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第一章 绪论1

1.1 卫星定位技术的发展1

1.1.1 早期的卫星定位技术1

1.1.2 子午卫星导航系统1

1.1.3 全球卫星导航系统2

1.2 GNSS的系统3

1.2.1 美国的全球导航卫星系统——GPS3

1.2.2 俄罗斯的全球导航卫星系统——GLONASS7

1.2.3 欧盟伽利略全球导航定位系统——GALILEO8

1.2.4 我国的卫星导航定位系统——北斗号（COMPASS）9

1.3 星基增强系统12

1.3.1 美国的WAAS13

1.3.2 俄罗斯的SDCM14

1.3.3 欧洲的EGNOS14

1.3.4 日本的MSAS15

1.3.5 印度的GAGAN15

1.4 GNSS系统的特点16

1.4.1 观测站之间无须通视16

1.4.2 定位精度高16

1.4.3 观测时间短16

1.4.4 提供三维坐标16

1.4.5 操作简便17

1.4.6 全天候作业17

第二章 GNSS测量中的坐标系统和时间系统18

2.1 天球坐标系与地球坐标系18

2.1.1 天球坐标系18

2.1.2 地球坐标系21

2.2 国家坐标系与WGS-84坐标系23

2.2.1 参心坐标系23

2.2.2 地心坐标系24

2.3 坐标系的转换27

2.3.1 天球坐标系与地球坐标系的转换28

2.3.2 不同空间直角坐标系统之间的转换28

2.3.3 手持GNSS的坐标参数转换30

2.4 时间系统32

2.4.1 世界时系统33

2.4.2 原子时系统34

2.4.3 协调世界时系统35

2.4.4 力学时系统35

2.4.5 GNSS时间系统36

2.4.6 时间标示法37

第三章 GNSS卫星信号及接收机41

3.1 GNSS卫星星历41

3.1.1 预报星历41

3.1.2 后处理星历42

3.2 GNSS卫星电文42

3.2.1 GPS导航电文42

3.2.2 BDS导航电文45

3.2.3 GLONASS导航电文48

3.2.4 Galileo导航电文50

3.2.5 GPSL5导航电文及其特点52

3.3 GNSS卫星信号55

3.3.1 概述55

3.3.2 伪随机码56

3.4 GPS信号的SA政策63

3.4.1 GPS卫星信号的SA技术63

3.4.2 SA技术对定位的影响64

3.4.3 GPS用户的反限制措施64

3.5 接收机65

3.5.1 GNSS接收机的基本工作原理65

3.5.2 GNSS信号接收机分类67

第四章 GNSS卫星运动基础69

4.1 概述69

4.2 卫星的无摄运动70

4.2.1 二体意义下卫星的运动方程70

4.2.2 开普勒定律70

4.2.3 卫星运动的轨道参数72

4.2.4 真近点角的计算73

4.2.5 卫星的瞬时位置74

4.2.6 卫星的运行速度77

4.3 卫星的受摄运动78

4.3.1 卫星运动的摄动力及受摄运动方程78

4.3.2 地球引力场摄动力对卫星轨道的影响79

4.3.3 日、月引力对卫星轨道的影响81

4.3.4 太阳光压对卫星轨道的影响81

4.3.5 地球潮汐摄动力对卫星轨道的影响82

4.4 GNSS卫星星历82

4.4.1 GPS广播星历82

4.4.2 GPS精密星历84

4.4.3 由卫星广播星历计算GPS卫星坐标88

4.4.4 由卫星精密星历计算GPS卫星坐标89

4.4.5 GLONASS卫星星历90

第五章 GNSS定位与导航原理92

5.1 绝对定位92

5.1.1 伪距测量93

5.1.2 载波相位测量94

5.1.3 绝对定位原理96

5.1.4 绝对定位精度评价104

5.2 相对定位105

5.2.1 单差观测模型106

5.2.2 双差观测模型110

5.2.3 三差观测模型111

5.3 差分测量原理112

5.3.1 单站GNSS的差分（SRDGNSS）112

5.3.2 局部区域GNSS差分系统（LADGNSS）114

5.3.3 广域差分系统115

5.3.4 多基准站RTK技术（网络RTK）117

5.3.5 全球实时GNSS差分系统119

5.4 整周未知数与周跳119

5.4.1 整周未知数求解方法120

5.4.2 周跳的修复方法124

5.5 GNSS卫星导航126

