《GNSS原理及其应用(第2版)》是“十三五”江苏省高等学校重点教材,介绍了全球导航卫星系统(GNSS)的技术特点、应用领域,以及常用坐标系统和时间系统的概念及其转换方法;阐述了GNSS卫星运动理论基础、卫星在轨位置计算、导航电文结构和信号特点,GNSS静态、动态和导航定位的基本原理、数学模型和数据处理方法与误差处理方法;全面介绍了GNSS控制网设计方法、外业测量方法和内业数据处理理论与方法。
《GNSS原理及其应用(第2版)》注重内容的系统性、科学性和实用性,力争使初学者理解和掌握GNSS技术。主要读者对象为高等学校测绘类或相关专业本科生,也可以作为研究生和工程技术人员的参考书。
GNSS在国民经济建设、国防和人民生活中扮演着越来越重要的角色。在测量领域中,GNSS定位技术以其高精度、高效率、全天候、低成本、测站间不需要通视、花费时间少和作业方法多样等优良特性取代了用常规测角、测距手段建立的大地控制网,并广泛应用于工程测量。在水利施工、输电线路施测、道路(如铁路、公路)测量、精密设备安装、水下地形测量、变形监测、海洋测量、航空摄影测量、不动产测量等现场,到处都在使用GNSS定位技术。为适应GNSS定位技术的发展需要编写了本书。
本书自2015年5月第一版出版后,经过一次重印,2018年被评为“十三五”江苏省高等学校重点教材。根据五年来读者的意见反馈和全球导航卫星系统的发展情况,我们对本书第一版进行了修订再版。具体的修订情况如下:
第1章增加了北斗卫星导航系统内容的介绍,简单介绍了日本准天顶卫星系统和印度区域导航系统等,删除了卫星三角测量和卫星多普勒导航定位测量两个部分。第2章增加了天球坐标系、地球坐标系中空间直角坐标与球面坐标的转换,以及岁差、章动旋转矩阵计算方面的算例。第3章增加了根据全球导航卫星系统卫星广播星历计算卫星在轨道坐标系的坐标,并转换为地球坐标系的坐标方面的算例,帮助初学者掌握卫星运动理论和在轨位置计算方法。第4章增加了卫星载波相位观测值与伪距观测值转换方面的算例。第5章增加了多系统数据融合理论与方法的介绍,以及电离层、对流层误差改正数计算和单点定位方面的算例。第6章增加了导航原理与卡尔曼滤波基本原理,为初学者进一步深造奠定基础。第7章增加了一些应用算例。
宿迁学院孙小荣副教授参加了第二版的修订工作。
由于作者水平有限,书中不当之处敬请读者批评指正。
赵长胜 ,博士,教授,博导,教育部测绘类教学指导委员会委员,江苏师范大学测绘学院。
孙小荣,副教授,宿迁学院。
周 立 ,教授,淮海工学院测绘学院。
王爱生 ,博士,教授,硕导,江苏师范大学测绘学院。
吴继忠 ,博士,讲师,南京工业大学测绘学院。
赵好好 ,博士,讲师,南京信息工程大学测绘学院。
付培义,讲师,太原理工大学。
第1章 绪 论 1
1.1 全球导航卫星系统 1
1.2 全球导航卫星系统的组成 8
1.3 卫星定位技术的应用 13
习题与思考题 22
第2章 坐标系统和时间系统 23
2.1 天球坐标系 23
2.2 地球坐标系 29
2.3 坐标系统 32
2.4 坐标系统转换 35
2.5 时间系统 37
习题与思考题 42
第3章 卫星运动基础与位置计算 43
3.1 卫星的无摄运动 43
3.2 卫星的受摄运动 53
3.3 广播星历 55
3.4 精密星历 57
3.5 由广播星历计算GNSS卫星坐标 60
3.6 由精密星历计算卫星坐标 64
习题与思考题 65
第4章 卫星导航电文和卫星信号 66
4.1 GPS导航电文 66
4.2 GPS信号 68
4.3 GLONASS导航电文 74
4.4 GLONASS信号 78
4.5 BDS导航电文 79
4.6 BDS信号 84
习题与思考题 86
第5章 静态定位 87
5.1 基本观测量 87
5.2 定位误差 89
5.3 单点定位 101
5.4 相对静态定位 109
5.5 周跳探测和整周模糊度固定 117
5.6 多系统的数据融合 122
习题与思考题 125
第6章 动态定位与导航 127
6.1 单点动态定位 127
6.2 差分定位 128
6.3 网络RTK定位技术 135
6.4 RTK测量作业流程 141
6.5 GPS增强系统 152
6.6 GNSS导航基本原理 154
习题与思考题 156
第7章 GNSS在控制测量中的应用 157
7.1 GNSS控制网设计 157
7.2 GNSS测量外业准备和技术设计书编写 164
7.3 GNSS测量外业工作 170
7.4 GNSS测量数据处理 175
7.5 GNSS控制测量技术总结 185
习题与思考题 186
参考文献 188