SCO TT G LEA SO N D EM O Z G EB R E- EG Z IA B H ER e d it o r s N ) LICA TIO N S A N D M ETH O D S t DVD N CLUDED
C o n t e n Ls Pr e fa c e x v G l o b a l N a v i g a t i o n Sa t e llit e S y s t e m s Pr e se n t a n d Fu t u r e 1 1 1 1n t >u d u c t i o n 1 1 1 C u r r e n t n n t l " l a n n = d G N SS C o n s t c lla t i o n s 2 1 1 2 G N SS U s e l A r = h i r e c r u r e s 3 1 1 3 C u r r e n t G N SS A p p li c a t i o n s 6 1 1 4 P n s it i o n i n g P c r f o r m a n e c M e a s u r e s 8 1 2 GN SS Si g n a l l m ï, r o v c n l c n t s 9 1 2 1 A dd i t i o n a l G PS 1 r e q u e n c i c s 10 1 2 2 Hi gher A c c u r a c y R a n g i n g 1 0 1 2 3 L o n g e r R a n g i n g C n d c s 1 1 1 2 4 H i g l l c r T r i l n s [1l i r P [ ) w c r L e v c l s 1 1 1 3 A d v a n c e d R e c e i v e r T = c h n n l a g) 12 1 3 1 C o n v e n t i o n a l lcc e = i v c r s 12 1 3 2 FPG A Ic a q = t l R e c e i v e r s 13 1 3 3 S o h w a r c D e f i n e d G N SS Regi ver s 14 1 4 R o a d M a p 1l o w T o U s e T h i s I< a u k 14 1 5 F u n h c r R e a di n g 2 0 R = U = w n e c s 2 1 G N SS Si g n a l A c q u isit io n a n d T r a c ki n g 2 3 2 1 I n[ mduc[ i m' 2 2 G N SS Si g n ; 1l Ih c k g r o m l d 2. 2 1 BO C Si g n a l M o d u l n t i u n 2 5 2 2 2 " IAN C [ 1LI t 5 2 6 2 3 S e a r c hi n g ' " > PSK Si g n M s 2 8 2 4 T r a = k i n g PSK Si g n a l s 34 2 4 1 Ph a s e 1 A c k e d 1 o o p (" I L ) 34 2 4 2 F r e q u e n c y 1 o c k c d I o o p (FL L ) 3 6 2 4 3 D e l a y L o c k e d I n o p (D I. L ) 3 7 2 5 Se a r c hin g f o > B O C Si g n a l s 3 9 2 3 2 3
C o n t e n ts C o n t e n t s v ií 2 6 T r a c k i n g BO C Si g n a l 4 2 s 2 6 1 B o c T r a c k i n g U s i n R a Si n g l e Side ba n d (SSB) 4 4 2 6 2 BO C T r a c k i n g w i t h M u h i p l e G a t e D isc r i m i n a t o r s (M G D ) 4 4 2 6 3 Bo c T r a c k i n g w it h t h e Bur nf Ju m p i n g (Bj ) A l g o r it h m 4 6 2 6 4 BO C T r a c k i n g w i t h t h c D u a l E s t i m a t o r ( D E ) 4 8 R e f c r c n e c s G N SS N a v i g a t io n Es t i m a t in g Po sit io n, V e l o c it y a n d T im e 5 5 3 1 O v e r v i e w 5 5 3 2 P o s i t i o n, V e l o c i r y a n d T i m e (PV T ) E s t i, m a t i o n 5 6 3 2 1 E s r im a t i n g R e c e i v e r Po s i t i o n a n d C l o c k B i a s 5 6 3 2 2 l m p a c t o f l o n o s p h c r e E r r o r s 6 2 3 2 3 I m p a c t n f Sa t e l l i t e U s e r G e o m e t r y (D O P) 6 3 3 2 4 E s t i m a t i n g R e c e i v e r V e l o c i t y a n d Cl o c k D r i tt 6 4 3 2 5 Es r i m a t i n g T i n r e 6 6 3 2 6 PV T E s r i m a t i o n U s i n g a n E x t e n d t d K a l m a n Fi lt e r (EK F) 6 7 3 2 7 E n h a n c e d A c c u r a c y v i a C a r r i e r Ph a s e P o s i t i o n i n g 6 7 3 2 s E r r o r So u r c e s 6 7 3 3 G N SS Si m u l a t o r 6 9 3 3 1 G N SS Si n r u l a t a, M e a s u r e m e n t D e t a il s 6 9 3 3 2 G N SS Si r n u l a t o r I n r e r f a c e F i l e s 7 1 3 3 3 P o s t p r o [ e s s i n