GPS测量原理与应用AB卷及答案

1、GPS测量原理与应用 试卷A卷10、根据不同的用途，GPS网的图形布设通常有：点连式、和四种基本方式。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。题号-一一-二二-三四五总成绩合分人得分考试方式：闭卷考试时间：120分钟卷面总分：100分得分评阅人二、名词解释（每题3分，共18 分）1、伪距得分评阅人、填空（每空分，共10 分）1、GPS系统包括三大部分：空间部分一一；地面控制部分;用户部分一一。2、 GPS系统的空间部分由颗工作卫星及颗备用卫星组成，它们均匀分布在个近似圆形轨道上。3、 GPST作卫星的地面监控系统包括一个 、三个和五个。4、 GPS卫星位置

2、采用大地坐标系。5、 GPS系统中卫星钟和接收机钟均采用稳定而连续的 时间系统。6 GPS卫星星历分为和。7、 GPS接收机依据其用途可分为：接收机、接收机和接收机。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。第1页共6页2、GPS相对定位3、观测时段4、同步观测环5、后处理星历6、静态定位第2页共6页?得分评阅人&简述快速静态定位的作业方式三、简答（每题6分，共36 分）1、简述GPS系统的特点2、简述接收机的主要任务得分评阅人四、论述（共 23分）1、什么是伪距单点定位？说明用户在使用GPS接

3、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）3、简述无摄运动中开普勒轨道参数4、简述伪距定位观测方程中划横线参数的含义。2、什么是多路径误差？试述消弱多路径误差的方法。（10 分）第4页共6页式中，j为卫星数，j = 1 , 2 , 3 ,第3页共6页5、减弱电离层影响的措施。?(1) 编写定位的先后次序(6分)(2) 写出三个同步观测环和一个独立环。(4 分)第5页共6页得分评阅人五、综合分析(共13 分)(3)根据下图PDO值选择每一个同步观测环最佳的观测时段。（3 分）根据下列控制网的图形，用三台天宝 4800双频接收机作业， 相邻点的距离约1 km,仪器迁

4、移时间约20-30分钟，已知接收 机的使用序号和机号如下表，要求最少有三个同步观测环，同 步观测时间为1小时。序号机号129192293035306GP创量原理与应用 试卷A卷 答案、填仝（每空分，共10分）1. GPffl星星座；地面监控系统；GPS接收机2. 21; 3; 63. 主控站；注入站；监测站4. WGS-845. GPS6. 预报星历（广播星历）；后处理星历（精密星历）7. 导航型；测地（量）型；授时型8. 整周跳变（周跳）9. 边连式；网连式；边点混合连接、名词解释（每题3分，共18分）1. 伪距：就是由卫星发射的测距码信号到达 GP宓收机的传播时间乘以光 速所得出的量侧距离

5、。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。2. GPSffi对定位：是至少用两台GPS收机，同步观测相同的GPSfi星， 确定两台接收机天线之间的相对位置。3. 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。4. 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。5. 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GPSfi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的 卫星星历。由于这种星历是在事后向用户

6、提供的在其观测时间内的精密 轨道信息，因此称为后处理星历。6. 静态定位：如果在定位时，接收机的天线在跟踪 GPS卫星过程中，位置 处于固定不动的静止状态，这种定位方式称为静态定位。三、简答（每题6分，共36）1. 简述GP蒔统的特点1）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（分）6）全天候作业（1分）7）功能多，应用广（分）8）回答：全能性、全球性、连续性和实时性的也各 1分。2. 简述接收机的主要任务。当GPffl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）；

7、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GPS1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）。3. 简述无摄运动中开普勒轨道参数。轨道椭圆的长半径；（1分） 轨道椭圆偏心率（或轨道椭圆的短半径）；（1分） 卫星的真近点角；（1分） 升交点赤经；（1分）轨道面倾角；（1分） 近地点角距。（1分）4. 简述伪距定位观测方程中划横线参数的含义。5. 减弱电离层影响的措施。利用双频观测；（2分）利用电离层改正模型加以改正；（2分）利用同步观测值求差。（2分）6. 简述快速静态定位的作业方式。在测区

8、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）0四、论述（共23分）1. 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GPSfi星？ （13分）根据GPS1星星历和一台GP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-8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

9、，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GP訓量中，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）五、综合分析（共

