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GPS/GNSS原理與應用（第3版）

為了解決gnss定位系統的問題，作者 這樣論述：

本書詳細介紹了GPS、GLONASS、BeiDou、Galileo、QZSS和NavIC系統的**資訊，涵蓋了各個系統的星座配置、衛星、地面控制系統和使用者設備，提供了詳細的衛星信號特徵。   本書包括GNSS簡介、衛星導航基礎、全球衛星導航系統、GLONASS、伽利略系統、北斗衛星導航系統、區域衛星導航系統、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與其他感測器的組合及網路輔助、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. Kapl

an，美國麻塞諸塞州貝德福德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相關的政府計畫。他目前正在支持美國空軍研究實驗室航太飛行局和GPS理事會的活動，其中包括AFRL導航技術衛星3（NTS-3）的開發。 寇豔紅，博士，北京航空航太大學電子資訊工程學院副教授。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系統重大專項專家組專家。已主持完成科研專案30余項，發表論文百餘篇、合著1部、譯著2部、標

準2部，獲授權發明專利十余項，獲省部級科技進步獎6項、校優秀教學成果獎2項。 第1章 引言 1 1．1 簡介 1 1．2 GNSS概述 1 1．3 全球定位系統 2 1．4 全球導航衛星系統 3 1．5 伽利略系統 4 1．6 北斗系統 5 1．7 區域系統 6 1．7．1 准天頂衛星系統 6 1．7．2 印度導航星座（NavIC） 7 1．8 增強系統 7 1．9 市場與應用 8 1．10 本書的結構 9 參考文獻 12 第2章 衛星導航基礎 13 2．1 利用到達時間測量值測距的概念 13 2．1．1 二維定位 13 2．1．2 衛星測距碼定位原理 15 2．2 參考坐

標系 17 2．2．1 地心慣性坐標系 17 2．2．2 地心地固坐標系 17 2．2．3 當地切平面（當地地平）坐標系 19 2．2．4 本體框架坐標系 20 2．2．5 大地（橢球）座標 21 2．2．6 高度座標與大地水準面 22 2．2．7 國際地球參考框架 23 2．3 衛星軌道基礎 24 2．3．1 軌道力學 24 2．3．2 星座設計 28 2．4 GNSS信號 33 2．4．1 射頻載波 33 2．4．2 調製 33 2．4．3 次級碼 36 2．4．4 複用技術 36 2．4．5 信號模型與特性 37 2．5 利用測距碼確定位置 41 2．5．1 確定衛星到用戶的距離 41

2．5．2 用戶位置的計算 43 2．6 求解使用者的速度 45 2．7 頻率源、時間和GNSS 47 2．7．1 頻率源 47 2．7．2 時間和GNSS 53 參考文獻 53 第3章 全球衛星導航系統 55 3．1 概述 55 3．1．1 空間段概述 55 3．1．2 控制段概述 55 3．1．3 用戶段概述 56 3．2 空間段描述 56 3．2．1 GPS衛星星座描述 56 3．2．2 星座設計指南 58 3．2．3 分階段發展的空間段 60 3．3 控制段描述 75 3．3．1 OCS的當前配置 76 3．3．2 OCS的進化 86 3．3．3 OCS未來計畫的升級 88 3．4

用戶段 89 3．4．1 GNSS接收機的特性 89 3．5 GPS大地測量和時標 93 3．5．1 大地測量 93 3．5．2 時間系統 94 3．6 服務 94 3．6．1 SPS性能標準 95 3．6．2 PPS性能標準 97 3．7 GPS信號 99 3．7．1 傳統信號 99 3．7．2 現代化信號 110 3．7．3 民用導航（CNAV）和CNAV-2導航數據 116 3．8 GPS星曆參數和衛星位置計算 120 3．8．1 傳統星曆參數 120 3．8．2 CNAV和CNAV-2星曆參數 121 參考文獻 123 第4章 全球導航衛星系統 126 4．1 簡介 126 4．2

