全球卫星导航原理及应用

第1章全球卫星导航系统概述 1
1.1 GNSS 1
1.1.1 什么是“GNSS” 1
1.1.2 GNSS系统结构 3
1.2 北斗卫星导航系统 6
1.2.1 北斗卫星导航系统的发展 6
1.2.2 北斗卫星导航系统组成 7
1.2.3 北斗卫星导航系统服务 8
1.3 其他全球卫星导航系统概况 11
1.3.1 美国GPS概况 11
1.3.2 GLONASS概况 14
1.3.3 欧洲伽利略卫星导航系统概况 16
1.4 其他重要的区域卫星增强／导航系统 18
1.4.1 日本准天顶卫星系统 18
1.4.2 印度区域卫星导航系统（NAVIC／IRNSS） 20
思考题 22
第2章 GNSS坐标系及运动基础知识 23
2.1 空间坐标系及其变换 23
2.1.1 常用天球坐标系 23
2.1.2 常用地球坐标系 24
2.1.3 其他常用坐标系 27
2.1.4 空间坐标系的变换 28
2.2 时间坐标系及其转换 33
2.2.1 恒星时、太阳时、世界时 33
2.2.2 国际原子时、协调世界时、GNSS系统时 34
2.2.3 地球时 37
2.2.4 时间系统间的变换 37
2.3 GNSS卫星运动 38
2.3.1 卫星无摄运动 38
2.3.2 卫星受摄运动 41
2.4 卫星位置与速度计算 43
2.4.1 卫星瞬时位置的求解 43
2.4.2 卫星的运行速度 47
思考题 48
第3章 GNSS信号构成及接收 49
3.1 GNSS信号构成概述 49
3.1.1 导航电文与编码 49
3.1.2 伪随机码序列与扩频调制 50
3.1.3 载波与载波调制 56
3.2 GPS信号结构 59
3.2.1 GPSＬ1C／A信号 59
3.2.2 GPS其他信号 62
3.3 北斗卫星导航系统的信号结构 64
3.3.1 北斗B1I信号 65
3.3.2 北斗B1C信号 70
3.3.3 其他北斗卫星信号 71
3.4 其他GNSS信号结构 73
3.4.1 GLONASS信号结构 73
3.4.2 伽利略信号结构 75
3.5 卫星导航接收机对卫星信号的处理 77
3.5.1 接收机组成及信号处理流程 77
3.5.2 GNSS信号的捕获 79
3.5.3 GNSS信号的跟踪 82
思考题 84
第4章观测量及观测量处理 86
4.1 伪距观测量 86
4.1.1 伪距观测量的提取 87
4.1.2 伪距观测方程 88
4.2 载波相位观测量 89
4.2.1 载波相位观测量的提取 90
4.2.2 载波相位观测量模型 91
4.2.3 周跳探测及整周模糊度固定 91
4.3 多普勒频率观测量 94
4.4 GNSS观测量误差 95
4.4.1 与卫星有关的误差 96
4.4.2 与卫星信号传播有关的误差 98
4.4.3 与接收设备有关的误差 106
4.4.4 其他误差 107
4.5 观测量的数据组合 108
4.5.1 单频观测量载波相位伪距组合 108
4.5.2 不同频伪距／载波相位观测量组合 110
4.5.3 组合算法与未组合算法的等价性说明 113
思考题 113
第5章 GNSS导航解算原理 114
5.1 GNSS定位原理 114
5.1.1 GNSS定位基本原理 115
5.1.2 单星座单频伪距单点定位算法 116
5.1.3 多星座联合伪距单点定位算法 121
5.1.4 相对定位算法 123
5.2 GNSS测速原理 127
5.2.1 平均速度法 127
5.2.2 多普勒频移测速法 127
5.3 GNSS定向、测姿原理 129
5.3.1 单天线测姿原理 130
5.3.2 多天线测姿原理 132
5.4 GNSS授时原理 134
5.4.1 RNSS授时 134
5.4.2 RDSS授时 136
5.4.3 各种测时方法精度比较分析 138
思考题 139
第6章 GNSS增强技术 140
6.1 GNSS定位性能评价 140
6.2 GNSS差分定位原理 143
6.2.1 位置差分定位 144
6.2.2 伪距差分定位 145
6.2.3 载波相位差分定位 146
6.2.4 网络RTK技术与连续运行参考站系统 146
6.3 GNSS完好性监测技术 149
6.3.1 完好性监测分类 149
6.3.2 接收机自主完好性监测（RAIM） 150
6.4 伪卫星增强技术 154
6.4.1 伪卫星技术分类 154
6.4.2 伪卫星技术特点 156
6.4.3 伪卫星信号结构及其发射强度分析 156
6.4.4 伪卫星增强技术相关问题 157
6.5 GNSS／惯性组合导航技术 159
6.5.1 GNSS／惯性松组合 159
6.5.2 GNSS／惯性紧组合 160
6.5.3 GNSS／惯性深组合（超紧组合） 161
6.6 GNSS增强系统 163
6.6.1 星基增强系统 163
6.6.2 地基增强系统 165
6.6.3 低轨导航增强系统 167
思考题 169
第7章 GNSS的各类应用 170
7.1 GNSS在军事方面的应用 170
7.2 GNSS在民航中的应用 171
7.3 GNSS在航海中的应用 172
7.4 GNSS在车辆交通系统中的应用 174
7.5 GNSS在电力系统中的应用 175
7.6 GNSS在大地测量方面的应用 176
7.7 GNSS在其他领域的应用 178
7.7.1 GNSS在农、林、牧、渔业中的应用 178
7.7.2 GNSS在气象服务领域的应用 180
思考题 181
主要参考文献 182