北斗卫星导航系统原理与应用

北斗卫星导航系统是我国自主建设、独立运行的全球卫星导航定位系统，是国家重要空间基础设施，已成为中国改革开放40多年来取得的重要成就之一，2020年北斗三号系统即将全面完成建设，为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务。本书首先介绍了北斗卫星导航系统的原理，包括系统的组成、坐标系统与时间系统、北斗卫星运动与卫星信号、北斗卫星导航接收机、北斗导航定位的误差源、北斗导航定位的基本原理；然后介绍了北斗导航系统在各行业的应用，包括在地球科学中的应用、位置服务中的应用等，并列举了典型的应用案例。 全书结构清晰，内容深入浅出，可作为大学本科测绘、土木、交通、GIS、通信、农林等专业的公共基础课教材或者高职高专相关专业的教材，也可作为从事卫星导航教学、科研和生产人员的参考书。

第l章 绪论
1.1 导航定位技术的发展历程
1.1.1 人类早期的导航
1.1.2 近现代导航定位技术的发展
1.1.3 导航定位技术分类
1.2 北斗卫星导航系统
1.2.1 北斗卫星导航系统发展历程
1.2.2 系统组成
1.2.3 时间系统和坐标系统
1.2.4 信号特征和服务类型
1.2.5 特色与优势
1.3 其他全球卫星导航系统
1.3.1 GPS系统
1.3.2 GLONASS系统
1.3.3 Galileo系统
1.4 区域卫星导航系统与星基增强系统
1.4.1 区域卫星导航系统
1.4.2 星基增强系统
1.5 卫星导航快速入门
1.5.1 卫星导航基本原理
1.5.2 距离测量原理
1.5.3 信号传播时间及其误差
参考文献
思考题
第2章 坐标系统与时间系统
2.1 天球坐标系
2.1.1 天球的基本概念
2.1.2 瞬时天球坐标系
2.1.3 岁差与章动的影响
2.1.4 协议天球坐标系及其转换
2.2 地球坐标系
2.2.1 瞬时地球坐标系
2.2.2 地极移动
2.2.3 协议地球坐标系与国际地球参考框架
2.2.4 协议地球坐标系与协议天球坐标系的转换
2.3 常用的GNSS坐标系
2.3.1 WGS84坐标系
2.3.2 PZ90坐标系
2.3.3 Galileo坐标系
2.3.4 北斗卫星导航系统坐标系
2.4 时间系统
2.4.1 世界时系统
2.4.2 历书时
2.4.3 原子时
2.4.4 协调世界时
2.4.5 北斗时间系统
参考文献
思考题
第3章 北斗卫星运动与卫星信号
3.1 北斗卫星轨道
3.1.1 基于开普勒轨道参数及其变化率来描述
3.1.2 按固定时间间隔直接给出对应历元卫星位置及其运动速度描述
3.2 北斗卫星星历
3.2.1 卫星星历与历书
3.2.2 广播星历与精密星历
3.3 北斗卫星信号
3.3.1 载波信号
3.3.2 测距码
3.3.3 导航电文
3.4 北斗卫星位置计算
3.4.1 利用广播星历计算卫星位置
3.4.2 利用精密星历计算卫星位置
参考文献
思考题
第4章 北斗卫星导航接收机
4.1 GNSS接收机基本原理
4.1.1 GNSS接收机组成
4.1.2 导航信号捕获跟踪流程
4.1.3 几种常见的GNSS接收机实现方式
4.1.4 GNSS接收机发展趋势
4.2 GNSS接收机的分类
4.2.1 按工作原理分类
4.2.2 按用途分类
4.2.3 按所用载波频率分类
4.2.4 按接收机通道方式分类
4.3 北斗卫星导航接收机性能
4.3.1 北斗系统导航业务功能
4.3.2 北斗系统短报文业务功能
4.3.3 卫星导航接收机主要指标
4.3.4 常规指标的测试方法
4.4 北斗导航接收机数据格式
4.4.1 jNMEA数据接口
4.4.2 RTCM数据接口
4.4.3 RINEX数据接口
4.4.4 私有数据接口
参考文献
思考题
第5章 北斗卫星导航系统的误差源
5.1 概述
5.1.1 误差分类
5.1.2 消除或削弱误差影响的方法和措施
5.2 与卫星有关的误差
5.2.1 卫星星历误差
5.2.2 卫星钟差
5.2.3 相对论效应
5.2.4 信号在卫星内的时延
5.2.5 卫星天线相位中心改正
5.3 与信号传播有关的误差
5.3.1 电离层延迟误差
5.3.2 对流层延迟
5.3.3 多路径效应
5.4 与接收机有关的误差
5.4.1 接收机钟差
5.4.2 接收机内部测量噪声
5.4.3 接收机天线相位中心改正
5.4.4 地球潮汐改正
参考文献
思考题
第6章 北斗卫星导航定位基本原理与方法
6.1 卫星导航定位原理
6.1.1 定位原理
6.1.2 定位方法分类
6.2 北斗系统基本观测量
6.2.1 伪距观测值
6.2.2 载波相位观测值
6.2.3 多普勒频移测量值
6.3 单点定位
6.3.1 伪距单点定位
6.3.2 精密单点定位技术
6.4 差分定位
6.4.1 伪距差分定位
6.4.2 载波相位差分定位
6.4.3 网络RTK
参考文献
思考题
第7章 北斗卫星导航系统在地球科学中的应用
7.1 地球参考框架维持
7.2 国民基础设施建设
7.2.1 大坝监测
7.2.2 边坡监测
7.2.3 桥梁监测
7.3 气象监测
7.3.1 气象参数反演
7.3.2 气象数据传输
7.3.3 气象智能化
7.4 地表环境监测
7.4.1 海面潮位监测
7.4.2 海面风场监测
7.4.3 积雪监测
7.4.4 土壤湿度监测
7.5 典型应用案例——边坡变形监测
7.5.1 研究区概况
7.5.2 GNSS变形监测系统设计与实现
参考文献
思考题
第8章 北斗卫星导航系统在位置服务中的应用
8.1 大众领域的应用
8.1.1 智能手机的应用
8.1.2 共享单车应用
8.1 I 3乘用车导航
8.1.4 对特殊人群的关爱
8.2 智慧城市中的应用
8.2.1 公交车智能调度
8.2.2 公务车管理
8.2.3 网约车监管
8.2.4 公安