单差双差三差分解

1.

静态相对定位中，在卫星之间求一次差可有效消除或削弱的误差项为：A

A.卫星钟差

B.电离层延迟误差

C.星历误差

D.接受机钟差2.

什么是单差、双差和三差，它们各有什么特点？

答：将直接观察值相减，所获得的成果被当做虚拟观察值，称为载波相位观察值的单差。涉及在卫星间求一次差，在接受机间求一次差，在不同历元间求一次差三种求差法。在载波相位测量的一次求差基础上继续求差所获得的成果被当成虚拟观察值，称为双差。常见的二次求差也有三种：在接受机和卫星间求二次差；在接受机和历元间求二次差；在卫星和历元间求二次差。二次差仍可继续求差，称为求三次差。只有一种三次差，即在卫星、接受机和历元间求三次差。

考虑到GPS定位的误差源，事实上广为采用的求差法有三种：在接受机间求一次差，在接受机和卫星间求二次差，在卫星、接受机和历元间求三次差。他们各自的特点分别是：

1）在接受机间求一次差：能够消除卫星钟差；接受机钟差参数数量减少，但并不能消除接受机钟差；卫星星历误差、电离层误差、对流层延迟等的影响也可得以削弱。

2）在接受机和卫星间求二次差：卫星钟差被消去；接受机相对钟差也被消去；在每个历元中双差观察方程的数量均比单差观察方程少一种；参数较少用普通的计算机就可胜任数据解决工作。

3）在卫星、接受机和历元间求三次差：在二次差的基础上进一步消去了整周含糊度参数，但这并没有多少实际意义；三差解是一种浮点解；三差方程的几何强度较差。普通在GPS测量中广泛采用双差固定解而不采用三差解，普通仅被当做较好的初始值，或用于解决整周跳变的探测与修复、整周含糊度的拟定等问题。3.为什么在普通的GPS定位中广泛采用双差观察值？

答:由于双差观察存在下列的优点:消去了卫星钟差；接受机相对钟差也被消去；在每个历元中双差观察方程的数量均比单差观察方程少一种；参数大大减少,用普通的计算机就可胜任数据解决工作。4.为什么在静态相对定位载波测量中广泛采用求差法？

答:在载波测量中,多出参数的数量往往非常多，这样数据解决的工作量十分庞大，对计算机及作业人员的素质也会提出较高的规定。另外，未知参数过多使得解的稳定性削弱。而通过观察值相减即求差法可消除多出观察数，从而大大减少了工作量。5.什么是宽巷观察值？如何运用宽巷观察值？

