書籍 精説GPS(改訂第2版) 2010年4月1日発行

GPS技術者の教科書とも言える書籍です。
「GLOBAL POSITIONING SYSTEM
Signal,Measurements,and Performance」を東京海洋大学安田明生教授、研究グループが翻訳した書籍です。原著はMITリンカーン研究所のPratap Misra(プラタース・ミスラ)博士、スタンフォード大学航空宇宙学科Per Enge(ペール・エンゲ)博士により執筆されました。GPS技術者必読の書籍です。

 

 

書籍 精説GPS(改訂第2版)               6,480円(税込)  

 

 

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仕様

 

<一般>
原著 GLOBAL POSITIONING SYSTEM Signals, Measurements, and Performance
Pratap Misra(Lincolon Laboratory MIT) and Per Enge(Stanford University)
Lincoln,MA:Ganga-Jamuna Press,2001.ISBN:0-9709544-0-9
安田明生(東京海洋大学教授)他8名
社団法人 日本航海学会GPS研究会
ページ数

526頁

発行日 2010年4月1日

 

 

構成

 

●目次

 

第T部 基礎
第1 章はじめに
1.1 航法の歴史概観
 1.1.1 経度と時刻
 1.1.2 天文学的方法
 1.1.3 20世紀の開発:慣性航法と無線
1.2 無線航法の各種方法
 1.2.1 三辺測量
 1.2.2 双曲線測位
 1.2.3 ドップラ測位
1.3 無線航法
 1.3.1 地上系の無線航法システム:ロランとオメガ
 1.3.2 衛星航法システム:トランシット,GPS, GNSS
1.4 まとめ

 

第2 章GPS の概要− 2005 年版−
2.1 目的・政策・現況
2.2 システム構成
 2.2.1 スペースセグメント
 2.2.2 コントロールセグメント、GPS座標系と時刻基準
 2.2.3 ユーザーセグメント
2.3 信号
 2.3.1 信号構成
 2.3.2 欺瞞防止(AS)と (今はなき)選択利用性(SA)
 2.3.3 信号電力
2.4 受信機・測定値と性能
 2.4.1 受信機技術の発展
 2.4.2 信号の捕捉と追尾
 2.4.3 位置・速度・時刻(PVT)の推定
 2.4.4 測位精度
2.5 ディファレンシャルGPS(DGPS)
  狭域DGPS
 広域DGPS
 DGPSの測位精度
2.6 民生利用
 調時(timing)
 高精度測位
 航空と宇宙の航法
 陸上と海上の航法
 消費者市場
2.7 GPS の概観
2.8 まとめ

 

第3 章 将来の全地球航法衛星システム
3.1 性能基準.
3.2 周波数割り当て
3.3 拡散コードと測距信号
3.4 GPS の近代化
 3.4.1 新たな民生用信号とその利益
 3.4.2 新しい軍用信号
3.5 GLONASS
 3.5.1 システム構成要素
 3.5.2 周波数計画と信号構造
 3.5.3 開発タイムテーブル
3.6 ガリレオ
 3.6.1 システムセグメント
 3.6.2 サービス
 3.6.3 周波数計画と信号構造
 3.6.4 開発タイムテーブル
3.7 GPS、GLONASS、およびガリレオの互換性と相互運用性
3.8 GPS+GLONASS+Galileo の性能
3.9まとめ

 

第4 章座標系・時刻基準・人工衛星の軌道
4.1 全世界的座標系
 4.1.1 地球基準系と慣性基準系
 4.1.2 測地座標系・ジオイド・測地系
 4.1.3 世界測地系1984 (World Geodetic Datum 1984:WGS 84)
4.2 時刻基準とGPS 時刻
 4.2.1 時間尺度:天文時と原子時
 4.2.2 周波数源の安定度
 4.2.3 発振器とその安定度
 4.2.4 GPS時刻 (GPS Time)
4.3 GPS の軌道と衛星位置の決定
 4.3.1 ケプラーの法則*
 4.3.2 理想的な楕円軌道:ケプラー要素
 4.3.3 衛星の位置および速度
 4.3.4 摂動を伴うケプラー軌道*
 4.3.5 GPSの軌道パラメータ
 4.3.6 GPS航法メッセージ
4.4 GPSの衛星配置と可視性の表示
4.5まとめ

 

