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第1章 绪论 1

1.1概述 1

1.1.1 GPS的起源 1

1.1.2 GPS的组成 2

1.2 GPS的应用 6

1.3 GPS的现代化 8

第2章 坐标与时间系统 11

2.1坐标系统 11

2.1.1地心惯性坐标系 11

2.1.2地心地固坐标系 12

2.1.3 1984世界大地坐标系 12

2.1.4国际地球参考框架 14

2.1.5中国常用坐标系 15

2.1.6 GPS涉及的坐标系 17

2.1.7坐标转换 18

2.2时间系统 21

2.2.1恒星时和太阳时 21

2.2.2历书时 23

2.2.3原子时 24

2.2.4相对论框架下的时间系统 26

2.2.5时间历元 27

第3章GPS定位的基本数学模型 28

3.1 GPS卫星定位原理概述 28

3.1.1 GPS观测量 28

3.1.2卫星轨道位置计算 32

3.2 IGS服务机构及其产品 37

3.2.1 IGS轨道钟差联合产品 37

3.2.2 IGS轨道产品精度分析 38

3.3精密轨道的插值方法 45

3.3.1广义延拓插值 45

3.3.2切比雪夫多项式拟合 46

3.3.3算例及计算结果分析 46

3.4 GPS伪距单点定位 49

3.4.1伪距定位原理 49

3.4.2伪距定位算法 49

3.5 GPS载波相位观测值的周跳探测 52

第4章GPS差分定位技术与方法 55

4.1 GPS差分定位概述 55

4.1.1引言 55

4.1.2 GPS差分定位改正 55

4.2 GPS伪距差分定位 58

4.2.1 GPS伪距差分定位的数学模型 58

4.2.2 GPS相位平滑伪距差分定位的数学模型 59

4.2.3精度评定 60

4.2.4算例分析 61

4.3 GPS相位差分定位 64

4.3.1 GPS相位差分定位的数学模型 64

4.3.2双差载波相位观测的统计模型 69

4.4整周模糊度空间搜索方法研究 71

4.4.1模糊度整数最小二乘搜索 71

4.4.2改进的模糊度搜索算法 73

4.4.3计算分析 74

4.4.4结论 78

4.5 GPS周模糊度解算方法研究 78

4.5.1模糊度去相关算法 79

4.5.2改进的白化滤波去相关算法 81

4.5.3数值模拟分析 83

4.5.4结论 87

4.6城市GPS地面控制网施测技术 87

4.6.1城市既有地面控制点现状 88

4.6.2 GPS控制网网形优化分析 89

4.6.3地面起算控制点联测分析 91

4.6.4 GPS控制网外业测量 92

4.6.5地面起算基准选取及兼容性分析 94

4.6.6 GPS观测数据后处理 97

第5章GPS精密单点定位模型 99

5.1 GPS精密单点定位概述 99

5.2观测方程的线性组合 101

5.3 GPS精密单点定位数学模型 102

5.3.1双频消电离层组合模型 102

5.3.2观测方程线性化 103

5.4基本误差改正项 104

5.4.1卫星星历和钟误差 104

5.4.2电离层延迟 105

5.4.3对流层延迟 108

5.4.4多路径效应 112

5.4.5相对论效应 113

5.4.6地球自转改正 116

5.5特别考虑的误差改正项 117

5.5.1接收机天线高及相位中心改正 117

5.5.2卫星天线相位中心改正 117

5.5.3天线相位缠绕改正 120

5.5.4固体潮 121

5.5.5大洋负荷及地球旋转参数 122

5.6数据处理 123

5.6.1平滑伪距 123

5.6.2 TEQC质量检测 124

5.7程序设计及计算结果 125

5.7.1程序设计 125

5.7.2数据准备 126

5.7.3模糊度收敛分析 127

5.7.4定位精度分析 128

第6章GPS大坝三维变形监测网的数据处理 134

