GNSS原理及其应用 [Principles and Applications of Global Navigation Satellite System] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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赵长胜 等 著

图书标签:

• GNSS
• 卫星导航
• 定位
• 导航
• 测量
• 无线通信
• 信号处理
• 空间技术
• 地理信息系统
• 应用

出版社： 测绘出版社

ISBN：9787503035715

版次：1

商品编码：11767967

包装：平装

丛书名： 高等学校统编教材

外文名称：Principles and Applications of Global Navigation Satellite System

开本：16开

出版时间：2015-05-01

用纸：胶版纸

内容简介

　　《GNSS原理及其应用》介绍了全球导航卫星系统（GPS、GLONASS、Galileo和BDS）的组成、发展历程、技术特点和应用领域；地球坐标系、天球坐标系及其转换方法；瞬时坐标系和协议坐标系的概念及其转换方法；各种时间系统及其转换方法；GNSS卫星运动理论基础、卫星轨道坐标系、在轨位置计算；轨道坐标系转换为协议地球坐标系的理论与方法；GPS、GLONASS和BDS卫星导航电文的结构、意义和卫星信号的特点；以GPS为例，介绍了GNSS静态定位原理和误差特点，包括单点定位、相对定位、伪距定位和载波相位定位；GNSS的误差来源和处理方法；GNSS实时动态（RTK）定位的原理和使用方法，包括单点动态定位、广域差分定位、局域差分定位和网络差分定位；GPS在控制测量中的应用，包括GPS控制网设计、外业测量、内业数据处理等。
　　《GNSS原理及其应用》为本科生教材，也可作为研究生和工程技术人员的参考书。

内页插图

目录

第1章 绪论
1.1 卫星定位技术的发展
1.2 全球导航卫星系统的组成
1.3 卫星定位技术的应用
习题与思考题

第2章 坐标系统和时间系统
2.1 天球坐标系
2.2 地球坐标系
2.3 坐标系统
2.4 坐标系统转换
2.5 时间系统
习题与思考题

第3章 卫星运动基础与位置计算
3.1 卫星的无摄运动
3.2 卫星的受摄运动
3.3 广播星历
3.4 精密星历
3.5 由广播星历计算卫星坐标
3.6 由精密星历计算卫星坐标
习题与思考题

第4章 卫星导航电文和卫星信号
4.1 GPS导航电文
4.2 GPS信号
4.3 GLONASS导航电文
4.4 GLONASS信号
4.5 BDS导航电文
4.6 BDS信号
习题与思考题

第5章 静态定位
5.1 基本观测量
5.2 定位误差
5.3 单点定位
5.4 静态相对定位
5.5 周跳探测和模糊度固定
习题与思考题

第6章 实时动态定位
6.1 概述
6.2 单点动态定位
6.3 差分定位
6.4 网络RTK定位技术
6.5 RTK测量作业流程
6.6 GPS增强系统
习题与思考题

第7章 GPS控制测量
7.1 GPS控制网设计
7.2 GPS测量外业准备和技术设计书编写
7.3 GPS测量外业工作
7.4 GPS测量数据处理
7.5 GPS测量技术总结
习题与思考题
参考文献

