《衛(wèi)星導(dǎo)航定位新技術(shù)及高精度數(shù)據(jù)處理方法》是一本研究生教材，供研究生在已學(xué)完“GPS原理及應(yīng)用”、“GPs測(cè)量數(shù)據(jù)處理”等課程的基礎(chǔ)上使用。編寫《衛(wèi)星導(dǎo)航定位新技術(shù)及高精度數(shù)據(jù)處理方法》的主要目的是為了使研究生能盡快了解在GPS測(cè)量和應(yīng)用領(lǐng)域中一些熱點(diǎn)問(wèn)題的研究現(xiàn)狀、基本原理及方法、發(fā)展趨勢(shì)，以及有待進(jìn)一步研究和解決的問(wèn)題，使他們?cè)谡莆誈PS定位基本原理的基礎(chǔ)上，能夠根據(jù)個(gè)人的研究方向深入地學(xué)習(xí)GPS的前沿技術(shù)和方法，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成學(xué)位論文。

　　全書共分十章，各章之間較為獨(dú)立，其順序也是隨機(jī)編排的。學(xué)生既可按章節(jié)依次學(xué)習(xí)，也可根據(jù)需要重點(diǎn)學(xué)習(xí)其中的部分章節(jié)。參加編寫的老師均為各研究方向內(nèi)的專家，對(duì)負(fù)責(zé)編寫的內(nèi)容有全面的了解，并作過(guò)較為深入的研究。書中所討論的熱點(diǎn)問(wèn)題大多是編寫者在博士論文中所研究的內(nèi)容或承擔(dān)的科研項(xiàng)目中的內(nèi)容。

　　《衛(wèi)星導(dǎo)航定位新技術(shù)及高精度數(shù)據(jù)處理方法》第一章由張小紅教授負(fù)責(zé)編寫，主要介紹了精密單點(diǎn)定位的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、基本原理和方法，詳細(xì)討論了精密單點(diǎn)定位中的誤差改正模型和參數(shù)估計(jì)方法等關(guān)鍵技術(shù)，并結(jié)合實(shí)例分析了精密單點(diǎn)定位的精度，指出了有待進(jìn)一步解決的問(wèn)題。第二、三章由黃勁松副教授負(fù)責(zé)編寫，周跳的探測(cè)與修復(fù)、整周模糊度的確定是利用載波相位觀測(cè)值進(jìn)行高精度定位的關(guān)鍵問(wèn)題，希望研究生能在原有的基礎(chǔ)上對(duì)上述問(wèn)題有更加深入全面的了解。第四章由張小紅教授負(fù)責(zé)編寫，介紹了利用GNSS來(lái)測(cè)定電離層延遲并進(jìn)而建立電離層延遲模型的相關(guān)問(wèn)題。本章還對(duì)利用掩星層析方法來(lái)確定電子密度的垂直分布作了較全面的介紹。第五章分為三個(gè)部分，第一部分由王甫紅副教授負(fù)責(zé)編寫，介紹了以GNSS衛(wèi)星作為動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)點(diǎn)，利用星載GNSS接收機(jī)所測(cè)定的距離觀測(cè)值來(lái)實(shí)時(shí)確定低軌衛(wèi)星的軌道；第二、三部分由李征航教授和劉萬(wàn)科博士負(fù)責(zé)編寫，第二部分介紹了利用星間觀測(cè)值進(jìn)行導(dǎo)航衛(wèi)星的自主定軌問(wèn)題，詳細(xì)討論了導(dǎo)航衛(wèi)星自主定軌中由于基準(zhǔn)缺失而導(dǎo)致的秩虧問(wèn)題；第三部分介紹了星地聯(lián)合定軌的問(wèn)題。第六章由李征航教授負(fù)責(zé)編寫，介紹了一種無(wú)需進(jìn)行周跳探測(cè)與修復(fù)以及整周模糊度確定的基線向量解算方法。GAMIT軟件和Bemuse軟件是國(guó)際上廣泛使用的兩個(gè)高精度GPs數(shù)據(jù)處理軟件，為了讓從事GPS高精度數(shù)據(jù)的研究生能夠熟悉和使用，《衛(wèi)星導(dǎo)航定位新技術(shù)及高精度數(shù)據(jù)處理方法》第七章專門進(jìn)行了介紹。這章由姜衛(wèi)平教授和朱智勤老師負(fù)責(zé)編寫，分別對(duì)這兩個(gè)軟件的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)、使用方法及注意事項(xiàng)等進(jìn)行了介紹。第八章由徐曉華副教授負(fù)責(zé)編寫，對(duì)地基GPS氣象學(xué)和空基GPS氣象學(xué)的原理、方法和應(yīng)用等問(wèn)題作了較全面的介紹。第九章由唐衛(wèi)明博士負(fù)責(zé)編寫，對(duì)網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)的原理、方法等內(nèi)容作了介紹。第十章由姚宜斌教授負(fù)責(zé)編寫，介紹了利用衛(wèi)星定位技術(shù)直接測(cè)定海拔高程的技術(shù)方法，著重討論了1cm精度的城市似大地水準(zhǔn)面和5cm精度的省級(jí)似大地水準(zhǔn)面的實(shí)現(xiàn)方法和關(guān)鍵技術(shù)。

