弱信號(hào)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)

內(nèi)容概要

本書(shū)是目前首部介紹弱信號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS）接收機(jī)算法設(shè)計(jì)的專(zhuān)著，共介紹了15種適合不同條件的弱信號(hào)GNSS接收機(jī)算法，涉及接收機(jī)的主要功能：信號(hào)捕獲、精細(xì)捕獲、位同步、數(shù)據(jù)檢測(cè)、碼和載波跟蹤以及導(dǎo)航信息的解析等。書(shū)中主要討論了兩種弱信號(hào)捕獲算法、基于維特比算法的精細(xì)捕獲算法、基于擴(kuò)展卡爾曼濾波理論的碼和載波跟蹤算法，還討論了在多普勒頻移和各種動(dòng)態(tài)、隨機(jī)突變條件下，導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)的捕獲和跟蹤等問(wèn)題，并給出了每種算法的仿真結(jié)論。    本書(shū)的讀者對(duì)象是從事擴(kuò)頻通信、弱信號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收機(jī)算法研究和設(shè)計(jì)的人員，信息與通信工程、電子科學(xué)與技術(shù)等專(zhuān)業(yè)研究生和高年級(jí)本科生。

作者簡(jiǎn)介

Nesreen I.Ziedan在2004年12月在美國(guó)Purdue大學(xué)電子與計(jì)算機(jī)工程系獲得博士學(xué)位；2000年3月在埃及Mansoura大學(xué)控制與計(jì)算機(jī)工程系獲得碩士學(xué)位；1998年9月獲埃及信息技術(shù)協(xié)會(huì)頒發(fā)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)榮譽(yù)證書(shū)；l997年7月以第一名的成績(jī)?cè)诎＜癦agazig大學(xué)電子工程系獲得學(xué)士學(xué)位。
    Ziedan博士是加拿大Calgary大學(xué)的一位研究型科學(xué)家，長(zhǎng)期受聘于埃及Zagazig大學(xué)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與工程系的助理教授職位。她的主要工作經(jīng)歷包括：2005年任美國(guó)Miami大學(xué)任副研究員，1998-1999年任埃及Zagazi9大學(xué)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及工程系講師，2004-2005年任該校顧問(wèn)。
    Ziedan博士曾入選2004-2005年美國(guó)名人錄。她在Purdue大學(xué)攻讀博士學(xué)位期間曾獲得美國(guó)政府的全額獎(jiǎng)學(xué)金。并榮獲1997-1998年度的埃及信息技術(shù)學(xué)院獎(jiǎng)學(xué)金；她還擁有各種榮譽(yù)稱(chēng)號(hào)。她榮獲l997年度的埃及協(xié)會(huì)特殊貢獻(xiàn)獎(jiǎng)及榮譽(yù)會(huì)員稱(chēng)號(hào)。
    Ziedan博士涉足多個(gè)研究領(lǐng)域，包括全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）接收機(jī)的設(shè)計(jì)，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的GNSS深入集成，異步傳輸模式（ATM）的網(wǎng)絡(luò)控制、擁塞控制和管理等軟件設(shè)計(jì)以及局域網(wǎng)卡的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，人工智能和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在通信和計(jì)算機(jī)上的應(yīng)用，以及計(jì)算機(jī)安全和拒絕服務(wù)。
    Ziedan在弱信號(hào)GNSS接收機(jī)的算法設(shè)計(jì)方面還擁有多項(xiàng)專(zhuān)利（部分在申請(qǐng)）。

