan和Christopher J. Hegarty主编的Understanding GPS: Principles and Applications第二版。第二版的推出是在第一版获得畅销并广为引证的基础上，根据卫星导航系统的升级换代和新技术的不断涌现，对原有内容进行了较大程度的更新，增加了若干新论题，同时列举了大量最新的公式、示例及图表，从而及时为广大卫星导航研究人员和从业人员提供了丰富的信息、广泛的参考空间和有用的实践指导。
　　全书共十二章，从对技术背景、卫星导航原理、系统构成和GPS信号特性的介绍入手，分析了GPS接收机中信号捕获、跟踪、数据解调和观测量获取的过程，阐述了干扰对信号接收的影响及其减轻措施，讨论了单点GPS的精度、可用性、完好性和连续性。还论及差分技术，其他传感器及网络辅助技术，GALILEO，GLONASS，北斗和QZSS系统以及GNSS市场和应用。这种斜坡式结构可适用于不同要求的读者阅读。..
　　本书的撰写人都是从事相关领域工作的专家，具有多年科学研究和工程实践经验，在卫星导航技术领域积累了丰厚的知识、经验和素材。书中将透彻的理论阐释和工程实际问题紧密结合，同时融入了许多新内容，例如GPS系统和信号的现代化，高度坐标与大地水准面，星座设计，M码跟踪误差，军码直捕，信噪比测量和锁定检测，RF干扰和多径的影响及减轻，电离层闪烁，硬件偏差，GPS连续性，基于载波相位差分的定姿，DGPS电文格式，GPSI组合中的载波环辅助、码环辅助和超紧组合，GALILEO和其他卫星导航系统，以及GNSS的新市场和新应用等。本书综合性较强，对问题的论述精辟深入，应用举例题材新颖，并给出了许多参考文献，在GPS界较有影响，曾被许多学术论文引用。对于卫星导航及相关领域的系统设计师、工程师、高校教师和高年级本科生、研究生而言，堪称是一本不可多得的优秀参考书。
　　本书由北京航空航天大学电子信息工程学院副教授寇艳红博士完成翻译工作。由邱致和、王万义同志翻译的本书第一版为第二版的翻译提供了大量有用的参考。北京航空航天大学2004～2006级研究生李丹、朱正鹏、边亮、王宾、张硕、梁云华、张等协助进行了大量输入和排版工作，赵昀博士、张波博士和李锐博士也为译稿提出了不少中肯的意见。译者对此表示诚挚的感谢。翻译中译者力求忠实于原著，但限于时间及水平，不妥之处在所难免，敬请读者不吝指正。...
　　

　　自从写作本书第一版以来，全球定位系统（GPS）的应用已几乎是无处不在。GPS提供的位置、速度和时间信息使我们日常生活中的许多应用得以进行。GPS正处在发展演进当中，将为军民用户提供更高的精度和稳健性。增强系统的繁荣和其他系统——包括GALILEO系统的发展已经显著改变了卫星导航的前景。这些重要的事件也推进了本书第二版的编写。.
　　同第一版一样，第二版的目标是为读者提供一个完整的GPS系统工程论述。本书的作者是由多学科专家组成的一个团队，在本书所讨论的领域中具有实践经验。他们为每一个论题都提供了全面论述。在新版的工作中我们试图修改第一版内容使之跟得上新发展，这是通过对一些已有内容的修订和新内容的大量增加来实现的。
　　新增内容包括卫星星座设计准则，对新卫星（BlockIIR，BlockIIR-M，BlockIIF）的描述，对控制区段和升级计划的全面叙述，对卫星信号调制特性的介绍，对现代化GPS卫星信号（L2C，L5和M码）的描述，以及对GPS信号处理技术进展的综述。第一版中关于干扰对传统GPS信号影响的论述被大大扩展，同时新增加了关于干扰对现代GPS信号影响的论述。此外，还新添了对多径和电离层闪烁以及对GPS信号的相关影响的深入讨论。
　　GPS的精度在过去10年间得到了显著改进。本书给出了GPS精密定位和标准定位服务的最新误差预算，也包括测得的性能数据、对服务连续性的讨论以及可用性和完好性的最新诠释。..
　　第一版中对差分GPS的论述也得以大大扩展。全面阐述了GPS误差随着地理位置和时间的变化。本版中的新增内容还有对使用载波相位技术进行定姿的讨论、对星基增强系统（如WAAS，MSAS和EGNOS）的详细描述，以及对许多其他运行中或计划中的基于码和载波的差分系统的描述。
　　将GPS组合到还依赖于其他传感器的导航系统中仍然需要广泛的实践。第一版中关于将GPS同惯性和汽车传感器组合的内容得到了相当多的扩展。第二版中新增的内容是关于将GPS接收机嵌入手机中的全面论述，其中包括对网络辅助方法的详述。
　　除了GPS，本书还尽可能详细地给出了欧盟GALILEO计划在发展现阶段的有关情况。同时，也涉及俄罗斯的GLONASS、中国的北斗和日本的准天顶卫星系统。
　　同第一版一样，本书的结构组织如下：一个具有一般性科技背景知识的读者可以通过前面几章的学习了解GPS的基本原理与用法；而具有较强的工程/科学背景的读者将能够深入钻研更深的技术内容并从中受益。正是数学或技术复杂性的这种“斜坡式上升”，以及对关键论题的论述，才使得本书能够作为学生的教科书和参考资料。本书的第一版在全世界范围销售了1万多册。我们希望第二版将建立在第一版成功的基础上，并对从事涉及GPS和其他卫星导航系统应用的数量快速增长的工程师和科学家有所裨益。
　　尽管本书一般是为工程/科学团体编写的，却用了一整章着墨于全球导航卫星系统（GNSS）的市场和应用。这一点区别于仅仅关注GPS市场和应用的第一版。这里给出的意见来自编写本书的作者们，而不必反映MITRE公司的观点。...