《GNSS原理及其應用(第2版)》是“十三五”江蘇省高等學校重點教材,介紹了全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)的技術特點、應用領域,以及常用坐標系統(tǒng)和時間系統(tǒng)的概念及其轉換方法;闡述了GNSS衛(wèi)星運動理論基礎、衛(wèi)星在軌位置計算、導航電文結構和信號特點,GNSS靜態(tài)、動態(tài)和導航定位的基本原理、數(shù)學模型和數(shù)據處理方法與誤差處理方法;全面介紹了GNSS控制網設計方法、外業(yè)測量方法和內業(yè)數(shù)據處理理論與方法。
《GNSS原理及其應用(第2版)》注重內容的系統(tǒng)性、科學性和實用性,力爭使初學者理解和掌握GNSS技術。主要讀者對象為高等學校測繪類或相關專業(yè)本科生,也可以作為研究生和工程技術人員的參考書。
GNSS在國民經濟建設、國防和人民生活中扮演著越來越重要的角色。在測量領域中,GNSS定位技術以其高精度、高效率、全天候、低成本、測站間不需要通視、花費時間少和作業(yè)方法多樣等優(yōu)良特性取代了用常規(guī)測角、測距手段建立的大地控制網,并廣泛應用于工程測量。在水利施工、輸電線路施測、道路(如鐵路、公路)測量、精密設備安裝、水下地形測量、變形監(jiān)測、海洋測量、航空攝影測量、不動產測量等現(xiàn)場,到處都在使用GNSS定位技術。為適應GNSS定位技術的發(fā)展需要編寫了本書。
本書自2015年5月第一版出版后,經過一次重印,2018年被評為“十三五”江蘇省高等學校重點教材。根據五年來讀者的意見反饋和全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)的發(fā)展情況,我們對本書第一版進行了修訂再版。具體的修訂情況如下:
第1章增加了北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)內容的介紹,簡單介紹了日本準天頂衛(wèi)星系統(tǒng)和印度區(qū)域導航系統(tǒng)等,刪除了衛(wèi)星三角測量和衛(wèi)星多普勒導航定位測量兩個部分。第2章增加了天球坐標系、地球坐標系中空間直角坐標與球面坐標的轉換,以及歲差、章動旋轉矩陣計算方面的算例。第3章增加了根據全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)衛(wèi)星廣播星歷計算衛(wèi)星在軌道坐標系的坐標,并轉換為地球坐標系的坐標方面的算例,幫助初學者掌握衛(wèi)星運動理論和在軌位置計算方法。第4章增加了衛(wèi)星載波相位觀測值與偽距觀測值轉換方面的算例。第5章增加了多系統(tǒng)數(shù)據融合理論與方法的介紹,以及電離層、對流層誤差改正數(shù)計算和單點定位方面的算例。第6章增加了導航原理與卡爾曼濾波基本原理,為初學者進一步深造奠定基礎。第7章增加了一些應用算例。
宿遷學院孫小榮副教授參加了第二版的修訂工作。
由于作者水平有限,書中不當之處敬請讀者批評指正。
趙長勝 ,博士,教授,博導,教育部測繪類教學指導委員會委員,江蘇師范大學測繪學院。
孫小榮,副教授,宿遷學院。
周 立 ,教授,淮海工學院測繪學院。
王愛生 ,博士,教授,碩導,江蘇師范大學測繪學院。
吳繼忠 ,博士,講師,南京工業(yè)大學測繪學院。
趙好好 ,博士,講師,南京信息工程大學測繪學院。
付培義,講師,太原理工大學。
第1章 緒 論 1
1.1 全球導航衛(wèi)星系統(tǒng) 1
1.2 全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)的組成 8
1.3 衛(wèi)星定位技術的應用 13
習題與思考題 22
第2章 坐標系統(tǒng)和時間系統(tǒng) 23
2.1 天球坐標系 23
2.2 地球坐標系 29
2.3 坐標系統(tǒng) 32
2.4 坐標系統(tǒng)轉換 35
2.5 時間系統(tǒng) 37
習題與思考題 42
第3章 衛(wèi)星運動基礎與位置計算 43
3.1 衛(wèi)星的無攝運動 43
3.2 衛(wèi)星的受攝運動 53
3.3 廣播星歷 55
3.4 精密星歷 57
3.5 由廣播星歷計算GNSS衛(wèi)星坐標 60
3.6 由精密星歷計算衛(wèi)星坐標 64
習題與思考題 65
第4章 衛(wèi)星導航電文和衛(wèi)星信號 66
4.1 GPS導航電文 66
4.2 GPS信號 68
4.3 GLONASS導航電文 74
4.4 GLONASS信號 78
4.5 BDS導航電文 79
4.6 BDS信號 84
習題與思考題 86
第5章 靜態(tài)定位 87
5.1 基本觀測量 87
5.2 定位誤差 89
5.3 單點定位 101
5.4 相對靜態(tài)定位 109
5.5 周跳探測和整周模糊度固定 117
5.6 多系統(tǒng)的數(shù)據融合 122
習題與思考題 125
第6章 動態(tài)定位與導航 127
6.1 單點動態(tài)定位 127
6.2 差分定位 128
6.3 網絡RTK定位技術 135
6.4 RTK測量作業(yè)流程 141
6.5 GPS增強系統(tǒng) 152
6.6 GNSS導航基本原理 154
習題與思考題 156
第7章 GNSS在控制測量中的應用 157
7.1 GNSS控制網設計 157
7.2 GNSS測量外業(yè)準備和技術設計書編寫 164
7.3 GNSS測量外業(yè)工作 170
7.4 GNSS測量數(shù)據處理 175
7.5 GNSS控制測量技術總結 185
習題與思考題 186
參考文獻 188