本書是全球第一本真正意義上介紹GNSS的書籍，描述了以GPS、格洛納斯和伽利略這三大系統為主要對象的GNSS的概況，詳盡探討了BPSK-R、BOC、MBOC/TMBOC/CBOC、AltBOC等多種信號調制技術和Interplex、CASM兩種復用調制方式，全面剖析了三大系統的衛星信號體制和導航電文，具體給出了三大系統的衛星在它們各自相應時空坐標系中的位置和速度的計算步驟，清晰地解釋了偽距、載波相位和多普勒頻率等GNSS測量值的定義及其各種測量誤差源，深刻、透徹地討論了單一GNSS、聯合GNSS和差分GNSS的定位算法，介紹了多個可用來定量評估不同衛星調制信號在碼跟蹤精度、互操作性、抗干擾、抗多徑等方面性能的參量和方法，歸納總結了現代化GNSS在星座和信號設計方面上所具有的一些優良特性和發展趨勢。本書理論分析清晰，實用性強，并且內容力求反映近些年來出現的GNSS最新技術與成果。
謝鋼，浙江紹興人。1995年本科畢業于清華大學電機工程系，隨后加入蘋果電腦公司，任軟件工程師。自1998起留學美國，并先后于1999年和2004年分別獲得波士頓大學電子與計算機工程碩士學位和斯坦福大學電子工程博士學位。在攻讀斯坦福大學博士學位期間，任斯坦福大學航空航天系GPS實驗室研究助理，研究方向為局域差分GPS。博士畢業后，一直在摩托羅拉、SiRF和CSR等多家高科技公司任資深高級工程師，專門從事對GPS/GNSS接收機的研究與開發工作。
目 錄
第1章 緒論 1
1.1 GNSS 1
1.1.1 GNSS的定義 1
1.1.2 GNSS的系統構成 4
1.1.3 GNSS定位原理 6
1.1.4 GNSS接收機設計 8
1.1.5 GNSS性能指標 12
1.2 GPS 15
1.2.1 GPS概況 15
1.2.2 GPS空間星座部分 17
1.2.3 GPS地面監控部分 22
1.2.4 GPS服務與限制 23
1.3 GLONASS 25
1.3.1 GLONASS概況 25
1.3.2 GLONASS空間星座部分 28
1.3.3 GLONASS地面監控部分 32
1.3.4 GLONASS服務 33
1.4 Galileo系統 35
1.4.1 Galileo系統概況和系統構成 35
1.4.2 Galileo系統服務 38
1.5 其他GNSS概況 40
1.5.1 我國的北斗衛星導航系統 40
1.5.2 日本準天頂衛星系統 42
1.5.3 印度區域衛星導航系統 43
參考文獻 43
第2章 BPSK-R和BOC調制 49
2.1 數字通信系統基礎 49
2.1.1 擴頻調制 49
2.1.2 載波調制 53
2.2 BPSK-R調制 55
2.2.1 BPSK-R調制信號的功率譜密度 56
2.2.2 BPSK-R調制信號的自相關函數 59
2.3 BOC調制 60
2.3.1 BOC調制信號模型 60
2.3.2 BOC調制副載波的頻譜 64
2.3.3 BOC調制信號的功率譜密度 66
2.3.4 BOC調制信號的自相關函數計算 74
2.3.5 BOC調制信號的自相關函數特征 83
2.3.6 BOC調制的優缺點 85
參考文獻 87
第3章 MBOC、AltBOC和復用調制 90
3.1 MBOC調制 90
3.1.1 MBOC調制信號的定義 90
3.1.2 TMBOC調制 93
3.1.3 CBOC調制 97
3.2 AltBOC調制 100
3.2.1 單邊帶副載波 100
3.2.2 非恒包絡AltBOC調制 102
3.2.3 恒包絡AltBOC調制 105
3.3 復用調制 109
3.3.1 Interplex調制 110
3.3.2 CASM 113
參考文獻 116
第4章 GPS信號 119
4.1 概況 120
4.2 L1 C/A信號 125
4.2.1 C/A碼 126
4.2.2 NAV電文 128
4.3 L1/L2 P(Y)信號 129
4.4 L2C信號 131
4.4.1 L2 CM/CL碼 131
4.4.2 L2C的數據調制 132
4.5 L1/L2 M信號 135
4.6 L5C信號 137
4.6.1 L5 I5/Q5碼 137
4.6.2 L5C的數據調制 139
4.7 L1C信號 141
4.7.1 L1C偽碼 141
4.7.2 L1C覆蓋碼 143
4.7.3 L1C的數據調制 144
4.8 CNAV電文 146
4.8.1 CNAV電文的結構 146
4.8.2 第0類信息條 147
4.8.3 第10～11類信息條 147
4.8.4 第12類信息條 149
4.8.5 第13～14類信息條 150
4.8.6 第15類信息條 150
4.8.7 第30～37類信息條 150
4.8.8 信息條播發順序 152
4.8.9 CRC-24Q校驗 153
4.8.10 L2C與L5C上CNAV電文之間的差異 154
4.9 CNAV-2電文 155
4.9.1 CNAV-2電文的結構 156
4.9.2 BCH編碼 157
4.9.3 LDPC編碼 158
4.9.4 塊交織編碼 159
4.9.5 CNAV-2電文的內容 161
參考文獻 164
第5章 GLONASS信號 167
5.1 概況 167
5.2 偽碼 172
5.2.1 C/A碼 172
5.2.2 P碼 173
5.2.3 時間志 174
5.3 數據調制 175
5.4 導航電文 177
5.4.1 導航電文結構 177
5.4.2 導航電文內容 178
5.4.3 導航電文即時數據 181
5.4.4 導航電文非即時數據 183
5.4.5 數據校驗算法 185
5.4.6 解譯電文的實例分析 186
參考文獻 189
第6章 Galileo信號 191
6.1 概況 191
6.2 E1信號 194
6.3 E6信號 199
6.4 E5信號 201
6.5 階梯碼 207
6.5.1 階梯碼的構筑 207
6.5.2 主碼 210
6.5.3 副碼 212
6.6 F/NAV和I/NAV電文 213
6.6.1 F/NAV和I/NAV電文的共同結構特點 214
6.6.2 F/NAV電文的結構和內容 215
6.6.3 I/NAV電文的結構和內容 218
6.6.4 F/NAV和I/NAV電文的共同參數內容 225
參考文獻 227
第7章 GNSS時空坐標系和衛星軌道計算 230
7.1 時間坐標系 230
7.1.1 協調世界時和原子時 231
7.1.2 GPS時間 232
7.1.3 GLONASS時間 235
7.1.4 Galileo系統時間 237
7.2 空間坐標系 238
7.2.1 慣性坐標系 239
7.2.2 地心地固直角坐標系 239
7.2.3 大地坐標系 242
7.2.4 站心坐標系 244
7.2.5 GPS、Galileo和GLONASS的空間坐標系 246
7.2.6 WGS-84與PZ-90之間的坐標變換 248
7.3 GPS/Galileo衛星軌道計算 251
7.4 GLONASS衛星軌道計算 255
7.4.1 衛星運動方程 255
7.4.2 龍格-庫塔法 257
7.5 衛星位置的地球自轉校正 260
參考文獻 264
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