GPS试题及答案要点

绪论1空间定位技术的优点测站间不需要相互通视数学模型简单且能同时确定点的三维坐标易于实现全天候观测能达到大地测量所需要的精度水平，在长距离上仍能获得高精度的定位结果观测时间比较短操作简单，功能多，应用广经济效益显著2GPS定位系统的组成及作用空间部分GPS卫星：提供星历和时间信息，发射伪距和载表信号，提供其它辅助信息地面监控部分地面监控系统：中心控制系统、实现时间同步、跟踪卫星进行定轨用户部分GPS接收机：接收并测卫星信号、记录处理数据、提供导航定位信息三、时间与坐标春分点：当太阳在黄道上从天球南半球向北半球运行时，黄道与天球赤道的交点真近点角：在轨道平面上卫星与近地点之间的地心角距.升交点赤经：在地球平面上，升交点与春分点之间的地心夹角.近地点角距：在轨道平面上近地点与升交点之间的地心角距.天球：指以地球质心为中心，半径r为任意长度的一个假想球体。为建立球面坐标系统，必须确定球面上的一些参考点、线、面和圈。岁差：指由于日月行星引力共同作用的结果，使地球自转轴在空间的方向发生周期性变化。章动：北天极除了均匀地每年西行以外，还要绕着平北天极做周期性的运动。轨迹为一椭圆。极移：地球自转轴相对于地球体的位置不是固定的， 地极点在地球表面上的位置随时间而变化的现象称为极移历元：在天文学和卫星定位中，与所获取数据对应的时刻也称历元。符合下列要求的周期运动现象可用作确定时间的基准：运动是连续的、周期性的。*运动的周期应具有充分的稳定性。运动的周期必须具有复现性，即在任何地方和时间，都可通过观察和实验，复现这种周期性运动。第四章卫星运动的基础知识及GPS卫星的坐标计算轨道：卫星在空间运行的轨迹轨道参数：描述卫星轨道位置和状态的参数卫星星历：描述卫星运动轨道的信息，是一组对应某一时刻的轨道根数及其变率预报星历：是通过卫星发射的含有轨道信息的导航电文传递给用户， 经解码获得所需的卫星星历，也称广播星历后处理星历：是一些国家的某些部门根据各自建立的跟踪站所获得的精密观测资料，应用与确定预报星历相似的方法，计算的卫星星历。五、电磁波的传播与GPS卫星信号GPS卫星所发射的信号包括载波信号、P码（或丫码）、C/A码和数据码（或D码）等多种信号分量，其中P码和C/A码统称为测距码。（1） 码的概念：表达不同信息的二进制数及其组合，称为码（2） 随机噪声码：对某一时刻来说，码元是0或1完全是随机的，这种码元幅度的取值完全无规律的码序列。导航电文及其格式：导航电文是包含有关卫星的星历、卫星工作状态、时间系统、卫星钟运行状态、轨道摄动改正、大气折射改正和由C/A码捕获P码等导航信息的数据码（或D码）。格式：1010个字绝对定位：也称单点定位，是指在协议地球坐标系中，直接确定观测站相对于坐标原点（地球质心）绝对坐标的一种方法。相对定位：用至少两台GPS接收机，同步观测相同的GPS卫星，确定两台接收机天线之间的相对位置。有静态相对定位和动态相对定位之分静态定位：接收机静置在固定测站上，观测数分钟至 2小时或更长时间，以确定测站位置的卫星定位，是不考虑轨道的有无、决定点位置的定位应用。动态定位：动态定位是以确定与各观测站相应的、运动中的、接收机载体的位置或轨迹的卫星定位。伪距：是由GPS观测而得的GPS观测站到卫星的距离，由于尚未对因卫星时钟与接收机时钟同步误差”的影响加以改正，在所测距离中包含着时钟误差因素在内，故称伪距”GPS动态定位发展特点：1、被动式测距：仪器本身不发送信号，只能被动的接受目标信号，根据信号传播的速度信号时间求单程距离。主动式测距：用电磁波测距仪发送信号，通过另一端的反射器反射回来，再由测距仪接受算出距离。3、 整周跳变：在GPS接收机接受信号时，由于种种原因，接收机整波计数器在一定时间内记录下来的周数突然发生了变化，也就是错误地记录了周数，这种突变叫做整周跳变。4、 整数解：将平差计算所得的整周未知数取为相近的整数，并作为已知数代入原方程，重新解算其它待定参数。5、 模糊度：是在全球定位系统技术的载波相位测量时，载波相位与基准相位之间相位差的首观测值所对应的整周未知数。6、 差分GPS:通过在固定测站和流动测站上进行同步观测，利用在固定测站上所测得GPS定位误差数据改正流动测站上定位结果的卫星定位。7、广域差分GPS：在一个相当大的区域中用相对较少的基准站组成差分 GPS网，各基准站将求得的距离改正数发送给数据处理中心， 由数据处理中心统一处理，将各种GPS观测误差源加以区分，然后再传给用户。优点：精度高且分布均匀、基准站个数较少；缺点：技术复杂，花费大9、 载波相位测量：是利用接收机测定载波相位观测值或其差分观测值，经基线向量解算以获得两个同步观测站之间的基线向量坐标差的技术和方法。