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第1章 绪论1

1.1 GNSS概述2

1.2 GNSS历史2

1.3 GNSS介绍4

1.3.1 GPS4

1.3.2 GLONASS6

1.3.3 Galileo系统7

1.3.4 BDS8

1.4 GNSS卫星精密定轨现状10

1.4.1 导航卫星精密定轨10

1.4.2 MGEX14

1.4.3 iGMAS15

1.5 本书结构18

第2章 时间、坐标与常数系统20

2.1 时间系统20

2.1.1 太阳系质心动力学时和原时20

2.1.2 地球动力学时或者地球时20

2.1.3 世界时和恒星时21

2.1.4 国际原子时和协调世界时25

2.1.5 GNSS时25

2.2 时间系统的相互转换26

2.3 坐标系统29

2.3.1 坐标系的定义29

2.3.2 常用坐标系30

2.3.3 GPS采用的地固坐标系WGS-8431

2.3.4 GLONASS采用的地固坐标系31

2.3.5 Galileo系统采用的地固坐标系32

2.3.6 BDS采用的地固坐标系CGCS200032

2.4 坐标系统之间相互转换32

2.4.1 五种常用地心坐标系之间转换32

2.4.2 地固坐标系到J2000.0惯性系的转换34

2.4.3 星固坐标系到惯性坐标系的转换35

2.4.4 站心坐标系与J2000.0地心天球坐标系、地固坐标系的相互转换36

2.4.5 地固坐标系与大地坐标系的转换36

2.4.6 J2000.0地心天球坐标系与RTN地心轨道平面坐标系间的转换37

2.4.7 直角坐标与轨道根数间的变换38

2.5 GNSS数据处理中的常数系统40

第3章 卫星轨道及其运动方程41

3.1 基本运动学定律41

3.2 开普勒运动42

3.3 卫星运动学方程47

3.3.1 卫星受摄二阶运动方程47

3.3.2 卫星变分运动方程48

3.3.3 轨道积分49

3.3.4 偏导数55

3.4 GNSS广播星历57

3.5 GNSS卫星导航电文59

3.5.1 GPS导航电文及星历62

3.5.2 GLONASS卫星导航电文及星历64

3.5.3 GNSS导航信号比较分析66

3.5.4 Galileo导航电文及星历68

3.5.5 BDS导航电文及星历71

3.6 IGS精密星历72

3.6.1 拉格朗日插值法72

3.6.2 牛顿插值法73

3.6.3 切比雪夫插值法73

第4章 GNSS观测方程75

4.1 GNSS非差载波相位和伪距观测方程75

4.2 消除电离层的LC组合观测方程77

4.3 GNSS差分观测方程77

4.3.1 GNSS单差观测方程78

4.3.2 GNSS双差观测方程80

4.3.3 GNSS三差观测方程82

第5章 GNSS观测模型84

5.1 GNSS卫星有关的误差84

5.1.1 轨道误差84

5.1.2 卫星钟差84

5.1.3 卫星天线相位中心改正85

5.1.4 卫星硬件延迟89

5.2 GNSS测站有关的误差90

5.2.1 接收机天线相位中心改正90

5.2.2 接收机钟差91

5.2.3 固体潮改正92

5.2.4 海潮负荷改正92

5.2.5 极潮改正93

5.2.6 大气潮改正93

5.2.7 接收机硬件延迟94

5.2.8 测量误差96

5.3 GNSS传播路径误差96

5.3.1 电离层延迟误差96

5.3.2 对流层延迟误差106

5.3.3 相对论效应111

5.3.4 多路径效应112

5.3.5 地球自转改正115

5.3.6 天线相位缠绕116

第6章 GNSS动力学模型117

6.1 N体摄动117

6.2 地球形状摄动118

6.3 太阳直接辐射压摄动118

6.4 地球形变摄动119

6.4.1 固体潮摄动119

6.4.2 海潮摄动120

6.4.3 大气潮摄动121

6.4.4 地球自转形变摄动122

6.5 广义相对论摄动122

6.6 地球辐射压摄动123

6.7 卫星自身热辐射压摄动125

6.8 卫星天线电磁辐射压摄动129

6.9 地球扁率间接摄动130

6.10 月球扁率J＇2项摄动131

6.11 经验力133

6.12 摄动量级估计和力学模型的选取133

第7章 最小二乘批处理和滤波解算137

7.1 最小二乘批处理139

7.2 Kalman滤波141

7.3 先验约束条件最小二乘平差144

7.3.1 先验参数约束144

7.3.2 先验基准145

7.3.3 准稳定基准146

7.4 常用GNSS数据处理软件包解算方法简介148

7.5 方法比较148

第8章 周跳探测和模糊度解算150

8.1 周跳探测和修正151

8.1.1 TECR法与MW法周跳探测151

8.1.2 基于多观测方程融合的周跳探测方法153

8.1.3 利用载波相位双差观测值探测与修复周跳154

8.1.4 改进后的TurboEdit周跳探测与修复方法156

8.2 LAMBDA方法原理158

8.3 模糊度浮点解158

8.4 整周模糊度固定160

第9章 导航卫星精密定轨数据处理164

9.1 导航卫星精密定轨要求164

9.2 多站、不同类型数据精密定轨方案165

9.3 精密定轨预处理168

9.3.1 公共误差修正168

9.3.2 相位平滑伪距168

9.3.3 标准点计算169

9.4 轨道监视与倒单点定位169

9.5 初始轨道确定169

9.5.1 非线性化Bancroft算法定位原理170

9.5.2 定轨结果分析173

9.6 单星定轨173

9.7 多星定轨176

9.8 轨道正确性评定184

9.9 广播星历生成186

9.10 轨道机动与快速恢复187

9.10.1 轨道机动和快速恢复策略187

9.10.2 轨道机动期间定轨187

9.10.3 轨道快速恢复188

第10章 星地/星间联合定轨190

10.1 自主导航190

10.2 星间链路体制设计192

10.2.1 星间链路研究进展192

10.2.2 星间链路测量特征分析192

10.2.3 自主导航运行模式193

10.3 星地/星间联合定轨197

10.3.1 星地/星间联合定轨方案197

10.3.2 参数估计理论与算法研究198

10.3.3 星地/星间联合定轨仿真试验与精度分析204

10.3.4 北斗新一代试验卫星星间链路测量对提升空间信号精度的贡献222

第11章 导航电文拟合225

11.1 BDS电文拟合225

11.2 小倾角卫星电文226

11.3 超限处理及有效性验证227

第12章 导航卫星轨道误差分析230

12.1 太阳辐射压误差影响230

12.1.1 太阳辐射压摄动特点230

12.1.2 太阳辐射压经验模型231

12.1.3 太阳辐射压物理模型231

12.1.4 太阳辐射压半经验半物理模型232

12.2 相位中心改正误差影响235

12.3 静态参数误差对轨道的影响237

12.4 EOP误差对轨道的影响238

12.5 测站坐标误差对轨道的影响243

参考文献244