第1章 绪论 1
1.1 卫星导航系统概述 1
1.1.1 美国的全球定位系统 1
1.1.2 其他全球导航卫星系统 3
1.2 GNSS-R技术 7
1.2.1 正问题与反问题 7
1.2.2 GNSS-R技术的定义 7
1.2.3 GNSS-R技术的特点和优势 8
1.3 GNSS-R技术的发展 9
1.3.1 海面测风 9
1.3.2 海面测高 10
1.3.3 海冰探测 11
1.3.4 海洋盐度探测 12
1.3.5 土壤湿度探测 12
1.3.6 移动目标探测 13
1.4 本书结构 14
参考文献 14
第2章 GNSS导航卫星信号概述 22
2.1 扩展频谱通信基本原理 22
2.2 GPS系统的导航信号 23
2.2.1 频率与调制方式 23
2.2.2 GPS卫星信号中的C/A码 24
2.2.3 GPS卫星信号导航电文的结构 28
2.2.4 现代化后的GPS信号 30
2.3 其他卫星导航系统的导航信号 32
2.3.1 GLONASS系统 32
2.3.2 Galileo系统 34
2.4 小结 35
参考文献 36
第3章 GNSS信号的接收与处理 37
3.1 接收信号数学模型 37
3.1.1 卫星信号的接收与数字化 37
3.1.2 相关运算 39
3.2 卫星信号的捕获 42
3.2.1 卫星信号捕获的基本原理 42
3.2.2 卫星信号的捕获方法 45
3.3 卫星信号的跟踪 47
3.3.1 GPS C/A码相位跟踪 48
3.3.2 载波跟踪 49
3.4 导航数据解调与定位解算 51
3.4.1 数据同步的建立 51
3.4.2 定位原理与方法 53
3.5 新型导航信号的处理 57
3.5.1 新型导航信号的特点 57
3.5.2 BOC信号及处理方法 58
3.5.3 复合信号及处理方法 61
3.6 小结 62
参考文献 62
第4章 GNSS反射信号特性 65
4.1 基本概念 65
4.1.1 电磁波 65
4.1.2 电磁波的极化 66
4.1.3 电磁波的反射 68
4.2 GNSS反射信号基础 74
4.2.1 GNSS-R几何关系描述 74
4.2.2 GNSS-R反射系数 75
4.3 反射信号数学描述 76
4.3.1 直射信号数学描述 76
4.3.2 反射信号数学描述 77
4.4 小结 79
参考文献 79
第5章 GNSS反射信号的接收与处理 81
5.1 反射信号特性简介 81
5.2 反射信号的相关函数 82
5.2.1 时延一维相关函数 83
5.2.2 多普勒一维相关函数 83
5.2.3 时延-多普勒二维相关函数 84
5.3 反射信号相关值的计算方法 85
5.3.1 反射信号二维相关函数的离散形式 85
5.3.2 二维相关值的计算方式 86
5.3.3 二维相关值计算参考点的选取 88
5.3.4 二维相关值求解中本地信号的产生 88
5.3.5 二维相关值信噪比的提高方法 90
5.4 反射信号接收机通用模型与实现方式 92
5.4.1 通用模型 92
5.42 实现方式 93
5.5 小结 95
参考文献 95
第6章 反射信号接收机的硬件实现 98
6.1 接收机总体架构及主要部件 98
6.1.1 接收机总体架构 98
6.1.2 接收机主要部件 100
6.2 多通道相关器 104
6.2.1 反射信号处理通道 105
6.2.2 DSP数据交互控制接口 110
6.2.3 USB控制接口 111
6.2.4 UART控制接口 112
6.3 DSP的信号处理 113
6.3.1 直射信号处理 114
6.3.2 反射信号处理 116
6.4 小结 117
参考文献 117
第7章 反射信号接收机的软件实现 119
7.1 软件接收机工作原理 119
7.1.1 基本结构 119
7.1.2 数据传输接口 120
7.1.3 数据读取流程 121
7.2 信号处理 121
7.2.1 反射信号处理流程 121
7.2.2 反射信号相关功率计算 122
7.3 反射信号软件接收机的实现 123
7.3.1 软件功能 123
7.3.2 实现效率分析 124
7.3.3 实时性方案研究 125
7.4 小结 126
参考文献 126
第8章 GNSS-R测高应用 127
8.1 概述 127
8.2 基于GNSS-R的高度测量技术 129
8.2.1 高度测量原理 129
8.2.2 基于C/A码延迟的测高方法 135
8.2.3 基于L1载波相位延迟的测高方法 139
8.2.4 基于L1载波频率的测高方法 140
8.3 基于GNSS-R的有效波高测量技术 142
8.3.1 利用DCF测量有效波高 143
8.3.2 利用ICF测量有效波高 144
8.3.3 有效波高实验验证与结果分析 146
8.4 小结 154
参考文献 154
第9章 GNSS-R海面测风应用 156
9.1 海面统计特征 156
9.1.1 海浪谱的定义 156
9.1.2 统计特征描述 157
9.1.3 海面粗糙度准则 157
9.2 海洋遥感相关数学模型 158
9.2.1 海浪谱模型 158
9.2.2 电磁散射模型 162
9.2.3 散射信号相关功率模型 164
9.3 海面散射区域特性 165
9.3.1 天线覆盖区 165
9.3.2 等延迟区 166
9.3.3 等多普勒线 170
9.3.4 闪耀区 173
9.4 海面散射模型的数值仿真分析 174
9.4.1 时延-多普勒二维相关功率分析 174
9.4.2 时延一维相关功率分析 176
9.4.3 多普勒一维相关功率分析 181
9.5 风场反演 183
9.5.1 风场反演基本流程 183
9.5.2 风场反演算法 184
9.5.3 风场反演实例 186
9.6 小结 194
参考文献 194
第10章 GNSS-R在其他领域中的应用 196
10.1 GNSS-R土壤湿度反演 196
10.1.1 GNSS-R土壤湿度探测原理 197
10.1.2 干涉图技术 199
10.1.3 土壤湿度反演结果 200
10.2 GNSS-R目标探测技术 201
10.3 GNSS-R表面成像技术 203
10.4 小结 205
参考文献 205
展望 207
附录A 缩略语 208