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内容简介

北斗卫星导航系统是中国自主建设、独立运营的卫星导航系统，已经被广泛应用于交通、测绘、航空、航天、航海、农业、水利、救援等领域，在中国的国民经济和国防安全中发挥着重要作用。本书根据卫星导航系统的基本原理和北斗卫星导航系统的技术文献，以及卫星导航接收机的结构和特点，在北斗卫星导航原理的基础上，重点介绍北斗导航电文的组成、北斗接收机的技术指标和软件接收机的信号处理方法。本书共8章，主要内容包括：绪论、卫星导航系统空间坐标系统与时间系统、卫星的运动与星历、北斗系统卫星信号、北斗系统定位原理、北斗卫星导航接收机、北斗系统信号的捕获与跟踪、GPS系统和其他卫星导航系统等。

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ISBN：9787121410499

开本：16(185*260)

页数：204

字数：327

本书目录

目  录


第1章  绪论	1
1.1  导航的基本概念	1
1.2  导航的分类	1
1.3  导航系统的技术指标	4
1.4  无线电导航定位	5
1.4.1  电磁波	5
1.4.2  电磁波测量原理	8
1.4.3  无线电导航定位方法	12
1.5  北斗卫星导航系统	15
1.5.1  北斗系统的建设和发展	15
1.5.2  北斗系统的组成	16
1.5.3  北斗系统公开服务区	17
1.5.4  北斗系统公开服务性能指标	18
1.5.5  北斗系统应用与产业化	18
习题	20
第2章  空间坐标系统与时间系统	21
2.1  地球的运动	21
2.1.1  地球自转	22
2.1.2  地球公转	22
2.1.3  地球自转角速度和线速度	23
2.1.4  地球公转特性	24
2.1.5  地球自转的意义	25
2.1.6  地球公转的意义	25
2.2  坐标系统	27
2.2.1  天球坐标系	27
2.2.2  地球坐标系	32
2.2.3  国家大地坐标系统	36
2.2.4  北斗坐标系统（BDCS）	39
2.3  时间系统	40
2.3.1  时间的基本概念	40
2.3.2  世界时系统	40
2.3.3  原子时系统	41
习题	44
第3章  卫星的运动与星历	45
3.1  开普勒三定律	45
3.1.1  开普勒第一定律	46
3.1.2  开普勒第二定律	47
3.1.3  开普勒第三定律	47
3.2  卫星运动的轨道参数	48
3.3  二体问题	50
3.3.1  卫星的无摄运动和受摄运动	50
3.3.2  二体问题概述	51
3.3.3  真近点角fs的计算	59
3.4  卫星的位置和运行速度计算	60
3.4.1  卫星位置的计算	60
3.4.2  卫星运行速度的计算	62
3.5  北斗卫星星历	63
3.5.1  北斗卫星的广播星历	64
3.5.2  由广播星历计算BDS卫星坐标	65
3.5.3  由广播历书计算BDS卫星坐标	68
3.5.4  卫星的精密星历	69
习题	70
第4章  北斗导航卫星信号	71
4.1  北斗卫星的测距码	71
4.1.1  伪随机码	71
4.1.2  Gold码	72
4.1.3  BDS测距码	73
4.2  载波信号	78
4.2.1  信号结构	78
4.2.2  信号特性	78
4.3  导航电文	79
4.3.1  D1导航电文	80
4.3.2  D2导航电文	81
4.3.3  导航电文数据码纠错编码	82
4.3.4  D1导航电文的内容	84
4.3.5  D2导航电文的内容	89
4.4  卫星的信号强度与覆盖	92
4.4.1  北斗卫星的信号强度	92
4.4.2  BDS卫星对地面的覆盖	94
习题	97
第5章  北斗系统定位原理	98
5.1  基本概念	99
5.1.1  静态定位和动态定位	99
5.1.2  绝对定位和相对定位	100
5.1.3  差分定位	100
5.2  伪距法测量	101
5.2.1  伪距的概念	101
5.2.2  伪距测量	102
5.3  伪距观测方程及定位计算	103
5.3.1  伪距观测方程的建立和线性化	103
5.3.2  定位计算	104
5.4  载波相位观测方程	107
5.4.1  载波相位测量原理	107
5.4.2  载波相位观测方程	108
5.4.3  载波相位观测的主要问题	109
5.5  观测卫星的精度	109
5.5.1  北斗系统测量误差	109
5.5.2  精度因子	112
5.5.3  卫星的几何分布	113
5.6  BDS相对定位	114
5.6.1  静态相对定位	115
5.6.2  动态相对定位	117
5.7  差分BDS	118
5.7.1  差分BDS的原理	118
5.7.2  差分BDS的分类	118
5.7.3  位置差分	119
5.7.4  伪距差分	120
5.7.5  载波相位差分	120
习题	121
第6章  北斗卫星导航接收机	123
6.1  卫星导航接收机的组成与功能	123
6.2  北斗接收机的分类	125
6.2.1  按接收机的工作原理分类	125
6.2.2  按服务模式分类	126
6.2.3  按接收机的用途分类	126
6.2.4  按接收机的载波频率分类	126
6.2.5  按接收机的通道数分类	127
6.3  北斗接收机的主要技术指标	127
6.4  北斗接收机天线	129
6.4.1  微带天线的特点	129
6.4.2  微带天线的基本结构	130
6.4.3  微带天线的圆极化	131
6.5  北斗接收机的前端	132
6.5.1  BDS接收机射频前端系统结构	133
6.5.2  信噪比	137
6.5.3  信噪系数	137
6.5.4  灵敏度	138
6.6  BDS接收机的信号解调	139
6.6.1  模拟正交解调	139
6.6.2  数字正交解调	140
6.7  BDS接收机设计规范	143
6.7.1  导航型终端	143
6.7.2  测量型终端	144
6.7.3  定时型终端	145
6.7.4  位置报告/短报文型终端	147
习题	149
第7章  北斗系统信号的捕获与跟踪	150
7.1  BDS软件接收机	150
7.2  BDS信号的捕获	152
7.2.1  BDS信号捕获原理	152
7.2.2  捕获关键参数分析	154
7.3  捕获算法	157
7.3.1  串行搜索捕获算法	157
7.3.2  FFT频域捕获算法	158
7.3.3  基于循环相关的快速捕获算法	160
7.3.4  捕获算法性能对比	162
7.4  BDS信号的跟踪	163
7.5  载波跟踪环	167
7.6  码跟踪环	169
7.7  BDS接收机中的跟踪环	172
7.8  多路径效应	174
习题	176
第8章  GPS和其他卫星导航系统	177
8.1  GPS	177
8.1.1  GPS的组成	177
8.1.2  GPS的信号	178
8.1.3  GPS的导航电文	180
8.1.4  GPS卫星信号的调制	182
8.1.5  GPS的时间和坐标系统	183
8.1.6  GPS的定位精度	184
8.1.7  广域差分增强系统	184
8.2  GLONASS	184
8.2.1  GLONASS的组成	185
8.2.2  GLONASS的信号	185
8.2.3  GLONASS的导航电文	186
8.2.4  GLONASS的时间和坐标系统	186
8.2.5  GLONASS的标准精度	187
8.2.6  GLONASS的应用范围	187
8.3  Galileo系统	188
8.3.1  Galileo系统的组成	188
8.3.2  Galileo系统的信号	189
8.3.3  Galileo系统的服务	190
参考文献	192

