内容简介

本书作者在总结多年科学研究成果的基础上，全面系统地介绍了北斗卫星导航系统的发展、构成、产业现状等，并从定位、导航、授时、通信等方面阐述了北斗卫星导航系统的高精度应用。本书介绍了基于北斗兼容技术的硬件系统，包括天线、芯片、板卡和RTK产品；讨论了多模GNSS定位原理与基础模型、网络RTK及高精度定位数据处理技术，包括实时差分技术、后处理差分技术、精密单点定位技术等；描述了国家政策、行业标准及人才工程的现状并从技术产品、行业应用及国家战略等方面做了总结与展望。

目录

目    录
第1章  北斗卫星导航系统概述 1
1．1  概述 2
1．1．1  三步走战略 3
1．1．2  管理和运营 4
1．2  时空参考框架 4
1．2．1  坐标系统 4
1．2．2  时间系统 5
1．3  系统服务 6
1．3．1  开放服务 7
1．3．2  授权服务 7
1．4  北斗系统结构 8
1．4．1  空间段 8
1．4．2  地面段 12
1．4．3  用户段 12
1．5  其他全球卫星导航系统 13
1．5．1  GPS 13
1．5．2  GLONASS 15
1．5．3  Galileo 16
1．5．4  GNSS系统间的异同 18
1．6  主要组织机构 19
1．6．1  官方组织机构 19
1．6．2  民间组织机构 23
1．7  全球卫星导航系统基础设施 26
1．7．1  地基增强系统（GBAS） 27
1．7．2  星基增强系统（SBAS） 31
1．8  北斗高精度产业现状 36
1．8．1  CORS系统建设 36
1．8．2  北斗兼容型高精度芯片 36
1．8．3  北斗兼容型高精度接收机 37
1．8．4  北斗兼容型高精度天线 37

第2章  卫星导航定位及高精度应用 39
2．1  定位 40
2．1．1  大地测量 41
2．1．2  高速铁路 44
2．1．3  精细农业 46
2．1．4  港口运输 48
2．1．5  监测防灾 51
2．2  导航 53
2．2．1  位置服务 54
2．2．2  车辆导航 55
2．2．3  物流管理 58
2．2．4  航海导航 60
2．2．5  航空导航 62
2．3  授时 63
2．3．1  电信网同步与移动通信 65
2．3．2  智能电网同步与监控 67
2．3．3  金融与网络同步 68
2．3．4  广播电视及三网融合 69
2．3．5  国防建设 71
2．4  北斗短报文通信 71
2．4．1  气象预报预警 73
2．4．2  船舶交通管理 73
2．4．3  地震灾情汇集 74
2．4．4  森林火灾监测 75
第3章  多模GNSS定位原理 77
3．1  北斗卫星信号 78
3．1．1  卫星码信号 78
3．1．2  卫星导航电文 83
3．1．3  信号构成 87
3．2  观测量的误差源及其影响 89
3．2．1  误差的分类 89
3．2．2  与卫星有关的误差 90
3．2．3  与信号传播有关的误差 93
3．2．4  与接收设备有关的误差 99
3．2．5  其他误差来源 100
3．3  绝对定位 102
3．3．1  绝对定位方法概述 102
3．3．2  伪距法定位原理 102
3．3．3  伪距绝对定位精度评定 109
3．4  相对定位 111
3．4．1  静态相对定位观测方程 112
3．4．2  动态相对定位观测方程 116
3．5  网络RTK 120
3．5．1  VRS技术模式 120
3．5．2  FKP计算模型 121
3．5．3  MAC技术模式 122
3．6  精密单点定位 124
3．6．1  定位原理 124
3．6．2  误差分析 124
3．7  整周模糊度确定方法及周跳分析 125
3．7．1  整周模糊度及其确定方法 125
3．7．2  周跳分析 128
3．8  北斗卫星网整体平差 131
3．8．1  整体平差方法概述 131
3．8．2  基线向量网平差模型 132
3．8．3  平差结果精度评定 135
第4章  北斗兼容型高精度接收机技术 137
4．1  北斗兼容型高精度天线 138
4．1．1  引言 139
4．1．2  天线的关键特性 139
4．1．3  天线的关键技术 143
4．1．4  天线的种类 147
4．1．5  产品介绍 148
4．2  北斗兼容型导航芯片及板卡 150
4．2．1  引言 150
4．2．2  北斗/GPS双模板卡的主要技术指标 151
4．2．3  射频前端处理技术 152
4．2．4  高灵敏度基带信号处理技术 154
4．2．5  多星座数据融合处理前端技术 161
4．2．6  导航解算处理后端技术 164
4．2．7  北斗兼容型导航芯片架构设计 169
4．3  北斗兼容型高精度GNSS RTK产品 170
4．3．1  引言 170
4．3．2  接收机产品介绍 171
4．3．3  北斗兼容型高精度GIS设备 177
第5章  高精度定位数据处理与软件技术 181
5．1  实时差分技术 182
5．1．1  实时动态伪距差分 184
5．1．2  实时动态载波相位差分 186
5．2  