前言/序言

《GNSS原理及其应用》是一本全面深入探讨全球导航卫星系统（GNSS）的专著。本书旨在为读者提供一个关于GNSS核心概念、技术细节以及广泛应用领域的详实认知框架。全书结构严谨，内容翔实，语言通俗易懂，是 GNSS 领域科研人员、工程师、学生以及相关行业从业者的宝贵参考资料。 第一部分：GNSS系统基础 本书首先从GNSS的起源和发展历程入手，为读者勾勒出这一革命性技术的演进脉络。从早期的导航系统设想到如今的多元化全球卫星导航网络，作者详细阐述了GNSS出现的历史必然性以及其为人类社会带来的巨大变革。 接着，本书系统地介绍了当前主要的GNSS系统，包括美国的GPS（Global Positioning System）、俄罗斯的GLONASS（Global Navigation Satellite System）、欧洲的Galileo以及中国的北斗（BeiDou Navigation Satellite System）。对于每个系统，本书都深入剖析了其独特的星座设计、卫星轨道参数、信号结构、频率分配以及关键技术特征。读者将能够清晰地了解到不同系统在设计理念、技术成熟度以及服务能力上的差异，从而对全球卫星导航的整体格局有一个宏观的认识。 在详细介绍各个GNSS系统的基础上，本书着重讲解了GNSS系统的工作原理。这部分内容是本书的核心，详细阐述了GNSS信号是如何从卫星发射，经过传播，最终被接收机捕获和处理的。具体而言，本书会深入讲解以下几个关键方面： 信号传播与延迟： 详细分析了GNSS信号在传播过程中会遇到的各种延迟效应，包括电离层延迟、对流层延迟、多路径效应以及接收机内部延迟。这些延迟效应是影响GNSS定位精度的主要因素，因此，本书将深入探讨其产生机理、影响程度以及在实际应用中如何进行修正。例如，关于电离层延迟，本书会介绍其随时间、空间和太阳活动的变异性，并讲解基于模型或双频测量等修正方法。 测量原理： 详细解释了GNSS接收机如何测量与卫星的距离（伪距）以及卫星的径向速度（多普勒频移）。伪距测量是实现定位的基础，本书会详细介绍伪距的计算方法，以及影响伪距精度的误差源。多普勒频移的测量则能够提供卫星相对于接收机的相对速度信息，本书会阐述其在精密定位和导航中的重要作用。 导航电文： 详尽介绍了GNSS导航电文中包含的关键信息，包括卫星星历（描述卫星在轨道上的精确位置）、卫星钟差（描述卫星原子钟的精确时间）、年历（描述电离层延迟模型参数）以及 almanac（包含整个星座卫星的概略轨道信息）。本书将逐一解析这些信息的格式和作用，使读者理解导航电文如何为接收机提供准确的定位解算所需的基础数据。 定位解算： 详细阐述了GNSS接收机如何利用测量到的伪距和导航电文中的信息，通过最小二乘法、卡尔曼滤波等算法，解算出接收机在三维空间中的精确位置、速度以及精确时间。本书会从数学原理出发，一步步推导出定位方程，并分析不同定位解算方法的优缺点。 第二部分：GNSS关键技术与误差分析 本书的第二部分着重于GNSS系统中的关键技术以及影响其精度的各种误差源的分析与处理。这一部分内容对于理解GNSS的实际性能以及如何提高其定位精度至关重要。 多路径效应： 详细分析了多路径效应的产生机理，即GNSS信号经过反射后到达接收机的现象。本书会深入探讨不同环境下多路径效应的特点，例如城市峡谷、开阔地带以及水面反射。同时，本书还会介绍多种抑制和消除多路径效应的技术，包括接收机天线设计、信号处理算法以及基于接收机运动的自适应滤波等。 接收机技术： 介绍了GNSS接收机的硬件组成和软件处理流程。从天线设计、射频前端、信号捕获与跟踪，到导航电文解码和定位解算，本书都进行了详尽的讲解。同时，本书还会关注接收机在提高测量精度、抑制干扰以及降低功耗等方面的最新技术进展。 差分GNSS（DGNSS）技术： 详细阐述了差分GNSS的基本原理，即通过一个已知精确位置的基准站来测量GNSS信号的误差，并将这些误差改正信息实时或事后传递给用户接收机，从而大幅提高用户定位精度。