空間段 127 4．2．1 星座 127 4．2．2 衛星 128 4．3 地面段 131 4．3．1 系統控制中心 131 4．3．2 中央同步器 131 4．3．3 遙測、跟蹤和指揮 132 4．3．4 鐳射測距站 132 4．4 GLONASS使用者設備 132 4．5 大地測量學與時間系統 133 4．5．1 大地測量參考坐標系 133 4．5．2 GLONASS時間 134 4．6 導航服務 135 4．7 導航信號 135 4．7．1 FDMA導航信號 135 4．7．2 頻率 136 4．7．3 調製 137 4．7．4 編碼特性 137 4．7．5 GLONASS P碼 138

4．7．6 導航電文 138 4．7．7 C/A碼導航電文 139 4．7．8 P碼導航電文 139 4．7．9 CDMA導航信號 140 致謝 142 參考文獻 142 第5章 伽利略系統 144 5．1 專案概述和目標 144 5．2 伽利略系統的實現 145 5．3 伽利略服務 145 5．3．1 伽利略開放服務 145 5．3．2 公共監管服務 146 5．3．3 商業服務 146 5．3．4 搜索與救援服務 146 5．3．5 生命安全服務 146 5．4 系統概述 146 5．4．1 地面任務段 149 5．4．2 地面控制段 152 5．4．3 空間段 153 5．4．4 運

載火箭 158 5．5 伽利略信號特徵 159 5．5．1 伽利略擴頻碼和序列 161 5．5．2 導航電文結構 162 5．5．3 正向糾錯編碼和塊交織 163 5．6 互通性 164 5．6．1 伽利略大地參考坐標系 164 5．6．2 時間參考坐標系 164 5．7 伽利略搜索和救援任務 165 5．7．1 SAR/Galileo服務描述 165 5．7．2 歐洲SAR/Galileo覆蓋區域和MEOSAR環境 166 5．7．3 SAR/Galileo系統架構 168 5．7．4 SAR頻率計畫 170 5．8 伽利略系統性能 172 5．8．1 授時性能 172 5．8．2 測距性能

173 5．8．3 定位性能 176 5．8．4 最終運營能力的預期性能 177 5．9 系統部署完成FOC的時間 178 5．10 FOC之後系統伽利略的發展 179 參考文獻 179 第6章 北斗衛星導航系統 181 6．1 概述 181 6．1．1 北斗衛星導航系統簡介 181 6．1．2 北斗的發展歷程 182 6．1．3 BDS的特點 185 6．2 BDS的空間段 186 6．2．1 BDS星座 186 6．2．2 BDS衛星 190 6．3 BDS控制段 191 6．3．1 BDS控制段的組成 191 6．3．2 BDS控制段的運行 192 6．4 大地測量參考系和時間參考系

192 6．4．1 BDS坐標系 192 6．4．2 BDS時間系統 193 6．5 BDS服務 193 6．5．1 BDS服務類型 193 6．5．2 BDS RDSS服務 194 6．5．3 BDS RNSS服務 195 6．5．4 BDS SBAS服務 197 6．6 BDS信號 197 6．6．1 RDSS信號 197 6．6．2 BDS區域系統的RNSS信號 198 6．6．3 BDS全球系統的RNSS信號 205 參考文獻 207 第7章 區域衛星導航系統 209 7．1 准天頂衛星系統 209 7．1．1 概述 209 7．1．2 空間段 209 7．1．3 控制段 211

7．1．4 大地測量和時間系統 213 7．1．5 服務 213 7．1．6 信號 214 7．2 印度導航星座 217 7．2．1 概述 217 7．2．2 空間段 218 7．2．3 NavIC控制段 219 7．2．4 大地測量和時間系統 221 7．2．5 導航服務 223 7．2．6 信號 223 7．2．7 應用和NavIC使用者設備 224 參考文獻 225 第8章 GNSS接收機 228 8．1 概述 228 8．1．1 天線單元和電子設備 229 8．1．2 前端 230 8．1．3 數位記憶體（緩衝器和多工器）和數位接收機通道 230 8．1．4 接收機控制和處理、導航控

制和處理 230 8．1．5 參考振盪器和頻率合成器 230 8．1．6 使用者和/或外部介面 231 8．1．7 備用接收機控制介面 231 8．1．8 電源 231 8．1．9 小結 231 8．2 天線 231 8．2．1 所需屬性 232 8．2．2 天線設計 232 8．2．3 軸比 234 8．2．4 電壓駐波比 236 8．2．5 天線雜訊 237 8．2．6 無源天線 238 8．2．7 有源天線 238 8．2．8 智慧天線 238 8．2．9 軍用天線 239 8．3 前端 239 8．3．1 功能描述 240 8．3．2 增益 241 8．3．3 下變頻方案 242 8．

