GPS定位技术及其应用

第1章 绪论

1.1 卫星定位技术的发展历史

1.1.1 早期的卫星定位技术

1.1.2 卫星多普勒定位系统

1.2 GPS的组成

1.2.1 卫星星座部分

1.2.2 地面监控部分

1.2.3 用户设备部分

1.3 GPS的特点及用途

1.3.1 GPS相对于常规测量技术的特点

1.3.2 GPS相对于其他导航定位系统的特点

1.3.3 GPS的应用前景与现代化进程

1.4 GALILE0系统

1.4.1 系统简介

1.4.2 GALILEO系统的体系结构

1.4.3 GALILEO系统精度分析

1.4.4 GALILEO系统的管理和实施

1.5 我国卫星定位技术发展与应用概况

1.5.1 卫星多普勒定位技术在我国的应用和发展

1.5.2 GPS在我国的应用和发展

1.5.3 我国卫星导航定位技术的发展

习题

第2章 GPS定位的坐标系统与时间系统

2.1 概述

2.1.1 坐标系统

2.1.2 时间系统

2.2 协议天球坐标系

2.2.1 天球的基本概念

2.2.2 天球坐标系

2.2.3 岁差与章动的影响

2.2.4 协议天球坐标系及其转换

2.3 协议地球坐标系

2.3.1 地球坐标系

2.3.2 协议地球坐标系

2.3.3 协议天球坐标系与协议地球坐标系的转换

2.4 国家坐标系与地方坐标系

2.4.1 地球参心坐标系

2.4.2 站心坐标系

2.4.3 国家大地坐标系

2.4.4 地方独立坐标系

2.4.5 高斯平面直角坐标系

2.5 WGS一84坐标系

2.6 时间系统

2.6.1 时间系统概述

2.6.2 世界时系统

2.6.3 原子时

2.6.4 力学时

2.6.5 协调世界时

2.6.6 GPS时间系统

习题

第3章 卫星运动与GPS卫星信号

3.1 卫星的无摄运动

3.1.1 概述

3.1.2 开普勒定律

3.1.3 卫星运动轨道参数描述

3.1.4 真近点角FA的计算

3.2 卫星瞬时位置与瞬时速度的计算

3.2.1 卫星的瞬时位置

3.2.2 卫星的运行速度

3.3 卫星的受摄运动

3.4 GPS卫星的星历

3.4.1预报星历

3.4.2后处理星历

3.5 GPS卫星信号

3.6 GPS卫星的导航电文

3.6.1 导航电文的内容

3.6.2 RINEX数据格式

习题

事4章 GPS卫星定位原理

4.1 概述

4.1.1 伪距测量

4.1.2 载波相位测量

4.2 GPS绝对定位原理

4.2.1 测码伪距观测方程

4.2.2 测相伪距观测方程

4.2.3 静态绝对定位

4.3 相对定位原理

4.3.1 静态相对定位的概念

4.3.2 观测方程及其解算

4.4 差分GPS定位原理

4.4.1 位置差分原理

4.4.2 伪距差分原理

4.4.3 载波相位差分原理

4.4.4 局部区域GPS差分技术

4.5 广域差分GPS系统

4.5.1 广域差分(3PS系统的基本思想

4.5.2 广域差分GPS系统的工作流程

4.5.3 广域差分GPS系统的特点

4.5.4 我国建立广域差分GPS系统的方案

4.5.5 我国广域差分GPS系统C/A码单点定位试验

4.6 周跳与整周未知数的确定

4.6.1 整周跳变修复

4.6.2 整周未知数N0的确定

习题

第5章 GPS接收机基本工作原理

5.1 GPS接收机的分类

5.2 GPS接收机工作原理

5.3 几种常用的GPS接收机

5.3.1 Trimble GPS接收机

5.3.2 Leica GPS接收机

5.3.3 Ashtech GPS接收机

5.3.4 中海达GPS接收机

5.3.5 发展趋势

5.4 GPS仪器的检验与维护

5.4.1 GPS接收机的检验

