This book explains the basic principles of satellite navigation technology with the bare minimum of mathematics and without complex equations. It helps you to conceptualize the underlying theory from first principles, building up your knowledge gradually using practical demonstrations and worked examples. A full range of MATLAB simulations is used to visualize concepts and solve problems, allowing you to see what happens to signals and systems with different configurations. Implementation and applications are discussed, along with some special topics such as Kalman Filter and Ionosphere.
With this book you will learn:
- How a satellite navigation system works
- How to improve your efficiency when working with a satellite navigation system
- How to use MATLAB for simulation, helping to visualize concepts
- Various possible implementation approaches for the technologyThe most significant applications of satellite navigation systems
- Teaches the fundamentals of satellite navigation systems, using MATLAB as a visualization and problem solving tool
- Worked out numerical problems are provided to aid practical understanding
- On-line support provides MATLAB scripts for simulation exercises and MATLAB based solutions, standard algorithms, and PowerPoint slides
Front Cover 1
Understanding Satellite Navigation 4
Copyright 5
Dedication 6
Contents 8
Preface 14
Acknowledgment 16
Chapter 1 - Introduction to Navigation 18
1.1 Introduction 18
1.2 Navigation 21
1.3 Referencing a position 26
1.4 Radio navigation system 38
Conceptual questions 42
References 42
Chapter 2 - Satellite Navigation 44
2.1 Satellite navigation 45
2.2 Architectural components 51
2.3 Control segment 53
Conceptual questions 63
References 64
Chapter 3 - Satellites in Orbit 66
3.1 Kepler's laws and orbital dynamics 67
3.2 Orbital orientation relative to earth 86
3.3 Perturbation of satellite orbits 90
3.4 Different types of orbit 92
3.5 Selection of orbital parameters 95
Conceptual questions 99
References 99
Chapter 4 - Navigation Signals 100
4.1 Navigation signal 101
4.2 Navigation data 102
4.3 Ranging codes 117
4.4 Encryption 146
4.5 Multiple access 149
4.6 Digital modulation 152
4.7 Typical link calculations 168
Conceptual questions 169
References 169
Chapter 5 - Navigation Receiver 172
5.1 Navigation receiver 173
5.2 Functional units of user receivers 183
Conceptual questions 231
References 231
Chapter 6 - Navigation Solutions 234
6.1 Fundamental concepts 234
6.2 Generation of observation equation 239
6.3 Linearization 240
6.4 Solving for position 243
6.5 Other methods for position fixing 249
6.6 Velocity estimation 256
Conceptual questions 258
References 258
Chapter 7 - Errors and Error Corrections 260
7.1 Scope of errors 261
7.2 Control segment errors 264
7.3 Space segment errors 268
7.4 Propagation and user segment errors 269
7.5 Techniques of error mitigation 285
7.6 Effect of errors on positioning 289
7.7 Error budget and performances 294
Conceptual questions 295
References 295
Chapter 8 - Differential Positioning 298
8.1 Differential positioning 299
8.2 Differential correction techniques 307
8.3 Implementation of differential systems 324
Conceptual questions 328
References 329
Chapter 9 - Special Topics 330
9.1 Kalman filter 331
9.2 The ionosphere 353
Conceptual questions 365
References 366
Chapter 10 - Applications 368
10.1 Introduction 368
10.2 Applications overview 370
10.3 Specific applications 379
References 388
Introduction to Navigation
Abstract
Chapter 1 introduces the reader to the generic term “navigation” and introduces its subtleties with relevance to everyday life. It starts with the formal definition of the term followed by the history of navigation from its prehistoric beginnings to the current state of the art. The development of navigation techniques over the years is described in a concise manner. It then explains the different forms of navigation with a brief description of one system for each of these kinds. Prerequisite topics of the reference frame and coordinate system are also discussed and elaborated on with reference to the geodetic shape of the earth.
Keywords
Celestial navigation; Datum; Dead reckoning; ECEF frame; ECI frame; Ellipsoid; Geoid; Guidance; Inertial navigation system; Instrumental landing system; LORAN; navigation; Orthometric height; Piloting
Chapter Outline
1.1.1 Organization of this book?2
1.3.1.1 Heliocentric reference frame?12
1.3.1.2 Geocentric reference frames?12
1.3.1.3 Local reference frames?17
1.3.1.4 Conversions between coordinate systems?17
1.4 Radio navigation system?21
1.1. Introduction
1.1.1. Organization of this book
1.2. Navigation
Erscheint lt. Verlag | 19.8.2014 |
---|---|
Sprache | englisch |
Themenwelt | Mathematik / Informatik ► Informatik ► Netzwerke |
Technik ► Elektrotechnik / Energietechnik | |
Technik ► Fahrzeugbau / Schiffbau | |
Technik ► Nachrichtentechnik | |
ISBN-10 | 0-12-800189-5 / 0128001895 |
ISBN-13 | 978-0-12-800189-9 / 9780128001899 |
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