10、SA技术：人为地将误差引入卫星钟和卫星数据中， 故意降低GPS精度。其直接影响是C/A码的精度从原先的20m降低到100m。11、 单点定位：即绝对定位。12、 GPS气象学：利用GPS理论和技术来遥感地球大气，进行气象学的理论和方法研究，如测定大气温度及水汽含量，监测气候变化等，叫做 GPS气象学13、 重建载波：在GPS信号中由于已用相位调整的方法，在载波上调整了测距码和导航电文，因而接受的载波相位已不在连续，所以在进行载波相位之前要进行调试工作设法调制在载波上的测距码和卫星电文去掉，重新获取载波。14、 多路径误差：也叫多路径效应，由发射器到接收仪，经由不同长度两路径的无线电波间互相干扰形成定位误差。卫星分布的几何图形对精度因子的影响：GPS绝对定位的误差与精度因子DOP的大小成正比，由于精度因子与所测卫星的空间分布有关，卫星的运动以及观测卫星的选择不同，所测卫星在空间分布的几何图形是变化的，导致精度因子的数值也是变化的。静态相对定位：用两台接接收机分别安置在基线的两个端点，其位置静止不动，同步观测相同的4颗以上卫星，确定两个端点在协议地球坐标系中的相对位置，这就叫做静态相对定位。优点:?消除或减弱一些具有系统性误差的影响，如卫星轨道误差、钟差和大气折射误差等。？减少平差计算中未知数的个数。动态相对定位：用一台接收机安置在基准站上固定不动，另一台接收机安置在运动载体上，两台接收机同步观测相同卫星，以确定运动点相对基准站的实时位置。伪距：就是由卫星发射的测距码信号到达GPS接收机的传播时间乘以光速所得出的量侧距离。由于卫星钟、接收机钟的误差以及信号经过电离层和对流层的延迟，量侧距离的距离与卫星到接收机的几何距离有一定的差值， 因此，称量侧距离的伪距。GPS相对定位：是至少用两台GPS接收机，同步观测相同的GPS卫星，确定两台接收机天线之间的相对位置。观测时段：测站上开始接收卫星信号到观测停止，连续工作的时间段称为观测时段，简称时段。同步观测环：三台或三台以上接收机同步观测获得的基线向量所构成的闭合环。异步观测环：在构成多边形环路的所有基线向量中，只要有非同步观测基线向量，则称该多边形环路为异步观测环，简称异步环.独立观测环：由非同步观测所获得的基线向量构成的闭合环，简称独立环.后处理星历：一些国家某些部门，根据各自建立的卫星跟踪占所获得的对 GPS卫星的精密观测资料，应用与确定广播星历相似的方法而计算WGS-84大地坐标系：原点位于地球质心，Z轴指向BIH1984.0定义的协议地球极(CTP)方向，X轴指向BIH1984.0定义的零子午面和CTP赤道的交点，丫轴与Z、X轴构成右手坐标系。GPS绝对定位：也叫单点定位，即利用GPS卫星和用户接收机之间的距离观测值直接确定用户接收机天线在WGS-84坐标系中相对坐标系原点的决对位置.广域差分:基本思想是对GPS观测量的误差源加以区分，并单独对每一种误差源分别加以模型化”，然后将计算的每一种误差源的数值，通过数据链传输给用户，以对用户GPS定位误差加以改正，达到削弱这些误差源，改善用户 GPS定位精度的目的。同步观测：同步观测是指两台或两台以上接收机同时对一组卫星进行的观测 .异步观测环：在构成多边形环路的所有基线向量中，只要有非同步观测基线向量，则该改多边形环路叫异步观测环。整周跳变：在定位过程中，卫星信号可能被暂时阻挡，或受外界干扰影响，引起卫星跟踪的暂时中断，使计数器无法累计计数，出现信号失锁，使其后的相位观测值均含有同样的整周误差，这种现象叫整周跳变，简称周跳。单差、双差、三差的概念、原理、优缺点：单差：在不同观测站，同步观测相同卫星所得观测量之差。表示为C(t)=「2(t)_」1(t):优点是卫星钟差的影响已经消除。双差：在不同观测站，同步观测同一组卫星，所得单差之差。符号表示为fk(t)二ik(t)一.「"t)二遠t)一・T(t)一」2(t)」(t)】优点是消除了接收机钟差的影响。缺点是可能组成的双差观测方程数将进一步减少。 缺点是观测方程数目明显减少，对未知参数的解算可能产生不利影响。三差：于不同历元，同步观测同一组卫星，所得观测量的双差之差。优点是消除了整周未知数的影响汐二广(t)二'、：：k(t2)加U)二垮(t2)-怔2)-2(t2) 1(t2)l-、k(ti)一喰如一」2(ti) 沁小四、问答题3、相对论效应的影响及其改正方法。GPS卫星在高20200km的轨道上运行，卫星钟受狭义相对论效应和广义相对论效应的影响，其频率与地面静止钟相比，将发生频率偏移，这是精密定位中必须顾及的一种误差影响因素。解决方法:在制造卫星钟时预先把频率降为4.449*10e-10f8、如何消除电离层折射的影响？