河南理工大学gps复习

一、名词解释1.广播星历:也叫预报星历,是指相对参考历元的外推星历。是由 GPS 卫星通过导航电文直接向用户播发的用于实时数据处理的预报（外推）星历。2.卫星星历:是用于描述太空飞行体位置和速度的表达式-两行式轨道数据系统,3.GNSS（Global Navigation Satellite System）全球导航卫星系统是一种以卫星为基础的无线电导航系统。系统可发送高精度、全天时、全天候、连续实时的导航、定位和授时信息，是一种可供海陆空领域的军民用户共享的信息资源。4.整周未知数：又称为整周模糊度是载波在空间传输的整周期数，无法通过观测获得的未知数。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。5.同步观测：两台或两台以上接收机同时对同一组卫星进行观测。6.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构成的闭合环。7.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,则该多边形环路叫异步观测环。二、简答1.简述 GPS 的系统由 3 部分组成：空间部分地面监控部分用户接收部分。空间部分:即 GPS 卫星基座由 24 颗卫星组成,21 颗工作卫星,3 颗备用卫星,均分布在 6 个地心轨道平面内,每个轨道 4 颗卫星，卫星倾角为 45,轨道平均高度 20200km,运行周期为 11 小时 58 分,每颗 GPS 卫星带有 4 台高精度原子钟,能为定位提供高精度的时间标准。地面监控部分:主要负责 GPS 卫星系统的正常运行。GPS 系统的地面监控网络区段目前由 5 个站组成。其中包括：主控站,地面天线站和监测站。主控站协调、管理所有地面监控网络的工作。地面天线站有 3 个,其任务是将卫星星历,种差,导航电文和其他控制指令注入到相应卫星的存储系统。监控站的主要任务是为MCS 编算导航电文提供观测数据。用户接收部分:由 GPS 接收机硬件和相应的数据处理软件及微处理机及其终端设备组成。GPS 接收机硬件包括接收主机、天线和电源。GPS 接收机可分为导航型,测量型,授时型。2.简述 GPS 误差来源及克服方法主要误差来源可分为：与 GPS 卫星有关的误差；与信号传播有关的误差；与接收设备有关的误差。与 GPS 卫星有关的误差包括:卫星轨道误差、卫星时表误差、SA 干扰误差、相对论效应的影响。与传播途径有关的误差包括:电离层折射、对流层折射、多路径效应。与 GPS 接收机有关的误差包括:接收机钟差、接收机的位置误差、接收机天线相位中心偏差。克服系统误差的方法是模型法,求差法,参数法,回避法,延长观测时间法等。克服随机误差的方法是精确对准,固定观测等。3.与接收机有关误差主要包括：观测误差、接收机钟差、天线相位中心偏移误差。观测误差主要是指仪器硬、软件对 GPS 信号的分辨率误差。一般认为观测的分辨误差约为信号波长的 1%。接收机天线相对于观测站中心的安置误差，主要是天线的安置对中误差以及量取天线高的误差，在精密定位工作中，必须认真，仔细操作，以尽量减小这种误差的影响。接收机钟差。尽管 GPS 接收机装有高精度的石英钟，其日频率稳定度可以达到 10 的-11 方，但对载波相位观测的影响仍是不可忽视的。天线的相位中心位置偏差。在 GPS 定位中,实际上天线的相位中心位置随着信号输入的强度和方向不同而有所变化,即观测时相位中心的瞬时位置（称为视相位中心）与理论上的本单位中心位置将有所不同,天线相位中心的偏差对相对定位结果的影响,根据天线性能的优劣,可达数毫米至数厘米。所以对于精密相对定位，这种影响是不容忽视的。4.GPS 网的选点原则观测站(即接收天线安置点)应远离大功率的无线电发射台和高压输电线，以避免其周围磁场对 GPS 卫星信号的干扰。接收机天线与其距离一般不得小于200m；观测站附近不应有大面积的水域或对电磁波反射(或吸收)强烈的物体，以减弱多路径效应的影响；观测站应设在易于安置接收设备的地方，且视野开阔。在视场内周围障碍物的高度角，一般应大于 1015,以减弱对流层折射的影响；观测站应选在交通方便的地方，并且便于用其它测量手段联测和扩展；对于基线较长的 GPS 网，还应考虑观测站附近具有良好的通讯设施(电话与电报、邮电)和电力供应，以供观测站之间的联络和设备用电；点位选定后(包括方位点)，均应按规定绘制点位注记，其主要内容应包括点位及点位略图，点位的交通情况以及选点情况等5.GPS 网的设计原则GPS 网中不应存在自由基线。GPS 网中的闭合条件中基线数不可过多。GPS 网应以“每个点至少独立设站观测两次”的原则布网。为了实现 GPS 网与地面网之间的坐标转换,GPS 网至少应与地面网有 2 个重合点。为了便于观测,GPS 点应选择在交通便利、视野开阔、容易达到的地方。6.RTK 工作原理及其系统组成RTK GPS 定位设备:GPS 接收设备、数据传输系统、软件系统。该系统中至少应包含两台 GPS 接收机,其中一台安置在基准站上,另一台或若干台分别安置在不同的流动用户站上。基准站应设在坐标已知的点上,且观测条件较好的位置上。