描述
包 装: 平塑是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787121491764丛书名: 卫星导航技术及应用系列丛书
内容简介
本书介绍GNSS反射信号接收和处理的基本方法及应用。在系统分析GNSS信号的基础上，深入阐述GNSS信号反射后的典型特点，从射频接收、中频处理和观测量提取等不同角度讨论GNSS反射信号接收机的软硬件设计，就海洋遥感、陆地遥感和几个新型应用（如空中移动目标探测、河流边界监测和地表水体识别）做全面的介绍和探索。书中内容涉及岸基、地基、机载和星载等多种不同的配置模式，也包括单天线干涉法和双天线协同法两种信号处理方法。在理论模型和算法性能仿真验证中所采用的数据，有的来自作者研究小组自行开展的试验，有的来自与合作伙伴共同开展的试验，也有的来自国内外公开的数据集经处理后的结果。
目 录
目录
第1章 绪论 1
1.1 卫星导航系统概述 1
1.1.1 北斗三号卫星导航系统 1
1.1.2 GPS 2
1.1.3 GLONASS 3
1.1.4 Galileo系统 3
1.1.5 QZSS 4
1.1.6 印度区域导航卫星系统 4
1.2 GNSS-R技术概述 5
1.2.1 正问题与反问题 5
1.2.2 GNSS-R技术定义 5
1.2.3 GNSS-R技术优势 7
1.3 GNSS-R技术的发展 7
1.3.1 海洋遥感 7
1.3.2 土壤湿度探测 12
1.3.3 双基SAR成像 14
1.3.4 目标探测 16
1.4 本书结构 17
参考文献 17
第2章 GNSS卫星导航信号概述 28
2.1 扩频通信原理 28
2.1.1 扩频的基本概念 28
2.1.2 伪随机码（PRN码） 30
2.1.3 扩频测距原理及性能 35
2.2 调制方式 37
2.2.1 BPSK 37
2.2.2 QPSK 38
2.2.3 BOC 38
2.3 卫星导航信号 45
2.3.1 北斗信号 45
2.3.2 GPS信号 53
2.3.3 其他卫星导航信号 60
2.4 本章小结 62
参考文献 62
第3章 GNSS信号的接收与处理 64
3.1 信号模型 64
3.1.1 数学描述 64
3.1.2 接收与数字化 65
3.1.3 相关运算 68
3.2 捕获与跟踪 71
3.2.1 捕获 72
3.2.2 码跟踪 78
3.2.3 载波跟踪 79
3.3 定位解算 81
3.3.1 数据同步 81
3.3.2 定位原理与方法 83
3.4 本章小结 89
参考文献 89
第4章 GNSS反射信号基础 91
4.1 GNSS-R几何关系 91
4.1.1 宏观几何关系 91
4.1.2 天线覆盖区 92
4.1.3 等延迟区 95
4.1.4 等多普勒区 98
4.2 反射信号的特性 101
4.2.1 极化 101
4.2.2 反射系数 104
4.2.3 反射信号描述 105
4.3 反射信号的相关函数 108
4.3.1 时延一维相关函数 109
4.3.2 多普勒一维相关函数 110
4.3.3 时延?多普勒二维相关函数 111
4.4 本章小结 112
参考文献 112
第5章 GNSS反射信号的接收与处理 114
5.1 反射信号接收机的通用模型和实现方式 114
5.1.1 通用模型 114
5.1.2 实现方式 115
5.2 反射信号处理方法 118
5.2.1 反射信号的离散形式 118
5.2.2 多通道相关处理算法 120
5.2.3 镜面反射点的计算 122
5.2.4 提高信噪比的方法 125
5.3 硬件接收机 129
5.3.1 总体架构 129
5.3.2 主要部件 130
5.3.3 多通道相关单元 136
5.3.4 多通道控制单元 142
5.4 软件接收机 145
5.4.1 基本结构 145
5.4.2 处理流程 147
5.4.3 软件功能 148
5.4.4 实现效率分析 149
5.4.5 实时性方案研究 150
5.5 本章小结 151
参考文献 151
第6章 海洋遥感应用 155
6.1 海面风场反演 157
6.1.1 海洋表面的风和浪 157
6.1.2 海浪谱模型 159
6.1.3 电磁散射模型 162
6.1.4 基于波形匹配的风场反演 163
6.1.5 基于模式函数的风速反演 175