展开

前言

前    言


卫星导航系统能够为地球表面和近地空间的广大用户提供全天时、全天候、高精度的定位、导航和授时服务，是拓展人类活动、促进社会发展的重要空间基础设施，为人类带来了巨大的社会和经济效益。
1994年，中国启动了北斗卫星导航试验系统的工程建设。在2000年，建成了北斗卫星导航试验系统，标志着中国成为继美、俄之后世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。北斗卫星导航系统是中国自主研发的定位系统，为本国及相邻国家提供定位、导航和授时服务。该系统的建立使我们摆脱了对GPS及其他定位系统的依赖，维护了国家的安全，体现了国家实力。它的快速发展不仅可以促进国家的经济建设，也提高了中国在世界的地位。
2015年3月30日，新一代北斗导航卫星在西昌卫星发射中心发射升空，卫星顺利进入预定轨道。这颗卫星的发射成功标志着我国北斗卫星导航系统由区域运行向全球拓展的启动实施。2018年11月19日北斗三号系统第18和19颗中圆地球轨道组网卫星的成功发射，标志着我国北斗三号基本系统星座部署圆满完成。将向“一带一路”国家和地区提供基本导航服务，迈出从区域走向全球的关键一步。 
2020年7月31日，习近平总书记向世界宣布北斗三号全球卫星导航系统正式开通，标志着北斗“三步走”发展战略圆满完成，北斗迈进全球服务新时代。北斗三号具备导航定位和通信数传两大功能，可提供定位导航授时、短报文通信、国际搜救、星基增强、地基增强、精密单点定位共6类服务，是功能强大的全球卫星导航系统。
目前，北斗系统已全面服务交通运输、公共安全、救灾减灾、农林牧渔、城市治理等行业，融入电力、金融、通信等国家核心基础设施建设。
目前，国内外出版了相当多有关卫星导航定位系统的书籍，但大多以GPS为主要内容，北斗卫星导航系统的著作却不多。为了普及北斗卫星导航系统的技术和知识，促进北斗系统的应用和推广，出版一本以北斗卫星导航系统为主要内容的书籍很有必要。本书是作者在多年卫星导航技术高等教育教学与科研工作的基础上，根据北斗卫星导航系统的相关技术文件，将卫星导航理论与北斗系统相融合撰写而成的，可以作为通信、雷达、导航、测控等专业高年级本科生和研究生相关课程的教材，以及导航或相关专业领域科技工作者的参考书。
本书共8章，主要内容包括：绪论、空间坐标系统与时间系统、卫星的运动与星历、北斗导航卫星信号、北斗系统定位原理、北斗卫星导航接收机、北斗系统信号的捕获与跟踪、GPS和其他卫星导航系统等。
本书配套电子课件、习题参考答案等，请登录华信教育资源网（http://www.hxedu.com.cn）免费注册下载。
本书是在皮亦鸣教授的主持下撰写而成的。第1章由皮亦鸣撰写，第2～6章由范录宏撰写，第7～8章由李晋撰写。全书由李晋统稿并完成文字校对，由范录宏整体修改、定稿。
本书的出版得到了电子科技大学新编特色教材建设项目的资助，在编写的过程中得到了电子科技大学信息与通信工程学院曹宗杰教授、闵锐研究员的指导和帮助，在此表示诚挚的感谢。同时，感谢电子工业出版社王羽佳编辑对本书的出版给予的大力支持。
本书涉及内容广泛，北斗系统还在不断完善和发展中，加之作者水平有限，书中难免有错误和疏漏，敬请读者批评指正。

作  者    
2021年1月于成都

展开

作者简介

范录宏，博士，电子科技大学信息与通信工程学院副教授，硕士生导师，IEEE会员，中国电子学会会员。长期从事卫星导航与定位、雷达成像等方面的研究工作，曾主持和参与了多项国家级和省部级科研项目，获得国家发明专利5项，在国内外学术刊物和会议上发表学术论文十多篇。讲授研究生课程“卫星导航原理与应用”和本科生课程“导航与定位技术”多年。

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