GPS原理与应用(Elliott D.Kaplan)
http://www.51GPS.com 时间：2005-11-22 51GPS世界网
书名： GPS原理与应用(Elliott D.Kaplan)
作者： （美）Elliott D.Kaplan 邱致和
定价： 39元
出版日期： 2002-8-1
〖内容简介〗
本书共12章，系统地叙述了卫星导航的基本概念，所用的时间与坐标系，GPS系统的组成，卫星的信号与特性，接收机的截获与跟踪，干扰与抗干扰措施；讨论了GPS系统本身的性能，各种差分GPS系统，与其他传感器的组合及俄罗斯的GLONASS系统。全书概念阐释清楚，给出了许多工程实践知识。本书可供在海陆空领域从事卫星导航应用的技术人员和从事卫星导航接收机与系统开发的专业人员阅读，也可供大专院校的教师和学生参考。
〖序言/前言〗
GPS为导航带来了革命性的变化，它在全球范围内为无限多的海陆空天用户提供精确的实时位置、速度和时间信息。今天从事各行各业的人们都知道，无论白天还是晚上，在城市还是乡村，只要凭借一台小小的GPS接收机便能知道自己在哪里。以此为基础，GPS军民用途正在以前所未有的速度扩展。为此人们急切地需要系统地介绍GPS的书籍。
这里翻译出版的是由Elliott n Kaplan主编的Understanding GPS，Principles andApplications。这是一本畅销书，在国外普遍用做高等学校教师和学生、科学工作者与工程师们的参考资料。
全书包含12章，采用了“斜坡式”结构。前面三章只有一般性科技知识的人便可以阅读，以了解GPS最基本的原理与用法。需要进一步GPS知识的读者则要阅读以后的章节，以了解有关GPS的卫星信号特性，接收机的截获与跟踪，干扰对GPS的影响，GPS的精度、可用性与完好性，各种差分技术，组合导航技术，俄罗斯的GLONASS卫星导航系统，WAAS系统以及GPS应用方面的知识。本书不但内容丰富，而且能适于不同要求的读者阅读。
本书的各章撰写人都是从事有关领域工作的专家，有多年从事工程或项目执行的经验。因此，本书除了有比较清晰的原理阐释之外，还给出了许多工程实践知识，这从第5章以后的许多叙述中都可以看到。比如本书在叙述GPS的精度时，并没有停留在对几何精度因子概念的叙述与推导上，而进一步讨论了它随时间和地点的变化。在此基础上本书研究了GPS的可用性，并叙述了GPS的覆盖预测软件。在1999年的科索沃战争中，人们看到美军在意大利的维琴察空军基地用了类似的软件，以计划GPS制导武器攻击目标的时机。又如在第9章中作者并未详细重复在许多书中都能找到的卡尔曼滤波器原理，而把重点放在对车辆导航中所发生的实际情况的说明上，指明设计卡尔曼滤波法组合导航系统时必须作许多必要的预先处理。因此本书不但给出了必要的理论基础，而且力图为读者指出通向实际应用的道路。这是这类书籍中并不多见的。
另外，书中有的材料，比如第5章中对GPS卫星信号的截获与跟踪的叙述，是美国第一次向世界作如此系统而详细的公布。因此，从事GPS理论研究和工程实践的读者都可以从本书得到许多益处。许多研究GPS的技术论文一直在引证本书的结论，作为立论的基础或出发点。
1998年友人张继红博士从海外回来，送给了我们这本书。我们用它作为培训从事GPS工作不久的技术人员的教材及作为工程实践的参考书，收到了良好的效果。为了推动我国卫星导航技术的发展，我们将本书翻译出版出来，希望更多的读者从中受益。
本书第1至5章和第9章由邱致和同志翻译，第6至8章和第10至12章由王万义同志翻译，邱致和同志对全书作了总校对，丁群和陈法祥同志也参加了校对工作。由于译者水平有限，差错在所难免，请读者不吝指正。
信息产业部电子第二十研究所
李跃 2001年10月
〖图书目录〗
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 GPS计划简史
1.3 GPS概述
1.3.1 精密定位服务
1.3.2 标准定位服务
1.4 全球导航卫星系统（GLONASS）
1.5 各种增强措施
1.6 应用
1.6.1 航空
1.6.2 空间运载体引导
1.6.3 海事
1.6.4 陆用
1.7 本书的组织
第2章 卫星导航原理
2.1 利用到达时间测量值测距的原理
2.1.1 二维位置确定
2.1.2 借助于由卫星产生的测距信号确定位置的原理
2.2 参考坐标系
2.2.1 地心惯性坐标系（ECI）
2.2.2 地心地球固连（ECEF）坐标系
2.2.3 世界测地系（WGS-84）
2.3 关于卫星轨道的基础知识
2.4 利用伪随机噪声（PRN）码确定位置
2.4.1 确定从卫星到用户的距离
2.4.2 用户位置的计算
2.5 求解用户的速度
2.6 用卡尔曼滤波确定位置和速度
2.7 时间和GPS
2.7.1 UTC产生
2.7.2 GPS系统时
2.7.3 接收机对UTC（USNO）的计算
第3章 GPS系统的区段
3.1 GPS系统概述