6.2 海面高度测量 180
6.2.1 直反协同法海面高度测量原理 181
6.2.2 码延迟测高方法 184
6.2.3 载波相位测高方法 187
6.2.4 载波频率测高方法 189
6.2.5 干涉法海面高度测量 190
6.3 岸基GNSS-R台风风场重构及风暴潮模拟 195
6.3.1 台风风场重构方法 195
6.3.2 岸基GNSS-R台风风场重构 196
6.3.3 风暴潮模型的建立及验证 197
6.3.4 重构风场的风暴潮模拟 200
6.4 本章小结 203
参考文献 204
第7章 陆表土壤湿度反演 208
7.1 土壤湿度及其测量方法简介 208
7.2 土壤湿度反演基本原理 210
7.3 双天线土壤湿度反演 212
7.3.1 观测量提取 212
7.3.2 土壤反射系数估计 214
7.3.3 土壤湿度反演试验 215
7.4 单天线土壤湿度反演 222
7.4.1 观测量提取 222
7.4.2 土壤反射系数估计 224
7.4.3 土壤湿度反演试验 226
7.5 土壤湿度监测系统实例 229
7.5.1 总体设计 229
7.5.2 终端硬件设计 230
7.5.3 终端软件设计 232
7.5.4 试验结果 234
7.6 本章小结 236
参考文献 237
第8章 GNSS-R成像 239
8.1 系统构型及二维信号模型 239
8.1.1 系统构型 239
8.1.2 二维信号模型 241
8.2 空间分辨率 243
8.2.1 分辨率定义 243
8.2.2 分辨率与几何构型的关系 246
8.3 后向投影成像算法 248
8.3.1 距离向压缩 249
8.3.2 后向投影 251
8.4 成像算法的实现 253
8.4.1 异构并行平台 253
8.4.2 距离向压缩 253
8.4.3 后向投影 255
8.4.4 流处理结构优化设计 256
8.5 仿真分析及试验验证 256
8.5.1 仿真分析 256
8.5.2 试验验证 260
8.6 本章小结 262
参考文献 262
第9章 GNSS反射信号新应用初探 264
9.1 地基空中移动目标探测 265
9.1.1 探测机理介绍 265
9.1.2 现场试验分析及验证 270
9.2 地基河流边界探测 275
9.2.1 探测原理分析 276
9.2.2 仿真分析及验证 282
9.3 星载地表水体识别 285
9.3.1 水体识别过程 286
9.3.2 CYGNSS数据验证 288
9.4 展望 294
参考文献 295
附录A 缩略语 297
第1章 绪论 1
1.1 卫星导航系统概述 1
1.1.1 北斗三号卫星导航系统 1
1.1.2 GPS 2
1.1.3 GLONASS 3
1.1.4 Galileo系统 3
1.1.5 QZSS 4
1.1.6 印度区域导航卫星系统 4
1.2 GNSS-R技术概述 5
1.2.1 正问题与反问题 5
1.2.2 GNSS-R技术定义 5
1.2.3 GNSS-R技术优势 7
1.3 GNSS-R技术的发展 7
1.3.1 海洋遥感 7
1.3.2 土壤湿度探测 12
1.3.3 双基SAR成像 14
1.3.4 目标探测 16
1.4 本书结构 17
参考文献 17
第2章 GNSS卫星导航信号概述 28
2.1 扩频通信原理 28
2.1.1 扩频的基本概念 28
2.1.2 伪随机码（PRN码） 30
2.1.3 扩频测距原理及性能 35
2.2 调制方式 37
2.2.1 BPSK 37
2.2.2 QPSK 38
2.2.3 BOC 38
2.3 卫星导航信号 45
2.3.1 北斗信号 45
2.3.2 GPS信号 53
2.3.3 其他卫星导航信号 60
2.4 本章小结 62
参考文献 62
第3章 GNSS信号的接收与处理 64
3.1 信号模型 64
3.1.1 数学描述 64
3.1.2 接收与数字化 65
3.1.3 相关运算 68
3.2 捕获与跟踪 71
3.2.1 捕获 72
3.2.2 码跟踪 78
3.2.3 载波跟踪 79
3.3 定位解算 81
3.3.1 数据同步 81
3.3.2 定位原理与方法 83
3.4 本章小结 89
参考文献 89
第4章 GNSS反射信号基础 91
4.1 GNSS-R几何关系 91
4.1.1 宏观几何关系 91
