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第1章 引论1

1.1测量的起源1

1.2全球测量技术的发展1

1.2.1全球光学三角测量1

1.2.2全球电磁波三边测量2

1.2.3星基定位2

1.3卫星定位与导航6

1.3.1位置测定6

1.3.2速度测定7

1.3.3姿态测定8

1.3.4术语8

第2章 参考系统10

2.1概述10

2.2坐标系统11

2.2.1定义11

2.2.2天球坐标框架与地球坐标框架的转换13

2.2.3地球坐标框架之间的转换16

2.3时间系统16

2.3.1定义16

2.3.2时间转换17

2.3.3历法18

第3章 卫星轨道20

3.1概述20

3.2轨道描述20

3.2.1开普勒运动20

3.2.2受摄运动25

3.2.3摄动加速度26

3.3轨道确定29

3.3.1开普勒轨道确定30

3.3.2摄动轨道确定32

3.4轨道发布34

3.4.1跟踪网34

3.4.2星历36

第4章 卫星信号40

4.1概述40

4.1.1物理基础40

4.1.2传播效应44

4.1.3频率标准50

4.2通用信号结构50

4.2.1信号设计参数50

4.2.2载波频率54

4.2.3测距码层55

4.2.4数据链层62

4.2.5卫星复用63

4.3通用信号处理63

4.3.1接收机设计63

4.3.2射频前端65

4.3.3数字信号处理68

4.3.4导航处理器78

第5章 观测量80

5.1数据获取80

5.1.1码伪距80

5.1.2相位伪距81

5.1.3多普勒数据82

5.1.4偏差和噪声83

5.2数据组合85

5.2.1相位伪距线性组合85

5.2.2码伪距平滑86

5.3大气影响88

5.3.1相速和群速88

5.3.2电离层折射90

5.3.3对流层折射97

5.3.4大气层监测105

5.4相对论效应107

5.4.1狭义相对论107

5.4.2广义相对论109

5.4.3 GNSS的相对论效应110

5.5天线相位中心偏差和变化112

5.5.1概述112

5.5.2相对天线相位中心改正113

5.5.3绝对天线相位中心改正114

5.5.4数据研究结果115

5.6多路径117

5.6.1概述117

5.6.2数学模型118

5.6.3多路径效应消减120

第6章 定位数学模型122

6.1单点定位122

6.1.1码伪距单点定位122

6.1.2载波相位单点定位123

6.1.3多普勒单点定位125

6.1.4精密单点定位126

6.2差分定位128

6.2.1基本概念128

6.2.2码伪距DGNSS129

6.2.3相位伪距DGNSS130

6.2.4局域DGNSS130

6.3相对定位131

6.3.1基本概念131

6.3.2相位差分132

6.3.3相位组合的相关性135

6.3.4静态相对定位139

6.3.5动态相对定位140

6.3.6伪动态相对定位142

6.3.7虚拟参考站（VRS）142

第7章 数据处理146

7.1数据预处理146

7.1.1数据准备146

7.1.2周跳探测与修复147

7.2整周模糊度的确定153

7.2.1概述153

7.2.2基本方法156

7.2.3搜索技术162

7.2.4模糊度验证178

7.3平差、滤波和质量评估179

7.3.1基本原理179

7.3.2数学模型的线性化188

7.3.3网平差193

7.3.4精度衰减因子197

7.3.5质量参数200

7.3.6准确度指标205

第8章 数据转换209

8.1概述209

8.2坐标转换209

8.2.1直角坐标和大地坐标的转换209

8.2.2全球坐标和局部坐标的转换212

8.2.3大地坐标和平面坐标的转换213

8.2.4高程转换218

8.3基准转换221

8.3.1三维转换221

8.3.2二维转换224

8.3.3一维转换226

8.4 GNSS与地面数据的联合平差228

8.4.1公共坐标系统228

8.4.2观测量的表示228

第9章GPS232

9.1概述232

9.1.1历史回顾232

9.1.2项目阶段232

9.1.3管理和运营233

9.2参考系统235

9.2.1坐标系235

9.2.2时间系统236

9.3 GPS服务237

9.3.1标准定位服务238

9.3.2精密定位服务238

9.3.3精度和访问限制239

9.4 GPS系统结构242

9.4.1空间段242

9.4.2控制段244

9.5信号结构246

9.5.1载波频率247

9.5.2 PRN码和调制248

9.5.3导航电文253

9.6展望255

9.6.1 GPS现代化255

9.6.2 GPS Ⅲ256

第10章GLONASS257

10.1概述257

10.1.1历史回顾257

10.1.2项目阶段258

10.1.3管理和运营258

10.2参考系统260

10.2.1坐标系统260

10.2.2时间系统261

10.3 GLONASS服务261

10.3.1标准定位服务262

10.3.2精密定位服务262

10.4 GLONASS系统结构263

10.4.1空间段263

10.4.2控制段265

10.5信号结构267

10.5.1载波频率269

10.5.2伪随机码和调制270

10.5.3导航电文272

10.6展望274

第11章Galileo系统275

11.1概述275

11.1.1历史回顾275

11.1.2项目阶段277

11.1.3管理与运作277

11.2参考系统278

11.2.1坐标系统278

11.2.2时间系统278

11.3 Galileo系统服务279

11.3.1公开服务280

11.3.2商业服务280

11.3.3生命安全服务280

11.3.4公共安全管制服务280

11.3.5搜索与救援服务281

11.4 Galileo系统结构281

11.4.1空间段282

11.4.2地面段285

11.4.3完备性确定287

11.5信号结构288

11.5.1载波频率289

11.5.2 PRN码和信号调制290

11.5.3导航电文295

11.6展望298

第12章 其他全球卫星导航系统299

12.1全球系统299

12.1.1 GPS、 GLONASS和Galileo的比较299

12.1.2北斗-2系统303

12.1.3其他全球系统304

12.2区域系统307

12.2.1北斗-1系统307

12.2.2 QZSS309

12.2.3其他区域系统312

12.3差分系统313

12.3.1原理314

12.3.2差分改正域314

12.3.3差分系统实例315

12.4增强系统317

12.4.1空基增强系统318

12.4.2地基增强系统322

12.5辅助系统324

12.6展望325

第13章GNSS应用326

13.1 GNSS观测量产品326

13.1.1卫星坐标326

13.1.2位置确定327

13.1.3速度确定333

13.1.4姿态确定333

13.1.5时间传递336

13.1.6其他产品336

13.2数据传输和格式338

13.2.1 RTCM格式338

13.2.2 RINEX格式339

13.2.3 NMEA格式340

13.3系统集成341

13.3.1 GNSS和INS342

13.3.2无线电导航计划342

13.4用户段342

13.4.1接收机特征342

13.4.2控制网345

13.4.3信息服务346

13.5应用集锦347

13.5.1导航347

13.5.2测绘350

13.5.3科学应用351

第14章 结论与展望352

参考文献355

缩略语389

术语中英文对照399