全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

前言

幾年前，歐洲Galileo系統(tǒng)的發(fā)展已初具輪廓，但諸多投稿文章中的困惑反映出對該系統(tǒng)認(rèn)識上的許多問題。鑒于此，我同Springer出版社討論出版一本關(guān)于Galileo系統(tǒng)的書，經(jīng)過協(xié)商，Springer成功地說服我將計(jì)劃撰寫的Galileo一書與已出版的《GPS-Theory and Practice》一書合并，雖然最初我已經(jīng)聲明《GPS-Theory and Practice》一書的第五版是最后版本。在與Galileo系統(tǒng)一書合并時(shí)，通用內(nèi)容部分作適當(dāng)更新就可以作為新書內(nèi)容。盡管在很長一段時(shí)間內(nèi)，由于可用衛(wèi)星的數(shù)目問題，GLONASS系統(tǒng)不能夠得以很好的保持，但現(xiàn)在卻清晰顯現(xiàn)出即將出現(xiàn)的復(fù)興跡象，所以本書自然要對GLONASS系統(tǒng)作適當(dāng)介紹。  采用《Global Navigation Satellite Systems——GPS，GLONASS，Galileo more》作為本書書名是否恰當(dāng)？這個(gè)簡單的問題卻不是那么容易回答。1998年聯(lián)合國召開了第三屆太空探索與和平使用大會，該會議關(guān)于衛(wèi)星導(dǎo)航與位置系統(tǒng)的框架文件A／CONF.184／BP／4給出一個(gè)定義：“全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS）是一個(gè)能在地球表面或近地空間的任何地點(diǎn)為適當(dāng)裝備的用戶提供24小時(shí)、三維坐標(biāo)和速度以及時(shí)間信息的空基無線電定位系統(tǒng)，包括一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星星座及其支持特定工作所需的增強(qiáng)系統(tǒng)?！边@一定義是GPS和GLONASS這兩個(gè)（當(dāng)前）重要的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的續(xù)延。

內(nèi)容概要

　　《全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GPS GLONASS Galileo及其他系統(tǒng))》是大學(xué)的入門教科書，它盡可能用通俗的語言描述GNSS各種參考系統(tǒng)、衛(wèi)星軌道、衛(wèi)星信號、觀測值、定位數(shù)學(xué)模型、數(shù)據(jù)處理以及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。對于GPS、GLONASS、Galileo以及其他單個(gè)系統(tǒng)..主要描述其特定的參考系統(tǒng)、服務(wù)、空間與控制段、信號結(jié)構(gòu)等?！　　度蛐l(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GPS GLONASS Galileo及其他系統(tǒng))》涵蓋了導(dǎo)航系統(tǒng)未來可能的發(fā)展，是一本GNSS基本參考書。英文版所有作者的主要學(xué)術(shù)背景都是大地測量學(xué)，他們的母校都是格拉茨技術(shù)大學(xué)。Hofmann-wellenhof是奧地利國家導(dǎo)航研究所創(chuàng)始人，格拉茨技術(shù)大學(xué)衛(wèi)星大地測量與導(dǎo)航研究所的所長；Lichtenegger是格拉茨技術(shù)大學(xué)衛(wèi)星大地測量與導(dǎo)航研究所的成員：Wasle自2001年受雇于Teleconsult Austria GmbH，該公司是一家從事國家與國際GNSS研究與發(fā)展計(jì)劃的公司，他同時(shí)也在衛(wèi)星大地測量與導(dǎo)航研究所定期開設(shè)伽利略課程。

作者簡介

作者：（奧地利）伯恩哈德·霍夫曼-韋倫霍夫（Hofmann-Wellenhof） （奧地利）利希特內(nèi)格爾（Lichtenegger） （奧地利）瓦斯勒（Wasle） 譯者：程鵬飛 蔡艷輝 文漢江 等

