《弱信号全球导航卫星系统接收机》书评-杂志之家

内容简介

本书是目前首部介绍弱信号全球卫星导航系统(GNSS)接收机算法设计的专著，共介绍了15种适合不同条件的弱信号GNSS接收机算法，涉及接收机的主要功能：信号捕获、精细捕获、位同步、数据检测、码和载波跟踪以及导航信息的解析等。书中主要讨论了两种弱信号捕获算法、基于维特比算法的精细捕获算法、基于扩展卡尔曼滤波理论的码和载波跟踪算法，还讨论了在多普勒频移和各种动态、突变条件下，导航卫星信号的捕获和跟踪等问题，并给出了每种算法的仿真结论。

本书的读者对象是从事扩频通信、弱信号卫星导航系统接收机算法研究和设计的人员，信息与通信工程、电子科学与技术等专业研究生和高年级本科生。

编辑推荐

本书共分为六章。第1章介绍GNSS，全球定位系统(GPs)信号结构，不同捕获和跟踪技术，新的GPS信号和伽利略导航系统的概述，一些弱信号应用的摘要，以及将应用于本书所介绍的算法中的一些技术概念。第2章介绍关于码长的多普勒频移效应的详细推导，同时提供了接收的和本地产生的信号模型。利用这些信号模型推导用于各种级别GPs接收机信号处理的模型。另外介绍时钟噪声模型。第3章介绍所开发的弱信号捕获算法，该算法也适合于存在强干扰信号的弱信号捕获和高动态捕获等问题。还讨论了虚警概率和检测概率的分析和推导，介绍门限的计算。第4章介绍精细捕获和位同步以及数据检测算法，这些算法都基于维特比(Viterbi)算法(VA)和扩展卡尔曼滤波(EKF)。同时介绍在高多普勒速率误差情况中的精细捕获。第5章介绍码跟踪和载波跟踪算法，这些算法是基于EKF方法的；介绍几种EKF的设计方案，包括一阶EKF、二阶EKF和平方根EKF；介绍一些增加失锁时间的方法。另外介绍了导航信息解析算法，该算法利用导航信息的结构对高误码率(BER)的信号进行译码。第6章介绍诸算法及其性能的总结，同时分析和比较所开发的算法和一些传统辅助的(或未辅助)的捕获及跟踪算法。

作者简介

Nesreen I.Ziedan在2004年12月在美国Purdue大学电子与计算机工程系获得博士学位；2000年3月在埃及Mansoura大学控制与计算机工程系获得硕士学位；1998年9月获埃及信息技术协会颁发的计算机网络荣誉证书；l997年7月以及时名的成绩在埃及Zagazig大学电子工程系获得学士学位。

在线预览

第1章 GNSS原理概述及弱信号处理技术

1.2 GPS系统的组成

1.2.1 空间段

GPS的星座由分布在与赤道倾角为55°的6个轨道平面上的24颗基本卫星所组成。每一个轨道上有4颗基本卫星及1颗备用卫星。卫星星座周期为12h恒星时(11h58min)。每颗卫星由一个字母和数字编号来识别；卫星轨道平面分配相应的字母(A～F)，在每个轨道平面中的卫星分配相应的数字(1～5)。

确定三维位置空间至少需要4颗可视卫星。然而，如果知道当地位置的海拔高度，那么，确定两维位置至少需要3颗可视卫星就可以实现了。24颗基本卫星覆盖整个地球，以便在地球上的任何时间、任何地点均能看见至少4颗卫星。可是，最多可以有12颗可视卫星。

1978年-1985年，已经发射了及时批实验模型卫星，识别号为BlockⅠ。随后，已经完成了几颗新的实验卫星发射，识别号为BlockⅡ、Block IIA和Block IIR。将发射具有更加现代化的GPS信号结构的2颗新卫星；其识别号为Block IIR—M、Block IIF。

1.2.2 控制段

控制段主要由3部分组成：主控站、监视站以及地面天线上行注入站。每个监视站有多个GPS接收机，并带有铯钟，它们可以连续跟踪GPS可视卫星。从每个监视站测量的时间标签，传输到主控站。主控站处理接收到的测量值来估计出导航数据参数，例如，每颗卫星的轨道、时钟误差以及它们的状态。于是，主控站计算并更新每一颗卫星的导航信息，传输该信息到地面天线站，它注入该导航信息到GPS卫星上。这样，每颗卫星信号又发射广播导航信息，并通过GPS接收机依次接收这些信号。监视站和地面天线上行注入站均受主控站的遥控操作。

1.2.3 用户段

用户段定义为GPS接收机设备。GPS定位有许多新的应用，例如，无线装置的定位，汽车导航，地震监测，静止卫星及高轨道卫星的轨道测定，电离层闪烁的跟踪。在某些应用环境中，需要GPS天线能够接收非常微弱的信号。这些新的应用将激发GPS接收机改进其性能。存在着不同性能和功能各异的硬件和软件接收机，它们可适合于不同的应用需求。

通常，GPS接收机的主要功能包括：射频信号的下变频器及其采样，可视GPS卫星的搜索和捕获，码跟踪及载波跟踪，导航信息解析，导航解的计算。

……