4.1.2 天线覆盖区 92
4.1.3 等延迟区 95
4.1.4 等多普勒区 98
4.2 反射信号的特性 101
4.2.1 极化 101
4.2.2 反射系数 104
4.2.3 反射信号描述 105
4.3 反射信号的相关函数 108
4.3.1 时延一维相关函数 109
4.3.2 多普勒一维相关函数 110
4.3.3 时延?多普勒二维相关函数 111
4.4 本章小结 112
参考文献 112
第5章 GNSS反射信号的接收与处理 114
5.1 反射信号接收机的通用模型和实现方式 114
5.1.1 通用模型 114
5.1.2 实现方式 115
5.2 反射信号处理方法 118
5.2.1 反射信号的离散形式 118
5.2.2 多通道相关处理算法 120
5.2.3 镜面反射点的计算 122
5.2.4 提高信噪比的方法 125
5.3 硬件接收机 129
5.3.1 总体架构 129
5.3.2 主要部件 130
5.3.3 多通道相关单元 136
5.3.4 多通道控制单元 142
5.4 软件接收机 145
5.4.1 基本结构 145
5.4.2 处理流程 147
5.4.3 软件功能 148
5.4.4 实现效率分析 149
5.4.5 实时性方案研究 150
5.5 本章小结 151
参考文献 151
第6章 海洋遥感应用 155
6.1 海面风场反演 157
6.1.1 海洋表面的风和浪 157
6.1.2 海浪谱模型 159
6.1.3 电磁散射模型 162
6.1.4 基于波形匹配的风场反演 163
6.1.5 基于模式函数的风速反演 175
6.2 海面高度测量 180
6.2.1 直反协同法海面高度测量原理 181
6.2.2 码延迟测高方法 184
6.2.3 载波相位测高方法 187
6.2.4 载波频率测高方法 189
6.2.5 干涉法海面高度测量 190
6.3 岸基GNSS-R台风风场重构及风暴潮模拟 195
6.3.1 台风风场重构方法 195
6.3.2 岸基GNSS-R台风风场重构 196
6.3.3 风暴潮模型的建立及验证 197
6.3.4 重构风场的风暴潮模拟 200
6.4 本章小结 203
参考文献 204
第7章 陆表土壤湿度反演 208
7.1 土壤湿度及其测量方法简介 208
7.2 土壤湿度反演基本原理 210
7.3 双天线土壤湿度反演 212
7.3.1 观测量提取 212
7.3.2 土壤反射系数估计 214
7.3.3 土壤湿度反演试验 215
7.4 单天线土壤湿度反演 222
7.4.1 观测量提取 222
7.4.2 土壤反射系数估计 224
7.4.3 土壤湿度反演试验 226
7.5 土壤湿度监测系统实例 229
7.5.1 总体设计 229
7.5.2 终端硬件设计 230
7.5.3 终端软件设计 232
7.5.4 试验结果 234
7.6 本章小结 236
参考文献 237
第8章 GNSS-R成像 239
8.1 系统构型及二维信号模型 239
8.1.1 系统构型 239
8.1.2 二维信号模型 241
8.2 空间分辨率 243
8.2.1 分辨率定义 243
8.2.2 分辨率与几何构型的关系 246
8.3 后向投影成像算法 248
8.3.1 距离向压缩 249
8.3.2 后向投影 251
8.4 成像算法的实现 253
8.4.1 异构并行平台 253
8.4.2 距离向压缩 253
8.4.3 后向投影 255
8.4.4 流处理结构优化设计 256
8.5 仿真分析及试验验证 256
8.5.1 仿真分析 256
8.5.2 试验验证 260
8.6 本章小结 262
参考文献 262
第9章 GNSS反射信号新应用初探 264
9.1 地基空中移动目标探测 265
9.1.1 探测机理介绍 265
9.1.2 现场试验分析及验证 270
9.2 地基河流边界探测 275
9.2.1 探测原理分析 276
9.2.2 仿真分析及验证 282
9.3 星载地表水体识别 285
9.3.1 水体识别过程 286
9.3.2 CYGNSS数据验证 288
9.4 展望 294
参考文献 295
附录A 缩略语 297
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