10、13分） 仅为参考答案。（1）编写定位的先后次序。 观测时段1 观测时段2 观测时段3（6分） A点（接收机1） A点（接收机1） B点（接收机2）、（接收机（接收机（接收机2)2)3)（接收机（接收机（接收机3)3)1)(2分)(2分)(2分)（2）写出三个同步观测环和一个独立环。（4分）同步观测环：观测时段1的AB BD. AD三边所组成的闭合环；（1分）观测时段2的AB. BG AC三边所组成的闭合环；（1分）观测时段3的BG CD BD三边所组成的闭合环；（1分） 独立环：观测时段1的独立边ARAM观测时段3的独立边BD三边所组成的闭合环;（1分）；（没有明确写明是独立边的酌情处理）（

11、3）根据下图PDOFfi选择每一个同步观测环最佳的观测时段。（3分） 在这三个时间段内选择较好：观测时段1:5 : 00 - 6: 00 （1分）观测时段 2:13 : 30: - 14 : 30 （1 分）观测时段 3:18 : 00 - 19: 00 （1 分）（其他答案酌情处理）个o9、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。GPS测量原理与应用试卷B卷考试方式：闭卷考试时间：120分钟卷面总分：100分10、双频接收机可以同时接收L1和L2信号，利用双频技术可以消除或减弱 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 效率较高。题

12、号-一一-二二-三四五总成绩合分人得分得分评阅人二、名词解释（每题3分，共18 分）得分评阅人一、填空（每空分，共10 分）1、WGS-84大地坐标系1、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2、GPS绝对定位为坐标系原点。2、 我国目前常采用的两个国家坐标系是 和 。3、 GPS接收机的天线类型主要有： 、3、广域差分和锥形天线。4、 GPS接收机主要由 、和三部分组成5、单站差分按基准站发送信息的方式来分，可分为 和载波相位差分。6与信号传播有关的误差有电离层折射误差、7、GPS的数据处理基本流程包括数据米集、及o、数据预处4、同步观测5、异步观测环理、GPS网平差。8

13、、GPS卫星的地面监控系统包括一个 、三个和五6、整周跳变5、试说明载波相位观测值的组成部分。第3页共6页得分评阅人三、简答（每题6分，共36 分）?密6简述GPS卫星的主要作用1、简述美国GPS卫星的主要参数。2、简述卫星的受摄运动及其主要摄动力。?封3、简述动态定位的作业方法。?线得分评阅人论述（每题10分，共20 分）1、如何重建载波？其方法和作用如何？（ 10分）根据控制网的图形的观测顺序和观测时间2、GPS网的布网原则。（10 分）填写GPS作业调度表。第5页共6页?密得分评阅人五、综合分析（共16 分）根据下列控制网的图形，用三台天宝?4800双频GPS接收机作业，相临点之间的距离

14、约1 km仪器迁移时间约2030分钟，同步观测时间为1小时，已知接收机的使用序号和天线编号如下表,序号机号129192293035306根据右图编写定位的先后次序?根据下图PDOPS选择最佳的观测时段，填入gpS乍业调度表中试编写GPS（乍业调度表34时段 编号观测时间测站号/名测站号/名测站号/名机号机号机号012Gp;S测量原理与应用试卷B卷答案GPS乍业调度表亠、填空（每空分，共10分）10.地球质心11.1954年北京坐标系；1980年国家大地坐标系12单板天线；四螺旋形天线；微带天线13. GPS接收机天线单元；GPS接收机主机单元；电源14. 位置差分；伪距差分15对流层折射误差；

15、多路径效应误差16. 数据传输；基线结算17. 主控站；注入站；监测站18. N-119. 对流层折射、名词解释（每题3分，共18分）1. WGS-84大地坐标系：原点位于地球质心，Z轴指向定义的协议 地球极（CTR方向，X轴指向定义的零子午面和 CTFW道的交 点，丫轴与Z、X轴构成右手坐标系。2. GP瀝对定位：也叫单点定位，即利用 GPSfi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.3. 广域差分：基本思想是对GP觊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

16、，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。4. 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5. 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。6. 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。、简答（每题6分，共36）1简述美国GPSS星的主要参数。GP繇统的空间部分由21颗工作卫星及3颗备用卫星组成（2 分），它

17、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）。载波频率为和（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GP熨收机钟差。把

18、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 皿（）（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 F

19、r（ ）（2分）。6、简述GPSS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