5.4.2 GPS接收机的维护

习题

第6章 GPS测量的误差来源与减弱措施

6.1 GPS测量误差的分类

6.2 与卫星有关的误差

6.2.1 卫星星历误差

6.2.2 卫星钟误差

6.2.3 相对论效应的影响

6.3 与信号传播有关的误差

6.3.1 电离层折射误差

6.3.2 对流层折射误差

6.3.3 多路径效应误差

6.4 与接收机有关的误差

6.4.1 接收机钟误差

6.4.2 接收机安置误差

6.4.3 天线相位中心位置偏差

6.5 其他误差

6.5.1 地球自转的影响

6.5.2 地球潮汐的影响

习题

第7章 GPS测量技术设计与实施

7.1 GPS测量技术设计

7.1.1 GPS网技术设计依据

7.1.2 GPS网的精度设计

7.1.3 GPS网的基准与网形设计

7.2 GPS测量的测前准备与技术设计书编写

7.2.1 测区踏勘与资料收集

7.2.2 外业观测计划的拟定

7.2.3 仪器准备与人员组织

7.2.4 技术设计书的编写

7.3 GPS测量的实施

7.3.1 选点

7.3.2 埋设标志

7.3.3 观测

7.3.4 GPS测量的作业模式

7.4 GPS数据预处理与成果质量检核

7.4.1 GPS数据预处理

7.4.2 观测成果的外业检核

7.4.3 野外返工

7.4.4 GPS网平差处理

7.5 技术总结与提交资料

7.5.1 技术总结

7.5.2 提交资料

习题

第8章 GPS测量数据处理

8.1 GPS数据处理的基本步骤

8.1.1 数据输入

8.1.2 预处理

8.1.3 基线向量解算及网平差

8.2 GPS基线向量的解算

8.2.1双差观测值模型

8.2.2法方程组成及解算

8.2.3精度评定

8.2.4基线向量解算结果分析

8.3 GPS定位成果的坐标转换

8.3.1 GPS定位结果的表示方法

8.3.2 GPS定位成果至国家/地方参考椭球的二维转换

8.3.3 GPS定位成果转换至国家/地方参考椭球的三维转换

8.3.4 GPS定位成果转换至国家大地直角坐标系的转换

8.3.5 坐标转换中协因数阵的转换

8.4 GPS基线向量网平差

8.4.1 GPS基线向量网的无约束平差

8.4.2 GPS基线向量网的约束平差

8.4.3 GPS网与地面网联合平差

8.5 GPS高程

8.5.1 高程系统

8.5.2 GPS水准高程

8.5.3 GPS重力高程

8.5.4 GPS三角高程

习题

第9章 GPS的工程应用

9.1 GPS在大地控制测量中的应用

9.2 GPS在形变监测中的应用

9.2.1 GPS形变监测网的设计

9.2.2 GPS在大坝变形监测中的应用

9.2.3 GPS在高层建筑物动态位移监测中的应用

9.3 GPS在线路勘测中的应用

9.3.1 概述

9.3.2 GPS线路控制网的布设

9.3.3 GPS线路控制网的网形

9.3.4 内业平差优化处理的方法

9.4 GPS在桥梁工程中的应用

9.4.1 概述

9.4.2 润扬长江公路大桥施工控制网的建立

9.5 GPS在水下地形测量中的应用

9.5.1 概述

9.5.2 水下地形测量系统简介

习题

第10章 GPS/GIS技术的集成应用

10.1 基于GIS的GPS车辆监控系统

10.1.1 概述

10.1.2 GPS车辆监控系统的组成及工作原理

10.1.3 基于GIS的GPS车辆监控系统设计

10.1.4 GPS车辆监控系统的电子地图设计

10.1.5 GPS车辆监控系统属性数据库设计

10.2 GPS/PDA在土地变更调查中的应用

10.2.1 我国土地详查的历史沿革

10.2.2 我国土地变更调查技术的现状

10.2.3 GPS/PDA土地变更调查的流程

