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第1章　绪论1

1.1　GPS的发展简史及系统概述1

1.2　GPS的服务与应用4

1.2.1　精密定位服务4

1.2.2　标准定位服务5

1.3　Matlab的基本特性及基本语法6

1.4　矩阵与Matlab11

1.4.1　矩阵和向量11

1.4.2　向量的创建13

1.4.3　矩阵的创建15

1.4.4　点运算17

1.4.5　矩阵的数学运算20

1.5.1　字符串（文字）和注释的输出23

1.5　数据的输入与输出23

1.5.2　用INPUT函数输入数据26

1.5.3　数据文件的输入和输出27

1.6　程序流程控制28

1.6.1　程序流程控制概述28

1.6.2　程序流程控制的实现29

1.7　Matlab函数35

1.7.1　Matlab函数概述35

1.7.2 函数文件36

1.8　编程练习39

第2章　GPS测量原理42

2.1　利用到达时间测量值测距42

2.1.1　二维位置确定42

2.1.2　利用卫星测距信号确定位置的原理45

2.2.2　地心地球固连（ECEF）坐标系46

2.2.3　世界测地系（WGS-84）46

2.2.1　地心惯性（ECI）坐标系46

2.2　参考坐标系46

2.3　利用伪随机噪声（PRN）码确定位置47

2.3.1　确定从卫星到用户的距离47

2.3.2　用户位置的计算50

2.4　GPS载波相位测量定位53

2.4.1　GPS载波相位测量53

2.4.2　GPS载波相位测量的单点定位问题57

附录A　用户位置的求解仿真60

第3章　GPS的坐标、时间系统和卫星的运动66

3.1　天球坐标系和地球坐标系66

3.1.1　天球概述66

3.1.2　两种天球坐标系及其转换模型68

3.1.3　极移与国际协议地极原点71

3.1.4　两种地球坐标系及其转换模型72

3.1.5　瞬时极（真）天球坐标系到瞬时极（真）地球坐标系的转换模型74

3.1.6　WGS-84世界大地坐标系75

3.2　GPS时间系统76

3.2.1　世界时系统77

3.2.2　原子时78

3.2.3　力学时79

3.2.4　协调世界时79

3.2.5　GPS系统时79

3.3　GPS卫星的运动80

3.3.1　开普勒定律80

3.3.2　无摄卫星运动的轨道参数82

3.3.3　真近地点角的概念及求解83

3.3.4　卫星瞬时位置的求解85

3.3.5　卫星无摄运动轨道方程的力学解释及摄动的修正86

附录B　GPS卫星的动态仿真90

第4章　GPS卫星的导航定位信号105

4.1　概述105

4.2.1　码的基本概念107

4.2　GPS卫星的测距码信号107

4.2.2　伪随机噪声码及其产生108

4.2.3　GPS的测距码信号111

4.3　GPS卫星的导航电文115

4.3.1　导航电文格式115

4.3.2　导航电文的内容116

4.4　Matlab仿真C/A码的产生及调制119

第5章　GPS卫星信号的捕获126

5.1　概述126

5.2　GPS卫星信号的多普勒效应126

5.3　GPS卫星信号捕获的考虑128

5.3.1　捕获时的最大电文长度128

5.3.2　捕获中的频率步长129

5.4.1　传统捕获方法130

5.4　GPS卫星信号的捕获方法130

5.4.2　循环相关捕获方法133

5.4.3　延迟与累积捕获方法136

5.4.4　长记录电文的相干处理138

5.4.5　精频估计的基本概念139

5.4.6　消除精频测量中的不确定性139

5.5　Matlab与Simulink仿真简介142

5.5.1　仿真工具简介142

5.5.2　Simulink的使用142

5.6　GPS卫星信号捕获的例子147

5.7　关于捕获的一些子程序150

5.7.1　随机编码过程仿真150

5.7.2　获取导航信息的仿真153

5.7.3　模拟捕获延迟的仿真157

附录C　GPS捕获仿真程序160

6.1　概述164

6.2　锁相环的基本理论164

第6章　GPS卫星信号的跟踪164

6.2.1　一阶锁相环166

6.2.2　二阶锁相环167

6.2.3　连续系统到离散系统的转换168

6.3　GPS信号跟踪169

6.3.1　载波和码元跟踪169

6.3.2　利用锁相环跟踪GPS信号170

6.3.3　BASS方法中的载波频率更新171

6.3.4　Kernel函数的不连续性172

6.3.5　C/A码起始点的精确性175

6.4　跟踪过程的高测时精度176

6.4.1　通过理想相关输出获得高测时精度176

6.4.2　通过曲线拟合获得高测时精度179

6.5　BASS跟踪过程的输出180

6.6　RF与C/A码的混合181

附录D　方程（6-26）的积分过程181

7.1.1　GPS接收机的基本构成183

第7章　GPS接收机及其电路183

7.1　GPS接收机183

7.1.2　GPS接收机的分类185

7.1.3　数字GPS接收机186

7.1.4　GPS接收机的选择187

7.2　基于RF8009的GPS接收机电路187

7.2.1 RF8009简介187

7.2.2　RF8009的主要性能指标187

7.2.3　RF8009模块封装与引脚功能189

7.2.4　RF8009的内部结构190

7.2.5　RF8009电路应用190

7.2.6　RF8009封装尺寸194

7.3　基于嵌入式系统的GPS应用设计196

7.3.1　嵌入式系统比较196

7.3.2　GPS应用开发的要求197

参考文献199