GPS测量原理与方法 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:167

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出版时间:2010-4

价格:23.00元

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isbn号码:9787508473826

丛书系列:

图书标签:

• GPS
• 测量
• 导航
• 定位
• 大地测量
• 误差分析
• 信号处理
• 卫星定位
• 工程测量
• 地理信息系统

卫星导航系统基础：原理、技术与应用 图书简介 本著作深入探讨了全球导航卫星系统（GNSS）的理论基础、关键技术及其在现代社会中的广泛应用。全书内容力求全面、系统且深入，旨在为读者提供一个清晰、扎实的GNSS知识体系，无论是初学者还是专业技术人员，都能从中获益良多。 全书结构清晰，围绕GNSS从信号生成到用户接收处理的完整流程展开，详细阐述了导航定位的物理原理和数学模型。内容涵盖了当前主流的GNSS系统，包括但不限于GPS（美国）、GLONASS（俄罗斯）、北斗（中国）和Galileo（欧洲），并着重分析了多系统融合与兼容应用的前沿趋势。 第一部分：GNSS系统的基本概念与架构 本部分为读者奠定坚实的理论基础，首先介绍了卫星导航系统的发展历程和基本概念，明确了GNSS相对于传统导航方式的革命性意义。 1.1 导航、定位、授时（PNT）的基本概念： 详细界定了定位（Positioning）、导航（Navigation）和授时（Timing）的内涵及其相互关系。探讨了PNT服务在现代信息社会中的核心地位，例如金融交易的同步、电力系统的稳定运行等。 1.2 全球导航卫星系统的星座设计与组成： 深入分析了不同GNSS系统的星座构型（如中圆轨道MEO、倾角、轨道高度等参数），解释了为何特定的星座设计能够保证全球连续覆盖和高精度服务。对比了GPS、GLONASS、Galileo和北斗系统的设计哲学差异。 1.3 信号的产生与传输： 详细阐述了导航电文（Navigation Message）的结构、内容及其在卫星上的产生过程。重点讲解了用于测距的伪随机噪声（PRN）码的特性，如Gold序列、P码和民用L1C/A码的生成原理和自相关、互相关特性。分析了信号穿过电离层和对流层时发生的传播延迟和误差模型。 第二部分：观测量的获取与误差分析 本部分是实现精确测量的核心环节，专注于接收机如何从接收到的信号中提取原始观测数据，并对影响定位精度的各种误差源进行量化分析。 2.1 伪距和载波相位观测量的基础： 详细推导了伪距（Pseudorange）的计算公式，解释了模糊度（Ambiguity）的概念及其对精密定位的挑战。系统阐述了载波相位观测（Carrier Phase Observation）的优势，即其远高于伪距的精度潜力。 2.2 定位解算的基本数学模型： 构建了基于非线性最小二乘法的用户定位方程组。讨论了迭代解算过程的收敛性、初值选取的重要性，以及接收机钟差（Receiver Clock Bias）的引入与处理。 2.3 GNSS误差源的精细化建模与削弱： 这是提高定位精度的关键。本章系统分类和分析了所有主要的误差源： 空间端误差： 卫星星历误差（轨道误差）、卫星钟差。 传播延迟误差： 电离层延迟（采用Klobuchar模型、NeQuick模型及双频差分法）、对流层延迟（采用Saastamoinen模型及经验模型）。 接收机端误差： 接收机硬件延迟、接收机内部噪声。 多路径效应（Multipath）： 详细分析了多路径传播的物理机制及其对伪距和相位观测值的影响，并介绍了抑制多路径的接收机设计和数据处理技术。 第三部分：精密定位技术与数据处理 本部分聚焦于如何利用先进的处理方法，将原始观测数据转化为厘米级乃至毫米级的定位结果，这是测绘、形变监测和高精度导航的基石。 3.1 差分定位原理（Differential Techniques）： 深入讲解了差分定位的核心思想——利用基准站消除共模误差。 相对定位基础： 详细阐述了单差、双差和三差的概念，特别是双差（Double Difference）在消除电离层和卫星钟差方面的决定性作用。 实时动态定位（RTK）： 全面解析了RTK的工作流程，包括周期间距模糊度固定（Integer Ambiguity Resolution, IAR）的LAMBDA方法、浮点解的检验与固定策略。讨论了RTK在不同环境下的性能表现。 精密单点定位（PPP）： 阐述了PPP技术如何利用精确的卫星轨道和钟差产品，在不依赖基准站的情况下实现高精度定位。重点分析了实时PPP（RT-PPP）中数据延迟和收敛速度的优化策略。 3.2 动态定位与导航： 探讨了在运动载体上进行导航定位的特殊需求。介绍了基于卡尔曼滤波（Kalman Filtering）的状态估计方法，用于融合GNSS、惯性测量单元（IMU）等多种传感器数据，以提高动态定位的连续性和鲁棒性。讨论了异步测量数据的处理和滤波器的优化设计。 3.3 GNSS数据后处理软件与数据格式： 介绍了专业GNSS数据处理软件的工作流程（如基线解算、数据编辑、弧段处理），并详细解读了RINEX（Receiver Independent Exchange Format）数据的标准结构，包括观测文件、导航文件和元数据文件的组织方式，为实际数据分析打下基础。 第四部分：GNSS的应用领域与前沿研究 本部分将理论知识与实际应用相结合，展示GNSS技术在多个关键领域的深度融合与发展趋势。 4.1 工程测量与形变监测： 阐述了GNSS在大型基础设施建设（如大跨度桥梁、高层建筑）中的应用，以及如何利用高频采样数据进行岩土工程和地质灾害的实时形变监测。探讨了时间序列分析在识别微小形变信号中的作用。 4.2 自动驾驶与车道级定位： 深入分析了实现L3/L4级别自动驾驶所需的定位精度要求。探讨了GNSS如何与高精度地图、激光雷达（LiDAR）和视觉系统进行融合定位（Sensor Fusion），以确保车辆在城市峡谷环境下的高可靠性。 4.3 卫星导航增强系统（SBAS与地面增强）： 介绍了利用地球静止轨道卫星广播差分信息（如WAAS, EGNOS）提高区域定位精度的技术。同时，详细解析了地面增强系统（如CORS网络、星基增强系统）如何通过地面参考站网络向用户提供区域性的实时改正数服务。 4.4 融合定位与多传感器集成： 讨论了GNSS与其他导航技术（如惯性导航系统INS、里程计、视觉里程计VIO）的互补性。重点分析了紧耦合（Tightly Coupled）和松耦合（Loosely Coupled）集成架构的优劣，以及如何通过先进的滤波技术（如扩展卡尔曼滤波EKF、无迹卡尔曼滤波UKF）最大限度地发挥各传感器的优势，尤其是在GNSS信号丢失或受干扰时的导航连续性保障。 结论与展望 全书最后对GNSS技术的发展趋势进行了总结和展望，包括对下一代导航信号（如L5、L2C）的利用、抗干扰（Anti-Jamming）与抗欺骗（Anti-Spoofing）技术的最新进展，以及量子导航等新兴技术的潜在影响。本书旨在培养读者独立分析和解决实际GNSS工程问题的能力。

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