g G N SS Si m u l a t o r O u r p u t F i l e s 7 3 3 4 G N SS Si m u l a t o r E x a m p l e s T4 3 4 1 E x a m p l t 1 Si m p l e N a v i g a r i o n 7 4 3 4 2 E x a m p l e 2 T r a v e l i n g B e t w e e n D e s r i n a r i o n s 7 5 3 4 3 E x a m p l e 3 W a y p o i n t N a v i g a t i o n U s i n g Fl i g h t G e a r 7 7 3 4 4 E x a m p l e 4 D u a l F r e q u e n c y C a l c u l a t i o n 8 0 3 4 5 E x a m p l e 5 A d d i n g G a l i le o Sa r c l l i r c s 82 3 4 6 E x a m p le 6 S p a c e c r a f t B a s e d R e c e i v e r 84 3 5 S u n m l a r y 3 6 Pr o g r a m s a n d T o o l s Pr o v i de d n n t h e D V D 8 6 86 Di er ent i al G N SS A c c u r a c y a n d In t e g r it y 8 7 4 1 I n t r o d u c t i o n t o D G N SS 8 7 4 2 F u n d a m e n t a l s o f D i f f e r e n t ia l G N SS 8 7 4 2 1 E r r o r So u r c e s a n d D eg r e e o f S p a f i a ] C o r r e l a r i o n 89 4 2 2 L o c a l V e r s u s R e g i o n a l D G N SS C a r r e c r i o n s a n d D G N S5 N e t w o r k s 9 3 4 2 3 M e a n s o f D i s t r ib u t i n g D G N SS C o r r e c r i o n s 9 4 4 2 4 M a n a g i n g t h e L a t e n c y o f D G N SS C o r r e c t io n s 9 6 4 3 D G N SS I n t e g r i t y T h r e a t s a n d M i t i g a t i o n s 9 7 4 3 1 I n t e g r i t y T h r e a t s f r o m G N SS F a u l cs 9 8 4 3 2 I n t e g r i t y T h r e a t s fr. m D G N SS S y s t e m Fa u l t s 1 0 8 4 3 3 I n t e g r i t y T h r e a t s f r o m Si g n a l P r o p a g a t i o n A n o m a l i e s 10 9 4 4 S u m m a r y 1 14 4 5 D a t a P r o v i d e d o n t h e D V D 1 15 11 5 A G P5 So ft w a r e Re c e iv e r 12 1 5 2 1 Ic e n s c, D e v e l o p m e n t E n v i r o n m e n t s, a n d T o o l s. 5 2 1 L ic e n s e 12 2 5 2 2 G N U/ L i n u x 5 2 3 M ic r o s o f t W i n d o w s 12 3 5 2 4 A p p l e M a c O S X 12 3 5 2 5 D i s p l a y i n g t h e R e c e i. E r O u t p u t 12 3 5 3 E x a p l e D a r a Se t s 12 3 5 3 1 D a m SN 1 12 4 5 3 2 D a t a Se t 2 f a r U s e w i t h N A A S C o r r e c t i o n s D a t a 12 4 5 4 U s i n g t h e U a s t g p s So ftw a r e R e c e i v e r 12 4 5 4 1 C o n f i g u r a t i o n F i l e 12 4 5 4 2 O u t p u t F il e s 1 30 5 5 f a s t gp s So f t w a r e R e c e i v e r A r c h i t e c t u r e 1 3 1 5 5 1 T i m i n g a. d C l o c k M a n a g e m e n t 13 2 5 5 2 M a i n P r o c e s s i n g 1 o a p 13 3 5 5 3 A c q. I s i r i o n 1 3 3 5 5 4 T r a c k i n g 1 3 6 5 5 5 N a v i g a t i o n 14 2 5 6 S u gg e s t e d F u r.. c I m p r o v e m e n t s 14 5 5 7 Fu r t h e r R e a d i n g 14 6 R c f c r e n e c s 14 6 In t e g r a t io n o f G N SS a n d IN S Pa r t 1 14 9 6 1 I n t r o d u c t i o n 14 9 6 2 I n e r t i a l N a v i g a t i o n 15 0 6 2 1 I n e r t i a l Se n s o r s 15 0 6 2 2 C o o r d i n a t e Fr a 1n e s 15 1 6 2 3 M e c h a n i z a t i n n E q u a t i o n s 15 2 6 2 4 S y s t e m I n i r i a li z a t i o n 15 7 6 2 5 I N S E r r o r h l o d e l 15 7 6 3 G N SS/ IN S I n ce g r a t i o n C o n c e p t s 15 9 6 3 1 M a r iv a t i n n f o r G N SS/I N S I n t e g r a t i o n 15 9 6 3 2 I n t e g r a t i o n A r c h i t Ct u r c O v e r v i e w ' " 6 3 3 L o o s e G N SS/ IN S 1n ce g r a t i u n 16 0 6 3 4 T i g h t G N SSLTN S l n t e g r J r i o n 16 2 6 3 5 D e e p G N SS/ I N S I n t e g r a t io n 16 4 12 2
