本書專從電子工程和通信技術的角度詳細講解GPS和北斗雙系統接收機的原理，在對GPS和北斗系統的歷史演進進行介紹的同時，詳細講解了GPS和北斗接收機內部從信號跟蹤與捕獲，到衛星位置速度計算、觀測量模型分析和定位導航解算的幾乎所有信號處理理論，同時也融進了作者在該領域多年的研發經驗和心得。全書在對理論知識進行詳細闡述的同時，緊密結合理論知識點實現了一臺GPS和北斗雙系統軟件接收機，給出了該軟件接收機源代碼，該源代碼實現了本書講解的所有理論知識點，讀者可以在閱讀本書理論部分的同時運行相應程序，自行對運行結果進行理解和分析，同時也可以根據自身需求對源代碼進行修改，更快更好地理解GPS和北斗雙系統接收機設計的理論，為進一步地深化學習打下堅實的基礎。
魯郁博士多年來一直致力于衛星導航研發工作，長期工作于衛星導航領域的前沿，本書是他和他的團隊的科研成果與實踐的總結，是北斗/GPS雙模接收機設計理論和方法方面少有的一本具有實際指導和借鑒作用的專著。
魯郁， 河南信陽人， 1997年和2000年從北京大學電子學系獲得學士和碩士學位，2006年從美國加州大學Riverside分校獲得博士學位，在博士學習期間開始接觸GPS技術，參與了GPS軟件接收機開源項目，博士畢業后在美國硅谷創業公司從事GPS芯片的研發和設計。2009年歸國后，先后在中國科學院微電子研究所和展訊通信有限公司任職。魯郁博士從2001年開始一直堅持在衛星導航領域從事技術開發和算法研究工作，參與或主持了多款衛星導航芯片和系統的設計，在衛星導航技術領域有深厚的積累，近年來主要從事GPS/北斗衛星導航技術工程化和產業化方面的工作。
目 錄第1章 定位、坐標系和時間標準 11.1 問題的提出 21.1.1 基本目的和基本定位系統 21.1.2 時鐘問題 51.1.3 一個改進的系統 61.1.4 改進后系統的總結 101.2 常用坐標系 111.2.1 地心慣性坐標系 111.2.2 測地坐標系 121.2.3 ECEF坐標系 151.2.4 ENU或NED坐標系 191.2.5 運動本體坐標系 211.3 時間系統 231.3.1 太陽時和恒星時 231.3.2 力學時 241.3.3 原子時和協調世界時(UTC) 251.3.4 GPS時(GPST) 261.3.5 北斗時(BDT) 28參考文獻 29第2章 GPS和北斗衛星導航系統簡介 312.1 GPS系統的歷史由來 322.2 GPS系統的構成 392.3 GPS的現代化計劃 472.4 北斗導航系統概述 53參考文獻 60第3章 GPS和北斗的信號格式與導航電文 633.1 GPS信號 643.1.1 GPS信號的產生機制 643.1.2 C/A碼發生器 703.1.3 C/A碼自相關和互相關特性 763.2 北斗信號 823.2.1 北斗信號結構 823.2.2 北斗偽隨機碼發生器 863.2.3 北斗偽隨機碼的自相關和互相關特性 903.3 導航電文 933.3.1 GPS導航電文 933.3.2 北斗導航電文 1013.4 不同衛星信號的時間關系 111參考文獻 114第4章 信號捕獲和跟蹤 1174.1 信號捕獲 1194.1.1 信號捕獲的基本概念 1194.1.2 基于時域相關器的信號捕獲 1254.1.3 基于匹配濾波器的信號捕獲 1324.1.4 基于FFT的信號捕獲 1344.1.5 短時相關匹配濾波器和FFT結合的信號捕獲 1394.1.6 基于數據分塊和頻率補償的信號捕獲 1454.1.7 信號捕獲的門限設定 1534.1.8 相干積分和非相干積分 1574.2 信號跟蹤 1634.2.1 基本的鎖相環 1644.2.2 線性鎖相環的熱噪聲性能分析 1734.2.3 載波跟蹤環 1754.2.4 偽碼跟蹤環 1864.2.5 跟蹤環實現和調試中的問題 1974.2.6 比特同步 2144.2.7 子幀同步 219參考文獻 222第5章 雙模觀測量提取和誤差分析 2275.1 偽距觀測量 2285.2 載波相位觀測量 2335.3 多普勒頻率和積分多普勒觀測量 2365.4 觀測量誤差特性分析 2405.4.1 衛星時鐘誤差 2415.4.2 星歷誤差 2425.4.3 電離層延遲 2445.4.4 對流層延遲 2475.4.5 多徑效應 2495.4.6 接收機誤差 2535.5 差分GNSS技術 253參考文獻 267第6章 衛星位置和速度的計算 2716.1 衛星軌道理論 2726.2 GPS衛星和北斗MEO/IGSO衛星 2796.3 北斗GEO衛星 2846.4 衛星位置和速度的插值計算 2876.5 精密星歷和星歷擴展 289參考文獻 294第7章 位置、速度和時間解算 2977.1 最小二乘法解算 2987.1.1 基本原理 2987.1.2 加權的最小二乘法 3017.1.3 利用偽距觀測量計算位置和鐘偏 3047.1.4 利用多普勒觀測量計算速度和鐘漂 3117.1.5 衛星的仰角和方位角 3137.1.6 幾何精度因子 3167.1.7 接收機自主完好性監測(RAIM) 3227.2 卡爾曼濾波解算 3287.2.1 遞歸最小二乘法 3287.2.2 基本的卡爾曼濾波器 3337.2.3 從連續時間系統到離散時間系統 3367.2.4 擴展卡爾曼濾波器 3397.2.5 接收機中常用的幾種KF模型 3427.2.6 卡爾曼濾波具體實現中的技術處理 3517.3 最小二乘法和卡爾曼濾波總結 356參考文獻 360第8章 射頻前端 3638.1 衛星信號的發射與接收 3648.2 級聯系統的噪聲系數 3678.3 帶通采樣原理 3698.4 中頻采樣方案和射頻采樣方案 3738.4.1 中頻采樣方案 3738.4.2 射頻采樣方案 3768.5 自動增益控制(AGC)和量化位寬 3808.6 射頻載噪比和基帶信噪比的關系 3848.7 射頻前端頻率方案實例分析 386參考文獻 388第9章 北斗和GPS雙模軟件接收機的實現 3919.1 雙模軟件接收機的信號源 3929.2 雙模接收機的軟件模塊和程序運行界面 3959.3 雙模接收機數據處理結果 400附錄A 基本矩陣和向量運算 409A.1 逆矩陣及其性質 410A.2 矩陣的特征值和特征向量 411A.3 二次型和有定矩陣 412A.4 幾種重要的矩陣分解 414A.5 矩陣分析初步 418附錄B 直角坐標系的轉換和旋轉 421附錄C NBP和WBP的均值和方差 429附錄D 和衛星橢圓軌道相關的推導 433附錄E 電離層延遲的Klobuchar模型 437