在电离层中，气体分子受到太阳等天体各种射线辐射产生强烈电离，形成大量的自由电子和正离子。当GNSS信号通过电离层时，信号的路径发生弯曲，传播速度也会发生变化，从而使测量的距离发生偏差。双频观测、电离层延迟改正模型加以改正、相对观测(利用同步观测值求差)1、 如何用测距码来进行伪距测量？易于将十分微弱的卫星信号从噪声的汪洋大海中提取出来；可提高测距精度；可用码分多址技术来区分、处理不同卫星的信号；便于对整个系统进行控制和管理。2、 为什么快速而准确地确定整周模糊度是载波相位测量中的关键问题？(1)精确的Fr()及修复周跳后的整周计数只有与正确的 N配合使用才有意义，N出错将严重损害定位精度和可靠性。(2)在一般的GPS测量中，定位所需的时间即为确定模糊度所需的时间，快速确定N对提高GPS定位速度，提高作业效率具有重要作用。4、 零基线检验的方法、作用、目的分别是什么？方法：选择周围高度角10度以上无障碍的地方安放天线；连接电源，两台 gps接收机同步接收4颗以上卫星1-1.5小时；交换功分器与接收机接口，再观测一个时段；用随机软件计算基线坐标增量和基线长度；作用：将同一天线输出信号分成功率、相位相同的两路或多路信号送到接收机，然后将观测数据进行双差处理求得坐标增量，以检验固有误差；目的：消除卫星几何图形的影响、天线相位中心偏移、大气传播时间误差、信号多路径误差、仪器对中误差5、 什么叫线性组合观测值？有什么作用？在两个或多个观测站同步观测相同卫星的情况下，卫星的轨道误差、卫星钟差、接收机钟差以及电离层和对流层的折射误差等对观测量的影响具有一定的相关性，卫星间求差、接收机间求差、不同历元间求差等求差法叫观测值的线性组合；利用这些不同组合进行相对定位，可有效消除或减弱相关误差的影响，从而提高相对定位的精度。6、 什么是多路径误差？多路径误差对测量的影响怎样？经测站附近的反射物反射后的卫星信号若进入 GPS接收机就将与直接进入接收机的信号产生干涉，从而使观测值产生偏差，这就是所谓的多路径误差。是GPSW量中的一种重要误差源，将严重损害GPSW量的精度,严重时还将引起信号的失锁。解决方法有选择合适的站址，远离信号反射物；选择合适的接收机(装抑径板、抑径圈，抑制反射信号等)；适当延长观测时间；7、和信号传播有关的定位误差有哪些，各有什么特性？( 15分)电离层延迟：与电子含量成正比，与电磁波频率平方成反比；对载波和测距码的影响大小相等，符号相反；与电磁波传播方位有关对流层延迟：与传播方位有关、与信号频率无关多路径效应：对伪距测量的影响比载波相位测量的影响严重、取决于测站周围的环境和接收天线的性能9、 静态相对定位的差分方法：上面三种10、 GPS应用方面的内容大地控制测量中、精密工程测量及变形监测中、空中摄影测量中、线路勘测及隧道贯通测量中、地籍地形房地产、海洋测绘、智能交通、地球动力地震研究、气象航海、军事国防、航运航空、搜索、救援、遥感 6）测量7）卫星定轨8资源勘探9）通讯10）广播、电视11）电力12）时间传递11、 gps外业注意事项？明确任务、测区踏勘及收集资料、技术设计、器材准备及人员组织、选点及埋标、外业观测计划的拟定、外业观测、数据预处理、观测成果的外业检核1、 GPS系统包括三大部分：空间部分一一GPS卫星星座；地面控制部分一一地面监控系统；用户部分一一GPS接收机。2、 GPS系统的空间部分由21颗工作卫星及3颗备用卫星组成，它们均匀分布在6个近似圆形轨道上。3、 GPS工作卫星的地面监控系统包括一个主控站、三个注入站和五个监测站。4、 GPS卫星位置采用WGS-84大地坐标系。5、 GPS系统中卫星钟和接收机钟均采用稳定而连续的GPS时间系统。&GPS卫星星历分为预报星历（广播星历）和后处理星历（精密星历）。7、GPS接收机依据其用途可分为：导航型接收机、测地（量）型接收机和授时型接收机。8、 在GPS定位工作中，由于某种原因，如卫星信号被暂时阻挡，或受到外界干扰影响，引起卫星跟踪的暂时中断，使计数器无法累积计数，这种现象称为整周跳变（周跳）9、根据不同的用途，GPS网的图形布设通常有：点连式、边连式、网连式和边点混合连接四种基本方式。选择什么样的组网，取决于工程所要求的精度、野外条件及GPS接收机台数等因素。10、卫星定位中常采用空间直角坐标系及其相应的大地坐标系， 一般取地球质心为坐标系原点。11、 我国目前常采用的两个国家坐标系是1954年北京坐标系和1980年国家大地坐标系。12、 GPS接收机的天线类型主要有：单板天线；四螺旋形天线；微带天线和锥形天线。13、GPS接收机主要由GPS接收机天线单元、GPS接收机主机单元和电源三部分组成。