作业期间,基准站的接收机应连续跟踪全部可见 GPS 卫星,并将观测数据通过数据传输系统,实时地发送给用户站。GPS 接收机可是单频或双频,当系统中包含多个用户接收机时,基准站上的接收机宜采用双频接收机。基准站与用户站之间的联系是由数据传输系统(数据链)完成的，数据传输设备是实现实时动态测量的关键设备之一,它由调制解调器和无线电台组成。在基准站上,调制解调器将有关的数据进行编码和调制,然后由无线电发射台发射出去。用户站上的无线电接收台将其接收下来,并由解调器将数据解调还原,送入用户站上的GPS 接收机中。实时动态测量的软件系统应具有如下主要功能：整周未知数的动态快速解算。实时解算用户站在 WGS-84 地心坐标系下的三维坐标。求解坐标系之间的转换参数。根据转换参数,进行坐标系统的转换。解算结果质量分析与精度评定。测量结果的显示与绘图。7.位置差分原理这是一种最简单的差分方法,任何一种 GPS 接收机均可改装和组成这种差分系统。安装在基准站上的 GPS 接收机观测 4 颗卫星后便可进行三维定位,解算出基准站的坐标。由于存在着轨道误差、时钟误差、SA 影响、大气影响、多径效应以及其他误差,解算出的坐标与基准站的已知坐标是不一样的,存在误差。基准站利用数据链将此改正数发送出去,由用户站接收,并且对其解算的用户站坐标进行改正。最后得到的改正后的用户坐标已消去了基准站和用户站的共同误差,例如卫星轨道误差、SA 影响、大气影响等,提高了定位精度。以上先决条件是基准站和用户站观测同一组卫星的情况。位置差分法适用于用户与基准站间距离在100km 以内的情况。缺点主要是:要求基准站与用户站比须保持观测同一组卫星,由于基准站与用户站接收机的配备可能不完全相同,且两站观测环境也不完全相同,因此难以保证两站观测同一组卫星,产生的误差可能会不很匹配,从而影响定位精度。坐标差分定位效果不如位居差分好。3、论述题一结合测绘类专业谈谈 GPS 技术在测绘以及其它行业的应用1.GPS 在测绘工程的应用控制测量:a.建立和维持全球性的参考框架 b.建立各级国家平面控制网 c.可用于滑坡变形监测,高层建筑物“风动”和 沉降监测,可利用 GPS 布设城市控制网,工程测量控制网,方便城市建设中的各种工程测量。数字测图:在测图中的野外作业时,GPS 凭借着自身测量精度高,测量范围广,测量速度快,观测自动化程度高等特点,在测绘地形图中发挥重要作用勘测方面:GPS 可广泛应用于各种线路工程测量.例如 GPS 在现代高等级公里铁路,高压线线路,水里工程等方面实现实时动态定位技术进行高精度的实时定位与快速放样等关键技术,减少工程前期的资金投入和缩短了工程时间。GPS 在矿山地质勘测和水电工程勘测中发挥了重要作用,有利于矿山,水电工程基础工程的建设,能够快速的提供地形等相关信息,以设计出最优化的方案。2.GPS 技术在其他方面的应用军事方面:GPS 可作为航空航海导弹的定位作用的导航系统,他的应用大大提高了对军队的指挥控制,多军兵种的协同作战和快速反应能力,大幅度的提高了武器装备的打击精度和效能。科研方面:GPS 技术在空间卫星对接方面的应用,利用 GPS 技术提供的动态的实时的定位信息,可实现可视化的空间卫星对接演示图,确保在太空中,卫星或者空间站与飞船的精确对接工作顺利进行,大大提高额空间作业的安全系数。日常生活方面:GPS 安装在汽车上,可实现对车辆的导航,就为车主在驾驶的过程中提供了丰富可靠的信息,提供优化的驾驶路线方案,可单控路面交通信息,车载 GPS 也看寻找失踪车辆实现跟踪重要部门重要车辆,实时掌握其动态信息。在精细农业中,将 GPS 安装在农机上,可根据 GPS 接收的信息数据,实现精确的耕作,犁地,播种,收割,喷洒农药等工作,从而减少相邻耕地间的矛盾和纠纷。将 GPS 装备到个人身上,在野外旅游和野外探险中可随时提供相关地理信息,并可快捷地找到合适的野营地点，不必担心迷路。2、GPS 伪距测量的基本原理基本原理:在基准站上利用已知坐标求出测站至卫星的距离,然后将其与接收机测定的含有各种误差的伪距进行比较,并利用一个滤波器对所获得的差值进行滤波器求出其偏差(伪距改正数),最后将所以卫星的伪距改正数传输给用户站,用户站利用次伪距改正数改正所测量的伪距,求出用户站自身的坐标。定位原理:GPS 卫星在钟脉冲的驱动下生成某一结构的伪随机噪声码 a(t).经过t 时间的传播,该码信息达到 GPS 接收机 a(t-t).接收机判断信号来源后在自己的钟脉冲驱动下生成 a(t).将接收机生成 a(t)通过码移位器延迟t 并将 送至积分相关器与 a(t-t)进行相关比较,当相关系数 R=max 以)(ta为 t=t.卫星至接收机的距离 tcp伪距观测方程: )()()()( tffttcft sisisisisi GPS 静态绝对定位的精度,由两个因素确定:其中一个因素是单位权中误差 ，0它由码相关伪距测量的精度、卫星星历精度以及大气折射影响等许多因素确定；另一个因素是未知参数的协因数矩阵 。kGiQ)(3、结合载波相位测量简述数据处理过程1.外业数据采集:选择 3 台 GPS 接收机采用边连式构网,分别 0601,0602,0604,K01 组网2.数据下载与管理:根据相对应的项目给 GPS 接收机编号,并下载到相应的文件中,并编辑文本记录仪器型号.GP