本书会介绍不同类型的差分GNSS技术，包括陆地增强系统（LAAS）、卫星基增强系统（SBAS）以及实时动态差分（RTK）和后处理差分（PPK）等。 精密单点定位（PPP）： 深入讲解了PPP技术，该技术无需差分基站，通过利用高精度的事后卫星轨道和钟差产品，以及对各种误差进行精确建模和修正，也能实现厘米级甚至毫米级的定位精度。本书会详细介绍PPP的工作原理，包括长收敛期问题及其改进方法（如快速PPP），并分析PPP的适用场景。 多星座兼容与融合： 随着多系统GNSS的普及，本书也重点探讨了多星座兼容与融合的重要性。不同GNSS系统的信号特性和覆盖范围各异，通过融合多个系统的观测数据，可以显著提高定位的可靠性、可用性和精度，尤其是在卫星信号易受遮挡的复杂环境下。本书会介绍多星座融合的算法和策略。 第三部分：GNSS的应用领域 在系统性地介绍了GNSS的原理和关键技术后，本书的第三部分将目光转向GNSS在各个领域的广泛应用。这部分内容展示了GNSS如何深刻地改变着我们的生活和工作方式。 交通运输： 详细阐述了GNSS在公路、铁路、航空和海运等领域的应用。包括车辆导航、交通流量监测、自主驾驶、航空管制、船舶定位与避碰等。本书会分析GNSS在提升交通效率、保障交通安全以及实现智能化交通管理方面所扮演的关键角色。 地理信息测绘： 讲解了GNSS在地理信息系统（GIS）中的核心地位。包括地形测绘、不动产测量、地籍管理、应急测绘以及三维地理信息建模等。本书会强调GNSS如何为精确的空间信息获取提供基础，并推动地理信息技术的创新发展。 科学研究： 探讨了GNSS在地球科学、空间科学以及环境监测等领域的应用。例如，利用GNSS监测地壳形变、研究大气水汽含量、分析地球自转参数、监测冰川运动以及研究气候变化等。本书会突出GNSS作为一种重要的地球观测工具的价值。 社会管理与应急响应： 详细介绍了GNSS在公共安全、灾害预警与救援、精准农业、智慧城市建设以及个人计时导航等方面的应用。例如，在地震、洪水等灾害发生时，GNSS能够快速为救援队伍提供精确定位，为灾民提供疏散指引；在农业生产中，GNSS可以实现精准播种、施肥和喷药，提高作物产量和资源利用率。 新兴应用： 展望了GNSS在室内定位、低成本高精度应用以及与其他新兴技术（如物联网、人工智能）的融合等方面的未来发展趋势。例如，与惯性导航系统（INS）的紧密耦合，可以有效弥补GNSS在隧道、地下等信号遮挡区域的不足，实现全场景下的连续高精度导航。 结论 《GNSS原理及其应用》通过层层递进的章节设计，从基础概念到高级技术，再到广泛的应用场景，为读者构建了一个全面而深入的GNSS知识体系。本书不仅能够帮助读者理解GNSS“是什么”和“为什么”，更能帮助读者掌握GNSS“如何工作”以及“如何应用”。通过对书中内容的学习，读者将能够深刻理解GNSS技术对现代社会发展的深远影响，并为进一步的学习和研究打下坚实的基础。无论是理论研究还是工程实践，本书都将是一本不可多得的案头必备。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就给人一种专业而又不失严谨的感觉，书名《GNSS原理及其应用》直观地表明了其内容核心，同时附带的英文名[Principles and Applications of Global Navigation Satellite System]则进一步凸显了其学术和国际化的定位。我翻开书页，首先映入眼帘的是作者对GNSS发展历程的简要回顾，从最初的GPS系统构想到如今的北斗、伽利略、格洛纳斯等多系统并存的局面，条理清晰，引人入胜。作者并没有停留在历史的罗列，而是深入浅出地分析了不同GNSS系统在技术原理上的异同，比如星历的精度要求、信号的调制方式、抗干扰能力的差异等等。这对于想要全面了解GNSS技术格局的读者来说，无疑是一个极好的起点。

