第１章　緒論 ……………………………………………………………………… １ １．１　什么是衛(wèi)星導(dǎo)航定位 …………………………………………………………… １ １．２　傳統(tǒng)測(cè)繪定位方法 ……………………………………………………………… ２ １．３　GPS的產(chǎn)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(dǎo)航定位系統(tǒng)的發(fā)展歷史 ………………………………… １０ １．３．４　結(jié)語 …………………………………………………………………… １７ 第２章　衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)所涉及的時(shí)間系統(tǒng)…………………………… １９ ２．１　時(shí)間系統(tǒng)的概念 ……………………………………………………………… １９ ２．２　太陽時(shí)與恒星時(shí) ……………………………………………………………… ２０ ２．２．１　太陽時(shí) ………………………………………………………………… ２０ ２．２．２　恒星時(shí) ………………………………………………………………… ２１ ２．２．３　世界時(shí) ………………………………………………………………… ２２ ２．３　原子時(shí)、協(xié)調(diào)世界時(shí)與GPS時(shí) ……………………………………………… ２２ ２．３．１　原子時(shí) ………………………………………………………………… ２２ ２．３．２　協(xié)調(diào)世界時(shí) …………………………………………………………… ２３ ２．３．３　GPS時(shí) ………………………………………………………………… ２３ ２．４　建立在相對(duì)論框架下的時(shí)間系統(tǒng) …………………………………………… ２４ ２．５　幾種時(shí)間標(biāo)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(zhuǎn)換 ………………………………………… ２５ ２．５．４　年積日 ………………………………………………………………… ２６ 衛(wèi)星導(dǎo)航定位基礎(chǔ) 第３章　衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)所涉及的坐標(biāo)系統(tǒng)…………………………… ２７ ３．１　地球坐標(biāo)系 …………………………………………………………………… ２７ ３．２　天球坐標(biāo)系 …………………………………………………………………… ３１ ３．２．１　歲差 …………………………………………………………………… ３２ ３．２．２　章動(dòng) …………………………………………………………………… ３３ ３．３　ITRS與GCRS間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換………………………………………………… ３４ ３．４　北斗導(dǎo)航系統(tǒng)所涉及的時(shí)間和坐標(biāo)系統(tǒng) …………………………………… ３６ 第４章　衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的組成及信號(hào)結(jié)構(gòu)…………………………… ３８ ４．１　GPS衛(wèi)星導(dǎo)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(cè)距碼與導(dǎo)航電文 ………………………………………………… ４６ ４．２．１　載波 …………………………………………………………………… ４６ ４．２．２　測(cè)距碼 ………………………………………………………………… ４７ ４．２．３　導(dǎo)航電文 ……………………………………………………………… ５０ ４．３　GPS衛(wèi)星位置的計(jì)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(biāo)計(jì)算 ………………………………………… ６２ ４．３．３　衛(wèi)星的可視性預(yù)報(bào)與精度因子計(jì)算 ………………………………… ７１ 第５章　GPS衛(wèi)星導(dǎo)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(duì)論效應(yīng)誤差 ……………………………………………………………… ７７ ５．２．１　衛(wèi)星軌道視為正圓時(shí)的相對(duì)論效應(yīng) ………………………………… ７７ ５．２．２　衛(wèi)星軌道橢圓變化量的相對(duì)論效應(yīng) ………………………………… ７９ ５．２．３　接收機(jī)時(shí)鐘的相對(duì)論效應(yīng) …………………………………………… ８０ ５．３　衛(wèi)星時(shí)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(shí)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(wù) ……………………………………………………… ８６ ５．５　電離層延遲誤差 ……………………………………………………………… ８８ ５．５．１　電離層對(duì)衛(wèi)星信號(hào)傳播的影響 ……………………………………… ８８ ５．５．２　電離層誤差公式推導(dǎo) ………………………………………………… 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(cè)進(jìn)行電離層延遲改正 ………………………………… ９６ ５．５．６　利用雙頻觀測(cè)數(shù)據(jù)構(gòu)建模型實(shí)現(xiàn)電離層改正 ……………………… １００ ５．６　對(duì)流層延遲誤差 ……………………………………………………………… １０１ ５．６．１　對(duì)流層對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的影響 …………………………………………… １０１ ５．６．２　對(duì)流層誤差模型 ……………………………………………………… １０３ ５．６．３　水汽壓計(jì)算 …………………………………………………………… １０６ ５．６．４　氣象參數(shù)測(cè)定及誤差 ………………………………………………… １０６ ５．６．５　標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)誤差 ……………………………………………………………… １１４ ５．７．１　測(cè)距碼觀測(cè)時(shí)的影響 ………………………………………………… １１５ ５．７．２　載波相位觀測(cè)時(shí)的影響 ……………………………………………… １１６ ５．７．３　消除多路徑效應(yīng)的方法與措施 ……………………………………… １１７ ５．８　其他誤差改正 ………………………………………………………………… １１８ ５．８．１　地球自轉(zhuǎn)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(cè)量與單點(diǎn)定位方法 ……………………………………… １２２ ６．