- C o n t e n t s A 6 4 1 O v e r i e w o f Ex t e n de d K a lm a n Fi l t e r (EK F) f n r G N SS/I N S 16 5 165 9 2 4 1 O c a r in n Es t i m a t i o n U s i n g Si g n a l St r e n g t h 2 2 1 6 4 2 T i. \ e E" o l u t i o n o f a G N SSHN S S y s t e n r 9 2 5 1 o c a t i o n U s i n g T i m e. Ph a se, a n d D i ff e r e n t i a l T i m i n g u f 2 2 3 169, ' ' " u Sc n s r Er r o r. I k dc l s 9 3 Xî T x,.. " " M.. U si n g T r i a n g u l a ri o n 6 5 2 G N SSn N S l n r c g r a t i o n St e p b y St e p 9 3 2 D e t e r m i n i s t ic E s t i m a r i o n U s i n g N e a r e s t N c i g h o r 22 9 6 6 Pr a c r ic a l C o n s ide r a t i o n s 17 3 9 3 3 N n n r a n g i n p B a s e d L o c a t i o n E s t i m a ti o n 2 3 1 6 6 1 L e v e r A r m 173 9 3 4 Pn Jh a t, i li s t i c E st i m a t i o n U s i n g C e n r r o i dl c m t e r o f. I a s s 2 3 2 6 6 2 T i n ì i n g R e q u i r e m e n t s 1 74 9 3 5 B a y e s i a n St a t e Iï s t i m a r i 2 32 o n 6 7 5u n r n r a r y a n d Fu r t h e r R e a d in g 175, 4 I n t e g r a t i o n M e t h o d 23 4 R ef s e r e n c e s 9 4 ] L e a s t S q u a r e s I n t e g r a t i 2 34 o n 9 4 2 K a l m a n Fil t e r I n t e g r a t i o n 2 3 5 17 7 9 4 3 C o n t e x t u a ] Pr o c e s s i n g In t e g r a t io n o f G N 5 a n d IN S Pa r t 2 17 7 9 5 E x a m p le S y s t e m s = c /n L o w C o s t G N SS/m s i n t e g r a t e d N a v i g a t o r 177 ' ' " " tj o l i 2 35 r e s 7 3 C a s e St. D y 2 V e h ic l e Sid e s l i p Es t i m a t i 1 81 9 5 2 5 o n y n c h r o l i t e s 2 3 7 1 8 1 9 5 3 Se l S t n c h r o n i z i n g N e t w o r k s 2 3 7 7 3 1 h ï o t i v a t i o n 184 9 5 4 G PS a n d R e l a t i v e N a v i g a r i D n 2 3 8 7 3 2 O b s e r v a bili r y 7 4 1 GN SS A m bi g u i t y R e s o l u t i o n O v e r. Ie w 187 9 6 E x a m p le s I n c l u de d O n t h e D V D 2 4 0 7 4 2 n c n e fi t s o f I N S t o A m bi g u it y R e s o l u t i o n 9 6 1 R F A n t e n n a s 2 4 0 7 5 So f n v a r e E x a m p l e s 9 6 2 D o pp l e r C a l c u l a t i o n s 2 4 0 18 9 9 6 3 K N e a r e s t N e i g hb o r Pl a t 2 4 1 9 7 F u r t h e r R. A d i n g 2 4 1 2 4 1 In t e g r a t e d LA D AR [N S a n d G N SS N a v i, g a t 19 1 io n 19 1 8 1 I n t r o d u c t i o n 8 2 L A D A R B a s e d T ER RA I N I n t e g r a t i o n M e t ho d o l o g y 192 8 3 L A D A R B a se d T e r r a i n R e f e r e n c e d Po s i t i o n Es t i m a t i o n 196 A v ia t i D n A p p lic a t io n s 2 4 5 8 3 1 Po s i t i o n F s t i m a r e a n d SSE S u r f a c e 196 10 1 I n t r o d u c t i o n 2 4 5 8 3 2 E x h a u s r i v e G r i d Se a r c h 19 8 10 2 C la s s e s o f A v i a ci o n A u