書籍目錄

第1章 引論1.1 測量的起源1.2 全球測量技術(shù)的發(fā)展1.2.1 全球光學(xué)三角測量1.2.2 全球電磁波三邊測量1.2.3 星基定位1.3 衛(wèi)星定位與導(dǎo)航1.3.1 位置測定1.3.2 速度測定1.3.3 姿態(tài)測定1.3.4 術(shù)語第2章 參考系統(tǒng)2.1 概述2.2 坐標(biāo)系統(tǒng)2.2.1 定義2.2.2 天球坐標(biāo)框架與地球坐標(biāo)框架的轉(zhuǎn)換2.2.3 地球坐標(biāo)框架之間的轉(zhuǎn)換2.3 時(shí)間系統(tǒng)2.3.1 定義2.3.2 時(shí)間轉(zhuǎn)換2.3.3 歷法第3章 衛(wèi)星軌道3.1 概述3.2 軌道描述3.2.1 開普勒運(yùn)動3.2.2 攝運(yùn)動3.2.3 攝動加速度3.3 軌道確定3.3.1 開普勒軌道確定3.3.2 攝動軌道確定3.4 軌道發(fā)布3.4.1 跟蹤網(wǎng)3.4.2 星歷第4章 衛(wèi)星信號4.1 概述4.1.1 物理基礎(chǔ)4.1.2 傳播效應(yīng)4.1.3 頻率標(biāo)準(zhǔn)4.2 通用信號結(jié)構(gòu)4.2.1 信號設(shè)計(jì)參數(shù)4.2.2 載波頻率4.2.3 測距碼層4.2.4 數(shù)據(jù)鏈層4.2.5 衛(wèi)星復(fù)用4.3 通用信號處理4.3.1 接收機(jī)設(shè)計(jì)4.3.2 射頻前端4.3.3 數(shù)字信號處理4.3.4 導(dǎo)航處理器第5章 觀測量5.1 數(shù)據(jù)獲取5.1.1 碼偽距5.1.2 相位偽距5.1.3 多普勒數(shù)據(jù)5.1.4 偏差和噪聲5.2 數(shù)據(jù)組合5.2.1 相位偽距線性組合5.2.2 碼偽距平滑5.3 大氣影響5.3.1 相速和群速5.3.2 電離層折射5.3.3 對流層折射5.3.4 大氣層監(jiān)測5.4 相對論效應(yīng)5.4.1 狹義相對論5.4.2 廣義相對論5.4.3 GNSS的相對論效應(yīng)5.5 天線相位中心偏差和變化5.5.1 概述5.5.2 相對天線相位中心改正5.5.3 絕對天線相位中心改正5.5.4 數(shù)據(jù)研究結(jié)果5.6 多路徑5.6.1 概述5.6.2 數(shù)學(xué)模型5.6.3 多路徑效應(yīng)消減第6章 定位數(shù)學(xué)模型6.1 單點(diǎn)定位6.1.1 碼偽距單點(diǎn)定位6.1.2 載波相位單點(diǎn)定位6.1.3 多普勒單點(diǎn)定位6.1.4 精密單點(diǎn)定位6.2 差分定位6.2.1 基本概念6.2.2 碼偽距DGNSS6.2.3 相位偽距DGNSS6.2.4 局域DGNSS6.3 相對定位6.3.1 基本概念6.3.2 相位差分6.3.3 相位組合的相關(guān)性6.3.4 靜態(tài)相對定位6.3.5 動態(tài)相對定位6.3.6 偽動態(tài)相對定位6.3.7 虛擬參考站（VRS）第7章 數(shù)據(jù)處理7.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理7.1.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備7.1.2 周跳探測與修復(fù)7.2 整周模糊度的確定7.2.1 概述7.2.2 基本方法7.2.3 搜索技術(shù)7.2.4 模糊度驗(yàn)證7.3 平差、濾波和質(zhì)量評估7.3.1 基本原理7.3.2 數(shù)學(xué)模型的線性化7.3.3 網(wǎng)平差7.3.4 精度衰減因子7.3.5 質(zhì)量參數(shù)7.3.6 準(zhǔn)確度指標(biāo)第8章 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換8.1 概述8.2 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換8.2.1 直角坐標(biāo)和大地坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換8.2.2 全球坐標(biāo)和局部坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換8.2.3 大地坐標(biāo)和平面坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換8.2.4 高程轉(zhuǎn)換8.3 基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換8.3.1 三維轉(zhuǎn)換8.3.2 二維轉(zhuǎn)換8.3.3 一維轉(zhuǎn)換8.4 GNSS與地面數(shù)據(jù)的聯(lián)合平差8.4.1 公共坐標(biāo)系統(tǒng)8.4.2 觀測量的表示第9章 GPS9.1 概述9.1.1 歷史回顧……第10章 GLONASS第11章 Galileo系統(tǒng)第12章 其他全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)第13章 GNSS應(yīng)用第14章 結(jié)論與展望

