第１章　緒論 ……………………………………………………………………… １ １．１　什么是衛(wèi)星導航定位 …………………………………………………………… １ １．２　傳統(tǒng)測繪定位方法 ……………………………………………………………… ２ １．３　GPS的產生與發(fā)展 ……………………………………………………………… ４ １．３．１　子午衛(wèi)星系統(tǒng)的發(fā)展 …………………………………………………… ５ １．３．２　子午衛(wèi)星系統(tǒng)及其不足 ………………………………………………… ６ １．３．３　美國衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)的發(fā)展歷史 ………………………………… １０ １．３．４　結語 …………………………………………………………………… １７ 第２章　衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)所涉及的時間系統(tǒng)…………………………… １９ ２．１　時間系統(tǒng)的概念 ……………………………………………………………… １９ ２．２　太陽時與恒星時 ……………………………………………………………… ２０ ２．２．１　太陽時 ………………………………………………………………… ２０ ２．２．２　恒星時 ………………………………………………………………… ２１ ２．２．３　世界時 ………………………………………………………………… ２２ ２．３　原子時、協(xié)調世界時與GPS時 ……………………………………………… ２２ ２．３．１　原子時 ………………………………………………………………… ２２ ２．３．２　協(xié)調世界時 …………………………………………………………… ２３ ２．３．３　GPS時 ………………………………………………………………… ２３ ２．４　建立在相對論框架下的時間系統(tǒng) …………………………………………… ２４ ２．５　幾種時間標示法 ……………………………………………………………… ２４ ２．５．１　歷法 …………………………………………………………………… ２４ ２．５．２　儒略日 ………………………………………………………………… ２４ ２．５．３　儒略日與格里高利歷的轉換 ………………………………………… ２５ ２．５．４　年積日 ………………………………………………………………… ２６ 衛(wèi)星導航定位基礎 第３章　衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)所涉及的坐標系統(tǒng)…………………………… ２７ ３．１　地球坐標系 …………………………………………………………………… ２７ ３．２　天球坐標系 …………………………………………………………………… ３１ ３．２．１　歲差 …………………………………………………………………… ３２ ３．２．２　章動 …………………………………………………………………… ３３ ３．３　ITRS與GCRS間的坐標轉換………………………………………………… ３４ ３．４　北斗導航系統(tǒng)所涉及的時間和坐標系統(tǒng) …………………………………… ３６ 第４章　衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)的組成及信號結構…………………………… ３８ ４．１　GPS衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)的組成 ……………………………………………… ３８ ４．１．１　空間部分 ……………………………………………………………… ３８ ４．１．２　地面監(jiān)控部分 ………………………………………………………… ４２ ４．１．３　用戶部分 ……………………………………………………………… ４３ ４．２　GPS載波、測距碼與導航電文 ………………………………………………… ４６ ４．２．１　載波 …………………………………………………………………… ４６ ４．２．２　測距碼 ………………………………………………………………… ４７ ４．２．３　導航電文 ……………………………………………………………… ５０ ４．３　GPS衛(wèi)星位置的計算 ………………………………………………………… ６０ ４．３．１　開普勒定律 …………………………………………………………… ６０ ４．３．２　衛(wèi)星軌道位置地心坐標計算 ………………………………………… ６２ ４．３．３　衛(wèi)星的可視性預報與精度因子計算 ………………………………… ７１ 第５章　GPS衛(wèi)星導航定位中的誤差分析 ………………………………… ７５ ５．１　誤差概述 ……………………………………………………………………… ７５ ５．１．１　模型改正法 …………………………………………………………… ７６ ５．１．２　求差法 ………………………………………………………………… ７６ ５．２　相對論效應誤差 ……………………………………………………………… ７７ ５．２．１　衛(wèi)星軌道視為正圓時的相對論效應 ………………………………… ７７ ５．２．２　衛(wèi)星軌道橢圓變化量的相對論效應 ………………………………… ７９ ５．