3．4 輸出到ADC 242 8．3．5 ADC、數位增益控制和類比頻率合成器功能 243 8．3．6 ADC實現損耗及設計示例 244 8．3．7 ADC取樣速率與抗混疊 247 8．3．8 ADC欠採樣 249 8．3．9 雜訊係數 251 8．3．10 動態範圍、態勢感知及對雜訊係數的影響 251 8．3．11 與GLONASS FDMA信號的相容性 253 8．4 數位通道 254 8．4．1 快速功能 254 8．4．2 慢速功能 267 8．4．3 搜索功能 271 8．5 捕獲 286 8．5．1 單次試驗檢測器 286 8．5．2 唐檢測器 289 8．5．3 N中取M檢測器

291 8．5．4 組合唐與N中取M檢測器 293 8．5．5 基於FFT的技術 293 8．5．6 GPS軍用信號直捕 295 8．5．7 微調多普勒與峰值碼搜索 301 8．6 載波跟蹤 301 8．6．1 載波環鑒別器 302 8．7 碼跟蹤 306 8．7．1 碼環鑒別器 306 8．7．2 BPSK-R信號 308 8．7．3 BOC信號 310 8．7．4 GPS P(Y)碼無碼/半無碼處理 311 8．8 環路濾波器 311 8．8．1 PLL濾波器設計 313 8．8．2 FLL濾波器設計 314 8．8．3 FLL輔助PLL濾波器設計 314 8．8．4 DLL濾波器設計 3

15 8．8．5 穩定性 315 8．9 測量誤差和跟蹤門限 323 8．9．1 PLL跟蹤環測量誤差 323 8．9．2 PLL熱雜訊 323 8．9．3 由振動引起的振盪器相位雜訊 325 8．9．4 艾倫偏差振盪器相位雜訊 326 8．9．5 動態應力誤差 327 8．9．6 參考振盪器加速度應力誤差 327 8．9．7 總PLL跟蹤環測量誤差與門限 328 8．9．8 FLL跟蹤環測量誤差 330 8．9．9 碼跟蹤環測量誤差 331 8．9．10 BOC碼跟蹤環測量誤差 336 8．10 偽距、?偽距和積分多普勒的形成 337 8．10．1 偽距 338 8．10．2 偽距 347

8．10．3 積分多普勒 348 8．10．4 偽距載波平滑 349 8．11 接收機的初始工作順序 350 8．12 數據解調 352 8．12．1 傳統GPS信號解調 353 8．12．2 其他GNSS信號的資料解調 356 8．12．3 資料誤位元速率比較 357 8．13 特殊的基帶功能 358 8．13．1 信噪功率比估計 358 8．13．2 鎖定檢測器 360 8．13．3 周跳編輯 365 參考文獻 371 第9章 GNSS擾亂 374 9．1 概述 374 9．2 干擾 374 9．2．1 干擾類型與干擾源 374 9．2．2 影響 377 9．2．3 干擾抑制 397 9

．3 電離層閃爍 400 9．3．1 基礎物理 400 9．3．2 幅度衰落與相位擾動 400 9．3．3 對接收機的影響 401 9．3．4 抑制 402 9．4 信號阻塞 402 9．4．1 植被 402 9．4．2 地形 403 9．4．3 人造建築物 406 9．5 多徑 407 9．5．1 多徑特性及模型 408 9．5．2 多徑對接收機性能的影響 410 9．5．3 多徑抑制 416 參考文獻 417 第10章 GNSS誤差 420 10．1 簡介 420 10．2 測量誤差 420 10．2．1 衛星鐘誤差 421 10．2．2 星曆誤差 424 10．2．3 相對論效應 42

7 10．2．4 大氣效應 429 10．2．5 接收機雜訊和解析度 440 10．2．6 多徑與遮蔽效應 440 10．2．7 硬體偏差誤差 441 10．3 偽距誤差預算 444 參考文獻 444 第11章 獨立GNSS的性能 446 11．1 簡介 446 11．2 位置、速度和時間估計的概念 446 11．2．1 GNSS中的衛星幾何分佈和精度因數 446 11．2．2 GNSS星座的DOP特性 450 11．2．3 精度指標 453 11．2．4 加權最小二乘 456 11．2．5 其他狀態變數 456 11．2．6 卡爾曼濾波 457 11．3 GNSS可用性 458 11．3．