第1章 精密單點(diǎn)定位技術(shù)及其應(yīng)用

1.1 引言

1.2 精密單點(diǎn)定位技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

1.3 精密單點(diǎn)定位的基本原理

1.3.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理

1.3.2 參數(shù)估計(jì)方法

1.4 精密單點(diǎn)定位的主要誤差源及其改正模型

1.4.1 與接收機(jī)和測(cè)站有關(guān)的誤差

1.4.2 與衛(wèi)星有關(guān)的誤差

1.4.3 與信號(hào)傳播有關(guān)的誤差

1.4.4 精密單點(diǎn)定位數(shù)據(jù)處理策略與IGs產(chǎn)品的兼容性

1.5 精密單點(diǎn)定位的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

1.6 精密單點(diǎn)定位中的坐標(biāo)框架

1.7 精密單點(diǎn)定位軟件、應(yīng)用實(shí)例及結(jié)果分析

1.7.1 精密動(dòng)態(tài)單點(diǎn)定位的內(nèi)符合精度分析

1.7.2 精密動(dòng)態(tài)單點(diǎn)定位同雙差解和已知坐標(biāo)的比較

1.8 精密單點(diǎn)定位技術(shù)的應(yīng)用前景.，

1.9 精密單點(diǎn)定位技術(shù)有待解決的問(wèn)題

第2章 周跳探測(cè)及處理

2.1 概述

2.1.1 載波相位測(cè)量

2.1.2 周跳

2.1.3 周跳的起因

2.1.4 周跳的特性

2.1.5 周跳的探測(cè)

2.1.6 周跳的處理

2.1.7 載波相位和碼偽距觀測(cè)方程

2.1.8 接收機(jī)鐘差對(duì)周跳探測(cè)的影響

2.2 基于觀測(cè)值變化規(guī)律的周跳探測(cè)

2.2.1 多項(xiàng)式擬合法

2.2.2 高次差法

2.3 基于多類觀測(cè)值組合的周跳探測(cè)

2.3.1 單頻碼相組合法

2.3.2 雙頻碼相組合法

2.3.3 電離層殘差法

2.3.4 多普勒積分法

2.4 基于觀測(cè)值估值殘差的周跳探測(cè)