3.1.1 GPS卫星星座
3.1.2 操作控制区段（OCS）
3.1.3 用户接收设备
3.2 空间区段各阶段的发展
3.2.1 对各批卫星特征的小结
3.2.2 导航载荷
3.2.3 BlockⅠ——初期概念证实卫星
3.2.4 BlockⅡ——初期的生产卫星
3.2.5 BlockⅡA——升级的生产卫星
3.2.6 BlockⅡR——补充卫星
3.2.7 BlockⅡF——后续“坚持”卫星
3.2.8 对各批卫星的特性和误差预算的小结
第4章 GPS卫星信号的特性
4.1 GPS信号的特性
4.1.1 频率和调制格式
4.1.2 功率电平
4.1.3 自相关函数和功率谱密度
4.1.4 互相关函数和码分多址的性能
第5章 卫星信号的截获与跟踪
5.1 GPS信号的截获与跟踪
5.1.1 GPS接收机的码和载波跟踪
5.1.2 载波跟踪环
5.1.3 码跟踪环
5.1.4 环路滤波器
5.1.5 测量误差和跟踪门限
5.1.6 伪距、D伪距和积分多普勒的形成
5.1.7 信号截获
5.1.8 接收机初始工作的顺序
5.1.9 数字处理的使用
第6章 射频干扰对GPS卫星信号接收机跟踪的影响
6.1 射频干扰对跟踪的影响
6.1.1 干扰类型
6.1.2 对码相关和环路滤波的影响
6.1.3 RF干扰影响的分析
6.1.4 A／D变换的影响
6.1.5 C／A码对CW干扰的易受性
第7章 GPS的性能
7.1 误差源、测量精度及用户位置和时间的估计
7.1.1 概述
7.1.2 伪距误差
7.1.3 GPS卫星几何布局和精度因子（DOP）
7.1.4 测量精度的讨论和计算
7.2 GPS的可用性
7.2.1 利用全工作能力GPS星座时GPS可用性的预测
7.2.2 卫星故障对GPS可用性的影响
7.2.3 现成的覆盖区预测软件
7.3 GPS完好性
7.3.1 临界状态的讨论
7.3.2 完好性异常原因
7.3.3 提高完好性的技术
第8章 差分GPS
8.1 引言
8.2 码基技术
8.2.1 局域差分GPS（LADGPS）
8.2.2 广域差分GPS（WADGPS）
8.3 以载波为基础的技术
8.3.1 精确基线的实时测定
8.3.2 静态应用
8.3.3 机载应用
第9章 GPS与其他传感器的组合
9.1 GPS／惯性导航
9.1.1 GPS接收机性能的问题
9.1.2 惯性传感器性能的问题
9.1.3 卡尔曼滤波器
9.1.4 GPSI组合方法
9.1.5 可靠性和完好性
9.2 智能交通系统（ITS）
9.2.1 ITS概述
9.2.2 车辆传感器和分系统概述
9.2.3 传感器组合原理
9.2.4 车辆跟踪系统举例
第10章 俄罗斯的GLONASS系统
10.1 功能描述
10.2 计划概述
10.3 组织结构
10.4 星座和轨道
10.5 卫星描述
10.5.1 星上导航设备
10.5.2 星上控制设备
10.5.3 姿态控制系统
10.5.4 机动系统
10.5.5 热控制系统
10.5.6 电源系统
10.6 地面支持
10.6.1 系统控制中心
10.6.2 中央同步器
10.6.3 指挥和跟踪站
10.6.4 激光跟踪站
10.6.5 导航外场控制设备
10.7 用户设备
10.8 基准系统
10.8.1 测地基准
10.8.2 时间基准
10.9 GLONASS信号特性
10.9.1 GLONASS频率
10.9.2 调制
10.9.3 码特性
10.9.4 导航电文
10.10 系统精度
10.11 GLONASS未来的发展
10.11.1 地面段改进
10.11.2 差分GLONASS改进
10.11.3 空间段的提高
10.12 GLONASS信息中心
第11章 INMARSAT民用导航卫星重叠
11.1 功能描述
11.2 INMARSAT组织
11.3 计划的历史
11.4 INMARSAT-3
11.4.1 卫星描述
11.4.2 INMARSAT-3导航转发器
11.4.3 星座
11.5 WAAS信号规范
11.5.1 WAAS的信号特性
11.5.2 WAAS C/A码
11.5.3 WAAS信号的数据内容和格式
11.5.4 电文类型
11.6 陆地用户和海上用户的应用
11.7 关于民用系统演进的建议
11.7.1 INMARSAT的建议
11.7.2 欧洲的工作
第12章 GPS的市场和应用
12.1 GPS：一种赋能技术
12.2 GPS在海上、空中和陆上导航的应用
12.2.1 海上导航
12.2.2 空中导航
12.2.3 陆地导航
12.3 测绘、地图绘制和地理信息系统中的GPS
12.3.1 测绘
12.3.2 地图绘制
12.3.3 地理信息系统（GIS）
12.4 以GPS为基础的产品的娱乐市场
12.5 GPS时间传递
12.6 差分应用和服务
12.6.1精密进近飞机着陆系统
12.6.2其他差分系统
12.7 军事和航天应用
附录A 最小二乘方
参考文献
