GPS导航原理与应用【2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载】

GPS导航原理与应用PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第一章 绪论1

1.1 GPS定位技术的发展1

1.2 GPS定位系统的组成3

1.2.1 GPS空间星座部分4

1.2.2 GPS地面监控部分6

1.2.3 用户设备8

1.3 美国对GPS用户的限制性政策10

1.3.1 两种服务10

1.3.2 实施选择可用性（selective availability,SA）政策10

1.3.3 精测距码（P码）加密（A-S）措施11

1.3.4 反限制性政策的措施11

第二章 全球定位系统（GPS）的时空参考系统13

2.1 GPS坐标系统简介13

2.2 天球坐标系13

2.2.1 天球、天球坐标系13

2.2.2 岁差和章 动、协议天球坐标系16

2.2.3 三种天球坐标系之间的坐标变换19

2.3 地球坐标系21

2.3.1 地球坐标系21

2.3.2 极移、协议地球坐标系23

2.3.3 协议地球坐标系（CTS、T）与协议天球坐标系（I）的坐标转换25

2.3.4 协议地球系（CTS）的实现26

2.3.5 GPS卫星的参考系—WGS-8427

2.3.6 站心坐标系27

2.4 全球定位系统（GPS）的时间参考系统29

2.4.1 恒星时（sidereal time,ST）、平太阳时（mean solar time,MT）、世界时（universal time,UT）30

2.4.2 原子时（atomic time,AT）33

2.4.3 协调世界时（coordinate universal time,UTC）33

2.4.4 GPS时间系统（GPST）34

2.4.5 地球动力学时（terrestrial dynamic time,TDT）34

第三章 卫星的基本运行规律与GPS卫星位置计算36

3.1 GPS卫星的无摄运动36

3.1.1 卫星运动微分方程的面积积分37

3.1.2 卫星轨道积分与轨道方程40

3.1.3 卫星运动平均角速度n43

3.2 GPS卫星无摄运动轨道描述与真近点角f的计算43

3.2.1 卫星轨道参数（轨道根数）43

3.2.2 计算真近点角f45

3.3 GPS卫星的瞬时位置和速度48

3.3.1 GPS卫星瞬时位置48

3.3.2 GPS卫星运行速度51

3.4 GPS卫星的受摄运动54

3.4.1 地球摄动力影响55

3.4.2 日、月引力的影响56

3.4.3 太阳光压的影响57

3.5 GPS卫星的星历58

3.5.1 预报星历58

3.5.2 后处理星历60

3.6 由卫星预报星历计算GPS卫星坐标61

3.6.1 计算GPS卫星运行的平均角速度n61

3.6.2 计算归化时间△t61

3.6.3 计算观测历元t的平近点角M62

3.6.4 计算偏近点角E62

3.6.5 计算卫星的地心矢径ro62

3.6.6 计算真近点角f62

3.6.7 计算升交点角距？o62

3.6.8 计算摄动改正项：δu,δr,δi62

3.6.9 计算经过摄动改正的升交点角距？，卫星矢径→r和轨道面倾角i63

3.6.10 计算观测历元t的升交点经度λ63

3.6.11 计算卫星在轨道直角坐标系中的坐标64

3.6.12 计算卫星在协议地球坐标系的直角坐标65

第四章 GPS卫星的广播信号67

4.1 GPS卫星播发的信号67

4.1.1 概述67

4.1.2 伪随机码68

4.2 伪随机码扩频与相关接收74

4.2.1 伪码扩频74

4.2.2 伪码测距76

4.2.3 码分多址79

4.3 C/A码与P码79

4.3.1 C/A码79

4.3.2 P码81

4.4 GPS卫星信号的构成83

4.4.1 卫星的载波信号与调制83

4.4.2 卫星信号的解调85

4.5 GPS卫星的导航电文86

4.5.1 导航电文及其格式86

4.5.2 导航电文内容87

第五章 GPS导航定位的观测量、观测方程以及误差分析91

5.1 GPS导航定位的基本观测量91

5.1.1 GPS基本观测量91

5.1.2 测码伪距观测量92

5.1.3 测相伪距观测量93

5.1.4 多普勒积分计数伪距差94

5.2 测码伪距观测方程95

5.2.1 有关时间的基本概念95

5.2.2 测码伪距观测方程96

5.3 测相伪距观测方程97

5.3.1 载波相位观测量97

5.3.2 载波信号的传播时间98

5.3.3 测相伪距观测方程101

5.4 观测方程的线性化102

5.4.1 测码伪距观测方程的线性化103

5.4.2 测相伪距观测方程的线性化105

5.5 关于GPS观测量的误差分析106

5.5.1 误差概述106

5.5.2 与GPS卫星有关的误差107

5.5.3 与信号传播有关的误差109

5.5.4 与接收设备有关的误差及改正116

5.5.5 其他误差118

第六章 GPS静态定位122

6.1 基本概念122

6.1.1 静态定位和动态定位122

6.1.2 单点定位和相对（多点）定位123

6.1.3 差分定位123

6.1.4 卫星导航定位概述124

6.2 静态单点定位126