5.5.1 GNSS卫星导航126

5.5.2 GNSS测速、测时、测姿态131

5.5.3 GNSS卫星导航方法135

第六章 GNSS测量的误差来源及其影响141

6.1 GNSS测量主要误差分类141

6.2 与卫星有关的误差142

6.2.1 卫星星历误差142

6.2.2 卫星钟的钟误差144

6.2.3 相对论效应145

6.2.4 卫星天线相位中心偏差146

6.2.5 相位缠绕改正146

6.3 与信号传播有关的误差146

6.3.1 电离层折射147

6.3.2 对流层折射150

6.3.3 多路径误差151

6.4 与接收机和测站环境有关的误差153

6.4.1 接收机钟差153

6.4.2 接收机天线相位中心偏差154

6.4.3 地球自转改正154

6.4.4 地球固体潮改正155

6.4.5 海洋负荷潮汐改正156

第七章 GNSS控制测量技术设计157

7.1 概述157

7.1.1 技术设计的作用157

7.1.2 技术设计的依据157

7.2 GNSS控制测量技术设计158

7.2.1 网的精度158

7.2.2 网的密度159

7.2.3 网的基准160

7.3 GNSS控制测量中的基本概念161

7.3.1 GNSS测量的专用术语161

7.3.2 GPS网特征条件的计算163

7.3.3 GNSS网同步图形构成及独立边的选择163

7.4 GNSS控制测量的图形设计164

7.4.1 GNSS控制网的图形设计164

7.4.2 GNSS控制网的网形167

7.5 GNSS控制测量网的设计准则及质量控制169

7.5.1 GNSS网图形设计的一般原则169

7.5.2 GNSS网的质量控制170

7.6 GNSS测量的作业模式173

7.6.1 经典静态定位模式173

7.6.2 快速静态定位174

7.6.3 准动态定位174

7.6.4 往返式重复设站175

7.6.5 动态定位175

7.6.6 实时动态测量的作业模式与应用176

7.7 GNSS技术总结及上交资料178

7.7.1 项目来源178

7.7.2 测区概况178

7.7.3 工程概况178

7.7.4 技术依据178

7.7.5 现有测绘成果178

7.7.6 施测方案178

7.7.7 作业要求178

7.7.8 观测质量控制178

7.7.9 数据处理方案179

7.7.10 提交成果要求179

第八章 GNSS控制测量网实施180

8.1 测前准备180

8.1.1 测区踏勘180

8.1.2 资料收集180

8.1.3 设备、器材筹备及人员组织180

8.1.4 拟定外业观测计划181

8.1.5 设计GNSS网与地面网的联测方案182

8.1.6 设计书编写182

8.2 选点与埋石182

8.2.1 选点183

8.2.2 埋石184

8.3 接收机的选型、维护和检验186

8.3.1 接收机的选型186

8.3.2 接收机的维护187

8.3.3 接收机的检验187

8.4 外业观测189

8.4.1 观测工作依据的主要技术指标189

8.4.2 天线安置190

8.4.3 开机观测191

8.4.4 观测记录192

8.5 外业成果192

8.5.1 数据预处理192

8.5.2 观测成果外业检核193

8.5.3 野外返工195

8.5.4 网平差处理195

8.6 技术总结与上交资料196

8.6.1 技术总结196

8.6.2 上交资料196

第九章 GNSS数据处理197

9.1 数据预处理197

9.1.1 数据下载197

9.1.2 GNSS数据标准化——RINEX格式197

9.1.3 SP3精密星历历数据格式200

9.2 基线解算201

9.2.1 单基线解模式202

9.2.2 多基线解模式203

9.2.3 整体解/战役模式204

9.2.4 基线解算的过程及结果205

9.3 网平差208

9.3.1 网平差的目的208

9.3.2 网平差的类型208

9.3.3 网平差的整体流程210

9.3.4 网平差的数据准备212

9.3.5 三维无约束平差220

9.3.6 三维约束平差223

9.3.7 三维联合平差228

9.4 GNSS高程230

9.4.1 高程系统及其相互关系230

9.4.2 GNSS水准234

参考文献240