１　簡(jiǎn)單的衛(wèi)星導(dǎo)航定位原理 …………………………………………………… １２２ ６．２　測(cè)距碼測(cè)定衛(wèi)地距 …………………………………………………………… １２３ ６．２．１　測(cè)距碼測(cè)量原理 ……………………………………………………… １２３ ??３?? 衛(wèi)星導(dǎo)航定位基礎(chǔ) ６．２．２　測(cè)距碼觀測(cè)方程 ……………………………………………………… １２９ ６．３　載波相位測(cè)量 ………………………………………………………………… １３０ ６．３．１　重建載波的方法 ……………………………………………………… １３１ ６．３．２　載波相位測(cè)量原理 …………………………………………………… １３２ ６．３．３　載波相位觀測(cè)方程 …………………………………………………… １３３ ６．４　單點(diǎn)定位計(jì)算 ………………………………………………………………… １３４ ６．４．１　偽距觀測(cè)單點(diǎn)定位 …………………………………………………… １３４ ６．４．２　使用載波相位觀測(cè)的精密單點(diǎn)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(jì)算方法 ……………………………………………………… １４４ ７．２．１　坐標(biāo)域差分 …………………………………………………………… １４４ ７．２．２　觀測(cè)值域差分 ………………………………………………………… １４５ ７．２．３　狀態(tài)空間域(廣域)差分 ……………………………………………… １４６ ７．２．４　流動(dòng)站數(shù)據(jù)處理 ……………………………………………………… １４６ ７．３　數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn) ………………………………………………………………… １４７ RTCMＧSCＧ１０４傳輸格式 ……………………………………………………… １４７ 第８章　相對(duì)定位 ……………………………………………………………… １５８ ８．１　單差、雙差、三差觀測(cè)方程 …………………………………………………… １５８ ８．１．１　相對(duì)定位消除誤差的方法 …………………………………………… １５８ ８．１．２　單差觀測(cè)方程 ………………………………………………………… １６０ ８．１．３　雙差觀測(cè)方程 ………………………………………………………… １６２ ８．１．４　三差觀測(cè)方程 ………………………………………………………… １６４ ８．１．５　流動(dòng)站初始坐標(biāo)與其定位結(jié)果的關(guān)系分析 ………………………… １６５ ８．２　周跳的探測(cè)及修復(fù) …………………………………………………………… １６６ ８．２．１　整周跳變產(chǎn)生的原因 ………………………………………………… １６６ ８．２．２　周跳的探測(cè)與修復(fù)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(duì)定位原理 …………………………………………………………… １８９ ８．５　動(dòng)態(tài)相對(duì)定位原理 …………………………………………………………… １９２ ８．６　RTK技術(shù) …………………………………………………………………… １９３ ８．６．１　RTK系統(tǒng)組成 ……………………………………………………… １９３ ８．６．２　網(wǎng)絡(luò)RTK …………………………………………………………… １９５ 第９章　連續(xù)運(yùn)行參考系統(tǒng) ………………………………………………… ２０５ ９．１　CORS的技術(shù)發(fā)展 …………………………………………………………… ２０５ ９．２　CORS的定義與運(yùn)行框架 …………………………………………………… ２０６ ９．３　CORS的分類 ………………………………………………………………… ２０７ ９．４　CORS數(shù)據(jù)中心構(gòu)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(dòng)站接收機(jī) ………………………………………………… ２１５ ９．４．４　通信協(xié)議 ……………………………………………………………… ２１７ 第１０章　定位導(dǎo)航實(shí)驗(yàn) ……………………………………………………… ２１９ １０．１　衛(wèi)星軌道位置計(jì)算與可視化 ……………………………………………… ２２０ １０．１．１　實(shí)驗(yàn)的編程環(huán)境 …………………………………………………… ２２０ １０．１．２　基礎(chǔ)程序框架構(gòu)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(jì)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(chǔ)程序要點(diǎn)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(jiǎn)介及實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組裝 …………………………………………… ２５５ １０．２．１　BGG９０板卡性能與結(jié)構(gòu) …………………………………………… ２５５ １０．２．２　BGG９０板卡實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組裝 ………………………………………… ２５６ １０．２．３　BGG９０板卡與計(jì)算機(jī)連接及常用指令 …………………………… ２６０ １０．２．４　板卡定位數(shù)據(jù)讀取實(shí)驗(yàn) …………………………………………… ２６４ １０．２．５　導(dǎo)航電文讀取與分解 ……………………………………………… ２６７ ??５?? 衛(wèi)星導(dǎo)航定位基礎(chǔ) １０．２．６　多衛(wèi)星位置計(jì)算與軌道可視化 …………………………………… ２７０ １０．３　偽距單點(diǎn)定位計(jì)算 ………………………………………………………… ２７２ １０．３．１　各項(xiàng)誤差的計(jì)算方法 ……………………………………………… ２７２ １０．３．２　衛(wèi)星定位觀測(cè)值的獲取 …………………………………………… ２７９ １０．３．３　單點(diǎn)定位程序框架 ………………………………………………… ２８２ １０．４　RTK系統(tǒng)組成與高精度實(shí)時(shí)定位 ………………………………………… ２８８ １０．４．１　單基準(zhǔn)站RTK系統(tǒng)的硬件組裝 …………………………………… ２８８ １０．４．２　RTK相關(guān)參數(shù)設(shè)置 ………………………………………………… ２９４ １０．４．３　戶外實(shí)時(shí)定位實(shí)驗(yàn) ………………………………………………… ２９９ １０．４．４　數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn) ……………………………………………………… ３０１ 參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………… ３０７