GNSS定位原理PDF电子书下载

第一章 绪论 1

1.1 卫星定位技术的发展 1

1.1.1 早期的卫星定位技术 1

1.1.2 子午卫星导航系统 1

1.1.3 全球卫星导航系统 2

1.2 GNSS的系统 3

1.2.1 美国的全球导航卫星系统——GPS 3

1.2.2 俄罗斯的全球导航卫星系统——GLONASS 7

1.2.3 欧盟伽利略全球导航定位系统——GALILEO 8

1.2.4 我国的卫星导航定位系统——北斗号（COMPASS） 9

1.3 星基增强系统 12

1.3.1 美国的WAAS 13

1.3.2 俄罗斯的SDCM 14

1.3.3 欧洲的EGNOS 14

1.3.4 日本的MSAS 15

1.3.5 印度的GAGAN 15

1.4 GNSS系统的特点 16

1.4.1 观测站之间无须通视 16

1.4.2 定位精度高 16

1.4.3 观测时间短 16

1.4.4 提供三维坐标 16

1.4.5 操作简便 17

1.4.6 全天候作业 17

第二章 GNSS测量中的坐标系统和时间系统 18

2.1 天球坐标系与地球坐标系 18

2.1.1 天球坐标系 18

2.1.2 地球坐标系 21

2.2 国家坐标系与WGS-84坐标系 23

2.2.1 参心坐标系 23

2.2.2 地心坐标系 24

2.3 坐标系的转换 27

2.3.1 天球坐标系与地球坐标系的转换 28

2.3.2 不同空间直角坐标系统之间的转换 28

2.3.3 手持GNSS的坐标参数转换 30

2.4 时间系统 32

2.4.1 世界时系统 33

2.4.2 原子时系统 34

2.4.3 协调世界时系统 35

2.4.4 力学时系统 35

2.4.5 GNSS时间系统 36

2.4.6 时间标示法 37

第三章 GNSS卫星信号及接收机 41

3.1 GNSS卫星星历 41

3.1.1 预报星历 41

3.1.2 后处理星历 42

3.2 GNSS卫星电文 42

3.2.1 GPS导航电文 42

3.2.2 BDS导航电文 45

3.2.3 GLONASS导航电文 48

3.2.4 Galileo导航电文 50

3.2.5 GPSL5导航电文及其特点 52

3.3 GNSS卫星信号 55

3.3.1 概述 55

3.3.2 伪随机码 56

3.4 GPS信号的SA政策 63

3.4.1 GPS卫星信号的SA技术 63

3.4.2 SA技术对定位的影响 64

3.4.3 GPS用户的反限制措施 64

3.5 接收机 65

3.5.1 GNSS接收机的基本工作原理 65

3.5.2 GNSS信号接收机分类 67

第四章 GNSS卫星运动基础 69

4.1 概述 69

4.2 卫星的无摄运动 70

4.2.1 二体意义下卫星的运动方程 70

4.2.2 开普勒定律 70

4.2.3 卫星运动的轨道参数 72

4.2.4 真近点角的计算 73

4.2.5 卫星的瞬时位置 74

4.2.6 卫星的运行速度 77

4.3 卫星的受摄运动 78

4.3.1 卫星运动的摄动力及受摄运动方程 78

4.3.2 地球引力场摄动力对卫星轨道的影响 79

4.3.3 日、月引力对卫星轨道的影响 81

4.3.4 太阳光压对卫星轨道的影响 81

4.3.5 地球潮汐摄动力对卫星轨道的影响 82

4.4 GNSS卫星星历 82

4.4.1 GPS广播星历 82

4.4.2 GPS精密星历 84

4.4.3 由卫星广播星历计算GPS卫星坐标 88

4.4.4 由卫星精密星历计算GPS卫星坐标 89

4.4.5 GLONASS卫星星历 90

第五章 GNSS定位与导航原理 92

5.1 绝对定位 92

5.1.1 伪距测量 93

5.1.2 载波相位测量 94

5.1.3 绝对定位原理 96

5.1.4 绝对定位精度评价 104

5.2 相对定位 105

5.2.1 单差观测模型 106

5.2.2 双差观测模型 110

5.2.3 三差观测模型 111

5.3 差分测量原理 112

5.3.1 单站GNSS的差分（SRDGNSS） 112

5.3.2 局部区域GNSS差分系统（LADGNSS） 114

5.3.3 广域差分系统 115

5.3.4 多基准站RTK技术（网络RTK） 117

5.3.5 全球实时GNSS差分系统 119

5.4 整周未知数与周跳 119

5.4.1 整周未知数求解方法 120

5.4.2 周跳的修复方法 124

5.5 GNSS卫星导航 126

5.5.1 GNSS卫星导航 126

