北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)實(shí)驗(yàn)教程

目錄
第0章 緒論 1
0.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)在衛(wèi)星導(dǎo)航原理教學(xué)中的地位和作用 1
0.2 本實(shí)驗(yàn)教程的內(nèi)涵與指導(dǎo)思想 2
0.3 實(shí)驗(yàn)總目的和要求 2
0.4 如何做好衛(wèi)星導(dǎo)航實(shí)驗(yàn) 3
0.5 開設(shè)本課程實(shí)驗(yàn)所需的實(shí)驗(yàn)條件 4
0.6 衛(wèi)星導(dǎo)航教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺簡介 5
第一部分 衛(wèi)星導(dǎo)航定位原理與方法實(shí)驗(yàn)
第1章 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)原理實(shí)驗(yàn) 9
1.1 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)及導(dǎo)航信號頻點(diǎn)實(shí)驗(yàn) 9
1.2 衛(wèi)星星歷采集實(shí)驗(yàn) 14
1.3 偽距與載波相位采集實(shí)驗(yàn) 17
1.4 衛(wèi)星信噪比與仰角關(guān)系實(shí)驗(yàn) 20
1.5 衛(wèi)星導(dǎo)航接口控制文件實(shí)驗(yàn) 23
第2章 衛(wèi)星導(dǎo)航時(shí)間系統(tǒng)轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn) 25
2.1 時(shí)間表示方式轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn) 25
2.1.1 格里高利歷與儒略日的轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn) 25
2.1.2 周+周內(nèi)秒與儒略日的轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn) 28
2.1.3 年+年積日+天內(nèi)秒與儒略日的轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn) 29
2.2 UTC 跳秒(閏秒)實(shí)驗(yàn) 31
2.2.1 UTC 跳秒基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn) 31
2.2.2 UTC 跳秒查詢及應(yīng)用實(shí)驗(yàn) 33
2.3 衛(wèi)星導(dǎo)航時(shí)與UTC 的轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn) 34
2.3.1 北斗周+周內(nèi)秒與UTC 的轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn) 34
2.3.2 GPST 周+周內(nèi)秒與UTC 的轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn) 36
2.3.3 GPST 累積秒與周+周內(nèi)秒的轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn) 38
2.4 UTC 與本地時(shí)間轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn) 41
2.4.1 UTC 與本地時(shí)間的轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn) 41
2.4.2 UTC 與北京時(shí)間的轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn) 42
第3章 衛(wèi)星導(dǎo)航坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn) 44
3.1 地心地固直角坐標(biāo)系與大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn) 44
3.1.1 地心地固直角坐標(biāo)與大地經(jīng)緯高坐標(biāo)轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn) 44
3.1.2 地心地固直角坐標(biāo)與地心經(jīng)緯高坐標(biāo)轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn) 47
3.2 不同地固直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn) 49
