GPS基本原理及其Matlab仿真PDF电子书下载

第1章　绪论 1

1.1　GPS的发展简史及系统概述 1

1.2　GPS的服务与应用 4

1.2.1　精密定位服务 4

1.2.2　标准定位服务 5

1.3　Matlab的基本特性及基本语法 6

1.4　矩阵与Matlab 11

1.4.1　矩阵和向量 11

1.4.2　向量的创建 13

1.4.3　矩阵的创建 15

1.4.4　点运算 17

1.4.5　矩阵的数学运算 20

1.5.1　字符串（文字）和注释的输出 23

1.5　数据的输入与输出 23

1.5.2　用INPUT函数输入数据 26

1.5.3　数据文件的输入和输出 27

1.6　程序流程控制 28

1.6.1　程序流程控制概述 28

1.6.2　程序流程控制的实现 29

1.7　Matlab函数 35

1.7.1　Matlab函数概述 35

1.7.2 函数文件 36

1.8　编程练习 39

第2章　GPS测量原理 42

2.1　利用到达时间测量值测距 42

2.1.1　二维位置确定 42

2.1.2　利用卫星测距信号确定位置的原理 45

2.2.2　地心地球固连（ECEF）坐标系 46

2.2.3　世界测地系（WGS-84） 46

2.2.1　地心惯性（ECI）坐标系 46

2.2　参考坐标系 46

2.3　利用伪随机噪声（PRN）码确定位置 47

2.3.1　确定从卫星到用户的距离 47

2.3.2　用户位置的计算 50

2.4　GPS载波相位测量定位 53

2.4.1　GPS载波相位测量 53

2.4.2　GPS载波相位测量的单点定位问题 57

附录A　用户位置的求解仿真 60

第3章　GPS的坐标、时间系统和卫星的运动 66

3.1　天球坐标系和地球坐标系 66

3.1.1　天球概述 66

3.1.2　两种天球坐标系及其转换模型 68

3.1.3　极移与国际协议地极原点 71

3.1.4　两种地球坐标系及其转换模型 72

3.1.5　瞬时极（真）天球坐标系到瞬时极（真）地球坐标系的转换模型 74

3.1.6　WGS-84世界大地坐标系 75

3.2　GPS时间系统 76

3.2.1　世界时系统 77

3.2.2　原子时 78

3.2.3　力学时 79

3.2.4　协调世界时 79

3.2.5　GPS系统时 79

3.3　GPS卫星的运动 80

3.3.1　开普勒定律 80

3.3.2　无摄卫星运动的轨道参数 82

3.3.3　真近地点角的概念及求解 83

3.3.4　卫星瞬时位置的求解 85

3.3.5　卫星无摄运动轨道方程的力学解释及摄动的修正 86

附录B　GPS卫星的动态仿真 90

第4章　GPS卫星的导航定位信号 105

4.1　概述 105

4.2.1　码的基本概念 107

4.2　GPS卫星的测距码信号 107

4.2.2　伪随机噪声码及其产生 108

4.2.3　GPS的测距码信号 111

4.3　GPS卫星的导航电文 115

4.3.1　导航电文格式 115

4.3.2　导航电文的内容 116

4.4　Matlab仿真C/A码的产生及调制 119

第5章　GPS卫星信号的捕获 126

5.1　概述 126

5.2　GPS卫星信号的多普勒效应 126

5.3　GPS卫星信号捕获的考虑 128

5.3.1　捕获时的最大电文长度 128

5.3.2　捕获中的频率步长 129

5.4.1　传统捕获方法 130

5.4　GPS卫星信号的捕获方法 130

5.4.2　循环相关捕获方法 133

5.4.3　延迟与累积捕获方法 136

5.4.4　长记录电文的相干处理 138

5.4.5　精频估计的基本概念 139

5.4.6　消除精频测量中的不确定性 139

5.5　Matlab与Simulink仿真简介 142

5.5.1　仿真工具简介 142

5.5.2　Simulink的使用 142

5.6　GPS卫星信号捕获的例子 147

5.7　关于捕获的一些子程序 150

5.7.1　随机编码过程仿真 150

5.7.2　获取导航信息的仿真 153

5.7.3　模拟捕获延迟的仿真 157

附录C　GPS捕获仿真程序 160

6.1　概述 164

6.2　锁相环的基本理论 164

第6章　GPS卫星信号的跟踪 164

6.2.1　一阶锁相环 166

6.2.2　二阶锁相环 167

6.2.3　连续系统到离散系统的转换 168

6.3　GPS信号跟踪 169

6.3.1　载波和码元跟踪 169

6.3.2　利用锁相环跟踪GPS信号 170

6.3.3　BASS方法中的载波频率更新 171

6.3.4　Kernel函数的不连续性 172

6.3.5　C/A码起始点的精确性 175

6.4　跟踪过程的高测时精度 176

6.4.1　通过理想相关输出获得高测时精度 176

6.4.2　通过曲线拟合获得高测时精度 179

6.5　BASS跟踪过程的输出 180

6.6　RF与C/A码的混合 181

附录D　方程（6-26）的积分过程 181

7.1.1　GPS接收机的基本构成 183

第7章　GPS接收机及其电路 183

7.1　GPS接收机 183

7.1.2　GPS接收机的分类 185

7.1.3　数字GPS接收机 186

7.1.4　GPS接收机的选择 187

7.2　基于RF8009的GPS接收机电路 187

7.2.1 RF8009简介 187

7.2.2　RF8009的主要性能指标 187

7.2.3　RF8009模块封装与引脚功能 189

7.2.4　RF8009的内部结构 190

7.2.5　RF8009电路应用 190

7.2.6　RF8009封装尺寸 194

7.3　基于嵌入式系统的GPS应用设计 196

7.3.1　嵌入式系统比较 196

7.3.2　GPS应用开发的要求 197

参考文献 199