g m e n t a t i o n S J rs t e m s 2 4 5 8 3 3 G r a d i e n c B. Se d S e a r c h 2 00 10 3 B e n e l i t s o f G PS a n d A u g m e n t a t i o n s t o A 1r i a t i o n U s e r s 2 4 7 8 4 E s r i m a r i o n o f t. E r r i a l V e l o c i t y E r r o r 20 2 10 3 1 O c e a n ic F li g h t 24 7 8 5 C a s e St. Die s o l T ER R A I N S y s t e m Pe r f o r m a n c ( 2 02 10 3 2 O v e r l a n d Fli g h t En R o u r e, T e r m i n a l A n d N o n p r e c i s i o n 8 s I C a s e St u d y I G e n e r a l Po sir i o n i n g S y s r e m 2 02 A p p r o a c h 2 4 8 8 5 2 C a s e St u d y l l Pr e c i s ; o n A pp r o a c h G u ida n c e S y st e m 2 05 10 3 3 " r e c i s i o n A p p r o a c h a n d L a n d i n g 2 4 8 2 10 10 4 F u t u r e o f G N SS N a v i g a t io n i n A v i a t i o n 2 4 9 10 4 1 G N SS h l a d e r n i z a t i u. 2 4 9 10 4 2 N e x t G e n e r a t i o n A i r T r a ffi c M a n a g e m e n t S y s t e m (N e x t G e n ) 2 5 1 2 19 2 3 5 2 35 10 5 Fu n c ei. N a li r y o f A. Ia r i o n A u g m c t t r a t i u n S y s t e m s 2 5 2 9 1 L. Ca t i o n S y s t e m A1t cmat i vcs 2 11 10 5 1 A u g m e n t a t i o n S y s t e m p. Rf o r m a n c e R c q 9 2 R F u i, c m e n t s 2 5 2 I o c a t i o n T y p e s a n d C l a s s i Fic a t i o n s 2 13 10 5 2 Er mr B. U n d i n g U n de r N o m i n a l C o n d id o n s 2 5 3 9 2 1 L o c a r i a n b y P r o x j n r i t y 2 14 10 5 3 E r r o r B o u n J i n r 9 U n d e r A n o m a l o u s C o n d 2 2 L i t i o n s 2 5 7 o c a t i o n b y R a di o D i r e c t i o n Fi n d i n g (D F ) a n d A n g le o f 10 5 4 M o n i r n r i n g 2 6 1 A r r i. A l (A O A ) 2 17
C. n t e l 7 10 6 C o n c l u s i o n 2 6 4 10 7 F u n h e r R e a d i n g 2 6 5 12 5 6 L o c a l T e s t 3 12 2 6 5 12 5 7 N. It Fl y p o t h e si s a n d Al r cmar i " H y p o t h e s i s 3 14 12 5 8 P a r a m e t e r s f o r F a u l t D e t e c t i o n a n d E x c l u si o n 3 14 1 2 5 9 M u lt i p l e O u r li e r s 3 1 5 C o n t e n t s x í 1 1 1 I n r r a d u c t i o n 3 16 2 6 9 12 5 J2 T h ( P r a c t i c a l Sid e o f Q u a l i r y C o n t r o l 1 1 2 L 3 1 7 o r a n O v e n i e w 2 6 9 12 6 E x a m p 1 1 2 1 L l e s I n c l u d e t l O n t h e D V D o r a n c 3 1 9 2 6 9 12 6 1 E x a. p l e 1 A c q I. s i t i o n o f W e a k Si g n a l s ' " ' 1 1 ' I ' ' " " l e 2 F a. I t D e t e c t i o n a n d Ex c l u s i o n. " "... 2 7 2 12 7 S u m m a r y 1 1 4 H i s t o r i c a l R e a s o n s f 3 2 o r G N 3 SS/L o r a n I n t e g r a t i o n 1 1 5 I n t e g r a t i o n Sc e n a r i 2 7 5 12 8 F u r t h e r R e a d i n g 3 24 o s 2 7 6 3 2 4 1 1 5 1 Po s i t i o n D o m a i n I n t e g r a t i o n 2 7 6 1 1 5 2 R a n g e D o m a i n I n t e g r a t i o n 2 7 8 I n r e g r a r i o n 2 8 1 S p a c e A p p lic a t i o n s 3 2 9 1 1 5 5 I m p r o v e d A c c u r a c y f o r L o r a n Ï n r e g r i w 2 8 6 3 2 9 13 2 1 S p a c e c r a f t V e l o c i r 1 1 5 6 T r a c k i n y g L o o p D o m a i n I n t e g r a t i o n 