Contents
List of Figures XVII
List of Tables XXIII
1. Introduction and Overview 1
1.1 From Version 3 to Version 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Main O bjectives and General Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.3 Program Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.4 About this Document . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.5 Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2. Fundamental s 11
2.1 GP S and GLONASS—A Short Review . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.1.1 GPS System Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.1.1.1 GPS Satellites and Their Constellation . . . . . . . . . . 12
2.1.1.2 The Satellite Signal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.1.1.3 Signal Processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.1.2 GLONASS System Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.1.2.1 GLONASS Satellites and Their Constellation . . . . . . 17
2.1.2.2 The Signals of the GLONAS S S atellites . . . . . . . . . . 19
2.1.2.3 IGEX and IGLOS: Global GLONAS S Camp aigns . . . . 22
2.2 GNSS Satellite Orbits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.2.1 Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.2.2 Celestial Mechanics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.2.2.1 The Keplerian Orbit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.2.2.2 The Osculating Orbital Elements . . . . . . . . . . . . . 27
2.2.2.3 Deterministic Orbit Parameterization . . . . . . . . . . . 31
2.2.2.4 Pseudo-Stochastic Orbit Parameterization . . . . . . . . 32
2.2.2.5 Variational Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.2.3 Numerical Integration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.3 Observation Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.3.1 Code Pseudoranges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.3.2 Phase Pseudoranges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.3.3 Measurement Biases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.3.4 Forming Differences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.3.5 Receiver Clo cks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
2.3.6 Linear Combinations of Observations . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
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