3.3 地心地固直角坐標(biāo)系與站心坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn) 50
3.3.1 坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)矩陣計(jì)算實(shí)驗(yàn) 50
3.3.2 地心地固直角坐標(biāo)與東北天坐標(biāo)轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn) 52
3.4 地心慣性坐標(biāo)系與地心地固直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn) 54
3.4.1 歲差和章動旋轉(zhuǎn)矩陣計(jì)算實(shí)驗(yàn) 54
3.4.2 格林尼治恒星時(shí)及地球自轉(zhuǎn)矩陣計(jì)算實(shí)驗(yàn) 56
3.4.3 極移旋轉(zhuǎn)矩陣計(jì)算實(shí)驗(yàn) 58
3.4.4 地心慣性坐標(biāo)和地心地固直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn) 59
第4章 衛(wèi)星軌道與鐘差計(jì)算實(shí)驗(yàn) 62
4.1 衛(wèi)星星座構(gòu)型組成實(shí)驗(yàn) 62
4.2 衛(wèi)星軌道及星座設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 64
4.2.1 北斗星座設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 64
4.2.2 GPS 星座設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 66
4.3 根據(jù)開普勒軌道參數(shù)設(shè)計(jì)衛(wèi)星軌道實(shí)驗(yàn) 67
4.4 根據(jù)歷書計(jì)算衛(wèi)星位置實(shí)驗(yàn) 69
4.4.1 北斗三號衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中等精度歷書計(jì)算衛(wèi)星位置實(shí)驗(yàn) 69
4.4.2 北斗三號衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)簡約歷書計(jì)算衛(wèi)星位置實(shí)驗(yàn) 73
4.4.3 北斗二號衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)歷書計(jì)算衛(wèi)星位置實(shí)驗(yàn) 75
4.4.4 GPS 歷書計(jì)算衛(wèi)星位置實(shí)驗(yàn) 77
4.5 根據(jù)星歷計(jì)算衛(wèi)星位置實(shí)驗(yàn) 79
4.5.1 北斗三號衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)MEO/IGSO 星歷計(jì)算衛(wèi)星位置實(shí)驗(yàn) 79
4.5.2 北斗二號衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)MEO/IGSO/GEO 星歷計(jì)算衛(wèi)星位置實(shí)驗(yàn) 84
4.5.3 GPS 星歷計(jì)算衛(wèi)星位置實(shí)驗(yàn) 88
4.6 根據(jù)歷書計(jì)算衛(wèi)星鐘差實(shí)驗(yàn) 93
4.6.1 北斗歷書計(jì)算衛(wèi)星鐘差實(shí)驗(yàn) 93
4.6.2 GPS 歷書計(jì)算衛(wèi)星鐘差實(shí)驗(yàn) 95
4.7 根據(jù)導(dǎo)航電文計(jì)算衛(wèi)星鐘差實(shí)驗(yàn) 96
4.7.1 北斗導(dǎo)航電文計(jì)算衛(wèi)星鐘差實(shí)驗(yàn) 96
4.7.2 GPS 導(dǎo)航電文計(jì)算衛(wèi)星鐘差實(shí)驗(yàn) 97
第5章 導(dǎo)航信號傳播誤差修正實(shí)驗(yàn) 99
5.1 北斗二號/GPS 電離層延遲改正實(shí)驗(yàn) 99
5.2 北斗三號衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)電離層延遲改正實(shí)驗(yàn) 103
5.3 雙頻電離層延遲改正實(shí)驗(yàn) 109
5.4 對流層延遲改正實(shí)驗(yàn) 111
5.5 地球自轉(zhuǎn)效應(yīng)改正實(shí)驗(yàn) 114
5.6 相位中心偏移改正實(shí)驗(yàn) 116
5.7 相對論效應(yīng)改正實(shí)驗(yàn) 118
第二部分 衛(wèi)星導(dǎo)航定位接收機(jī)實(shí)驗(yàn)
第6章 導(dǎo)航信號捕獲跟蹤實(shí)驗(yàn) 123
6.1 導(dǎo)航信號模擬實(shí)驗(yàn) 123
6.2 導(dǎo)航信號捕獲實(shí)驗(yàn) 127
