GNSS数学仿真原理及系统实现_许承东，李怀建，张鹏飞，宋丹等_9787515906515

　　《GNSS数学仿真原理及系统实现》共分12章，第1章阐述了卫星导航系统的基本概念与GNSS数学仿真需求；第2章介绍了卫星导航系统常用的坐标系统和时间系统，推导了各坐标系统之间的转换关系和各时间系统之间的转换关系；第3章介绍了四大导航系统卫星星座的特点，分析了不同卫星无摄运动和受摄运动下的轨道模型，并给出了卫星轨道仿真实例；第4章描述了历书数据、广播星历以及后处理星历的特点，介绍了四大导航系统的导航电文格式与内容；第5章介绍了通用的对流层延迟模型和电离层延迟模型，并给出相应的仿真实例；第6章针对简单运动、车辆运动、舰船运动、飞机运动以及导弹运动建立了相应的载体运动模型，并以飞机运动为例给出了相应的仿真实例；第7章建立了伪距观测模型和载波相位观测模型，并分析了各观测量的主要误差来源；第8章介绍了卫星导航系统定位原理，分析了观测方程的线性化模型，并对常用的定位算法进行了研究和仿真分析；第9章介绍了三维可视化的基本原理，对卫星导航系统的相关信息进行了三维可视化仿真与分析；第10章介绍了GNSS数学仿真系统的总体架构和各子系统研发的技术路线，就系统运行的软件和硬件环境进行了介绍，最后介绍了系统的工作流程和具体的仿真流程；第11章从各子系统的用例设计和界面设计出发介绍了GNSS数学仿真系统的设计与实现；第12章从场景设计出发，首先介绍了GNSS数学仿真系统中场景的概念及场景的方案设计，然后结合场景设计介绍了几个典型的仿真实例。

　　目前全球导航卫星系统（GNSS）在轨运行的有四大系统，分别是美国的全球定位系统（GPS）、俄罗斯的格洛纳斯系统（GLONASS）、欧盟的伽俐略系统（Galileo）和中国的北斗卫星导航系统（BDS）。Galileo系统的建设尚属于起步阶段，中国的北斗卫星导航系统也刚刚进入区域性部署向全球定位转换的关键阶段。GNSS信号模拟器的研制可以为系统建设和系统性能验证提供实验数据支撑。同时，GNSS信号模拟器作为卫星导航终端产品功能和性能测试的重要仪器，可以解决外场真实环境下测试费时、费力、费钱且无法提供定量受控的试验验证环境的问题。
　　GNSS信号模拟器是由数学仿真系统和射频信号生成系统组成的。数学仿真系统完成卫星导航信号的数学实时仿真，并将导航电文、观测数据等仿真结果实时发送给射频信号生成系统，最终生成用户终端天线接收到的卫星导航射频信号。GNSS数学仿真系统的设计涉及整个导航系统的基础理论和技术，包括四大导航系统之间坐标系统和时间系统的转换、卫星星座轨道仿真、空间环境仿真以及用户场景仿真等多项技术。因此，本书从介绍全球卫星导航系统的基础理论和技术出发，对GNSS数学仿真系统的具体设计与实现进行了描述，旨在让读者在全面掌握全球卫星导航系统数学仿真原理的基础上更好地了解GNSS数学仿真系统的构建流程。同时，本书结合自主研发的GNSS数学仿真系统给出了具体的仿真实例，读者可以结合仿真实例利用GNSS数学仿真系统进行相关感兴趣的GNSS数学仿真实验研究。
　　本书共分12章，第1章阐述了卫星导航系统的基本概念与GNSS数学仿真需求；第2章介绍了卫星导航系统常用的坐标系统和时间系统，推导了各坐标系统之间的转换关系和各时间系统之间的转换关系；第3章介绍了四大导航系统卫星星座的特点，分析了不同卫星无摄运动和受摄运动下的轨道模型，并给出了卫星轨道仿真实例；第4章描述了历书数据、广播星历以及后处理星历的特点，介绍了四大导航系统的导航电文格式与内容；第5章介绍了通用的对流层延迟模型和电离层延迟模型，并给出相应的仿真实例；第6章针对简单运动、车辆运动、舰船运动、飞机运动以及导弹运动建立了相应的载体运动模型，并以飞机运动为例给出了相应的仿真实例；第7章建立了伪距观测模型和载波相位观测模型，并分析了各观测量的主要误差来源；第8章介绍了卫星导航系统定位原理，分析了观测方程的线性化模型，并对常用的定位算法进行了研究和仿真分析；第9章介绍了三维可视化的基本原理，对卫星导航系统的相关信息进行了三维可视化仿真与分析；第10章介绍了GNSS数学仿真系统的总体架构和各子系统研发的技术路线，就系统运行的软件和硬件环境进行了介绍，最后介绍了系统的工作流程和具体的仿真流程；第11章从各子系统的用例设计和界面设计出发介绍了GNSS数学仿真系统的设计与实现；第12章从场景设计出发，首先介绍了GNSS数学仿真系统中场景的概念及场景的方案设计，然后结合场景设计介绍了几个典型的仿真实例。
　　本书的编著是众多科研人员辛勤劳动的结果，所涉及的研究成果来源于国家高技术研究发展计划(863计划)课题（No.2011AA120505）和国家自然科学基金课题（No61173077）的相关研究成果。其中863课题是我国地球观测与导航技术领域“十二五”期间先期启动的主题项目——“GNSS多星座互用关键技术与仿真验证平台”的五个组成课题之一，主题项目由中国伽利略卫星导航有限公司李社军研究员作为首席科学家牵头设立，其余相关课题负责人有中国电子科技集团公司第54研究所王珏主任、上海交通大学战兴群教授以及中国航天科工信息技术研究院王千喜主任，他们的相关工作以及研究成果为本书的内容和最终成稿提供了相应的支撑，在此表示衷心的感谢。在项目立项以及实施过程中，“863”领域专家杨强文研究员、周建华研究员以及中国航天科工信息技术研究院孟波研究员、中国电子科技集团公司第22研究所曹冲研究员、清华大学过静珺教授、中科院天文台施浒立研究员、北京大学朱柏承教授、中科院光电所袁洪研究员对本课题的总体方案提出了很多建设性的意见和很好的实施建议，在此一并表示感谢。本书的出版同时得到了航天科技图书出版基金的资助。
　　许承东教授作为主编编制了本书的大纲，起草了书稿的章节编排及初稿，并全程指导了书稿的编写。李怀建老师参与了系统的总体方案设计和部分系统的开发,并对文稿内容提出了修改建议。张鹏飞博士为全书的统稿付出了辛勤的劳动。本书第1章宋丹和李剑参编，第2章范国超参编，第3章宋丹和蔡熙参编，第4章张鹏飞参编，第5章李剑和李冬梅参编，第6章李赫编写，第7章张鹏飞编写，第8章宋丹编写，第9章蔡熙编写，第10章张鹏飞编写，第11章宋丹编写，第12章张鹏飞、宋丹和李赫参编。感谢出现在本书参考文献中的各个专著和论文的作者，你们的工作给本书的编著提供了大量的素材，为本书的完成奠定了基础。
　　由于作者水平有限，书中难免出现不妥甚至错误之处，真诚希望广大读者批评指正。
　　许承东
　　2013年11月30日

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