14、 单站差分按基准站发送信息的方式来分，可分为、位置差分伪距差分和载波相位差分 。15、 与信号传播有关的误差有电离层折射误差、对流层折射误差及多路径效应误差。16、 GPS的数据处理基本流程包括数据采集、数据传输、数据预处理、基线结算、GPS网平差。18、 对于N台GPS接收机构成的同步观测环，有J条同步观测基线，其中独立基线数为N-119、 双频接收机可以同时接收Li和L2信号，利用双频技术可以消除或减弱对流层折射对观测量的影响，所以定位精度较高，基线长度不受限制，所以作业效率较咼。三、简答（每题6分，共36）简述GPS系统的特点TOC\o"1-5"\h\z1） 定位精度高 （1分）2） 观测时间短 （1分）3） 测站间无需通视 （1分）4） 可提供三维坐标（1分）5） 操作简便（0.5分）6） 全天候作业（1分）7） 功能多，应用广（0.5分）8） 回答：全能性、全球性、连续性和实时性的也各 1分。简述接收机的主要任务。当GPS卫星在用户视界升起时，接收机能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星，并能够跟踪这些卫星的运行（ 2分）；对所接收到的GPS信号，具有变换、放大和处理的功能（2分）；测量出GPS信号从卫星到接收天线的传播时间，解译出GPS卫星所发送的导航电文，实时地计算出测站的三维位置，甚至三维速度和时间（ 2分）。简述无摄运动中开普勒轨道参数。轨道椭圆的长半径；（a）（1分）轨道椭圆偏心率（e）（或轨道椭圆的短半径）；（1分）卫星的真近点角；（V）（1分）升交点赤经；（Q）（1分）轨道面倾角；（i）（1分）近地点角距。（3）（1分）简述快速静态定位的作业方式。在测区中部选择一个基准站，并安置一台接收设备连续跟踪所有可见卫星（3分）；另一台接收机依次到各点流动设站，每点观测数分钟 （3分）。四、论述（共23分）什么是伪距单点定位？说明用户在使用GPS接收机进行伪距单点定位时，为何需要同时观测至少4颗GPS卫星？（13分）根据GPS卫星星历和一台GPS接收机的伪距测量观测值来直接独立确定用户接收机天线在WGS-84坐标系中的绝对坐标的方法叫单点定位，也叫绝对定位。（5分）由于进行伪距单点定位时，每颗卫星的伪距测量观测值中都包含有接收机钟差这一误差，造成距离测量观测值很不准确。 （4分）需要将接收机钟差作为一个未知数加入到伪距单点定位的计算中，再加上坐标三个未知数，所以至少需要4个伪距观测值，即需要同时观测至少 4颗GPS卫星。（4分）2、 什么是多路径误差？试述消弱多路径误差的方法。（10分）在GPS测量中，如果测站周围的反射物所反射的卫星信号进入接收机天线，这 就和直接来自卫星的信号产生干涉，从而使观测值偏离真值，产生多路径误差。（5分）消多路径误差的方法：（1）选择合适的站址a测站应远离大面积平静地水面；（1分）b、 测站不宜选择在山坡、山谷和盆地中；（1分）c、 测站应离开高层建筑物.（1分）（2）对接收机天线的要求a在天线中设置抑径板（1分）b、接收天线对于极化特性不同的反射信号应该有较强的抑制作用。（1分）三、简答（每题6分，共36）1、 简述美国GPS1星的主要参数。GPS系统的空间部分由21颗工作卫星及3颗备用卫星组成（2分），它们均匀分布在6相对与赤道的倾角为55°的近似圆形轨道上，它们距地面的平均高度为20200K®运行周期为11小时58分（2分）。载波频率为1575.42MHz和1227.60MHz（2分）。2、 简述卫星的受摄运动及其主要摄动力。考虑了摄动力作用的卫星运动称为卫星的受摄运动（2分）。主要的摄动力有：日月引力（1分）;地球潮汐作用力（1分）;太阳辐射压力（1分）;大气阻力（1分）。3、 简述动态定位的作业方法建立一个基准站安置接收机连续跟踪所有可见卫星（2分）;流动站接收机先在出发点上静态观测数分钟，然后流动站接收机从出发点开始连续运动（2分）;按指定的时间和间隔自动测定运动载体的实体位置（2分）。4、 如何减弱GPS接收机钟差。把每个观测时刻的接收机钟差当作一个独立的未知数， 在数据处理中与观测站的位置参数一并求解。（2分）认为各观测时刻的接收机钟差间是相关的， 像卫星钟那样，将接收机钟差表示为时间多项式，并在观测量的平差计算中求解多项式的系数。 此法可大大减少未知数，其成功与否关键在与钟误差模型的有效程度。 （2分）通过在卫星间求一次差来消除接收机的钟差。（2分）5、 试说明载波相位观测值的组成部分。完整的载波相位观测值是由三部分组成的：即载波相位在起始时刻沿传播路径延迟的整周数N。（2分），和从某一起始时刻至观测时刻之间载波相位变化的整周数Int「）（2分），以及接收机所能测定的载波相位差非整周的小数部分Fr「）（2分）o6、 简述GPS卫星的主要作用。