1 使用24顆衛星的標稱GPS星座預測GPS可用性 458 11．3．2 衛星故障對GPS可用性的影響 459 11．4 完好性 465 11．4．1 關於危險程度的討論 465 11．4．2 完好性異常的來源 465 11．4．3 完好性改進技術 467 11．5 連續性 475 11．5．1 GPS 475 11．5．2 GLONASS 476 11．5．3 伽利略 476 11．5．4 北斗 476 參考文獻 476 第12章 差分GNSS和精密單點定位 478 12．1 簡介 478 12．2 基於碼的DGNSS 479 12．2．1 局域DGNSS 479 12．2．2 區域DGN

SS 482 12．2．3 廣域DGNSS 482 12．3 基於載波的DGNSS 484 12．3．1 基線的即時精準確定 484 12．3．2 靜態應用 497 12．3．3 機載應用 498 12．3．4 姿態確定 500 12．4 精密單點定位 501 12．4．1 傳統PPP 501 12．4．2 具有模糊度解算的PPP 503 12．5 RTCM SC-104電文格式 506 12．5．1 2．3版 506 12．5．2 3．3版 508 12．6 DGNSS和PPP示例 509 12．6．1 基於碼的DGNSS 509 12．6．2 基於載波 524 12．6．3 PPP 527

參考文獻 528 第13章 GNSS與其他感測器的組合及網路輔助 531 13．1 概述 531 13．2 GNSS/慣性組合 532 13．2．1 GNSS接收機性能問題 532 13．2．2 慣性導航系統綜述 534 13．2．3 卡爾曼濾波器作為系統組合器 539 13．2．4 GNSSI組合方法 542 13．2．5 典型GPS/INS卡爾曼濾波器設計 544 13．2．6 實現卡爾曼濾波器的注意事項 548 13．2．7 可控接收模式天線的組合 548 13．2．8 跟蹤環路的慣性輔助 550 13．3 陸地車輛系統中的感測器組合 555 13．3．1 引言 555 13．3．2

陸地車輛增強感測器 558 13．3．3 陸地車輛感測器組合 571 13．4 A-GNSS：基於網路的捕獲和定位輔助 576 13．4．1 輔助GNSS的歷史 578 13．4．2 應急回應系統要求和指南 579 13．4．3 輔助資料對捕獲時間的影響 584 13．4．4 無線設備中的GNSS接收機集成 588 13．4．5 網路輔助的來源 590 13．5 移動設備中的混合定位 601 13．5．1 引言 601 13．5．2 移動設備增強感測器 602 13．5．3 移動設備感測器組合 607 參考文獻 609 第14章 GNSS市場與應用 613 14．1 GNSS：基於支援技術

的複雜市場 613 14．1．1 簡介 613 14．1．2 市場挑戰的定義 614 14．1．3 GNSS市場的預測 615 14．1．4 市場隨時間的變化 616 14．1．5 市場範圍和細分 617 14．1．6 政策依賴性 617 14．1．7 GNSS市場的特點 617 14．1．8 銷售預測 618 14．1．9 市場局限性、競爭體系和政策 618 14．2 GNSS的民用應用 619 14．2．1 基於位置的服務 619 14．2．2 道路 620 14．2．3 GNSS在測繪、製圖和地理資訊系統中的應用 621 14．2．4 農業 621 14．2．5 海洋 622 14．2．

6 航空 623 14．2．7 無人駕駛飛行器和無人機 624 14．2．8 鐵路 625 14．2．9 授時與同步 625 14．2．10 空間應用 625 14．2．11 GNSS室內挑戰 626 14．3 政府及軍事應用 626 14．3．1 軍事使用者設備：航空、船舶和陸地 626 14．3．2 自主接收機：智慧型武器 627 14．4 結論 628 參考文獻 628 附錄A 最小二乘和加權最小二乘估計 629 參考文獻 629 附錄B 頻率源穩定度測量 630 B．1 引言 630 B．2 頻率標準穩定度 630 B．3 穩定度的測量 631 B．3．1 艾倫方差 631 B．3．