章節(jié)摘錄

插圖：國廣域增強(qiáng)系統(tǒng)（WAAS）、歐洲地球同步衛(wèi)星導(dǎo)航覆蓋服務(wù)系統(tǒng)（EGNOS），或日本的基于多功能傳送衛(wèi)星（MTSAT）的空基增強(qiáng)系統(tǒng)（MSAS）。這些系統(tǒng)利用赤道上的地球靜止衛(wèi)星（GEO）或地球同步衛(wèi)星，對現(xiàn)存的中軌（MEO）衛(wèi)星星座實(shí)施增強(qiáng)。更多細(xì)節(jié)可參閱本書12.4。1.2.3.4 GNSS組成1.空間段為了提供連續(xù)的全球定位服務(wù)能力，每個(gè)GNSS的星座必須包含足夠數(shù)量的衛(wèi)星，以確保在每個(gè)站點(diǎn)可同時(shí)觀測至少四顆衛(wèi)星。衛(wèi)星星座的選擇必須遵循多種優(yōu)化原則。設(shè)計(jì)中主要考慮的因素有用戶定位精度、衛(wèi)星可用性、服務(wù)范圍和衛(wèi)星的幾何構(gòu)形等。并且還要考慮衛(wèi)星的大小和質(zhì)量，這與運(yùn)載工具的載荷限制、配置、維護(hù)和動力供給的成本等有關(guān)。衛(wèi)星軌道決定了擾動效應(yīng)的大小，而擾動又影響到軌道維護(hù)方案。衛(wèi)星按軌道高度可分為低軌衛(wèi)星、中軌衛(wèi)星和地球靜止軌道衛(wèi)星。衛(wèi)星軌道高度還影響著信號發(fā)射功率的選擇。

編輯推薦

《全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GPS GLONASS Galileo及其他系統(tǒng)）》是由畢業(yè)于格拉茨技術(shù)大學(xué)并獲得博士學(xué)位的中國測繪科學(xué)研究院二級研究員、中國測繪學(xué)會大地測量專業(yè)委員會主任委員程鵬飛。組織國內(nèi)衛(wèi)星導(dǎo)航定位專家翻譯而成。翻譯時(shí)保留原書簡單易懂的寫作風(fēng)格，在保證原文原義的基礎(chǔ)上，少數(shù)地方采用了意譯?！禛lobal Navigation Satellite Systems-GPS.GLONASS，GaIiIe0 ＆ more》是在《GPS-Theory and Practice》的基礎(chǔ)上進(jìn)行內(nèi)容更新而形成的?！禛PS-Theory and Practice》經(jīng)過5次修訂，內(nèi)容精煉.被導(dǎo)航界譽(yù)為“GPS圣經(jīng)”，全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)《GPS. GLONASS、Galileo及其他系統(tǒng)》是《Global Navigation satellite systems-GPS,GLONASS，Galileo ＆ more》的中譯。

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