接收地面注入站发送的导航电文和其它信号；（2分）接收地面主控站的命令，修正其在轨运行偏差及启用备件等； （2分）连续地向广大用户发送GPS导航定位信号，并用电文的形式提供卫星自身的现势位置与其它在轨卫星的概略位置，以便用户接收使用。 （2分）四、论述（每题10分，共20分）1、 如何重建载波？其方法和作用如何？答：在GPS言号中由于已用相位调整的方法在载波上调制了测距码和导航电文，因而接收到的载波的相位已不在连续，所以在进行载波相位测量之前，首先要进行解调工作，设法将调制在载波上的测距码和卫星电文去掉，重新获取载波（3分）。重建载波一般可采用两种方法：一是码相关法，另一种是平方法（3分）。采用前者，用户可同时提取测距信号和卫星电文，但用户必须知道测距码的结构；采用后者，用户无须掌握测距码的结构，但只能获得载波信号而无法获得测距码和卫星电文 （4分）。2、 简述GPS网的布网原则。答：为了用户的利益，GPS网图形设计时应遵循以下原则：（1） GPS网的布设应视其目的，作业时卫星状况，预期达到的精度，成果的可靠性以及工作效率，按照优化设计原则进行。 （2分）（2） GPS网一般应通过独立观测边构成闭合图形，例如一个或若干个独立观测环，或者附合路线形式，以增加检核条件，提高网的可靠性。 （2分）（3） GPS网内点与点之间虽不要求通视，但应有利于按常规测量方法进行加密控制时应用。（2分）（4） 可能条件下，新布设的GPS网应与附近已有的GPS点进行联测；新布设的GPS网点应尽量与地面原有控制网点相联接，联接处的重合点数不应少于三个，且分布均匀，以便可靠地确定GPS网与原有网之间的转换参数。（2分）（5）GPS网点，应利用已有水准点联测高程。（2分）判断1、 GPS系统是测时测距系统。（V）2、 GPS数据预处理应先进行数据压缩，再周跳修复。（X）3、 GPS1星的测距码和数据码是采用调相技术调制到载波上的。（V）4、 禾U用双频对电离层延迟的不一样，可以消除电离层对电磁波信号延迟的影响，因此双频接收机可用于长达几千公里的精密定位。（V）5、 全球定位系统具有高精度和自动测量的特点，但是受地形、天气等自然因素影响较大。（X）6、全球定位系统使用的卫星轨道均为近圆型，运行的周期约为 24小时。（X）7、 C/A码的码长较短，易于捕获，但码元宽度较大，测距精度较低，所以C/A码又称为捕获码或粗码。（V）&由于GPS网的平差及精度评定，主要是由不同时段观测的基线组成异步闭合环的多少及闭合差大小所决定的，与基线边长度和其间所夹角度有关，所以异步网的网形结构与多余观测密切相关。（X）9、 在接收机和卫星间求二次差，可消去两测站接收机的相对钟差改正。在实践中应用甚广°（V）10、 开普勒第一定律告诉我们：卫星的地心向径，在相等的时间内所扫过的面积相等。（X）1、 子午卫星导航系统采用24颗卫星，并都通过地球的南北极运行。（X）2、GPS定位精度同卫星与测站构成的图形强度有关，与能同步跟踪的卫星数和接收机使用的通道数无关。（X）3、GPS的测距码（C/A码和P码）是随机噪声码。（X）4、用高次差的方法进行整周跳变的修复中，对于稳定性为10-10的接收机始终，观测间隔为15s，L1的频率为1.57542X109HZ用求差的方法甚至可以探测出只有几种的小周跳。（X）5、 在载波相位双差（先测站之间求差，后卫星之间求差）观测方程中，整周未知数已被消去。（X）6、 GPS!星向全球用户播发的星历，是通过交付民用的p码和用于军事目的导航定位的C/A码两种波码进行传送的。（X）7、 由于GPS网的平差及精度评定，主要是由不同时段观测的基线组成异步闭合环的多少及闭合差大小所决定的，与基线边长度和其间所夹角度有关，所以异步网的网形结构与多余观测密切相关。 （X）&GPSS位直接获得的高程是似大地水准面上的正常高。（X）10、GPSS线向量网的平差分为三种类型，其中非自由网平差与联合平差是解决GPS成果转换的有效手段。（V）理想情况下的卫星运动，是将地球视作非匀质球体，且不顾及其它摄TOC\o"1-5"\h\z动力的影响，卫星只是在地球质心引力作用下而运动。（ X）协调世界时是综合了世界时与原子时的另一种记时方法， 即秒长采用原子时的秒长，时刻采用世界时的时刻。（ V）C/A码的码长较短，易于捕获，但码元宽度较大，测距精度较低，所以C/A码又称为捕获码或粗码。（V）观测作业的主要任务是捕获GPS卫星信号，并对其进行跟踪、处理和量测，以获得所需要的定位信息和观测数据。（ V）当使用两台或两台以上的接收机，同时对同一组卫星所进行的观测称为同步观测。