第II 部 位置,速度,時刻の推定
第5 章GPS による測定値と誤差要因
5.1 測定値のモデル
 5.1.1 コード位相測定値
 5.1.2 搬送波位相測定値
 5.1.3 コードと搬送波位相測定値のための有益なモデル
 5.1.4 誤差要因とそのモデル
5.2 コントロールセグメントにおける誤差:衛星のクロックとエフェメリス
5.3 信号伝搬モデリングによる誤差
 5.3.1 信号の屈折,波の伝搬,分散性媒質
 5.3.2 電離層遅延
 5.3.3 対流圏遅延
5.4 測定値誤差
 5.4.1 受信機雑音
 5.4.2 マルチパス
 5.4.3 測定の誤差モデルユーザ測距誤差(URE)
5.5 ユーザの測距誤差.
5.6 測定誤差(実測データによる)
5.7 コードと搬送波位相測定値の融合
 5.7.1 一周波測定値
 5.7.2 二周波測定値
5.8 誤差の低減:ディファレンシャルGPS(DGPS)
 5.8.1 誤差の低減
 5.8.2 ローカルエリアDGPSと相対測位
 5.8.3 広域DGPS (WADGPS)

 

第6 章PVT(位置・速度・時刻)の推定
6.1 擬似距離による位置の推定.
 6.1.1 位置推定のための線形モデル
 6.1.2 RMS測位誤差
 6.1.3 低価格な受信機クロックの代償
 6.1.4 その他の性能指標と仕様
 6.1.5 実験による測位結果
6.2 擬似距離変化率から求める位置と速度
 6.2.2 位置の推定
6.3 時刻比較
6.4まとめ

 

第7章 搬送波位相を利用する高精度測位
7.1 搬送位相と整数不定性決定:単純化モデル
7.2 搬送波位相測定値と高精度測位
 7.2.1 搬送波位相測定値
 7.2.2 高精度測位と航法
7.3 局外パラメータの消去
 7.3.1 一重差分
 7.3.2 二重差分
 7.3.3 三重差分
 7.3.4 整数不確定性決定と位置の推憲
7.4 可視衛星2 重差分の各個に対する不定性決定
 7.4.1 コード位相測定値を用いる整数不確定性の推定
 7.4.2 二周波信号測定値:ワイドレーン法
 7.4.3 三周波信号測定値:Ll,L2, L5
7.5 全可視衛星2 重差分の連立式に対する不定性決定
 7.5.1 位置推定の線形モデル
 7.5.2 フロート解
 7.5.3 探索手法
7.6 高精度単独測位
 7.6.1 測定値モデル
 7.6.2 オンライン測位サービス

 

第III 部 GPS 信号
第8 章信号と線形システム
8.1 概要
 8.1.l 線形時不変システム
 8.1.2 正弦波
 8.1.3 特異関数:単位ステップ,単位パルス,インパルス
 8.1.4 信号電力とエネルギー
8.2 畳み込み
8.2.1 インパルス応答の重ね合わせ
 8.2.2 例:移動平均
8.3 伝達関数と基底関数
 8.3.1 単一虚数指数関数の応答
 8.3.2 単一コサイン波の応答
 8.3.3 単一複素指数関数の応答
 8.3.4 信号のベクトル表現
8.4 フーリエ級数(Fourier Series)
 8.4.1 定義と議論
 8.4.2 例:矩形波またはサンプリング波形
 8.4.3 パーセバルの定理
8.5 フーリエ変換
 8.5.1フーリエ級数からの導出
 8.5.2エネルギースペクトル
 8.5.3フーリエ変換の性質
 8.5.4重要な関数の変換
 8.5.5変調
 8.5.6畳み込みの再検討
 8.5.7理想フィルタ
 8.5.8移動平均とバターワースフィルタ
 8.5.9帯域幅とフィルタ
8.6 ランダム信号
 8.6.1 モーメント
 8.6.2 トーン干渉
 8.6.3 線形システム内の雑音
 8.6.4 白色雑音と等価雑音帯域幅
8.7ラプラス変換
 8.7.1定義と議論
 8.7.2重要な性質と変換
 8.7.3例:移動平均の再検討
 8.7.4線形微分方程式の解
 8.7.5特性方程式
 8.7.6ラプラス変換とフーリエ変換の関係
 8.7.7初期値および最終値の定理
8.8 まとめ

 