6.3 導(dǎo)航信號跟蹤實(shí)驗(yàn) 131
6.4 偽距觀測值輸出實(shí)驗(yàn) 134
6.5 導(dǎo)航電文解析與測量實(shí)驗(yàn) 137
6.5.1 北斗二號衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)導(dǎo)航電文解析實(shí)驗(yàn) 137
6.5.2 GPS 導(dǎo)航電文解析實(shí)驗(yàn) 140
第7章 接收機(jī)定位實(shí)驗(yàn) 143
7.1 可見性判斷實(shí)驗(yàn) 143
7.2 幾何距離計(jì)算實(shí)驗(yàn) 145
7.3 接收機(jī)定位解算實(shí)驗(yàn) 148
第8章 接收機(jī)定位精度評估實(shí)驗(yàn) 154
8.1 接收機(jī)定位精度評估準(zhǔn)則實(shí)驗(yàn) 154
8.2 DOP 計(jì)算實(shí)驗(yàn) 156
第9章 接收機(jī)測速實(shí)驗(yàn) 160
9.1 多普勒頻移計(jì)算實(shí)驗(yàn) 160
9.2 北斗接收機(jī)測速解算實(shí)驗(yàn) 162
9.3 GPS 接收機(jī)測速解算實(shí)驗(yàn) 164
第10章 接收機(jī)授時(shí)實(shí)驗(yàn) 166
10.1 北斗接收機(jī)授時(shí)解算實(shí)驗(yàn) 166
10.2 GPS 接收機(jī)授時(shí)解算實(shí)驗(yàn) 168
第11章 NMEA0183 語句功能實(shí)驗(yàn) 170
11.1 NMEA0183 語句獲取實(shí)驗(yàn) 170
11.2 NMEA0183 常用語句解析實(shí)驗(yàn) 172
第12章 接收機(jī)數(shù)據(jù)文件輸出與讀取實(shí)驗(yàn) 176
12.1 RINEX 文件讀取實(shí)驗(yàn) 176
12.1.1 觀測值文件讀取 176
12.1.2 導(dǎo)航電文文件讀取 179
12.1.3 氣象參數(shù)文件讀取 181
12.2 RINEX 文件應(yīng)用實(shí)驗(yàn) 183
第三部分 衛(wèi)星導(dǎo)航高精度數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)
第13章 多系統(tǒng)融合定位實(shí)驗(yàn) 187
13.1 多系統(tǒng)時(shí)間同步實(shí)驗(yàn) 187
13.1.1 BDT 與UTC 同步實(shí)驗(yàn) 187
13.1.2 BDT 與其他GNSS 時(shí)間同步實(shí)驗(yàn) 190
13.2 多系統(tǒng)融合定位解算實(shí)驗(yàn) 191
13.2.1 北斗+GPS 雙系統(tǒng)融合定位實(shí)驗(yàn) 191
13.2.2 北斗+GLONASS 雙系統(tǒng)融合定位實(shí)驗(yàn) 195
13.2.3 北斗+Galileo 雙系統(tǒng)融合定位實(shí)驗(yàn) 197
13.2.4 北斗+GPS +Galileo 三系統(tǒng)融合定位實(shí)驗(yàn) 199
13.2.5 全球四系統(tǒng)融合定位實(shí)驗(yàn) 202
第14章 實(shí)時(shí)差分定位實(shí)驗(yàn) 205
14.1 RTCM 協(xié)議解析實(shí)驗(yàn) 205
14.2 RTK 解算實(shí)驗(yàn) 209
14.3 整周模糊度解算實(shí)驗(yàn) 213
第15章 精密單點(diǎn)定位實(shí)驗(yàn) 218
15.1 sp3 精密星歷與鐘差獲取實(shí)驗(yàn) 218
15.2 sp3 精密星歷文件讀取實(shí)驗(yàn) 219
15.3 鐘差文件讀取實(shí)驗(yàn) 221
15.4 傳播誤差模型校正實(shí)驗(yàn) 223
15.4.1 衛(wèi)星天線相位中心變化改正實(shí)驗(yàn) 223
15.4.2 接收機(jī)天線相位中心變化改正實(shí)驗(yàn) 226
15.4.3 相位纏繞改正實(shí)驗(yàn) 228
15.4.4 固體潮改正實(shí)驗(yàn) 230
15.5 PPP 解算實(shí)驗(yàn) 232
第16章 后處理基線解算實(shí)驗(yàn) 238
16.1 單基線解算實(shí)驗(yàn) 238
16.2 多基線解算實(shí)驗(yàn) 239
16.3 網(wǎng)平差解算實(shí)驗(yàn) 242
第四部分 衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用實(shí)驗(yàn)
第17章 基于安卓系統(tǒng)的導(dǎo)航定位應(yīng)用實(shí)驗(yàn) 249
17.1 安卓導(dǎo)航定位APP 開發(fā)環(huán)境搭建實(shí)驗(yàn) 249
17.2 智能移動終端定位APP 開發(fā)實(shí)驗(yàn) 251
參考文獻(xiàn) 255