2.4.1 三差觀測(cè)值殘差法

2.4.2 歷元間差分法

2.5 已知基線法

第3章 整周模糊度

3.1 概述

3.2 消除模糊度參數(shù)的方法

3.2.1 三差法

3.2.2 交換天線法

3.3 在坐標(biāo)域內(nèi)確定模糊度

3.3.1 已知基線法

3.3.2 模糊度函數(shù)法

3.4 在觀測(cè)值域內(nèi)確定模糊度

3.4.1 雙頻碼相組合確定模糊度

3.4.2 三頻碼相組合確定模糊度

3.5 在模糊度域內(nèi)確定模糊度

3.5.1 浮動(dòng)解和固定解

3.5.2 確定固定解的一般過(guò)程

3.5.3 經(jīng)典置信區(qū)間搜索法

3.5.4 最小二乘搜索方法

3.5.5 快速模糊度確定方法

3.5.6 最小二乘模糊度降相關(guān)平差方法

3.5.7 Cholesky分解快速模糊度搜索

3.6 與電離層無(wú)關(guān)組合的模糊度固定

第4章 基于GPS觀測(cè)值的電離層電子含量反演及建模

4.1 概述

4.2 GPS觀測(cè)反演電子含量的基本原理

4.3 幾種典型的電離層單層模型

4.3.1 經(jīng)典電離層模型

4.3.2 格網(wǎng)模型

4.3.3 多項(xiàng)式函數(shù)模型

4.3.4 球諧模型

4.3.5 全球電離層圖(GIM)

4.4 電離層層析成像((2IT)

4.4.1 電離層層析成像技術(shù)

4.4.2 電離層層析成像基本原理

4.4.3 電離層層析建模方法

4.5 掩星GPS電離層探測(cè)

4.5.1 掩星GPS電離層探測(cè)概況

4.5.2 GPS掩星探測(cè)電離層Abel積分反演原理

4.5.3 Abel積分中的奇點(diǎn)問(wèn)題

第5章 利用星間觀測(cè)值進(jìn)行衛(wèi)星的自主定軌

5.1 星載GPS自主定軌

5.1.1 概述

5.1.2 衛(wèi)星自主定軌的濾波算法

5.1.3 衛(wèi)星自主定軌的動(dòng)力學(xué)模型

5.1.4 基于星載GPS偽距觀測(cè)值的自主定軌方法

5.2 導(dǎo)航衛(wèi)星的自主定軌

5.2.1 前言

5.2.2 星間距離觀測(cè)值的生成

5.2.3 數(shù)學(xué)模型和軟件

5.2.4 算例

5.2.5 結(jié)論

5.3 導(dǎo)航衛(wèi)星的星地聯(lián)合定軌

5.3.1 前言

5.3.2 數(shù)學(xué)模型及軟件

5.3.3 模擬計(jì)算的結(jié)果和分析

5.3.4 結(jié)論

第6章 無(wú)整周問(wèn)題的基線解算新方法

6.1 前言

6.2 無(wú)整周問(wèn)題的變形監(jiān)測(cè)新模型

6.2.1 前言

6.2.2 提取變形量的新模型

6.2.3 幾種特殊情況的處理方法

6.2.4 試驗(yàn)與檢測(cè)結(jié)果

6.2.5 小結(jié)

6.3 一種解算GPs短基線向量的新方法

6.3.1 解算基線向量的新方法

6.3.2 實(shí)例與分析

6.3.3 結(jié)論和建議

6.4 無(wú)整周模糊度的中長(zhǎng)基線解算方法

6.4.1 電離層延遲改正

6.4.2 算例

6.4.3 結(jié)論

第7章 GAMIT／GLOBK軟件和Bernese軟件簡(jiǎn)介

7.1 GAMIT／GLOBK軟件簡(jiǎn)介

7.1.1 GAMIT／GLOBK軟件的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀

7.1.2 GAMIT／GLOBK軟件的功能及組成

7.1.3 軟件安裝

7.1.4 GAMIT／GLOBK數(shù)據(jù)處理流程

7.1.5 實(shí)例分析

7.2 Burmese軟件簡(jiǎn)介

7.2.1 發(fā)展歷史

7.2.2 軟件的主要功能和特點(diǎn)

7.2.3 程序結(jié)構(gòu)和主要內(nèi)容

7.2.4 軟件界面介紹

7.2.5 數(shù)據(jù)處理流程概述

7.2.6 BERNESE軟件數(shù)據(jù)處理

第8章 GPS氣象學(xué)

8.1 研究的目的與意義

8.2 利用地基GPS觀測(cè)探測(cè)大氣水汽分布

8.2.1 研究現(xiàn)狀

8.2.2 基本原理與方法

8.2.3 有待解決的問(wèn)題

8.3 利用星載GPS掩星觀測(cè)探測(cè)地球大氣性質(zhì)