2 8 7 3 3 0 13 2 2 O r b i t G e o m e t r y 1 1 6 C o n c l u s i o n s 2 8 8 2 8 8 13 2 3 A n t e n n a D i r e c t i o n 13 2 4 Si z e a n d Po w e r 3 3 0 13 2 5 M i p a t h 33 3 1 3 2 6 Si g n a l St r e n g t h 3 3 3 In d o o r a n d W e a k Si g n a l N a v i g a t io n 2 9 1 13 2 7 E n y i r o n n i c n t 3 34 13 3 12 1 I n t r o d u c t i o n 2 A 9 1 p p lic a t i o n s 3 35 12 2 Si g n a l Pmc=ssi ng C o n s i L I c r a t i o n s R e l a t e d.. ' " s i g n a l s 2 92 H " ; g j 12 2 ] A c q u is i t i o n o f W e a k Si g n a l s 2 94 13 3 3 F a r n r a t i o n Fl y i n g a n d Pr o x i m i t y O p e r a t io n s ' " " 3 35 12 2 2 C l a c k St a bi li t y a n d I n r e g r a r i o n T i m e s 2 95 3 3 6 13 3 4 R e m. Tc S e n s i n 12 2 3 T r a c k i n g g o f W e a k Si g n a l s 2 96 3 3 7 13 3 5 A n i r u d e D e t e r m i n a t i o n 12 2 4 Cms s C o r r e l a t i o n a n d I n t e r f e r i n g Si g n a l s 2 97 3 3 8 13 3 6 H i g h M t i t u d e G N SS 12 2 5 M u ï[ i p a [ h M i t i g a t i o n 2 98 3 3 9 13 3 7 L a u n h E n t r y 12 2 6 B A n d L a n di n e n e f i g t s o í Fu t u r e G N SS 3 00 34 0 13 4 G N SS 8 1 u. I e r n i z ì t i o n 12 3 A i di n g Po s s i bi lit ie s a n d Su p p o r r iv e S y s t t m s 30 0 34 13 5 E x a m p le Pr o c e s s i 0 n g I ; a w M e a s u r e m e n t s f r o m t h e G RA CE S a t e <l i r e 12 3 1 A s s i s t a n c e 300 34 1, 3 6 S u m m a r y 12 3 2 Su p p o r t i v e S y s t e m s f o r G N SS 3 0 1 3 4 4 R e í e r e n c e s 12 4 N a v i g a t i o n A l g o r i t h m s f o r D i ffic u l t Si g n a l C o n d i t io n s 303 3 4 4 12 4 1 C o n s t r a i n t s o n U s e r M o t i o n 304 3 3 5 I L 1 N u a p n v c n r g u r 1t n m s " 14 1 I n t r o d u c t io n a n d B a c k g r o u n 12 5 d Qu a li t y a n d I n t e g r it y M o n i t o r in g 306 3 4 7 14 1 1 G N SS S u r v e y i n 12 5 1 I g n t r o d u c t i o n t o I n t e g r i t y M o n i t o r i n g 306 3 4 8 14 1 2 GN SS G e o d e s 12 5 2 R e li a bi li y t y T e s t i n g 307 34 9 14 2 T e c h n ic a l O v e r v i e w 12 5 3 W e i g h t e d L e a s t S q u a r e s N o t a t i o n 30 8 3 5 0 14 2 1 T h e D a r a M o d e l s a n d P 12 5 4 R e s idu a l s a n d R e d u n d a n c y 3 10 r o c e s s i n g Sm ce g ie s o f G N SS G t o d e s y a n d S u r v e y i n 12 5 5 G l o b a l T e s t 3 11 g 35 0
u - T ' 14 2 3 B a s e l i n e Pr o c e s s i n g 16 4 5 B i s [ a t i c S c a t t e r i n g f r o m Se a I c e " " " 14 2 2 N1a t h e m a t i c a l M o d e l s 3 5 6 16 4 4 B i s t a t i c Sc a t t e r i n g f r o m L a n d 14 3 G N SS G r u u n d I n f r a s t r u c t u r e C o n t i n u o u s l y O p e r a t i n g R e f e r e n c e 3 6 0 Sca r i o n (C O R S) N e t w o r k s 3 6 1 4 18 16 5 1 M o ci v a t i o n 4 1 8 16 5 2 A i r c r a f t A ït i m e t r y M e a s u r e m e n t s 14 3 2 N a t i o n a l C O R S I n f r a s t r u c t u r e 3 6 4 f r o m S p a c e 4 2 0 16 6 O c e a n w l i n d a n d W a v e S