2 哈達瑪方差 631 參考文獻 632 附錄C 自由空間傳播損耗 633 C．1 簡介 633 C．2 自由空間傳播損耗 633 C．3 功率譜密度與功率通量密度的轉換 635 參考文獻 635

gnss定位系統進入發燒排行的影片

船舶自動航行及點對點運輸之可行性研究

為了解決gnss定位系統的問題，作者畢景魁 這樣論述：

台灣為四面環海的地形，因此船舶運輸交通是相當重要，而本研究主要是以船舶自動航行及定點滯留，其目的為減少勤務人員數量及縮短航行路徑，並以評估船舶於海面點對點固定航線的航行可行性。本研究主要是利用全球衛星導航系統(Global Navigation Satellite System, GNSS)，經由即時動態定位(Real-Time Kinematic, RTK)技術，並結合嵌入式系統設計，實現較為準確的船舶自動導航控制。研究中將透過GNSS接收訊號，擷取目前船舶的經緯度座標資訊，經由RTK差分運算基準站與流動站的誤差修正，以獲得確實的船舶當前位置，並將其位置與所規劃的路徑比對，透過船舶上PID

控制演算法，驅使船舶不斷的修正航向至所規劃之目的座標上，達到自動導航之控制。透過本研究測試與實驗，將可以評估船舶於海面點對點之固定航線航行之可行性，未來提供船舶航行、人員載送與物料補給之功能之參考。

自動駕駛汽車定位技術

為了解決gnss定位系統的問題，作者李曉歡 這樣論述：

本冊書主要介紹無人駕駛汽車定位技術的知識點，讓讀者從基礎開始，由淺入深地瞭解無人駕駛汽車的高精度地圖、自動駕駛車輛定位技術、自動駕駛體系中基於通信輔助的定位技術等知識，並結合基於Apollo的自動駕駛汽車定位系統實踐，通過實際的案例讓讀者深入瞭解無人駕駛汽車的定位技術知識體系。

全球定位系統單雙頻信號用於電離層路徑總電子含量估測及應用

為了解決gnss定位系統的問題，作者蔡耀霆 這樣論述：

隨著全球定位系統(Global Positioning System ,GPS)的使用越來越普及，用戶對定位的精準度要求也日益增加，但大部分使用者都屬於單點單頻定位，而單頻接收機無法像雙頻一樣使用去電離層組合有效的將電離層誤差消除，此一誤差也是影響單頻定位效果的重點之一。GPS定位受到電離層的影響產生誤差，但也可以反過來利用接收到的觀測量，透過有效的消除其他誤差的方式，來估測電離層的總電子含量(Total Electron Content ,TEC)，而其用處有二。一是探測該區域電離層值，提供有效的物理量，透過長期觀測，可觀察出電離層的時空分布及其變化週期，並加以分析及解釋。二是利用探測出的

電離層值提供給單頻接收機，有效的消除訊號傳播過程中造成的電離層誤差，進而增加定位的精準度。本研究首先介紹全球定位系統及其誤差項，再詳細介紹電離層及其誤差，而後利用三種方法，分別為雙頻CCL(Code-to-Carrier Leveling)、雙頻PPP(Precise Point Positioning)及單頻PPP，利用GPS觀測量透過不同組合來獲得電離層觀測量，最後使用最小平方法來估計出單層電離層模組(Single Layer Model , SLM)所需要的係數，來探測該區域電離層的總電子含量。實驗方法有二，一是估測整日接收機天頂點的總電子含量(zenith VTEC)，並與IGS提供的

最終全球電離層地圖(Final GIM)比較其差異。三種方法皆可進行有效估測，而實驗結果得出雙頻PPP與Final GIM最為接近。二是是透過單頻單點定位來評估其TEC值是否能有效的消除電離層誤差，並以Final GIM做參考，比較四種方法的改善程度。從多日之實驗結果觀察，三種方法皆可得到較廣播星曆所提供之電離層修正量更為精準的定位結果。若與Final GIM提供之修正量相比，在3D定位上，雙頻PPP可得到更穩定且較好的結果。若選取雙頻PPP與Final GIM的整合策略，平面定位的準度上亦可改善。