V子午卫星导航系统采用12颗卫星，并都通过地球的南北极运行（X）7•由于GPS网的平差及精度评定，主要是由不同时段观测的基线组成异步闭合环的多少及闭合差大小所决定的，与基线边长度和其间所夹角度有关，所以异步网的网形结构与多余观测密切相关。（ X）在接收机和卫星间求二次差，可消去两测站接收机的相对钟差改正。在实践中应用甚广。 （X对于GPS网的精度要求，主要取决于网的用途和定位技术所能达到的精度。精度指标通常是以相临点间弦长的标准差来表示。（ V）20世纪50年代末期，美国开始研制多普勒卫星定位技术进行测速、定位的卫星导航系统，叫做子午卫星导航系统 V）对GPS信号来说，电离层是色散介质，对流层是非色散介质。（V）29太阳活动周期约为10年。（X30.电磁波在电离层中的传播速度有群速度和相速度之分（V）31对流层折射对伪距测量和载波相位测量的影响相同。（V）双频改正的方法能消除对流层延迟。（X）子午卫星导航系统采用12颗卫星，都通过地球的南北极运行。（XGPS静态定位之所以需要观测较长时间，其主要目的是为了正确确定整周未知数。（V）重建载波有码相关法和平方法两种方法。其中，码相关法可获得导航电文和全波长的载波，且无需了解码的结构。（X整周模糊度的可能组合数的多少取决于初始平差后所得到的整周模糊度方差的大小和观测的卫星数。（V相对定位中的基线向量中含有2个方位基准（一个水平方法，一个垂直方位）和1个尺度基准、一个位置基准。（X）一.选择题1、瞬时天球坐标系与瞬时地球坐标系的关系正确的是（两个坐标系的 X轴之间的夹角（旋转角）二随观测时间不变）。2、 世界时UT、UTi、UT2其时间尺度的稳定度门、、门2之间的正确关系是3、 关于卫星的运行轨道说法正确的是（卫星的轨道不是在一个平面上，且是一个空间闭合曲线）。4、开机测量后，接收机能捕捉到许多卫星，那么通过连续 24小时的观测（B、任意不同观测时刻捕捉到的卫星数可能变化，卫星序号也可能变化； ）5、卫星的位置信息来自（观测文件 ）。6某个观测文件里面既含有伪距观测值'，又含有载波相位观测值门，那么（A、在观测过程中'、门不随时间变化）。7、 如果认为接收机钟差为固定参数，贝U单点测码伪距定位方程中未知参数的个数是（3）8、 观测文件中的载波相位观测量是指（B、N「int（N）•「 ）注：N。为整周未知数、血（N）为接收机计数器整周计数、：为相位差的小数部分。9、 采用平方技术重建载波，则（D可以重新获得载波，但得不到测距码和数据码。）10、某控制网共有网点数9个，同时使用4台GPS接收机进行静态相对测量，完成观测4个时段，则得到（B总基线12条、独立基线12条、必要基线数8条）。下面关于坐标系之间关系说法正确的是（D、站心地平直角坐标系与站心赤道TOC\o"1-5"\h\z地平坐标系之间必须经过平移和旋转才能相互转换。 ）目前世界上已经研制成功的或正在研制和完善的卫星定位导航系统有四种，他们的工作卫星数和备用卫星数匹配不一样，那么下面哪一个是错误的（C、GNSS系统（27+1）; ）下面关于时间系统的说法错误的是（D、GPS时和原子时的尺度一致，但起算原点不同）在无摄运动和受摄运动状态下，关于卫星运动的轨迹说法错误的是 （C、在无摄运动状态下，卫星的运动轨迹是一个近似的椭圆； ）

下面关于GPS接收机的说法正确的是（C、GPS双频接收机接收卫星信号中的两种载波是独立、分开进行的；）GPS测量定位和常规大地测量定位方法相比（A、GPSM量定位不要求点之间TOC\o"1-5"\h\z相互通视，具有全天候、全球性的特点； ）关于GPS静态定位和动态定位说法正确的是（ ）A、静态定位时，接收机必须处于静止状态，而动态定位时接收机必须处于相对定位中用到差分方法，对于短基线相对测量定位来说（ ）D、通过三差方法后，已经消除了卫星钟钟差、接收机钟差、整周未知数的影响，减弱了大气层、卫星星历误差的影响。下面关于GPS基线向量网平差的说法正确的是（）D、自由网平差的目的是检验网本身的内部符合精度及系统误差和粗差 ，同时提供大地高程数据。关于GPS点的大地高、正常高、高程异常说法错误的是（ ）C、GPS点的高程异常等于GPS点的大地高减去正常高；21、RTK是一种实时动态定位技术，它使用（ ）原理来定位。C、载波相位差分；22、 方M匚esin匚程中各符号的含义是：（Es=Ms+essinEsM=E—esinEEs— 偏近点角和Ms—平近点角。Ms—是一个假设量）。