北斗卫星导航定位技术实验教程

　　《北斗卫星导航定位技术实验教程》涵盖了学习北斗卫星导航定位技术所需要掌握的基本实验。《北斗卫星导航定位技术实验教程》共 90 多个不同类型、不同难度的典型实验，包括北斗卫星导航时间系统、坐标系统、卫星轨道、导航电文、导航信号、单点定位、测速与授时、定位精度评估、差分定位、多系统融合定位等理论知识和操作技能实验。每个实验具有原理知识全面、实验流程清晰、操作步骤详实等特点。操作技能实验部分还提供了大量的实验数据和开源代码，从而减少实验准备的时间，更好地培养读者的实践能力。《北斗卫星导航定位技术实验教程》力求理论与实践相结合、知识与技能相统一，不仅具有教学上的典型性、代表性，更具有技术上的实用性。

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目录
第0章 绪论 1
0.1 实验教学在卫星导航原理教学中的地位和作用 1
0.2 本实验教程的内涵与指导思想 2
0.3 实验总目的和要求 2
0.4 如何做好卫星导航实验 3
0.5 开设本课程实验所需的实验条件 4
0.6 卫星导航教学实验平台简介 5
第一部分 卫星导航定位原理与方法实验
第1章 卫星导航系统原理实验 9
1.1 卫星导航系统及导航信号频点实验 9
1.2 卫星星历采集实验 14
1.3 伪距与载波相位采集实验 17
1.4 卫星信噪比与仰角关系实验 20
1.5 卫星导航接口控制文件实验 23
第2章 卫星导航时间系统转换实验 25
2.1 时间表示方式转换实验 25
2.1.1 格里高利历与儒略日的转换实验 25
2.1.2 周+周内秒与儒略日的转换实验 28
2.1.3 年+年积日+天内秒与儒略日的转换实验 29
2.2 UTC 跳秒(闰秒)实验 31
2.2.1 UTC 跳秒基础实验 31
2.2.2 UTC 跳秒查询及应用实验 33
2.3 卫星导航时与UTC 的转换实验 34
2.3.1 北斗周+周内秒与UTC 的转换实验 34
2.3.2 GPST 周+周内秒与UTC 的转换实验 36
2.3.3 GPST 累积秒与周+周内秒的转换实验 38
2.4 UTC 与本地时间转换实验 41
2.4.1 UTC 与本地时间的转换实验 41
2.4.2 UTC 与北京时间的转换实验 42
第3章 卫星导航坐标系统转换实验 44
3.1 地心地固直角坐标系与大地坐标系转换实验 44
3.1.1 地心地固直角坐标与大地经纬高坐标转换实验 44
3.1.2 地心地固直角坐标与地心经纬高坐标转换实验 47
3.2 不同地固直角坐标系转换实验 49
3.3 地心地固直角坐标系与站心坐标系转换实验 50
3.3.1 坐标旋转矩阵计算实验 50
3.3.2 地心地固直角坐标与东北天坐标转换实验 52
3.4 地心惯性坐标系与地心地固直角坐标系转换实验 54
3.4.1 岁差和章动旋转矩阵计算实验 54
3.4.2 格林尼治恒星时及地球自转矩阵计算实验 56
3.4.3 极移旋转矩阵计算实验 58
3.4.4 地心惯性坐标和地心地固直角坐标转换实验 59
第4章 卫星轨道与钟差计算实验 62
4.1 卫星星座构型组成实验 62
4.2 卫星轨道及星座设计实验 64
4.2.1 北斗星座设计实验 64
4.2.2 GPS 星座设计实验 66
4.3 根据开普勒轨道参数设计卫星轨道实验 67
4.4 根据历书计算卫星位置实验 69
4.4.1 北斗三号卫星导航系统中等精度历书计算卫星位置实验 69
4.4.2 北斗三号卫星导航系统简约历书计算卫星位置实验 73
4.4.3 北斗二号卫星导航系统历书计算卫星位置实验 75
4.4.4 GPS 历书计算卫星位置实验 77
4.5 根据星历计算卫星位置实验 79
4.5.1 北斗三号卫星导航系统MEO/IGSO 星历计算卫星位置实验 79
4.5.2 北斗二号卫星导航系统MEO/IGSO/GEO 星历计算卫星位置实验 84
4.5.3 GPS 星历计算卫星位置实验 88