書(shū)籍目錄

第1章　GNSS原理概述及弱信號(hào)處理技術(shù)  1.1  引言  1.2　GPS系統(tǒng)的組成    1.2.1  空間段    1.2.2　控制段    1.2.3　用戶(hù)段  1.3　用戶(hù)定位、速度及時(shí)間測(cè)量的原理  1.4　GPS信號(hào)結(jié)構(gòu)  1.5　GPS導(dǎo)航信息結(jié)構(gòu)  1.6　預(yù)相關(guān)信號(hào)處理    1.6.1　頻率下變頻    1.6.2　采樣及量化  1.7　捕獲技術(shù)的回顧  1.8　位同步及數(shù)據(jù)估計(jì)技術(shù)的回顧  1.9　衛(wèi)星信號(hào)跟蹤的回顧    1.9.1  傳統(tǒng)GPS跟蹤環(huán)    1.9.2　衛(wèi)星信號(hào)跟蹤技術(shù)  1.10　導(dǎo)航信息的譯碼  1.11　現(xiàn)代化的GPs及Galileo全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)    1.11.1　現(xiàn)代化的GPS    1.11.2　Galile0歐洲衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)  1.12　弱信號(hào)應(yīng)用    1.12.1　無(wú)線和室內(nèi)的定位    1.12.2　靜止和高地球軌道衛(wèi)星的軌道確定  1.13　一些技術(shù)概念的回顧    1.13.1　維特比算法    1.13.2　估計(jì)技術(shù)    1.13.3　卡爾曼濾波  1.14　利用弱信號(hào)GNSS定位    1.14.1  弱信號(hào)定位問(wèn)題    1.14.2　本書(shū)所開(kāi)發(fā)的算法的評(píng)述  參考文獻(xiàn)第2章　信號(hào)模型  2.1  引言  2.2　接收信號(hào)  2.3　碼速率的多普勒效應(yīng)  2.4　本地信號(hào)  2.5　捕獲的信號(hào)模型  2.6　精細(xì)捕獲的信號(hào)模型  2.7　跟蹤的信號(hào)模型  2.8　時(shí)鐘噪聲  參考文獻(xiàn)第3章　信號(hào)捕獲  3.1  引言……第4章 精細(xì)捕獲和位同步及數(shù)據(jù)檢測(cè)第5章 碼和載波跟蹤及導(dǎo)航信息解析第6章 摘要和總結(jié)縮略語(yǔ)符號(hào)表索引作者簡(jiǎn)介

章節(jié)摘錄

　　第1章 GNSS原理概述及弱信號(hào)處理技術(shù)　　1.2 GPS系統(tǒng)的組成　　1.2.1 空間段　　GPS的星座由分布在與赤道傾角為55°的6個(gè)軌道平面上的24顆基本衛(wèi)星所組成。每一個(gè)軌道上有4顆基本衛(wèi)星及1顆備用衛(wèi)星。衛(wèi)星星座周期為12h恒星時(shí)（11h58min）。每顆衛(wèi)星由一個(gè)字母和數(shù)字編號(hào)來(lái)識(shí)別；衛(wèi)星軌道平面分配相應(yīng)的字母（A～F），在每個(gè)軌道平面中的衛(wèi)星分配相應(yīng)的數(shù)字（1～5）?！　〈_定三維位置空間至少需要4顆可視衛(wèi)星。然而，如果知道當(dāng)?shù)匚恢玫暮０胃叨?，那么，確定兩維位置至少需要3顆可視衛(wèi)星就可以實(shí)現(xiàn)了。24顆基本衛(wèi)星覆蓋整個(gè)地球，以便在地球上的任何時(shí)間、任何地點(diǎn)均能看見(jiàn)至少4顆衛(wèi)星?？墒?，最多可以有12顆可視衛(wèi)星。　　1978年-1985年，已經(jīng)發(fā)射了第一批實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ托l(wèi)星，識(shí)別號(hào)為BlockⅠ。隨后，已經(jīng)完成了幾顆新的實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星發(fā)射，識(shí)別號(hào)為BlockⅡ、Block IIA和Block IIR。將發(fā)射具有更加現(xiàn)代化的GPS信號(hào)結(jié)構(gòu)的2顆新衛(wèi)星；其識(shí)別號(hào)為Block IIR—M、Block IIF?！　?.2.2 控制段　　控制段主要由3部分組成：主控站、監(jiān)視站以及地面天線上行注入站。每個(gè)監(jiān)視站有多個(gè)GPS接收機(jī)，并帶有銫鐘，它們可以連續(xù)跟蹤GPS可視衛(wèi)星。從每個(gè)監(jiān)視站測(cè)量的時(shí)間標(biāo)簽，傳輸?shù)街骺卣尽Ｖ骺卣咎幚斫邮盏降臏y(cè)量值來(lái)估計(jì)出導(dǎo)航數(shù)據(jù)參數(shù)，例如，每顆衛(wèi)星的軌道、時(shí)鐘誤差以及它們的狀態(tài)。于是，主控站計(jì)算并更新每一顆衛(wèi)星的導(dǎo)航信息，傳輸該信息到地面天線站，它注入該導(dǎo)航信息到GPS衛(wèi)星上。這樣，每顆衛(wèi)星信號(hào)又發(fā)射廣播導(dǎo)航信息，并通過(guò)GPS接收機(jī)依次接收這些信號(hào)。監(jiān)視站和地面天線上行注入站均受主控站的遙控操作?！　?.2.3 用戶(hù)段　　用戶(hù)段定義為GPS接收機(jī)設(shè)備。GPS定位有許多新的應(yīng)用，例如，無(wú)線裝置的定位，汽車(chē)導(dǎo)航，地震監(jiān)測(cè)，靜止衛(wèi)星及高軌道衛(wèi)星的軌道測(cè)定，電離層閃爍的跟蹤。在某些應(yīng)用環(huán)境中，需要GPS天線能夠接收非常微弱的信號(hào)。這些新的應(yīng)用將激發(fā)GPS接收機(jī)改進(jìn)其性能。存在著不同性能和功能各異的硬件和軟件接收機(jī)，它們可適合于不同的應(yīng)用需求?！　⊥ǔ＃珿PS接收機(jī)的主要功能包括：射頻信號(hào)的下變頻器及其采樣，可視GPS衛(wèi)星的搜索和捕獲，碼跟蹤及載波跟蹤，導(dǎo)航信息解析，導(dǎo)航解的計(jì)算。