２．３　接收機時鐘的相對論效應 …………………………………………… ８０ ５．３　衛(wèi)星時鐘誤差 ………………………………………………………………… ８１ ５．３．１　廣播衛(wèi)星鐘差 ………………………………………………………… ８１ ５．３．２　精密衛(wèi)星鐘差 ………………………………………………………… ８２ ??２?? 目　錄 ５．３．３　硬件時延誤差 ………………………………………………………… ８３ ５．４　衛(wèi)星星歷誤差 ………………………………………………………………… ８４ ５．４．１　廣播星歷誤差 ………………………………………………………… ８４ ５．４．２　精密星歷誤差 ………………………………………………………… ８５ ５．４．３　削弱星歷誤差的主要方法 …………………………………………… ８５ ５．４．４　國際GNSS服務 ……………………………………………………… ８６ ５．５　電離層延遲誤差 ……………………………………………………………… ８８ ５．５．１　電離層對衛(wèi)星信號傳播的影響 ……………………………………… ８８ ５．５．２　電離層誤差公式推導 ………………………………………………… ８９ ５．５．３　電子密度及其分布特征 ……………………………………………… ９０ ５．５．４　電離層改正模型 ……………………………………………………… ９３ ５．５．５　利用雙頻觀測進行電離層延遲改正 ………………………………… ９６ ５．５．６　利用雙頻觀測數(shù)據(jù)構建模型實現(xiàn)電離層改正 ……………………… １００ ５．６　對流層延遲誤差 ……………………………………………………………… １０１ ５．６．１　對流層對衛(wèi)星信號的影響 …………………………………………… １０１ ５．６．２　對流層誤差模型 ……………………………………………………… １０３ ５．６．３　水汽壓計算 …………………………………………………………… １０６ ５．６．４　氣象參數(shù)測定及誤差 ………………………………………………… １０６ ５．６．５　標準氣象元素法 ……………………………………………………… １０８ ５．６．６　無氣象參數(shù)改正模型 ………………………………………………… １０９ ５．６．７　投影函數(shù)的高精度模型研究 ………………………………………… １１１ ５．７　多路徑效應誤差 ……………………………………………………………… １１４ ５．７．１　測距碼觀測時的影響 ………………………………………………… １１５ ５．７．２　載波相位觀測時的影響 ……………………………………………… １１６ ５．７．３　消除多路徑效應的方法與措施 ……………………………………… １１７ ５．８　其他誤差改正 ………………………………………………………………… １１８ ５．８．１　地球自轉改正誤差 …………………………………………………… １１８ ５．８．２　天線相位中心誤差 …………………………………………………… １１９ 第６章　衛(wèi)地距測量與單點定位方法 ……………………………………… １２２ ６．１　簡單的衛(wèi)星導航定位原理 …………………………………………………… １２２ ６．２　測距碼測定衛(wèi)地距 …………………………………………………………… １２３ ６．２．１　測距碼測量原理 ……………………………………………………… １２３ ??３?? 衛(wèi)星導航定位基礎 ６．２．２　測距碼觀測方程 ……………………………………………………… １２９ ６．３　載波相位測量 ………………………………………………………………… １３０ ６．３．１　重建載波的方法 ……………………………………………………… １３１ ６．３．２　載波相位測量原理 …………………………………………………… １３２ ６．３．３　載波相位觀測方程 …………………………………………………… １３３ ６．４　單點定位計算 ………………………………………………………………… １３４ ６．４．１　偽距觀測單點定位 …………………………………………………… １３４ ６．４．２　使用載波相位觀測的精密單點定位 ………………………………… １３８ 第７章　差分定位 ……………………………………………………………… １４１ ７．１　差分定位的概念與分類 ……………………………………………………… １４１ ７．１．１　差分定位概念 ………………………………………………………… １４１ ７．１．２　差分定位的分類 ……………………………………………………… １４１ ７．２　差分改正數(shù)的計算方法 ……………………………………………………… １４４ ７．２．１　坐標域差分 …………………………………………………………… １４４ ７．２．２　觀測值域差分 ………………………………………………………… １４５ ７．２．３　狀態(tài)空間域(廣域)差分 ……………………………………………… １４６ ７．２．４　流動站數(shù)據(jù)處理 ……………………………………………………… １４６ ７．３　數(shù)據(jù)傳輸標準 ………………………………………………………………… １４７ RTCMＧSCＧ１０４傳輸格式 ……………………………………………………… １４７ 第８章　相對定位 ……………………………………………………………… １５８ ８．