前言/序言

总　　序

“北斗系统与应用出版工程”丛书，能作为国家出版工程推进，是件很好的事情，我表示热烈的祝贺，欣然作序予以鼓励支持。北斗系统不仅是项充满活力的新兴技术，而且是国家重要的时空信息基础设施，同时由于它与其他技术和产业的多重关联性和融合性，故成为现代智能信息产业群体的重大技术支持系统和具有巨大带动力的时代产业发展引擎，与国家安全、国民经济和社会民生密切相关，与两个“中国梦”密切相关，能够服务全中国和全世界。北斗系统的建设和运营，给国家和社会的兴邦强国、行业和企业的建功立业、团队和个人的著书立说与创新创业创造精神的大发挥、大发展，提供了百年难遇的良好机会。“北斗系统与应用出版工程”丛书，也承载着同样的使命，它所包括的内容包括系统、技术和应用三个方面，这种选择非常符合实际需要，很全面，且顾及了眼前和长远，而且应用方面所占的分量相当大。我建议在应用的服务领域要多下点功夫，这是北斗系统和时空信息服务体系的关键。在当今的条件下，推进这个出版工程，具有明显的现实意义和长远价值。为此，我在这里要强调三点：一是一定要把国内外GNSS领域的成功经验和教训，进行系统总结，作为良好的参考；二是应该将我们在系统建设中的实践，上升为理论与模式，进一步推进我们的工作与事业；三是在上面两点的基础上，我们要有所前进，有所创造，在理论、实践、产业和体系化发展推进上有所突破，逐步走向世界的前列，真正把这一出版工程，做成北斗系统伟大工程的一个不可分割的组成部分，反过来对于系统工程发挥指导促进作用，发挥其GNSS里程碑效应和效能。

2015年12月

前    言

随着北斗卫星导航系统的亚太服务及全球化应用发展，基于北斗卫星导航系统的产业化应用已逐步开展，北斗卫星导航系统作为全球卫星导航系统（GNSS）的三大营运服务系统之一，其应用潜力就像有识之士指出的那样，只受人们想象力的限制，并会成为我国时空信息的支柱，逐步引领众多行业及产业的发展与提升。

高精度导航定位的应用作为北斗产业化的一个重要板块，在变形监测、精细农业、机械控制等多方面彰显优势，并涌现出一批典型技术系统与示范应用工程。例如，广州中海达卫星导航技术股份有限公司近年来运用北斗高精度定位理论，研究了相关解算方法，并结合新一代无线数据通信技术，提出与研制了一种基于现代无线网络远程控制RTK系统的方法、装置及系统，并不断将这些智能化的高精度定位技术应用在多项领域，诸如现代农业、精准控制及健康监测等，并取得了良好的效果。为了总结、推动与深化这些北斗高精度的相关应用，编著组在综合十余年来取得的系列研究及应用成果的基础上，适当增加了一些相关的新素材与主题内容编写而形成本书。

随着我国北斗卫星导航系统的不断完善和各种应用的深入、新的技术与应用需求也会不断涌现，这都需要我们不断以新的视野，从新的高度去学习并推动这些应用，才能最大限度地发挥北斗卫星导航系统的潜能。本书在比较短促的时间内对目前北斗卫星导航系统的高精度应用做了初步总结与分析，希望能起到抛砖引玉的作用，更希望同行与专家们对不足之处批评指正。

本书由夏林元负责大纲的制定并组织撰写，参与本书编写的还有鲍志雄、李成钢、金永新、李倩霞、李青睿、潘国富、李庚禄。另外，中山大学的研究生李吉龙、王泽彬、黄秋楣参与了本书的编写工作。

本书的编写工作同时得到了武汉大学施闯教授、姚宜斌教授、叶世榕教授及张小红教授的大力支持；本书还得到电子工业出版社及广东省水利科技创新项目[基于北斗与GPS集成定位的水利工程自动化监控关键技术研究（2014-19）]的支持，在此一并致谢。

作者      

2016年1月于广州