6.1提高GPS大坝变形监测网观测精度的措施 134

6.2基于站心地平坐标系的GPS三维变形监测网数据处理模型 135

6.2.1坐标参考系统 135

6.2.2 GPS变形监测网拟稳平差的数学模型 136

6.3基于聚类分析的方法确定拟稳点相对稳定性 137

6.3.1模糊数学基本概念 137

6.3.2聚类分析的方法确定拟稳点相对稳定性的数学模型 138

6.4粗差定位与可靠性指标 139

6.4.1粗差定位——标准余差法 140

6.4.2可靠性指标 141

6.5精度评定 141

6.6位移显著性检验 143

6.6.1平均间隙法 143

6.6.2 t检验法 144

6.7 GPS大坝三维变形监测网平差软件系统的开发 145

6.8 GPS大坝变形监测网观测数据处理与结果分析 146

6.8.1拟稳点的稳定性检验 147

6.8.2精度指标 149

6.8.3可靠性指标 151

6.84粗差检验结果 151

6.8.5点位位移显著性检验 151

6.8.6结论 152

6.9 GPS与地面测量数据三维大坝变形监测网联合平差数学模型的研究 152

6.9.1误差方程 152

6.9.2各类观测值权的确定 155

第7章GPS精密地壳变形监测数据处理模型及结果分析 157

7.1概述 157

7.2精密GPS定位定轨软件GAMIT 158

7.2.1数据准备部分 160

7.2.2数据处理流程 160

7.3 GPS精密地壳形变监测数据处理的综合解算模型的研究 160

7.3.1法方程重构综合解算模型 161

7.3.2基线向量的综合解算模型 164

7.4测段解算结果的精度评定 168

7.4.1坐标结果的评价 168

7.4.2基线结果的评价 169

7.5 GAMIT后处理软件的研究和开发 169

7.6 GPS精密地壳变形监测数据处理 171

7.6.1地壳运动网络工程观测数据和基线单天解 171

7.6.2各测段解算结果的综合解 174

7.6.3地壳变形监测网的综合解——测站漂移速度及运动分析 177

7.7某市GPS地壳变形监测试验网数据处理及精度分析 182

7.7.1基线向量单天解的重复率 182

7.7.2监测点坐标单天解的重复率 183

第8章GPS的区域电离层延迟改正 185

8.1概述 185

8.2电离层对GPS信号传播的影响 186

8.2.1电磁波在电离层中的传播特性 186

8.2.2 GPS的电离层延迟误差 187

8.3电离层单层模型及GPS/VTEC观测方程 189

8.3.1电离层单层模型 189

8.3.2穿刺点、星下点位置的计算 190

8.3.3 GPS/ VTEC观测方程 190

8.4 GPS信号电离层延迟函数模型 192

8.4.1 Klobuchar模型 192

8.4.2 IRI模型 192

8.5 GPS信号电离层延迟格网模型 193

8.5.1建立格网电离层模型的基本步骤 193

8.5.2格网电离层模型值的确定 194

8.5.3格网模型穿刺点电离层延迟值的确定 194

8.6区域格网电离层模型的实现 195

8.6.1江苏省格网电离层模型的建立 195

8.6.2江苏省格网电离层模型的计算 196

8.7总结 201

第9章 地基GPS的电离层层析成像 203

9.1概述 203

9.2电离层的基本特性及其异常现象 204

9.3地基GPS的CIT原理与算法 206

9.3.1几何构形 206

9.3.2三维平行束投影定理的建立 207

9.3.3三维原函数重建公式 208

9.4利用GPS获取TEC的原理 209

9.4.1电离层对GPS两种观测量的影响 209

9.4.2利用差分技术测量TEC 210

9.4.3高精度TEC的获取 210

9.5利用GPS实测数据进行CIT重建 213

9.5.1江苏地区层析格网模型的建立 213

9.5.2江苏地区CIT结果计算 214

9.6总结 220

主要参考文献 222