１　單差、雙差、三差觀測方程 …………………………………………………… １５８ ８．１．１　相對定位消除誤差的方法 …………………………………………… １５８ ８．１．２　單差觀測方程 ………………………………………………………… １６０ ８．１．３　雙差觀測方程 ………………………………………………………… １６２ ８．１．４　三差觀測方程 ………………………………………………………… １６４ ８．１．５　流動站初始坐標與其定位結果的關系分析 ………………………… １６５ ８．２　周跳的探測及修復 …………………………………………………………… １６６ ８．２．１　整周跳變產生的原因 ………………………………………………… １６６ ８．２．２　周跳的探測與修復方法 ……………………………………………… １６７ ８．３　整周模糊度的確定 …………………………………………………………… １７４ ８．３．１　確定整周數(shù)的原因 …………………………………………………… １７４ ??４?? 目　錄 ８．３．２　確定整周模糊度的幾種常用方法 …………………………………… １７５ ８．４　靜態(tài)相對定位原理 …………………………………………………………… １８９ ８．５　動態(tài)相對定位原理 …………………………………………………………… １９２ ８．６　RTK技術 …………………………………………………………………… １９３ ８．６．１　RTK系統(tǒng)組成 ……………………………………………………… １９３ ８．６．２　網絡RTK …………………………………………………………… １９５ 第９章　連續(xù)運行參考系統(tǒng) ………………………………………………… ２０５ ９．１　CORS的技術發(fā)展 …………………………………………………………… ２０５ ９．２　CORS的定義與運行框架 …………………………………………………… ２０６ ９．３　CORS的分類 ………………………………………………………………… ２０７ ９．４　CORS數(shù)據(jù)中心構成及通信協(xié)議 …………………………………………… ２０８ ９．４．１　數(shù)據(jù)中心的主要功能 ………………………………………………… ２０８ ９．４．２　數(shù)據(jù)中心軟件 ………………………………………………………… ２１０ ９．４．３　RTK流動站接收機 ………………………………………………… ２１５ ９．４．４　通信協(xié)議 ……………………………………………………………… ２１７ 第１０章　定位導航實驗 ……………………………………………………… ２１９ １０．１　衛(wèi)星軌道位置計算與可視化 ……………………………………………… ２２０ １０．１．１　實驗的編程環(huán)境 …………………………………………………… ２２０ １０．１．２　基礎程序框架構建 ………………………………………………… ２２２ １０．１．３　星歷參數(shù)數(shù)據(jù)的讀取 ……………………………………………… ２２６ １０．１．４　衛(wèi)星軌道位置計算流程 …………………………………………… ２２８ １０．１．５　衛(wèi)星軌道位置的二維可視化 ……………………………………… ２２９ １０．１．６　三維可視化基礎程序要點介紹 …………………………………… ２３１ １０．１．７　單顆衛(wèi)星軌道及其位置可視化效果 ……………………………… ２４０ １０．１．８　精密星歷理解與可視化 …………………………………………… ２４８ １０．２　OEM 板卡簡介及實驗系統(tǒng)組裝 …………………………………………… ２５５ １０．２．１　BGG９０板卡性能與結構 …………………………………………… ２５５ １０．２．２　BGG９０板卡實驗系統(tǒng)組裝 ………………………………………… ２５６ １０．２．３　BGG９０板卡與計算機連接及常用指令 …………………………… ２６０ １０．２．４　板卡定位數(shù)據(jù)讀取實驗 …………………………………………… ２６４ １０．２．５　導航電文讀取與分解 ……………………………………………… ２６７ ??５?? 衛(wèi)星導航定位基礎 １０．２．６　多衛(wèi)星位置計算與軌道可視化 …………………………………… ２７０ １０．３　偽距單點定位計算 ………………………………………………………… ２７２ １０．３．１　各項誤差的計算方法 ……………………………………………… ２７２ １０．３．２　衛(wèi)星定位觀測值的獲取 …………………………………………… ２７９ １０．３．３　單點定位程序框架 ………………………………………………… ２８２ １０．４　RTK系統(tǒng)組成與高精度實時定位 ………………………………………… ２８８ １０．４．１　單基準站RTK系統(tǒng)的硬件組裝 …………………………………… ２８８ １０．４．２　RTK相關參數(shù)設置 ………………………………………………… ２９４ １０．４．３　戶外實時定位實驗 ………………………………………………… ２９９ １０．４．４　數(shù)據(jù)分析實驗 ……………………………………………………… ３０１ 參考文獻 ………………………………………………………………………… ３０７