第1章 绪论 1
1.1 卫星导航定位技术概述 1
1.1.1 卫星导航定位技术的产生和发展 1
1.1.2 GNSS的产生和发展 5
1.2 GNSS系统组成 7
1.2.1 全球设施 7
1.2.2 区域设施 11
1.2.3 用户部分 14
1.2.4 外部设施 14
1.3 GNSS导航定位应用 14
1.3.1 GNSS在交通运输中的应用 14
1.3.2 GNSS在测绘领域中的应用 16
1.3.3 GNSS在其他领域中的应用 17
第2章 GNSS导航定位时空基准 19
2.1 GNSS导航定位坐标系统 19
2.1.1 基本概念 19
2.1.2 协议天球坐标系 22
2.1.3 协议地球坐标系 26
2.1.4 世界大地坐标系统 31
2.1.5 国际地球参考框架 33
2.1.6 PZ-90坐标系 36
2.1.7 我国大地坐标系统 39
2.2 时间系统 43
2.2.1 有关时间的基本概念 43
2.2.2 世界时系统 44
2.2.3 原子时 45
2.2.4 力学时 46
2.2.5 协调世界时 47
2.2.6 GPS时间系统 47
2.2.7 儒略日 48
2.3 时间框架的建立和维持 49
2.3.1 时间系统框架的建立 49
2.3.2 时间系统框架的维持 49
第3章 GNSS卫星运动和卫星星历 52
3.1 GNSS卫星的无摄运动 52
3.1.1 二体意义下卫星的运动方程 52
3.1.2 开普勒定律 53
3.1.3 卫星运动的轨道参数 55
3.1.4 真近点角的计算 55
3.1.5 卫星的瞬时位置 57
3.1.6 卫星的运行速度 59
3.2 卫星的受摄运动 61
3.2.1 卫星运动的摄动力及受摄运动方程 61
3.2.2 地球引力场摄动力对卫星轨道的影响 62
3.2.3 日、月引力对卫星轨道的影响 63
3.2.4 太阳光压对卫星轨道的影响 63
3.2.5 地球潮汐摄动力对卫星轨道的影响 64
3.3 GNSS卫星星历 64
3.3.1 GPS广播星历 64
3.3.2 GPS精密星历 66
3.3.3 由卫星广播星历计算GPS卫星坐标 70
3.3.4 由卫星精密星历计算GPS卫星坐标 72
3.3.5 GLONASS卫星星历 72
第4章 GNSS卫星信号和定位原理 74
4.1 GPS卫星导航电文 74
4.1.1 GPS导航电文及其格式 74
4.1.2 导航电文的内容 75
4.2 GNSS测距码信号与伪距测量原理 77
4.2.1 码的基本概念 77
4.2.2 伪随机噪声码及其产生 78
4.2.3 GPS卫星的测距码信号 80
4.2.4 伪距测量原理 82
4.3 GNSS载波信号与相位测量原理 83
4.3.1 GPS卫星的载波信号 83
4.3.2 GPS卫星信号的调制 84
4.3.3 GPS卫星信号的解调 85
4.3.4 载波相位测量原理 87
4.4 GLONASS卫星信号和GALILEO卫星信号 88
4.4.1 GLONASS信号 88
4.4.2 GALILEO信号 93
4.5 卫星定位原理 95
第5章 GNSS静态定位原理 97
5.1 GNSS静态定位方法 97
5.2 GNSS导航定位误差来源及影响 98
5.2.1 与卫星有关的误差 99
5.2.2 与卫星信号传播有关的误差 101
5.2.3 多路径效应影响 109
5.2.4 与接收设备有关的误差 110
5.2.5 其他误差来源 111
5.3 GNSS静态绝对定位原理 113
5.3.1 测码伪距静态绝对定位 113
5.3.2 测相伪距静态绝对定位 114
5.4 GNSS静态相对定位原理 115
5.4.1 静态相对定位的观测方程 116
5.4.2 相位观测量线性组合的相关性 120
5.5 不同频率电磁波观测值的线性组合 123
5.6 整周未知数的确定与周跳分析 126
5.6.1 整周未知数及其确定方法概述 126
5.6.2 周跳的探测与修复 131