5.5.2 GNSS测速、测时、测姿态 131

5.5.3 GNSS卫星导航方法 135

第六章 GNSS测量的误差来源及其影响 141

6.1 GNSS测量主要误差分类 141

6.2 与卫星有关的误差 142

6.2.1 卫星星历误差 142

6.2.2 卫星钟的钟误差 144

6.2.3 相对论效应 145

6.2.4 卫星天线相位中心偏差 146

6.2.5 相位缠绕改正 146

6.3 与信号传播有关的误差 146

6.3.1 电离层折射 147

6.3.2 对流层折射 150

6.3.3 多路径误差 151

6.4 与接收机和测站环境有关的误差 153

6.4.1 接收机钟差 153

6.4.2 接收机天线相位中心偏差 154

6.4.3 地球自转改正 154

6.4.4 地球固体潮改正 155

6.4.5 海洋负荷潮汐改正 156

第七章 GNSS控制测量技术设计 157

7.1 概述 157

7.1.1 技术设计的作用 157

7.1.2 技术设计的依据 157

7.2 GNSS控制测量技术设计 158

7.2.1 网的精度 158

7.2.2 网的密度 159

7.2.3 网的基准 160

7.3 GNSS控制测量中的基本概念 161

7.3.1 GNSS测量的专用术语 161

7.3.2 GPS网特征条件的计算 163

7.3.3 GNSS网同步图形构成及独立边的选择 163

7.4 GNSS控制测量的图形设计 164

7.4.1 GNSS控制网的图形设计 164

7.4.2 GNSS控制网的网形 167

7.5 GNSS控制测量网的设计准则及质量控制 169

7.5.1 GNSS网图形设计的一般原则 169

7.5.2 GNSS网的质量控制 170

7.6 GNSS测量的作业模式 173

7.6.1 经典静态定位模式 173

7.6.2 快速静态定位 174

7.6.3 准动态定位 174

7.6.4 往返式重复设站 175

7.6.5 动态定位 175

7.6.6 实时动态测量的作业模式与应用 176

7.7 GNSS技术总结及上交资料 178

7.7.1 项目来源 178

7.7.2 测区概况 178

7.7.3 工程概况 178

7.7.4 技术依据 178

7.7.5 现有测绘成果 178

7.7.6 施测方案 178

7.7.7 作业要求 178

7.7.8 观测质量控制 178

7.7.9 数据处理方案 179

7.7.10 提交成果要求 179

第八章 GNSS控制测量网实施 180

8.1 测前准备 180

8.1.1 测区踏勘 180

8.1.2 资料收集 180

8.1.3 设备、器材筹备及人员组织 180

8.1.4 拟定外业观测计划 181

8.1.5 设计GNSS网与地面网的联测方案 182

8.1.6 设计书编写 182

8.2 选点与埋石 182

8.2.1 选点 183

8.2.2 埋石 184

8.3 接收机的选型、维护和检验 186

8.3.1 接收机的选型 186

8.3.2 接收机的维护 187

8.3.3 接收机的检验 187

8.4 外业观测 189

8.4.1 观测工作依据的主要技术指标 189

8.4.2 天线安置 190

8.4.3 开机观测 191

8.4.4 观测记录 192

8.5 外业成果 192

8.5.1 数据预处理 192

8.5.2 观测成果外业检核 193

8.5.3 野外返工 195

8.5.4 网平差处理 195

8.6 技术总结与上交资料 196

8.6.1 技术总结 196

8.6.2 上交资料 196

第九章 GNSS数据处理 197

9.1 数据预处理 197

9.1.1 数据下载 197

9.1.2 GNSS数据标准化——RINEX格式 197

9.1.3 SP3精密星历历数据格式 200

9.2 基线解算 201

9.2.1 单基线解模式 202

9.2.2 多基线解模式 203

9.2.3 整体解/战役模式 204

9.2.4 基线解算的过程及结果 205

9.3 网平差 208

9.3.1 网平差的目的 208

9.3.2 网平差的类型 208

9.3.3 网平差的整体流程 210

9.3.4 网平差的数据准备 212

9.3.5 三维无约束平差 220

9.3.6 三维约束平差 223

9.3.7 三维联合平差 228

9.4 GNSS高程 230

9.4.1 高程系统及其相互关系 230

9.4.2 GNSS水准 234

参考文献 240