8.3.1 GPS無(wú)線電掩星技術(shù)的產(chǎn)生

8.3.2 GNSS掩星任務(wù)的發(fā)展歷史

8.3.3 研究現(xiàn)狀

8.3.4 基本原理與方法

8.3.5 GPS掩星觀測(cè)數(shù)據(jù)處理流程

8.3.6 有待進(jìn)一步解決的問(wèn)題

8.4 利用山基與機(jī)載GPS掩星觀測(cè)探測(cè)大氣性質(zhì)

……

第9章 網(wǎng)絡(luò)PTK技術(shù)

第10章 基于衛(wèi)星定位技術(shù)的現(xiàn)代高程測(cè)定

國(guó)內(nèi)GPS非差相位精密單點(diǎn)定位的研究起步雖然稍晚，但目前的研究應(yīng)用卻與國(guó)際當(dāng)前水平相當(dāng)。2000年，上海天文臺(tái)在《測(cè)繪學(xué)報(bào)》上發(fā)表文章，闡述了他們應(yīng)用JPI..的GIPSY軟件進(jìn)行類似精密單點(diǎn)定位原理的小區(qū)域網(wǎng)站的靜態(tài)定位試驗(yàn)，數(shù)據(jù)處理結(jié)果表明也可達(dá)到13111級(jí)定位精度。武漢大學(xué)的葉世榕博士對(duì)非差相位精密單點(diǎn)定位技術(shù)進(jìn)行了較為深入的研究，并以此為主要內(nèi)容完成其博士論文。隨后，武漢大學(xué)的張小紅教授等經(jīng)過(guò)數(shù)年對(duì)GPS精密單點(diǎn)定位理論與方法的深入研究，在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)發(fā)出了高精度的精密單點(diǎn)定位數(shù)據(jù)處理商業(yè)化軟件TRIP，軟件在算法設(shè)計(jì)和定位精度方面取得突破，TRIP軟件的定位解算精度和可靠性等方面已經(jīng)和國(guó)際同類軟件水平相當(dāng)，是國(guó)際上目前為數(shù)不多的幾個(gè)精密單點(diǎn)定位軟件之一，已在國(guó)內(nèi)相關(guān)部門推廣使用，應(yīng)用于航空動(dòng)態(tài)測(cè)量和地面像控靜態(tài)測(cè)量等領(lǐng)域。香港理工大學(xué)的陳武博士等也對(duì)精密單點(diǎn)定位技術(shù)進(jìn)行了研究，并將其應(yīng)用于GPS浮標(biāo)來(lái)監(jiān)測(cè)海面變化。此外，同濟(jì)大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院測(cè)量與地球物理研究所等機(jī)構(gòu)也開(kāi)展了精密單點(diǎn)定位的研究工作，取得了一定的研究成果。

　　最近幾年，在上述雙頻精密單點(diǎn)定位研究成果的基礎(chǔ)上，已有不少學(xué)者開(kāi)始研究單頻精密單點(diǎn)定位的模型、算法，并拓展其應(yīng)用。加拿大Calgary大學(xué)的高揚(yáng)博士對(duì)單頻精密單點(diǎn)定位進(jìn)行了一定的研究，取得了一些試驗(yàn)結(jié)果；荷蘭的Le和Tiberius利用單頻接收機(jī)取得了水平0.5m、高程lm精度的單頻精密單點(diǎn)定位試驗(yàn)結(jié)果(Le和Tiberius，2007)；武漢大學(xué)的邰賀碩士對(duì)單頻精密單點(diǎn)定位進(jìn)行了較為深入的研究，取得了米級(jí)精度的事后單頻精密單點(diǎn)定位的試驗(yàn)結(jié)果(2007)�？傮w來(lái)講，目前，單頻精密單點(diǎn)定位還有若干關(guān)鍵問(wèn)題沒(méi)有得到很好的解決，其研究與應(yīng)用還不太成熟。

　　本書將主要介紹雙頻精密單點(diǎn)定位的基本理論和方法，對(duì)于單頻精密單點(diǎn)定位，除了數(shù)據(jù)預(yù)處理方法和電離層延遲改正處理方法有所不同外，基本上與雙頻精密單點(diǎn)定位的原理類似，不作專門論述，感興趣的讀者可參閱有關(guān)文獻(xiàn)。