A、 M是平近点角，E是偏近点角；23、 计算GPS卫星的位置时，首先要计算卫星在轨道平面内的坐标，轨道平面坐标系轴采用下面的方法定义的（ ）A、 坐标原点在地球质心,BA、 坐标原点在地球质心,B、 坐标原点在地球质心,C、 坐标原点在地球质心,D、 坐标原点在地球质心,x轴指向春分点，x轴指向升交点，x轴指向近地点，x轴指向格林尼治,y轴与x轴垂直y轴与x轴垂直y轴与x轴垂直y轴与x轴垂直TOC\o"1-5"\h\z24、消除多路径影响的最有效措施是（ ）A、选择合适的测站位置进行观测。25、为了消除或减弱电离层对GPS观测的影响，最好的方法是（ ）A、 利用双频观测26、之所以把GPS观测到的距离称为伪距，主要是由于（ ）。B、 GPS接收机的时钟与GPS时间系统存在偏差。27、 如果测站的坐标是已知的，贝U至少观测（B、3 ）颗卫星就可以实现授时28、GPS网的数据处理过程是D、数据采集一数据下载一数据预处理一基线解算一网平差。TOC\o"1-5"\h\z29、GPS高程为什么要转化为正常高？（ ）。A、GPS高程相对于椭球面，与我们所使用的高程不一样。30、GPS导航电文包括（C、卫星的轨道参数）。32、在用导航电文计算GPS卫星的位置时，必须采用迭代法进行计算的是（B、偏近点角； ）o33、消除电离层影响的最有效措施是（B、用两个频率的载波进行观测；）。34、 某控制网共有网点数6个，同时使用3台GPS接收机进行静态相对测量，要求每个测站观测两次，则得到（ ）。A、 时段数为4,总基线12条、独立基线8条；35、 对于载波相位的线性组合，下面的说法哪个是正确的（ ）。A、站际间单差可以消除接收机钟差参数；37、GPS测量的精度可以用DOP表示，关于DOP的说法正确的是（ ）。C、水平精度用HDOP表示。38、 在所有的与信号传播有关的误差中，如果不采取措施消除，影响最大的是（C、电离层折射； ）。39、RTK特指差分GPS中的哪一种（D、载波相位差分 ）。GPS卜B、 消除电离层延迟widelane旳1戈L的杲为了C、 便于确定整周模糊度C、WGS-84在一般的GPS短圧线:测B屮应尽邑采皿C、双差固定解&载波相位观测值和用C/A码测定的伪距观测值所受到的__B—是相同的。B、对流层延迟7、GPS观测值在接收机间求差后可消除_C卫星钟差GPSM量原理及应用二、简答1.简述GPS在测绘工程中应用的优点有哪些？定位精度高；2.观测时间短；3.测站间无需通视；4.可提供三维坐标；5.操作简便；6.全天候作业；7.功能多，应用广GPS定位系统有哪几部分组成的？各部分的作用是什么？（1） GPS卫星星座接受地面站发来的导航电文和其他信号接受地面站的指令，修正轨道偏差并启动备用设备连续不断地向地面发送GPS导航和定位信号（2） 地面监控系统主控站：收集数据；处理数据；监测协调；控制卫星注入站：将主控站发来的导航电文注入到相应卫星的存储器监测站：接收卫星信号，为主控站提供卫星的观测数据（3） GPS言号接收机捕获卫星信号，计算出测站的三维位置或三维速度和时间，达到导航和定位的目的天球直角坐标系是如何建立的？天球球面坐标系如何表示空间点的位置？球面坐标系原点与直角坐标系原点重合，位于地球质心0,以原点0至空间点P的距离r作为第一参数；以0P与0Z轴的夹角9作为第二参数（在实际工作中常以S=90°-9代替9作为第二参数）。第三参数a为ZOX平面与ZOP平面的夹角，自ZOX平面起算右旋为正。试写出天球球面坐标与天球直角坐标的转换关系公式。X二rcosacos61Y=rsinacosSZ=rsin8r=VXz*Y2+Z2a=arctan、“山的（帯5.简述瞬时极天球坐标系与固定极天球坐标系的区别。瞬时极天球坐标系，即真天球坐标系，可以方便地与地球坐标系相互变换，但由于真天极和真春分点方向不断变化，时瞬时极天球坐标系的坐标轴指向不断变化，不是惯性坐标系。固定极天球坐标系是三轴指向不变的坐标系。GPS定位对坐标系有何要求？定义一个空间直角坐标系条件有哪些？要求：（1） 需要卫星与地面点的位置统一在一个坐标系内（2） 需要采用空间直角坐标系，以便于天球与地球坐标系进行转换（3） 天球与地球坐标系的建立上拥有简便的变换关系定义一个空间直角坐标系条件：（1）坐标原点的位置；（2）三个坐标轴的指向；（3）长度单位.简述WGS-84CGCS200空间直角坐标系是如何建立的？WGS-84原点位于地球质心，Z轴指向BIH1984.0定义的协议地球极（CTP方向，X轴指向BIH1984.0的零子午面和CTP赤道的交点，丫轴与乙X轴构成右手坐标系.CGCS200C原点在地心，Z轴为国际地球旋转局（IERS）参考极（IRP）方向，X轴为IERS的参考子午面（IRM）与垂直于Z轴的赤道面的交线，Y轴与Z轴和X轴构成右手正交坐标系。简述定义时间系统和时间尺度的条件分别是什么？时间系统：尺度；原点.