e n s i n g 14 4 S u r v e y i n g a n d G e o d c s y A p p l i c a t io n s a n d O p e r a t io n a l M o d e s 3 6 7 4 2 1 1 6 6 1 A i r c r a f t W i n d a n d W a v e M e a s u r e m e n t s 14 4 1 G N SS Su r v e y i 3 6 8 n g 16 6 2 W a v e Se n s i n g f 4 2 1 3 r o m S p a c e c r a f 14 4 2 G N SS G 7 2 t 4 2 e o de s 3 y 16 7 G N SS B i s t a t i c L a n d a n d I c e S e n s i n g 14 5 T he F u t u r e T he N e x t G e n e r a t io n G N SS 3 7 6 16 7 1 T h e H is t o r y a n d A p p x li c a t io n s o f G N SS 14 5 1 T h L a n d R e fl e c t i o n s e B e n e fi t s o f M o r e Sa t e llit e s a n d Si g n a l s 3 7 6 16 7 2 S p a c e c r a f t D e t e c t e d L a n d R e fl e c t i o n s 14 5 2 I m p r o v e m e n t s t o t h e G N SS I n f r a s t r u c t u r e 4 2 6 16 7 3 T h e H i s t o r y a n d A p p l i c a t i o n s o f G N s I c e R n e r i o n s 14 5 3 A p p li c a t i o n s a n d t h e F u t u r e 1 6 7 4 S p a c e c r a f t D e t e c t e d S e a I c e R e fl e c t i o n s z 3 7 9 16 8 D a r a Pr o v i d e d o n t h e D V D 16 8 1 S p e c u l a r Po i n t C a l c u l a t i o n Sc r i p t s 4 3 2 1 6 8 2 S u r f a c e Sc a t t e r i n g M o d e l 4 16 4 17 4 3 2 15 1 I n t r o d 3 u c t 81 io n 4 3 3 15 2 O c c u lr a r i o n M e a s u r e m e n t s 3 82 4 3 4 15 3 A t m o s p h e r i c R e t r ie v a l 3 84 s 15 3 1 D e r i v a t i o n a f B e n din g A n g l e Pr o fite s 3 85 N e w N a v i g a t io n Si g n a ls a n d Fu t u r e S y s t e m s in Ev o lu t io n 15 3 2 Jo n o s p h e r i c C a libr a t io n 3 87 4 3 7 1 7 1 T h e H i s t o r y o f G N SS 15 3 3 D e r iv a t i o n o f A t m o sp h e r i c Pr o fi le s 3 88 4 3 7 1 7 1 1 G PS 15 4 W e a t h e r a n d C lim a t e A p p li c a t i o n s 3 9 0 4 3 7 15 5 R e c e n t A dv a n c e s 39 2 C a r r i e r Si g n a l s 4 3 9 17 2 M o r i v a t i o n f o r E v o l u t i o n 15 6 S c r i p t s a n d D a t a I n c l u de d o n t h e D V D 3 94 4 3 9 1 7 2 1 M a i n C o n c e p t o f O p e r a t i o n f o r G a li l e o 15 7 F u r t h e r R e a di n 394 4 4 0 g 1 7 3 N e w M o d u l a t i o n O p p o r t u n i t i e s 395 4 4 1 17 3 1 E x i s t i n g S p r e a di n g S y m b o l BPSK M o d u l a t i o n - 17 3 2 B i n a r y O f f s e t C a r r i e r (BO C ) M o d u l a t i o n 17 3 3 M u l t i p l e x B O C M o d u l a t i o n 4 4 5 4 4 2 16 1 I n t r o d u c t i o n 3 99 4 5 7 16 1 1 G, 7 3 6 O t h e r S e p r e a d i n e r a l D is c n g S u s si o n o f T r a di t i o n a l R e m o t e y m b o l Se n s i n M o d g 4 0 0 u l a t i o n O p t i o n s 4 5 9.., 16 1 2 R e m o t e S e n s i n g U s i n g R e fl e c t e d GN SS Si g n a l s 4 0 1 3 7 A l t e r n a t iv e B O C (A I r B O C ) M o d u l a t i o n 4 6 1 16 2 R 17 4 Si g n a l M u e fl e c t i l r i p l e x o n G T e c h n i e o m q u e t r e s y 4 02 4 65 16 2 1 E 17 4 1 s t i m QPSK a t i n g t he Su r f a c e R e fl e c t i o n Po i n t L o c a t i o n 4 03 4 6 6... ".. 