4.6 根据历书计算卫星钟差实验 93
4.6.1 北斗历书计算卫星钟差实验 93
4.6.2 GPS 历书计算卫星钟差实验 95
4.7 根据导航电文计算卫星钟差实验 96
4.7.1 北斗导航电文计算卫星钟差实验 96
4.7.2 GPS 导航电文计算卫星钟差实验 97
第5章 导航信号传播误差修正实验 99
5.1 北斗二号/GPS 电离层延迟改正实验 99
5.2 北斗三号卫星导航系统电离层延迟改正实验 103
5.3 双频电离层延迟改正实验 109
5.4 对流层延迟改正实验 111
5.5 地球自转效应改正实验 114
5.6 相位中心偏移改正实验 116
5.7 相对论效应改正实验 118
第二部分 卫星导航定位接收机实验
第6章 导航信号捕获跟踪实验 123
6.1 导航信号模拟实验 123
6.2 导航信号捕获实验 127
6.3 导航信号跟踪实验 131
6.4 伪距观测值输出实验 134
6.5 导航电文解析与测量实验 137
6.5.1 北斗二号卫星导航系统导航电文解析实验 137
6.5.2 GPS 导航电文解析实验 140
第7章 接收机定位实验 143
7.1 可见性判断实验 143
7.2 几何距离计算实验 145
7.3 接收机定位解算实验 148
第8章 接收机定位精度评估实验 154
8.1 接收机定位精度评估准则实验 154
8.2 DOP 计算实验 156
第9章 接收机测速实验 160
9.1 多普勒频移计算实验 160
9.2 北斗接收机测速解算实验 162
9.3 GPS 接收机测速解算实验 164
第10章 接收机授时实验 166
10.1 北斗接收机授时解算实验 166
10.2 GPS 接收机授时解算实验 168
第11章 NMEA0183 语句功能实验 170
11.1 NMEA0183 语句获取实验 170
11.2 NMEA0183 常用语句解析实验 172
第12章 接收机数据文件输出与读取实验 176
12.1 RINEX 文件读取实验 176
12.1.1 观测值文件读取 176
12.1.2 导航电文文件读取 179
12.1.3 气象参数文件读取 181
12.2 RINEX 文件应用实验 183
第三部分 卫星导航高精度数据处理实验
第13章 多系统融合定位实验 187
13.1 多系统时间同步实验 187
13.1.1 BDT 与UTC 同步实验 187
13.1.2 BDT 与其他GNSS 时间同步实验 190
13.2 多系统融合定位解算实验 191
13.2.1 北斗+GPS 双系统融合定位实验 191
13.2.2 北斗+GLONASS 双系统融合定位实验 195
13.2.3 北斗+Galileo 双系统融合定位实验 197
13.2.4 北斗+GPS +Galileo 三系统融合定位实验 199
13.2.5 全球四系统融合定位实验 202
第14章 实时差分定位实验 205
14.1 RTCM 协议解析实验 205
14.2 RTK 解算实验 209
14.3 整周模糊度解算实验 213
第15章 精密单点定位实验 218
15.1 sp3 精密星历与钟差获取实验 218
15.2 sp3 精密星历文件读取实验 219
15.3 钟差文件读取实验 221
15.4 传播误差模型校正实验 223
15.4.1 卫星天线相位中心变化改正实验 223
15.4.2 接收机天线相位中心变化改正实验 226
15.4.3 相位缠绕改正实验 228
15.4.4 固体潮改正实验 230
15.5 PPP 解算实验 232
第16章 后处理基线解算实验 238
16.1 单基线解算实验 238
16.2 多基线解算实验 239
16.3 网平差解算实验 242
第四部分 卫星导航应用实验
第17章 基于安卓系统的导航定位应用实验 249
17.1 安卓导航定位APP 开发环境搭建实验 249
17.2 智能移动终端定位APP 开发实验 251
参考文献 255