6.2.1 测码伪距静态单点定位126

6.2.2 测相伪距静态单点定位130

6.3 观测卫星的几何分布及其对单点定位精度的影响134

6.3.1 单点定位精度的几何评价134

6.3.2 卫星分布的几何图形对精度因子的影响136

6.4 静态相对定位139

6.4.1 基本观测量及其线性组合141

6.4.2 单差观测方程142

6.4.3 双差观测方程145

6.4.4 三次差观测方程149

6.4.5 准动态相对定位观测方程151

6.5 静态相对定位的线性化观测方程152

6.5.1 载波相位观测方程的线性化及平差模型152

6.5.2 观测量线性组合的相关性159

6.5.3 参考点坐标的偏差对基线测量的影响162

6.6 整周模糊度的确定方法165

6.6.1 概述165

6.6.2 确定整周模糊度的经典待定系数法165

6.6.3 确定整周模糊度的交换天线法167

6.6.4 确定整周模糊度的马吉尔适配滤波法168

6.6.5 确定整周模糊度的快速解算法（FARA）170

6.6.6 确定整周模糊度的动态法173

6.6.7 周跳的探测及修正174

第七章 GPS动态定位原理177

7.1 测码伪距动态绝对定位177

7.2 测相伪距动态绝对定位180

7.3 测码伪距动态相对定位182

7.3.1 位置差分原理及误差分析182

7.3.2 测码伪距差分原理187

7.4 测相伪距动态相对定位188

7.4.1 测相伪距修正法188

7.4.2 载波相位求差法191

第八章 GPS的载体速度测量、姿态测量以及时间测量194

8.1 GPS接收机的载体速度测量194

8.2 利用GPS载波相位信号确定载体姿态196

8.2.1 姿态测量的基本思想197

8.2.2 整周单差及基线向量的确定199

8.2.3 载体姿态的确定201

8.3 GPS测时203

8.3.1 单站测时法203

8.3.2 共视测时法204

第九章 GPS/INS组合导航系统206

9.1 简述206

9.2 卡尔曼滤波技术207

9.2.1 卡尔曼滤波207

9.2.2 离散系统卡尔曼滤波方程209

9.2.3 转移矩阵φk,k-1和系统噪声方差阵Qk的计算214

9.2.4 关于有色噪声条件下的卡尔曼滤波216

9.3 采用卡尔曼滤波器的组合方法217

9.3.1 滤波器状态的选取218

9.3.2 GPS/INS硬件一体化组合218

9.3.3 GPS/INS软件组合220

9.4 采用位置、速度组合的GPS/INS导航系统224

9.4.1 GPS/INS组合系统的状态方程224

9.4.2 GPS/INS组合系统的量测方程234

9.4.3 状态方程和量测方程的离散化236

9.4.4 GPS/INS组合卡尔曼滤波器237

9.4.5 关于GPS/INS组合卡尔曼滤波几点说明241

9.5 采用伪距、伪距率组合的GPS/INS导航系统244

9.5.1 GPS/INS组合系统的状态方程244

9.5.2 组合系统的量测方程244

9.5.3 关于GPS/INS组合导航系统仿真248

9.6 INS速度辅助GPS接收机环路256

9.6.1 跟踪环基本工作原理256

9.6.2 INS速度辅助的接收机环路258

第十章 GPS应用技术267

10.1 GPS在飞机精密进场着陆中的应用268

10.1.1 C/A码DGPS着陆系统270

10.1.2 载波相位DGPS着陆系统272

10.1.3 采用广域增强系统（WAAS）277

10.2 GPS在空中交通管制（ATC）中的应用278

10.2.1 GPS辅助ATC系统概述278

10.2.2 GPS辅助ATC的性能与类型279

10.2.3 GPS/ATC的导航、监视和数据通信281

10.2.4 GPS/ATC的机载系统283

10.2.5 ATC的地面系统284

10.3 GPS在无人驾驶飞机中的应用285

10.3.1 人工干预导航系统286

10.3.2 自主式导航286

10.4 GPS在弹道轨迹测量中的应用292

10.4.1 引言292

10.4.2 GPS应用于弹道轨迹测量中的组成方案292

10.4.3 采用弹载转发器的测量原理296

10.5 GPS在航空摄影测绘中的应用302

10.6 GPS在自动车辆定位导航系统中的应用304

10.6.1 概述304

10.6.2 自动车辆定位导航（AVLN）系统的组成305

10.6.3 自动车辆定位导航（AVLN）系统的功能和实现306

10.6.4 GPS/MAP组合系统在AVLN系统中的应用310

10.7 GPS在低轨人造卫星中的应用312

10.8 GPS在航天飞机上的应用316

10.9 GPS在航海导航定位中的应用318

10.10 GPS在建立地区性或全国性大地测量控制网中的应用320

10.11 GPS技术在海洋测量中的应用322

10.12 GPS在地球动力学方面的应用323

10.13 GPS在精密工程测量和工程形变监测中的应用327

10.13.1 GPS在隧道贯通控制测量中的应用327

10.13.2 GPS在工程形变监测中的应用328

10.14 GPS/GIS合成系统329

10.14.1 简述329

10.14.2 GPS/GIS合成系统的基本要求330

10.14.3 GPS/GIS合成系统的软件开发331

参考文献334