第9 章GPS 信号
9.1 L1 民生用信号
 9.1.1 時間領域表現
 9.1.2 振幅スペクトル
9.2 自己相関
 9.2.1 ランダム系列
 9.2.2 測距精度
 9.2.3 信号捕捉
9.3 相互相関とチャネル共用
9.4 最大長線形シフトレジスタ系列
9.5 長さ31 と1023 のゴールドコード
 9.5.1 コードの生成
 9.5.2 相関関数
 9.5.3 コードスペクトル
9.6 電力スペクトラム密度
 9.6.1 長いコード
 9.6.2 C/Aコード*
9.7 狭帯域無線周波数干渉
 9.7.1 干渉波の拡散
 9.7.2 コードと線スペクトルの影響*
9.8 L1 とL2 におけるP(Y) コード
9.9 GPS の新しい民生信号
 9.9.1 L2の新しい民生用信号
 9.9.2 L5の新しい民生用信号
 9.9.3 航法データとデータなしの送信信号
9.10 BOC 信号
9.11まとめ

 

第10 章信号対雑音比と測距精度
10.1 信号伝播損失と送信アンテナ利得
10.2 受信信号電力と受信アンテナ利得
10.3 雑音
 10.3.1雑音温度と雑音指数
 10.3.2連続したサブシステムにおける雑音
10.4 GPS 受信機の雑音解析
10.5 遅延ロックループ(DLL)と測距精度
10.6 白色雑音下の測距精度
10.7 マルチパス環境下における測距精度
 10.7.l長遅延マルチパス
 10.7.2短遅延マルチパス
 10.7.3マルチパス低減アンテナ
10.8まとめ

 

第IV 部受信機
第11 章信号の前処理と捕捉
11.1 信号の前処理
 11.1.1周波数ダウンコンバージョン
 11.1.2イメージ周波数
 11.1.3サンプリング
11.2 信号捕捉
 11.2.1同相および直交処理とドップラ除去
 11.2.2不確定性関数
 11.2.3長さ31のゴールド系列の不確定性関数
 11.2.4 ランダムコードの不確定性関数
 11.2.5探索領域
11.3 信号捕捉の統計的解析
 11.3.1ユニオンバウンド
 11.3.2 コヒーレント解析
 11.3.3非コヒーレント解析
 11.3.4 検討
11.4 まとめ
付録11.A コヒーレント判定量の積率
付録11.B 非コヒーレント判定量の密度と積率

 

第12 章信号追尾
12.1 信号追尾器の概要
 12.1.1相関器
 12.1.2弁別器
 12.1.3線形モデル
12.2 遅延ロックループ
 12.2.1 コヒーレントな遅延ロックループ
 12.2.2アーリーレイト電力差弁別器
 12.2.3遅延ロックループの線形モデル
 12.2.4非支援遅延ロックループのステップ応答
 12.2.5 レート支援遅延ロックループ
 12.2.6白色雑音下における性能
12.3 位相ロックループ(phase lock loop:PLL)
 12.3.1コヒーレント位相ロックループ
 12.3.2 コスタス位相ロックループ
 12.3.3航法データの復調
 12.3.4二次ループのステップ応答
 12.3.5二次ループの定常状態誤差
 12.3.6 白色雑音下におけるコスタスループの性能
 12.3.7ループ帯域幅の選定
12.4まとめ
付録12A周波数ロックループ(FLL:Frequency Lock Loop)

 

第13 章無線周波数干渉と信号障害の対処
13.1 概要
 13.1.1信号対雑音比の公称値
 13.1.2信号経路妨害
 13.1.3無線周波数干渉
13.2 地上における無線伝搬
 13.2.1二経路モデル:厳癌な数式
 13.2.2二経路モデル:長距離での近似式
 13.2.3三経路モデル
13.3 アンテナ
 13.3.1二素子ヌルアンテナ
 13.3.2 リングヌルアンテナ
13.4 アシスト型GPS
 13.4.1GPS航法メッセージの置き換え
 13.4.2 2秒間積分の支援
13.5 慣性支援
 13.5.1 基礎
 13.5.2 ジャイロとサニャック効果
 13.5.3GPSと慣性観測値の複合
 13.5.4傾きのない一次元での誤差の増加
 13.5.5傾きを含む一次元での誤差の増加
13.6 トーン干渉と適応A/D 変換器1.はじめに
13.7まとめ

 

 


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