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第1章 概论 1

1.1 现代主要导航技术 1

1.2 卫星导航技术的发展与现状 5

1.3 高精度卫星导航技术 11

作业思考题 14

第2章 卫星导航系统基础 15

2.1 GNSS时空参照系统和轨道 15

2.1.1 GNSS坐标系统 15

2.1.2 GNSS时间系统 19

2.1.3 卫星运动及其轨道参数 22

2.1.4 卫星轨道摄动 24

2.1.5 卫星星历 26

2.1.6 卫星坐标计算 27

2.2 GNSS信号 31

2.2.1 信号结构 32

2.2.2 导航电文 35

2.2.3 信号扩频与调制 41

2.3 GNSS观测量与误差分析 43

2.3.1 码伪距测量 43

2.3.2 载波相位伪距测量 45

2.3.3 误差来源及分析 46

2.4 位置、速度和时间解算 49

2.4.1 基于码伪距的解算 49

2.4.2 基于载波相位的解算 52

2.4.3 定位精度的几何评价 54

作业思考题 56

第3章 GNSS接收机 59

3.1 概述 59

3.1.1 GNSS接收机的发展历程 59

3.1.2 GNSS接收机的类型 61

3.1.3 GNSS接收机的体系结构 61

3.2 天线及射频信号处理 64

3.2.1 天线 64

3.2.2 射频信号处理 65

3.3 中频信号处理——信号捕获 67

3.3.1 捕获的基本原理 67

3.3.2 常用捕获算法 68

3.3.3 信号检测与判决 72

3.3.4 捕获与跟踪的转换 74

3.3.5 微弱信号捕获 75

3.4 中频信号处理——信号跟踪 77

3.4.1 跟踪的基本原理 77

3.4.2 常用的跟踪算法 77

3.4.3 跟踪环路的数学模型 79

3.4.4 跟踪带宽与滤波器设计 83

3.4.5 跟踪误差下界 84

3.4.6 矢量跟踪环路 86

3.5 基带信号处理——同步与解调 87

3.5.1 信号同步 87

3.5.2 导航电文解调 90

3.5.3 高精度量测值的产生 90

3.5.4 信道干扰对测量精度的影响 94

作业思考题 96

第4章 差分GNSS技术 97

4.1 差分定位原理 97

4.1.1 伪距观测量误差分析 97

4.1.2 卫星轨道参数误差影响分析 99

4.1.3 差分系统分类 100

4.2 码差分定位 101

4.2.1 码伪距差分系统定位方法 101

4.2.2 局域差分系统定位方法 103

4.2.3 广域差分系统定位方法 103

4.3 载波相位观测量差分 106

4.3.1 单差 107

4.3.2 双差 109

4.3.3 三差 111

4.4 多频测量值组合 112

4.4.1 线性组合 112

4.4.2 窄巷、宽巷和超宽巷组合 115

4.5 周跳探测和修复 117

4.5.1 周跳的概念 117

4.5.2 基于观测值变化规律的周跳探测 118

4.5.3 基于多类观测值组合的周跳探测 120

4.5.4 基于观测值估值残差的周跳探测 121

作业思考题 122

第5章 高精度动态定位技术 123

5.1 引言 123

5.2 整周模糊度求解技术 124

5.2.1 交换天线位置 124

5.2.2 利用伪距的取整估算法 125

5.2.3 LAMBDA算法 126

5.2.4 逐级模糊度确定法 129

5.3 网络RTK技术 131

5.3.1 网络RTK关键技术 132

5.3.2 网络RTK系统 137

5.3.3 网络RTK技术的发展现状和趋势 143

5.4 精密单点定位（PPP） 144

5.4.1 精密单点定位技术的发展现状 144

5.4.2 精密单点定位的基本原理 145

5.4.3 IGS精密星历和卫星钟差产品 147

5.4.4 精密单点定位的主要误差源和改正模型 147

5.4.5 精密单点定位的技术优势 152

5.4.6 精密单点定位中的坐标框架 153

作业思考题 154

第6章 GNSS/INS组合导航 156

6.1 GNSS/INS组合导航简述 156

6.2 GNSS/INS组合导航基础 157

6.2.1 GNSS/INS组合导航方式分类 157

6.2.2 卡尔曼滤波技术 160

6.3 GNSS/INS松组合 162

6.3.1 松组合概述 162

6.3.2 松组合误差模型 163

6.3.3 松组合状态方程 166

6.3.4 松组合量测方程 171

6.4 GNSS/INS紧组合 173

6.4.1 紧组合概述 173

6.4.2 紧组合状态方程 173

6.4.3 紧组合量测方程 174

6.5 GNSS/INS超紧组合 177

6.5.1 INS辅助GPS超紧组合模式 177

6.5.2 GPS/INS深组合模式 178

6.5.3 GNSS/INS超紧组合的卡尔曼滤波方程 180

作业思考题 181

第7章 GNSS组合姿态测量 182

7.1 GNSS组合姿态测量概述 182

7.2 GNSS单基线姿态测量原理 183

7.2.1 单基线单差姿态测量 183

7.2.2 单基线双差姿态测量 187

7.3 GNSS多基线姿态测量原理 191

7.3.1 双基线姿态测量 191

7.3.2 多基线姿态测量 194

7.4 GNSS天线配置对姿态测量的影响 196

7.4.1 天线配置方法 196

7.4.2 基线矢量夹角与姿态角精度的关系 198

7.4.3 基线长度与姿态角精度的关系 199

7.4.4 基线长度与姿态解算实时性的关系 200

7.5 GNSS姿态测量误差分析 202

7.5.1 姿态测量误差源 202

7.5.2 姿态测量方程误差 202

7.5.3 姿态测量精度因子 203

7.6 双天线GNSS与INS组合姿态测量 206

7.6.1 惯性姿态传感器组合 206

7.6.2 天线GNSS与INS组合测量 208

7.6.3 INS辅助快速确定整周模糊度 211

7.7 GNSS与其他系统的组合姿态测量 215

7.7.1 GNSS与磁强计的组合姿态测量 215

7.7.2 GNSS与AHRS的组合姿态测量 215

作业思考题 215

参考文献 217