时间尺度：周期运动；该周期是连续稳定的；该周期可观测和用实验复现.GPS寸间系统是如何建立的？秒长采用原子时秒长，原点定义在UTC的1980年1月6日0时与协调世界时对齐。10•开普勒轨道6参数分别是什么？各参数作用？参数：椭圆长半径a,偏心率e;真近点角V;升交点赤经Q;轨道面的倾角i;近地点角距3o作用：(1)a,e确定了卫星轨道的形状和大小Q,i确定了卫星轨道平面一地球体之间的相关位置3确定了轨道椭圆在轨道平面上的方位V确定了卫星在轨道上的瞬时位置试述GPS卫星信号的内容及其作用？载波一一加载和传送码信号，其本身也是重要的测量对象测距码一一测定站星距离数据码 确定卫星的瞬时位置简述C/A码和P码各自特点？C/A码:码元宽度较大，码长较短，易于捕获。结构公开，可供广大用户使用。P码：码元宽度较小，码长较长，不易捕获。结构不公开，供美军方及特权用户用。简述GPS接收机由哪几个单元组成的？信号通道作用？组成：GPS接收机天线单元、变频器及中频放大器和电源。作用：搜索卫星并牵引跟踪卫星；对广播电文数据信号实行接扩，解调出广播电文；进行站星距离测量。GPS接收机按不同标准分类有哪些？按用途分类：导航型接收机测地型接收机授时型接收机按载波频率分类：单频接收机双频接收机按通道数分类：多通道接收机序贯通道接收机多路多用通道接收机按工作原理分类：码相关型接收机平方型接收机混合型接收机干涉型接收试述GPS单点定位原理，写出定位方程式.就是将飞行卫星的瞬时位置作为已知点，采用空间后方距离交会，得到待定点的空间位置。Pl彳(卜好+(丫-丫爭+仏■卩)2p2=vV-x2)2+(y-v2)2+(z-z2)2p3=V(X-X3)2+(Y-Y3)2*(Z-ZJ)2按不同分类标准GPS定位可分为那些？按测距原理：伪距法定位，载波相位定位，差分GPS定位按待定点运动状态：静态定位，动态定位GPS在导航和经典相对静态定位中的测距方法分别是什么？测距码测距和载波相位测距重建载波的方法有哪两种？其优缺点分别是什么？方法：码相关法和平方法优缺点:采用前者，用户可同时提取测距信号和卫星电文，但用户必须知道测距吗的结构；采用后者，用户无须掌握测距吗的结构，但只能获得载波信号而无法获得测距码和卫星电文。简述多普勒三次差分中的一次差分分别在哪些观测值间求差？每次差分能消减那些误差的影响？试写出一次差分的方程式？一次差分：1） 在卫星间求差分（星际差分），星际一次差分消除了接收机钟差，也削弱了电离层、对流层误差影响；2） 在测站间求差分（站际差分），站际差分消除了卫星钟差，同时也削弱了电离层、对流层误差影响；3） 在历元间求差分（历元差分），历元间一次差分消除了卫星和接收机钟差，同时也削弱了电离层、对流层误差影响，特别注意的是还消除了初始整周未知数N。.20.SA和AS技术的目的是什么？实施SA和AS技术后对定位有何影响？目的:美国为防了防止未经许可的用户把GPS用于军事目的（进行高精度实时动态定位）。影响：降低单点定位的精度；降低长距离相对定位的精度； AS技术会对高精度相对定位数据处理，整周未知数的确定带来不便。图形强度因子可分为哪几类？图形强度误差与何有关？并说明原因分类：平面位置精度因子HDOP高程精度因子VDOP空间位置精度因子PDOP接收机钟差精度因子TDOP几何精度因子GDOP与等效距离误差（T0有关Mv=VDOP■(ToMp=PDOP・QqMj=TDOP-%MH=HDOP-aoMg=GDOP・％原因：精度因子的数值是有接收机与卫星在空间的几何图形分布决定的。 高度截止角越小，六面体体积越大，所测卫星在空间的分布范围也越大，图形强度因子越小，但传播误差增大，对等效距离影响越大，因此在测量定位中高度截止角一般定为8-15 。差分GPS可分为哪几类？各自的构成、特点和适应范围？单基准站差分：分为位置差分、伪距差分和载波相位差分；结构和算法简单，技术上较为成熟。主要用于小范围差分定位工作。局部区域差分：有多个基准站，每个基准站与用户之间均有无线电数据通信连；用户与基准站之间的距离一般在500km以内才能获得较好的精度，适用于较大范围差分定位工作。广域差分：对GPS观测量的误差源加以区分，表现在星历误差、大气延时误差和卫星钟差误差三方面。特点是大范围定位精度布均匀，覆盖区域广，硬件设备及通信工具昂贵。应用于一国或几个国家的广大区域（2000km的差分定位。GPS测量与卫星、信号传播、接收机有关的误差分别有哪些？相应的削减措施有哪些？与卫星有关的误差：星历误差措施：建立自己的卫星跟踪网独立定轨，轨道松弛法，同步观测值求差。钟误差措施：导航电文给出参数改正，相对定位。相对论效应措施：在制造卫星钟时预先把频率将为0.00455Hz。与信号传播有关的误差：电离层措