第6章 GNSS动态定位原理 136
6.1 GNSS动态绝对定位原理 136
6.1.1 测码伪距动态绝对定位 136
6.1.2 测相伪距动态绝对定位 138
6.2 差分GPS定位原理 140
6.2.1 伪距差分原理 140
6.2.2 相位平滑伪距差分 141
6.3 载波相位差分GPS定位原理 144
6.3.1 载波相位差分GPS定位方法 144
6.3.2 整周未知数的动态求解 146
6.4 GNSS增强系统 150
6.4.1 差分GPS 150
6.4.2 局域差分GPS 151
6.4.3 广域差分GPS 152
6.5 GNSS动态导航定位技术 156
6.5.1 精密单点定位 156
6.5.2 网络RTK技术 158
6.5.3 伪卫星定位技术 162
6.5.4 完备性监测技术 164
第7章 GNSS定位数据处理 171
7.1 GNSS观测数据处理 171
7.1.1 观测文件信息 172
7.1.2 GNSS观测方程的建立 173
7.2 GNSS网平差 177
7.3 高精度GNSS数据处理软件 179
7.3.1 GAMIT/GLOBK软件 179
7.3.2 BERNESE软件 189
第8章 GNSS导航定位技术应用 196
8.1 GNSS在大地测量与地球动力学研究中的应用 196
8.1.1 在大地测量中的应用 196
8.1.2 在地球动力学研究中的应用 199
8.2 GNSS在地震灾害监测与预报中的应用 200
8.3 GNSS在气象中的应用 204
8.3.1 气象学简介 204
8.3.2 气象学分类 205
8.3.3 GPS/MET的实际应用和应用前景 206
8.4 GNSS在航空中的应用 208
8.4.1 辅助空中三角测量 208
8.4.2 航空导航 210
8.5 GNSS在海洋测绘中的应用 211
8.5.1 海上定位 211
8.5.2 水下GPS定位系统 213
8.6 GNSS在交通系统中的应用 216
8.6.1 车辆定位系统 216
8.6.2 智能交通中的车辆导航系统 217
8.7 GNSS在形变监测中的应用 218
8.7.1 大坝外观连续变形监测 218
8.7.2 监测滑坡变形 220
8.7.3 在地面沉降监测中的应用 221
8.8 GNSS在精细农林、旅游考古中的应用 222
8.8.1 在农业中的应用 222
8.8.2 在林业中的应用 223
8.8.3 在旅游户外运动中的应用 224
8.9 GNSS在授时中的应用 225
8.10 GNSS在其他领域中的应用 227
8.10.1 GNSS在土地资源调查中的应用 227
8.10.2 GNSS技术在水土流失监测中的应用 228
第9章 全球导航卫星系统技术发展 229
9.1 GPS现代化 229
9.1.1 GPS现代化项目背景 229
9.1.2 空间部分现代化 230
9.1.3 地面控制部分现代化 231
9.1.4 GPS信号现代化 231
9.1.5 GPS现代化实施和信号容量 232
9.1.6 GPSⅢ系统特点 234
9.2 GALILEO卫星导航系统 235
9.2.1 GALILEO计划背景 235
9.2.2 GALILEO系统服务 236
9.2.3 GALILEO系统架构 238
9.2.4 系统可协作性和安全性 241
9.3 GLONASS卫星导航定位系统 241
9.3.1 GLONASS系统背景 241
9.3.2 GLO NASS系统组成 242
9.3.3 GLONASS现代化 244
9.4 “北斗”卫星导航定位系统 245
9.4.1 “北斗”卫星导航系统概述 245
9.4.2 “北斗”双星定位系统架构 246
9.4.3 “北斗”双星定位系统的定位原理 247
9.4.4 “北斗”双星导航定位系统的功能和性能 248
9.4.5 “北斗二号”导航计划 249
参考文献 251
附录 本书引用的缩写词 259