GPS卫星定位原理及其在测绘中的应用PDF电子书下载

第一章 绪论 1

第一节 GPS的发展 1

第二节 GPS概论及其应用特点 2

一、GPS概论 2

二、GPS应用特点 3

第三节 GPS政策及基本对策 5

一、GPS的现行政策及基本对策 5

二、GPS政策的变化及其影响 7

第四节 发展我国卫星导航定位系统 7

第二章 坐标系和时间系 10

第一节 天球坐标系 10

一、天球的基本概念 10

二、岁差与章动 11

三、天球坐标系的建立 12

第二节 地球坐标系 13

一、地心坐标系 13

二、地极移动与协议地球坐标系 14

三、卫星大地测量基准—WGS84大地坐标系 16

四、参心坐标系 17

第三节 时间系统 21

一、时间的有关概念 21

二、恒星时（ST） 22

三、世界时（UT） 22

四、原子时（TA） 24

五、协调世界时（UTC） 24

六、力学时（DT） 24

七、GPS时（GPST） 25

第三章 GPS的组成及其信号 26

第一节 GPS的组成 26

一、空间星座部分 26

二、地面监控部分 29

三、用户接收设备部分 30

第二节 卫星运动及其轨道 30

一、概述 30

二、卫星运动的开普勒定律 31

三、无摄卫星轨道参数 33

四、摄动力对卫星运行轨道的影响 35

第三节 数据通讯基本知识 36

一、电磁波波段及频谱 36

二、电磁波传播 36

三、数据通讯原理 38

第四节 GPS信号 41

一、GPS卫星信号的基本构成及表述 41

二、伪随机噪声码 43

三、GPS的测距码 47

四、卫星信号的解调 49

第五节 GPS卫星的导航电文 49

一、导航电文及其格式 49

二、导航电文的内容 51

第六节 GPS卫星星历与卫星位置计算 55

一、GPS卫星星历 55

二、卫星位置的计算 56

第七节 GPS接收机 58

一、GPS接收机及其分类 58

二、GPS接收机天线 61

三、GPS接收机通道 62

四、GPS接收机的基本工作原理 63

第八节 GLONASS及其它导航定位系统 66

一、GLONASS 66

二、其它独立的卫星导航系统的概况 71

第四章 GPS静态定位原理 72

第一节 GPS定位的基本观测量与定位方法 72

第二节 GPS定位模式 73

一、静态定位与动态定位 73

二、单点定位与相对定位 73

三、差分定位—差分GPS（DGPS） 74

四、主动式测距和被动式测距 74

第三节 伪距法定位 75

一、伪距及其测量 75

二、伪距法定位原理 75

三、伪距定位的计算 76

第四节 载波相位测量 78

一、载波相位测量 79

二、载波相位测量的观测方程 80

三 载波信号的传播时间（△τ） 82

第五节 整周跳变的探测与修复 83

一、产生整周跳变的原因 83

二、周跳的探测及修复 84

第六节 整周模糊度的确定 87

一、经典方法（将N0作为待定参数求解） 87

二、两次设站法 88

三、“停—走”（Stop and go）法 88

四、快速确定整周未知数法 89

第七节 载波测量的线性组合 92

一、概述 92

二、在接收机间求一次差 93

三、在接收机和卫星间求二次差 96

四、在接收机、卫星和历元间求三次差 97

五、求差法和非差法的比较 99

六、两个载波（L1、L2）观测值间的线性组合 99

第五章 GPS动态定位原理 102

第一节 动态定位的基本特点 102

一、用户多样性 102

二、速度多异性 102

三、定位实时性 103

四、数据短时性 103

第二节 实时定位方法 104

一、单点动态定位 105

二、伪距差分动态定位 106

三、载波相位差分动态定位—RTK 107

第三节 差分GPS 112

一、差分GPS原理 112

二、差分GPS的分类 114

三、差分GPS的新进展 119

第四节 GPS动态定位的发展特点 120

第五节 卡尔曼滤波与平滑 120

一、卡尔曼滤波状态方程与观测方程 120

二、卡尔曼滤波的解算公式与步骤 122

三、平滑 123

第六节 GPS测定速度 123