10.2.4 GPS基站测设方案

10.2.5 GPS/PDA在土地变更调查中的应用实例

习题

附录

附录A TGO数据处理软件及其使用

附录B HDS2003数据处理软件

附录C Trimble GPS RTK测量操作

参考文献2100433B

本书是作者在多年从事gps定位技术教学与应用研究的基础上撰写而成的。全书共10章，第1章～第5章主要介绍了空间定位技术的发展概况、gps 定位技术的基本知识、gps定位的基本原理、gps定位的误差来源与减弱措施；第6章～第9章主要介绍了gps卫星信号接收机、gps测量设计与实施、gps 测量数据处理、gps工程应用；第10章主要介绍了gps与gis技术的集成应用。此外，本书对相关gps数据处理软件的功能与使用方法作了介绍。 　本书概念清晰、通俗易懂、实用性强。本书可作为高等院校有关专业的通用教材，也可供测绘、土木、城规、交通、水电、地矿、农林等部门从事 gps工作的科技工作者参考。

《GPS定位技术与应用》重点介绍了GPS定位技术的基本理论和方法，并列举了GPS在经济建设多个领域的发展思路和实施方案。全书共8章，主要内容包括：绪论；GPS卫星运动轨道及卫星定位信号；GPS定位基本原理；GPS定位误差分析；GPS测量的技术设计与实施；GPS测量数据处理；GPS接收机；GPS定位技术的应用。《GPS定位技术与应用》结构简洁，内容翔实，简单易懂。

《GPS定位技术与应用》可作为高等院校土木工程、测绘专业本科生教材，也可供相关领域的科研工作者和技术人员参考。

目录

前言

第1章 绪论 1

1.1 GPS定位技术发展概述 1

1.2 全球定位系统的组成 11

1.3 GPS定位参考基准 15

习题 31

第2章 GPS卫星运动轨道及卫星定位信号 32

2.1 卫星在轨定位方法 32

2.2 GPS卫星的载波信号 36

2.3 GPS卫星的测距码信号 37

2.4 GPS卫星的导航电文 45

2.5 GPS卫星星历 49

2.6 GPS卫星位置坐标计算 51

习题 54

第3章 GPS定位基本原理 55

3.1 伪距定位测量原理 55

3.2 载波相位观测原理 60

3.3 差分GPS定位原理 68

习题 79

第4章 GPS定位误差分析 80

4.1 概述 80

4.2 与卫星有关的误差 82

4.3 与信号传播有关的误差 86

4.4 与接收机有关的误差 95

4.5 其他误差 96

习题 98

第5章 GPS测量的技术设计与实施 99

5.1 GPS测量的技术设计 99

5.2 GPS测量的组织实施 109

5.3 GPS测量的作业模式 119

习题 123

第6章 GPS测量数据处理 124

6.1 GPS原始测量数据处理 126

6.2 GPS网整体平差基本方法 129

6.3 GPS基线处理方法 132

6.4 GPS网的三维平差 136

6.5 GPS网平差成果分析 141

6.6 GPS高程测量技术 148

习题 158

第7章 GPS接收机 159

7.1 GPS接收机的分类 159

7.2 GPS接收机的组成和工作原理 162

7.3 GPS接收机的选用和检验 166

7.4 GPS接收机的维护 168

习题 169

第8章 GPS定位技术的应用 170

8.1 GPS定位技术在地球形变测量方面的应用 170

8.2 GPS定位技术在航空、航海及车辆导航方面的应用 179

8.3 GPS在工程测量中的应用 189

8.4 GPS技术在林业工作中的应用 199

8.5 GPS在农业、旅游、气象中的应用 201

8.6 基于GPS技术的建筑结构健康监测 204

8.7 智能运输系统和GPS车辆导航 213

习题 217

主要参考文献 218

附录 其他卫星定位系统 2202100433B