Global Positioning System (GPS) - Theory and Practice (Compiled by Huang Dingfa)

As a monograph on research results, this book not only introduces the research results, but also takes into account the systematic nature of the theory. In the arrangement of chapters, it strives to make the theoretical system complete, but for the general basic theory, it strives to be as concise as possible in the discussion. In fact, in the development of GPS technology, the progress of data processing and analysis theory has played an extremely important role, and it actually constitutes one of the cores of GPS theory and application research. On the basis of introducing the basic observations and observation equations of GPS, this book analyzes the basic observations and their linear combinations, error sources, etc. in detail, and discusses the mathematical models of satellite positioning, such as the short baseline and long baseline positioning mathematical models. For the two key issues in GPS data processing, cycle slip detection and ambiguity decomposition theory and research results, this book has a separate chapter to elaborate on them in detail, including the FARA method and LAMBDA method of ambiguity decomposition, the fast algorithm and single epoch single method of ambiguity decomposition, and the application of wavelet analysis in GPS data processing. Satellite navigation is an important aspect of GPS applications. This book also discusses the standards for the release of differential corrections, data links (including ground-based and air-based data links), and wide-area augmentation methods. For high-precision GPS application research, this book introduces the research results of multi-antenna GPS deformation monitoring systems, data processing methods, joint processing of GPS networks and ground networks and their transformation, and GPS elevation measurement. In terms of network GPS research, this book discusses the latest research results, network GPS virtual reference station (VRS) theory, service network system, and system development and implementation. 1 Introduction to Navigation and Positioning1.1 Introduction to Navigation and Positioning Technology1.2 Radio Navigation Positioning Method1.3 Radio Navigation System2 Global Positioning System2.1 GPS System Composition2.2 GPS Reference System2.3 GPS Signal and Reception Processing2.4 GPS Satellite Orbital Motion3 Basic Observations and Observation Equations3.1 Basic GPS Observations3.2 Linear Combination of Observations3.3 Analysis of Various Error Sources4 Satellite Positioning Mathematical Model4.1 Absolute Positioning and Its Observation Equations4.2 Relative Positioning and Its Observation Equations4.3 GPS Measurement Data Processing Model4.4 Medium and Long Distance Relative Positioning5 Cycle Slip Detection and Ambiguity Decomposition5.1 Cycle Slip Detection5.2 Integer Ambiguity Decomposition Theory5.3 Search Method for Integer Ambiguity Decomposition5.4 Least-Square Ambiguity Decorrelation Adjustment (LAMBDA) Method5.5 Ambiguity Function Method for Resolving Integer Ambiguities5.6 Dual-Band Lane Ambiguity Decomposition Method5.7 6 GPS Satellite Navigation6.1 Overview of GPS Navigation6.2 DGPS Method, RTCM SC-104 and NMEA 0183 Standard6.3 Some Concepts6.4 Remote Data Communication Link6.5 Integrity Monitoring6.6 Enhancement System Example7 High-Precision GPS Automatic Deformation Monitoring7.1 Overview7.2 Theory of High-Precision GPS Automatic Deformation Monitoring7.3 Multi-antenna GPS System and Its Application in Local Deformation Monitoring7.4 High-Precision GPS Data Processing and Analysis Software GAMIT/GLOBK 8 Joint Processing and Transformation of GPS Network and Ground Network8.1 WGS-84 Coordinate System8.2 Transformation between Common Coordinate Systems8.3 Principle of Global Three-Dimensional Adjustment of GPS Network8.4 Joint Adjustment of GPS Network and Ground Network8.5 Height Benchmark and Its Height Determination8.6 Introduction to GeoNAS, a universal GPS network data processing software 9 Theory and implementation of virtual reference station system 9.1 Overview 9.2 vRS/RTK positioning principle 9.3 Key technologies of vRS/RTK 9.4 Implementation of virtual reference station system 10 Application of GPS positioning technology 10.1 Application of GPS positioning technology in scientific research 10.2 Application of GPS positioning technology in engineering technology 10.3 Application of GPS positioning technology in military technology 10.4 Application of GPS positioning technology in other fields Appendix 1 RINEX 2.10 format standard Appendix 2 GAMIT Getting Started Guide References