第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 卫星导航系统概述 3
1.2.1 GPS 3
1.2.2 俄罗斯GLONASS 13
1.2.3 欧盟Galileo 20
1.2.4 中国北斗双星导航定位系统 30
1.3 GNSS软件接收机的研究背景与意义 37
1.3.1 GNSS接收机的发展现状与趋势 37
1.3.2 我国卫星导航定位系统建设和发展的现实需求 39
1.3.3 研究的重要意义 40
1.4 国内外卫星导航软件接收机研究概况 42
1.5 本书的组织 46
1.5.1 软件接收机数字处理实现技术比较分析 46
1.5.2 本书研究的总体思路 49
第2章 导航卫星的信号特性与中频信号数学模型 52
2.1 GPS信号的特性 52
2.1.1 频率和调制格式 52
2.1.2 功率电平 56
2.1.3 相关函数 59
2.1.4 GPS信号的现代化 61
2.2 GLONASS信号的特性 65
2.3 Galileo信号的特性 66
2.3.1 频率分配 66
2.3.2 Galileo L1F 信号 68
2.3.3 L1F信号与L1 C/A码信号的比较 71
2.4 导航信号的发展规律与BOC调制研究 73
2.5 GPS/Galileo L1中频信号的数学模型 77
2.5.1 导航卫星发射的信号 78
2.5.2 到达接收天线相位中心的 LOS 信号 79
2.5.3 RF 前端 ADC 输出的数字化信号 81
2.6 本章小结 83
第3章 中频信号模拟器设计 84
3.1 中频软件信号模拟器结构 85
3.2 导航信号的传输误差模型 87
3.2.1 卫星时钟误差仿真模型 87
3.2.2 电离层误差仿真模型 91
3.2.3 对流层误差仿真模型 97
3.2.4 多径效应仿真模型 100
3.2.5 噪声模型 106
3.3 中频信号模拟器的实现 107
3.3.1 可见卫星的确定 108
3.3.2 信号传播时间的确定 111
3.3.3 导航电文的产生 113
3.4 本章小结 120
第4章 软件接收机的信号高灵敏度捕获 121
4.1 捕获技术概述 123
4.1.1 二维搜索捕获 123
4.1.2 串行搜索捕获策略 127
4.2 软件接收机并行码相位搜索捕获策略 128
4.3 微弱信号的捕获 133
4.3.1 微弱信号的概念 133
4.3.2 平方损耗分析 134
4.3.3 新差分相干积累算法的提出与检测概率分析 139
4.3.4 IDC算法与NCH的性能对比 144
4.4 算法的实际捕获验证与精确频率估计 150
4.4.1 IDCF高灵敏度捕获的完整结构 150
4.4.2 算法的实际捕获验证 152
4.4.3 精确频率估计 154
4.5 本章小结 156
第5章 软件接收机动态环境载波跟踪技术 158
5.1 引言 158
5.2 载波跟踪环路的数学模型 159
5.2.1 Costas 环的数学结构 159
5.2.2 环路的线性模型 163
5.3 噪声对PLL鉴相器的影响分析 166
5.3.1 鉴相器输出均值的解析表达式 166
5.3.2 鉴相器输出特性验证 169
5.3.3 鉴相器输出误差比较 172
5.4 软件接收机动态环境下智能载波跟踪软环研究 174
5.4.1 动态应力误差对环路滤波器的影响分析 174
5.4.2 基于模糊逻辑的智能载波跟踪环路设计 176
5.4.3 数字软件锁相环设计 181
5.4.4 智能环路的动态条件测试 184
5.5 本章小结 190
第6章 软件接收机码跟踪与多径估计技术研究 192
6.1 引言 192
6.2 延迟锁定环的数学模型分析 193
6.2.1 DLL的一般结构 193
6.2.2 软件接收机中本地码的产生 195
6.2.3 码鉴别器特性分析 197
6.2.4 一种新的BOC调制信号的鉴别器算法 201
6.3 多径对码跟踪环路的影响与多径消除技术对比分析 206
6.3.1 多径干扰引入到码跟踪环的误差 207
6.3.2 几种现有的抗多径方法对比分析 209
6.4 一种新的基于有色噪声卡尔曼滤波的多径估计技术研究 212
6.4.1 码的相干积分累加过程与多径估计 212
6.4.2 最大似然多径估计模型 213
6.4.3 有色噪声的卡尔曼滤波状态方程与观测方程 215
6.4.4 有色噪声的卡尔曼滤波的递推公式 217
6.4.5 算法的实际应用验证 218
6.5 多径估计延迟锁定环设计 224
6.6 本章小结 225
第7章 实时单频GPS软件接收机信号处理技术研究 227
7.1 引言 227
7.2 基于FFT的软件接收机快速捕获技术研究 229
7.2.1 快捕算法设计 230
7.2.2 种新的精确码相位分析方法 233
7.2.3 快捕算法运算量对比分析 236
7.3 本地载波和码的表格设计 239
7.4 基于SIMD指令的相干积分累加实时计算研究 242
7.4.1 实时软件接收机跟踪环路结构与相干积分累加运算量分析 242
7.4.2 SIMD技术与相干积分累加乘法计算指令优化 244
7.4.3 基于流水线的程序优化与运算量分析 248
7.4.4 相干积分累加整体运算量分析与验证 250
7.5 实时单频GPS软件接收机实现与功能验证 254
7.5.1 基于PC机的软件接收机整体实现考虑 255
7.5.2 实时软件接收机的验证 258
7.6 本章小结 264
第8章 微弱GPS信号的跟踪与多址干扰抑制 266
8.1 微弱GPS信号跟踪方法 266
8.1.1 使用FFT进行载波跟踪 267
8.1.2 载波辅助的码跟踪环 268
8.1.3 改进的微弱信号载波跟踪方法 271
8.2 几种跟踪算法的性能仿真及比较 273
8.3 互相关干扰抑制技术研究 279
8.3.1 常用的减轻互相关干扰的方法 279
8.3.2 信号的性质 281
8.3.3 Q路滤波法 283
8.3.4 算法仿真验证 286
参考文献 289