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第一章 绪论1

第一节 GPS的发展1

第二节 GPS概论及其应用特点2

一、GPS概论2

二、GPS应用特点3

第三节 GPS政策及基本对策5

一、GPS的现行政策及基本对策5

二、GPS政策的变化及其影响7

第四节 发展我国卫星导航定位系统7

第二章 坐标系和时间系10

第一节 天球坐标系10

一、天球的基本概念10

二、岁差与章动11

三、天球坐标系的建立12

第二节 地球坐标系13

一、地心坐标系13

二、地极移动与协议地球坐标系14

三、卫星大地测量基准—WGS84大地坐标系16

四、参心坐标系17

第三节 时间系统21

一、时间的有关概念21

二、恒星时（ST）22

三、世界时（UT）22

四、原子时（TA）24

五、协调世界时（UTC）24

六、力学时（DT）24

七、GPS时（GPST）25

第三章 GPS的组成及其信号26

第一节 GPS的组成26

一、空间星座部分26

二、地面监控部分29

三、用户接收设备部分30

第二节 卫星运动及其轨道30

一、概述30

二、卫星运动的开普勒定律31

三、无摄卫星轨道参数33

四、摄动力对卫星运行轨道的影响35

第三节 数据通讯基本知识36

一、电磁波波段及频谱36

二、电磁波传播36

三、数据通讯原理38

第四节 GPS信号41

一、GPS卫星信号的基本构成及表述41

二、伪随机噪声码43

三、GPS的测距码47

四、卫星信号的解调49

第五节 GPS卫星的导航电文49

一、导航电文及其格式49

二、导航电文的内容51

第六节 GPS卫星星历与卫星位置计算55

一、GPS卫星星历55

二、卫星位置的计算56

第七节 GPS接收机58

一、GPS接收机及其分类58

二、GPS接收机天线61

三、GPS接收机通道62

四、GPS接收机的基本工作原理63

第八节 GLONASS及其它导航定位系统66

一、GLONASS66

二、其它独立的卫星导航系统的概况71

第四章 GPS静态定位原理72

第一节 GPS定位的基本观测量与定位方法72

第二节 GPS定位模式73

一、静态定位与动态定位73

二、单点定位与相对定位73

三、差分定位—差分GPS（DGPS）74

四、主动式测距和被动式测距74

第三节 伪距法定位75

一、伪距及其测量75

二、伪距法定位原理75

三、伪距定位的计算76

第四节 载波相位测量78

一、载波相位测量79

二、载波相位测量的观测方程80

三 载波信号的传播时间（△τ）82

第五节 整周跳变的探测与修复83

一、产生整周跳变的原因83

二、周跳的探测及修复84

第六节 整周模糊度的确定87

一、经典方法（将N0作为待定参数求解）87

二、两次设站法88

三、“停—走”（Stop and go）法88

四、快速确定整周未知数法89

第七节 载波测量的线性组合92

一、概述92

二、在接收机间求一次差93

三、在接收机和卫星间求二次差96

四、在接收机、卫星和历元间求三次差97

五、求差法和非差法的比较99

六、两个载波（L1、L2）观测值间的线性组合99

第五章 GPS动态定位原理102

第一节 动态定位的基本特点102

一、用户多样性102

二、速度多异性102

三、定位实时性103

四、数据短时性103

第二节 实时定位方法104

一、单点动态定位105

二、伪距差分动态定位106

三、载波相位差分动态定位—RTK107

第三节 差分GPS112

一、差分GPS原理112

二、差分GPS的分类114

三、差分GPS的新进展119

第四节 GPS动态定位的发展特点120

第五节 卡尔曼滤波与平滑120

一、卡尔曼滤波状态方程与观测方程120

二、卡尔曼滤波的解算公式与步骤122

三、平滑123

第六节 GPS测定速度123

一、多普勒频移fd的测定124

二、GPS单点测速125

三、GPS差分测速126

第七节 GPS测定时间128

一、单点定时法128

二、共视比对定时法129

第六章 GPS定位误差130

第一节 概述130

一、误差的分类130

二、消除、削弱误差影响的措施和方法131

三、选择较好的接收机和较好的观测条件131

第二节 时钟误差131

第三节 星历误差132

一、星历数据的来源132

二、星历误差对定位的影响133

三、解决星历误差的办法133

第四节 电离层折射134

一、电离层及其影响134

二、单频接收机的电离层改正方法135

三、双频接收机的电离层改正方法136

第五节 对流层折射138

一、折射指数模型138

二、对流层改正模型140

三、气象元素的测定142

第六节 其它误差及其改正方法142

一、相对论效应142

二、地球潮汐改正143

三、多路径误差144

第七节 观测卫星的几何分布及其对定位精度的影响147

一、精度因子DOP与定位精度147

二、卫星分布的几何图形对精度因子的影响148

第七章 GPS测量的实施150

第一节 GPS网的技术设计150

一、GPS网技术设计的依据150

二、GPS网的精度标准150

三、GPS网的图形设计152

第二节 精度与可靠性指标及设计说明书编写155

一、GPS网精度与可靠性预计155

二、GPS测量的外业准备158

三、技术设计书编写159

第三节 GPS测量的外业工作160

一、选点、埋石160

二、外业观测161

第四节 GPS相对定位的作业模式165

一、静态相对定位模式165

二、快速静态定位模式165

三、准动态定位模式165

四、动态定位模式166

五、实时动态定位的作业模式166

第五节 观测成果的外业检核167

一、数据预处理及基线解算167

二、观测成果的外业检核168

三、GPS网平差及其检核169

四、技术总结170

五、上交资料170

第八章 GPS数据处理171

第一节 观测数据预处理171

一、概述171

二、数据传输与分流172

三、预处理172

第二节 GPS基线向量的解算175

一、平差模型的建立175

二、双差法基线向量解算177

三、基线向量解算结果分析181

第三节 GPS坐标系统的转换182

一、同一坐标系内空间直角坐标与大地坐标的换算182

二、GPS定位成果至国家／地方参考椭球的二维转换183

三、GPS定位成果转换为国家大地坐标系的坐标185

四、不同空间直角坐标系之间的坐标换算186

五、利用不同空间直坐标系的转换方法将GPS定位成果转换至国家大地坐标系187

六、坐标转换中协因数阵的转换188

第四节 基线向量网平差194

一、GPS基线向量网的三维平差195

二、GPS基线向量网的二维平差200

三、平差实施及成果应用202

四、GPS大地高及其转换203

第九章 GPS技术在测绘和导航中的应用206

第一节 在地球动力学方面的应用206

一、概述206

二、GPS对研究地球动力学的作用及其应用207

第二节 在大地测量方面的应用210

一、利用GPS建立全球大地控制网210

二、利用GPS建立、改善、加密国家和地区性大地控制网211

第三节 在工程测量方面的应用213

第四节 在工程变形监测方面的应用219

第五节 在海洋测绘方面的应用221

一、在海洋资源勘探方面的221

二、在海洋大地测量方面的应用221

第六节 在摄影测量与遥感中的应用223

第七节 星载GPS的应用224

一、GPS为对地观测卫星提供精密定轨224

二、GPS为对地遥感卫星测定三维摄站坐标224

三、GPS为低轨通讯卫星的信道切换提供数据基准225

四、GPS为卫星入轨和卫星回收作实时点位测量227

第八节 GPS在导航中的应用228

一、概述228

二、GPS在导航方面的应用229

三、GPS在军事上的应用231

参考文献232