16 2 2 D e l I a y a n d D o p p l e r S p r e a d i n g o v e r t h e S u r f a c e 4 03 n t e r p l e x 4 6 7 16 3 Si 17 4 3 O t h e r T e c h n i q u e s g n a l P r o c e s s i n g 4 0 3 4 6 8 17 5 I n t e r f e r e n c e 16 3 1 D e t e c t i o n a n d S u r f a c e M a p p i n g 4 05 4 6 8 17 5 1 Pe r 16 3 2 A f o r m a n c e M e t r i c s v e r a g i n g C o n s e c u t i v e C o r r e l a t i o n s 4 07 4 7 0 17 5 2 S p e c t r a 16 3 l S e p a r a 3 D t i o n C o e f fi c i e n t s e l a (SSC y W a v e f o r m s a n d D ) e l a y D o p p l e r M a p s 4 08 4 7 3 16 4 R e m o t e Se n s i n g T h 17 6 L i s t i n g e o r o f P r o p o s e d S y s t e m s a n d Si g n a l C h a r a c t e r i s t i c s 4 7 8 y 4 10 16 4 1 7 1 6 1 G l Bi s t a t i o b a l CD M A Sa t e ll it e N c S u r f a v i a c e S c a u e r i g a t i o n S y s t e m s I G PS 4 7 9 n g 4 10 17 16 4 2 6 2 G lo T b a l C D M A S h a t e l lit e N a v i e Bis t a t i c R a d g a t i o n S a r C y s t e m s I I G a lile o 4 80 r o s s S e c t i o n 4 13 17 6 16 4 3 G l 3 S e a S o b a l C D M A Sa t e lli t e N a v i u r f a c e M o d g a t i o n S y s t e m s UI C O M PA SS 4 8 1 e li n g 4 14
C o n t e n t s 17 7 Su m m a r y R = f c r c n e c s A b o u t t h e Ed it o r s A b D u r [ h c C o n r r i b u t o r s In d e x 4 8 2 4 83 4 8 5 4 8 5 4 9 1 Pr e f a c e O v e r t h e l a s t d e c a d e, t h e n u m b e r o f a p p l i c a t i o n s t h a t u t il i z e g l o b a l s a t e l l i t e n a v i t i o n s y s t e m s (G N 5S) h a s s r e a d il y i n c r e a s e d P e r h a p s t h e m o s t v i s i bl e m a n i f e. Ra t i o n o f t hi s c h a n g e i s r h c d c. c l o p n i e n t a n d w i [ l = u s c o f c o n s u m e r r e c h n o l o g i c s t h a t a r e b a s e d o n G N SS F o r c x a m l, l c Th e s e d a y s i t i s n o r u n u s u a l fu r a u t o m o bi l e s o r m o b il e p h o n e s 60 h = e q u i p p e d w i t h a G l n b a l Po s i t io n i n g S y s t e m ( G PS) n a v i g a t i o n s y s t e m A d d i t i o n a ll y s c o r e s o f a p p l i c a t i o n s h a v e e m e r g e d t h a t e v e n t h e o r i g i n a l s y s t e m d e s i g n e r s c o u ld n o t h a v e i m a g i n e d O n c s u c h e x a m p l e l s e n v i r o n m e n t a l r e m a t e s e n s i n g ï n v i e w u f [ h i s c r e a d, i t i s r e a s o n a b l e t o e x p e c t t h a t m o r e s a t e ll i t e n a v i g a t i o n b a s e d a p p l ic a t i o n s, i n p a r a l l e l w i t h n e w s a t e l l i t e n a v i g a t i o n s y s t e m s, w i ll b c a r r i v i n g i n t hc Fu n i r e I n r h e p a s t, r h = g H J. p o U p r o f e s s i o n a l s r h a t w e r e fa m i l i a r w it h t h e d e t a i l e d w o r k i n g s o f G N SS c a m e F r o m a s e l e c t g r o u p A s t h e n u m be r o f a p p l i c a t i o n s g r o w s, SO w il l t h e n e e d f o r p r o f e s s i o n a l s t o u n d e r s t a n d chi s ce c h r o l o gy a n d h o w t o a p p l y i t A s n