編輯推薦

　　本書(shū)共分為六章。第1章介紹GNSS，全球定位系統(tǒng)（GPs）信號(hào)結(jié)構(gòu)，不同捕獲和跟蹤技術(shù)，新的GPS信號(hào)和伽利略導(dǎo)航系統(tǒng)的概述，一些弱信號(hào)應(yīng)用的摘要，以及將應(yīng)用于本書(shū)所介紹的算法中的一些技術(shù)概念。第2章介紹關(guān)于碼長(zhǎng)的多普勒頻移效應(yīng)的詳細(xì)推導(dǎo)，同時(shí)提供了接收的和本地產(chǎn)生的信號(hào)模型。利用這些信號(hào)模型推導(dǎo)用于各種級(jí)別GPs接收機(jī)信號(hào)處理的模型。另外介紹時(shí)鐘噪聲模型。第3章介紹所開(kāi)發(fā)的弱信號(hào)捕獲算法，該算法也適合于存在強(qiáng)干擾信號(hào)的弱信號(hào)捕獲和高動(dòng)態(tài)捕獲等問(wèn)題。還討論了虛警概率和檢測(cè)概率的分析和推導(dǎo)，介紹門(mén)限的計(jì)算。第4章介紹精細(xì)捕獲和位同步以及數(shù)據(jù)檢測(cè)算法，這些算法都基于維特比（Viterbi）算法（VA）和擴(kuò)展卡爾曼濾波（EKF）。同時(shí)介紹在高多普勒速率誤差情況中的精細(xì)捕獲。第5章介紹碼跟蹤和載波跟蹤算法，這些算法是基于EKF方法的；介紹幾種EKF的設(shè)計(jì)方案，包括一階EKF、二階EKF和平方根EKF；介紹一些增加失鎖時(shí)間的方法。另外介紹了導(dǎo)航信息解析算法，該算法利用導(dǎo)航信息的結(jié)構(gòu)對(duì)高誤碼率（BER）的信號(hào)進(jìn)行譯碼。第6章介紹諸算法及其性能的總結(jié)，同時(shí)分析和比較所開(kāi)發(fā)的算法和一些傳統(tǒng)輔助的（或未輔助）的捕獲及跟蹤算法。

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