评分☆☆☆☆☆

我对书中关于GNSS信号处理和接收机设计的部分尤其感兴趣。作者从信号的产生、传播到接收机如何捕获、跟踪并解调信号，进行了一系列细致的讲解。特别是关于信号捕获算法和跟踪环路的设计，作者通过图表和公式相结合的方式，将复杂的数字信号处理过程清晰地呈现出来。我之前一直对接收机内部的工作原理感到好奇，这本书终于为我揭开了神秘的面纱。书中对于抗干扰技术（如反欺骗、反干扰）的讨论，也让我对GNSS系统的鲁棒性有了更深的认识。

评分☆☆☆☆☆

这本书在讲解GNSS的测量误差分析和补偿方面做得相当出色。作者不仅列举了多种误差源，如大气延迟、多路径效应、接收机噪声等，还详细阐述了如何对这些误差进行建模和补偿。书中关于卡尔曼滤波、最小二乘法等误差分析和数据融合方法的介绍，对于提高GNSS定位精度非常有帮助。作者还讨论了如何通过多系统融合、多传感器融合等手段来进一步提升GNSS的性能，这对于应对复杂应用场景下的挑战提供了思路。

评分☆☆☆☆☆

我特别欣赏书中在阐述GNSS与其他导航技术融合应用时所展现出的前瞻性。作者不仅介绍了GNSS与惯性导航系统（INS）、视觉导航（VSLAM）等技术的融合原理，还探讨了这种融合如何克服GNSS在信号遮挡或弱信号区域的局限性，实现更连续、更可靠的导航。书中通过对自动驾驶、机器人导航等热门领域的应用案例分析，生动地展示了多源融合导航的优势和发展前景，让我对未来的导航技术充满了期待。

评分☆☆☆☆☆

本书的另一个亮点在于其丰富的应用案例分析。作者并没有局限于理论知识的灌输，而是将GNSS技术在各个领域的实际应用进行了细致的描绘。我看到了GNSS在交通运输领域的应用，比如智能交通管理、自动驾驶汽车的导航系统，以及航空、航海中的精确导航。让我印象深刻的是，作者还探讨了GNSS在地理测绘、地质灾害监测、农业精准作业等方面的应用，这些都是我之前没有深入了解过的领域。书中通过具体的项目实例，展示了GNSS技术如何为这些行业带来效率的提升和成本的节约，让我深刻体会到GNSS技术在现代社会中的重要作用。

评分☆☆☆☆☆

在阅读过程中，我惊喜地发现作者在论述GNSS的精密定位技术方面下了很大功夫。书中详细介绍了RTK（实时动态差分）、PPP（精密单点定位）等高精度定位技术的原理和实现方法。对于需要进行高精度测量的工程师和科研人员来说，这部分内容无疑是宝贵的财富。作者不仅讲解了这些技术的理论基础，还对实际操作中的一些关键问题，比如基准站的设置、数据处理的流程、误差的来源等进行了深入的剖析，并且提供了相应的解决方案。书中穿插的算法伪代码和数据处理流程图，更是极大地增强了其指导性和实践性。

评分☆☆☆☆☆

总而言之，这本书不仅仅是一本技术手册，更是一本 GNSS 技术发展史的缩影，一本应用前景的展望。作者的写作风格严谨而不失趣味，既有深厚的理论功底，又有丰富的实践经验。书中对GNSS原理的深入剖析，结合了大量实际应用案例，使得读者能够全面、系统地掌握GNSS技术。我个人认为，无论你是GNSS领域的初学者，还是希望深化理解的从业者，这本书都将为你提供宝贵的知识和深刻的启示，它让我对这个看似熟悉的卫星定位技术有了全新的认识，也激发了我进一步探索其奥秘的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

书中关于GNSS在时空基准构建方面的作用的论述也给我留下了深刻的印象。作者解释了GNSS如何作为全球统一的时间和坐标参考系统，为大地测量、地球动力学研究以及各类科学实验提供精确的基准。书中关于如何利用GNSS数据进行地球板块运动监测、地壳形变分析等内容，让我看到了GNSS技术在基础科学研究中的巨大价值。作者还提及了GNSS在中国大地测绘中的地位，让我倍感亲切。

评分☆☆☆☆☆

紧接着，我被书中关于GNSS核心原理的详尽阐述深深吸引。作者花了大量的篇幅来讲解GNSS的定位原理，包括距离测量、伪距测量、差分技术等。我特别关注了书中关于多路径效应的讨论，作者不仅详细解释了多路径效应产生的机理，还提供了多种抑制和修正的方法，这对于理解GNSS在城市峡谷等复杂环境下的定位精度问题至关重要。书中还穿插了大量的数学公式和图示，虽然有些公式看起来比较复杂，但作者的解释都很到位，配以精美的插图，使得抽象的概念变得生动形象。例如，在讲解卫星轨道动力学时，作者使用了生动的比喻，让我这个非专业读者也能大致理解卫星运行的复杂性。

评分☆☆☆☆☆

我发现这本书在讲解GNSS的标准化和国际法规方面也进行了相当深入的探讨。作者介绍了国际电信联盟（ITU）、国际海道测量组织（IHO）、国际民用航空组织（ICAO）等国际组织在GNSS标准化方面所做的工作，以及相关法规对GNSS应用的影响。这部分内容对于从事GNSS设备研发、国际合作以及系统部署的专业人士来说，具有非常重要的参考价值，能够帮助他们更好地理解和遵循国际规则。

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