e w a p p l i c a t i o n s e m e r g e a n i l e x i s t i n g a p p li c a t i o n s e x p a n d t h i, s g r o u p o f k n o w l e d g e a bl e p m l e s s i o n a l s i s g r a y i n g t o i n c l u d e i n di v id u a l s i n a w i de r a n g e o f t e c h n ic a l d is c i p l i n e s T h e p r i m a r y m o n v a t i o n f o r w r i t i n g t h i s b o o k w a s t o p r o v i d e w h a t w e b e l i e v e i s a n i m p o r t a n t n e e d f o r [ h i s w id e n i n g f i e l d o f p r o fe s s i o n a l s t o p r o v i d e t h e p r o f e s s i o n a l (a n d p e r h a p s, e v e n h a b b y is t ) i n r e r e s t e d i n G N SS t h e o p p o n u n i t y t o g a i n a p r a c t ic a l o r b a n d s O n e x p e r i e n c e w o r k i n g w i t h a l g o r i t h m s, a p p l i c a t i o n s, a n d t l a t a W e h o p e t hi s b o o k w ill a l l o w t h e r e a d e r t o l e a r n a b o u t G N SS b y do i n g, a s w e b e l i e v e i t i s t h e m o s t e ff e c t i v e w a y t o u n d e r s t a n d a c o m p l i c a t e d s u b je c t T hi s b o o k w ill a ll o w r e a d e r s t o e x p a n d O n t h e b a s i c r h e o r y b e h i n d g n s s s y s t e m s a n d a p p l y n e w i n s i g h t t o p r a c t i c a l e n g i n e e r i n g a n d s c i e n t i%c a p p l i c a t i o n s A s e c o n d m o t i v a t i o n f u r t hi s b o o k i s t h e f a c t r h a t u n t il n o w th e b o o k s m o s t i n d iv i d u a l s r e li e d O n t o l e a r n a b o u t b a s i c G PS a p p l i c a t i o n s h a v e b e e n t h e s e m t w o v o l u m e s e t G l o b a l P o s i t i o n i r 1g S y s t e m T b e o r y ü n d A p p l ï c a l i a l zs e di r e d b y B P a r k i n s o n, J S p i lk e r p A x e l r a i l a n d p En g e T h e s e b o o k s, in f o r m a l l y k n o w n a s t h e G PS bl u e b o o k s h a v e b e e n a v a l u a bl e r e s o u r c e f o r n e a r l y e v e r y s t u d e n t o f s a t e ll it e n a v i g a t io n a n d w i l l r e m a i n a u s e f u l r e f e r e n c e f o r y e a r s Co c o m e in a l T h e y c o u ld v e r y w e l l b e On a s h e lf w i t h i n a r m s r e a c h o f m a n y r e a d e r s H o w e v e r, s i n c e t h e i n it ia l p u bli c a t i o n o f t h e " G PS bl u e b o o k s, s e v e r a l a d v a n c e m e n t s h a v e o c c u r r e d i n v a r i o u s t r a dit i o n a l fi e ld s o f n a v i g a t i o n a n d G N SS F o r e x a m p l e, mi c r o e l ec t m e c h a n i c a l s y s t e m s (M EM S) b a s e d i n e r t i a l s e n s o r s a s w e ll a s i n e x p e n s i v e, c o m p a c t, a n d p o w e r f u l c o m p u t in g r e s o u r c e s h a v e b e c o m e r e a d i l y a v a i l a bl e T h e a v a i l a bilit y o f c o m p u t e r p r o c e s s i n g t o o ls a n d t h e r e l a t iv e e a s e w i t h w hi c h s o m e o f t h e s e a ppl i r i o n s c a n be bo t h de s c r i be d a n d tì e n 1o n s t r a t e d c o n v i n c e d u s ch a t it i s p o s s ibl e t o w