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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GPS150

6.4.2　局域差分GPS151

6.4.3 广域差分GPS152

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