一、多普勒频移fd的测定 124

二、GPS单点测速 125

三、GPS差分测速 126

第七节 GPS测定时间 128

一、单点定时法 128

二、共视比对定时法 129

第六章 GPS定位误差 130

第一节 概述 130

一、误差的分类 130

二、消除、削弱误差影响的措施和方法 131

三、选择较好的接收机和较好的观测条件 131

第二节 时钟误差 131

第三节 星历误差 132

一、星历数据的来源 132

二、星历误差对定位的影响 133

三、解决星历误差的办法 133

第四节 电离层折射 134

一、电离层及其影响 134

二、单频接收机的电离层改正方法 135

三、双频接收机的电离层改正方法 136

第五节 对流层折射 138

一、折射指数模型 138

二、对流层改正模型 140

三、气象元素的测定 142

第六节 其它误差及其改正方法 142

一、相对论效应 142

二、地球潮汐改正 143

三、多路径误差 144

第七节 观测卫星的几何分布及其对定位精度的影响 147

一、精度因子DOP与定位精度 147

二、卫星分布的几何图形对精度因子的影响 148

第七章 GPS测量的实施 150

第一节 GPS网的技术设计 150

一、GPS网技术设计的依据 150

二、GPS网的精度标准 150

三、GPS网的图形设计 152

第二节 精度与可靠性指标及设计说明书编写 155

一、GPS网精度与可靠性预计 155

二、GPS测量的外业准备 158

三、技术设计书编写 159

第三节 GPS测量的外业工作 160

一、选点、埋石 160

二、外业观测 161

第四节 GPS相对定位的作业模式 165

一、静态相对定位模式 165

二、快速静态定位模式 165

三、准动态定位模式 165

四、动态定位模式 166

五、实时动态定位的作业模式 166

第五节 观测成果的外业检核 167

一、数据预处理及基线解算 167

二、观测成果的外业检核 168

三、GPS网平差及其检核 169

四、技术总结 170

五、上交资料 170

第八章 GPS数据处理 171

第一节 观测数据预处理 171

一、概述 171

二、数据传输与分流 172

三、预处理 172

第二节 GPS基线向量的解算 175

一、平差模型的建立 175

二、双差法基线向量解算 177

三、基线向量解算结果分析 181

第三节 GPS坐标系统的转换 182

一、同一坐标系内空间直角坐标与大地坐标的换算 182

二、GPS定位成果至国家／地方参考椭球的二维转换 183

三、GPS定位成果转换为国家大地坐标系的坐标 185

四、不同空间直角坐标系之间的坐标换算 186

五、利用不同空间直坐标系的转换方法将GPS定位成果转换至国家大地坐标系 187

六、坐标转换中协因数阵的转换 188

第四节 基线向量网平差 194

一、GPS基线向量网的三维平差 195

二、GPS基线向量网的二维平差 200

三、平差实施及成果应用 202

四、GPS大地高及其转换 203

第九章 GPS技术在测绘和导航中的应用 206

第一节 在地球动力学方面的应用 206

一、概述 206

二、GPS对研究地球动力学的作用及其应用 207

第二节 在大地测量方面的应用 210

一、利用GPS建立全球大地控制网 210

二、利用GPS建立、改善、加密国家和地区性大地控制网 211

第三节 在工程测量方面的应用 213

第四节 在工程变形监测方面的应用 219

第五节 在海洋测绘方面的应用 221

一、在海洋资源勘探方面的 221

二、在海洋大地测量方面的应用 221

第六节 在摄影测量与遥感中的应用 223

第七节 星载GPS的应用 224

一、GPS为对地观测卫星提供精密定轨 224

二、GPS为对地遥感卫星测定三维摄站坐标 224

三、GPS为低轨通讯卫星的信道切换提供数据基准 225

四、GPS为卫星入轨和卫星回收作实时点位测量 227

第八节 GPS在导航中的应用 228

一、概述 228

二、GPS在导航方面的应用 229

三、GPS在军事上的应用 231

参考文献 232