答:宽巷观察值为两个不同频率的载波(L1,L2)相位观察值间的一种线性组合，即。其对应的频率为，对应的波长为，对应的整周含糊度为。由于宽巷观察值的波长达86cm，运用它能够很容易精确拟定其整周含糊度，进而精确拟定N1和N2。GPS误差GPS测量是通过地面接受设备接受卫星传送来的信息，计算同一时刻地面接受设备到多颗卫星之间的伪距离，采用空间距离后方交会办法，来拟定地面点的三维坐标。因此，对于GPS卫星、卫星信号传输过程和地面接受设备都会对GPS测量产生误差。重要误差来源可分为：与GPS卫星有关的误差；与信号传输有关的误差；与接受设备有关的误差与卫星有关的误差（1）卫星星历误差卫星星历误差是指卫星星历给出的卫星空间位置与卫星实际位置间的偏差,由于卫星空间位置是由地面监控系统根据卫星测轨成果计算求得的,因此又称为卫星轨道误差。它是一种起始数据误差,其大小取决于卫星跟踪站的数量及空间分布、观察值的数量及精度、轨道计算时所用的轨道模型及定轨软件的完善程度等。星历误差是GPS测量的重要误差来源.（2）卫星钟差卫星钟差是指GPS卫星时钟与GPS原则时间的差别。为了确保时钟的精度，GPS卫星均采用高精度的原子钟，但它们与GPS原则时之间的偏差和漂移和漂移总量仍在1ms～0.1ms以内，由此引发的等效误差将达成300km～30km。这是一种系统误差必须加于修正。（3）SA干扰误差SA误差是美国军方为了限制非特许顾客运用GPS进行高精度点定位而采用的减少系统精度的政策，简称SA政策，它涉及减少广播星历精度的ε技术和在卫星基本频率上附加一随机抖动的δ技术。实施SA技术后，SA误差已经成为影响GPS定位误差的最重要因素。即使美国在5月1日取消了SA，但是战时或必要时，美国可能恢复或采用类似的干扰技术。(SA技术其重要内容是:1.在广播星历中故意地加入误差,使定位中的已知点(卫星)的位置精度大为减少;2.故意地在卫星钟的钟频信号中加入误差,使钟的频率产生快慢变化,造成测距精度大为减少.)（4）相对论效应的影响这是由于卫星钟和接受机所处的状态(运动速度和重力位)不同引发的卫星钟和接受机钟之间的相对误差。编辑本段与传输途径有关的误差（1）电离层折射在地球上空距地面50～100km之间的电离层中,气体分子受到太阳等天体多个射线辐射产生强烈电离,形成大量的自由电子和正离子。当GPS信号通过电离层时,与其它电磁波同样,信号的途径要发生弯曲,传输速度也会发生变化,从而使测量的距离发生偏差,这种影响称为电离层折射。对于电离层折射可用3种办法来削弱它的影响:①运用双频观察值,运用不同频率的观察值组合来对电离层的延尺进行改正。②运用电离层模型加以改正。③运用同时观察值求差,这种办法对于短基线的效果尤为明显。（2）对流层折射对流层的高度为40km下列的大气底层,其大气密度比电离层更大,大气状态也更复杂。对流层与地面接触并从地面得到辐射热能,其温度随高度的增加而减少。GPS信号通过对流层时,也使传输的途径发生弯曲,从而使测量距离产生偏差,这种现象称为对流层折射。削弱对流层折射的影响重要有3种方法:①采用对流层模型加以改正,其气象参数在测站直接测定。②引入描述对流层影响的附加待估参数,在数据解决中一并求得。③运用同时观察量求差。（3）多途径效应测站周边的反射物所反射的卫星信号(反射波)进入接受机天线,将和直接来自卫星的信号(直接波)产生干涉,从而使观察值偏离,产生所谓的“多途径误差”。这种由于多途径的信号传输所引发的干涉时延效应被称作多途径效应。削弱多途径误差的办法重要有:①选择适宜的站址。测站不适宜选择在山坡、山沟和盆地中,应离开高层建筑物。②选择较好的接受机天线,在天线中设立径板,克制极化特性不同的反射信号编辑本段与GPS接受机有关的误差（1）接受机钟差GPS接受机普通采用高精度的石英钟,接受机的钟面时与GPS原则时之间的差别称为接受机钟差。把每个观察时刻的接受机钟差当作一种独立的未知数,并认为各观察时刻的接受机钟差间是有关的,在数据解决中与观察站的位置参数一并求解，可削弱接受机钟差的影响。（2）接受机的位置误差接受机天线相位中心相对测站标石中心位置的误差,叫接受机位置误差。其中涉及天线置平和对中误差,量取天线高误差。在精密定位时,要认真操作,来尽量减少这种误差影响。在变形监测中,应采用有强制对中装置的观察墩。相位中心随着信号输入的强度和方向不同而有所变化,这种差别叫天线相位中心的位置偏差。这种偏差的影响可达数毫米至厘米。而如何减少相位中心的偏移是天线设计中的一种重要问题。在实际工作中若使用同一类天线,在相距不远的两个或多个测站同时观察同一组卫星,可通过观察值求差来削弱相位偏移的影响。但这时各测站的天线均应按天线附有的方位标进行定向,使之根据罗盘指向磁北极。（3）接受机天线相位中心偏差在GPS测量时,观察值都是以接受机天线的相位中心位置为准的,而天线的相位中心与其几何中心,在理论上应保持一致。但是观察时天线的相位中心随着信号输入的强度和方向不同而有所变化,这种差别叫天线相位中心的位置偏差。这种偏差的影响可达数毫米至厘米。而如何减少相位中心的偏移是天线设计中的一种重要问题。编辑本段差分GPS(DGPS)原理根据差分GPS基准站发送的信息方式可将差分GPS定位分为三类，即：位置差分、伪距差分和相位差分。这三类差分方式的工作原理是相似的，即都是由基准站发送改正数，由顾客站接受并对其测量成果进行改正，以获得精确的定位成果。所不同的是，发送改正数的具体内容不同，其差分定位精度也不同。编辑本段位置差分原理这是一种最简朴的差分办法，任何一种GPS接受机均可改装和构成这种差分系统。安装在基准站上的GPS接受机观察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、多径效应以及其它误差，解算出的坐标与基准站的已知坐标是不同的，存在误差。基准站运用数据链将此改正数发送出去，由顾客站接受，并且对其解算的顾客站坐标进行改正。最后得到的改正后的顾客坐标已消去了基准站和顾客站的共同误差，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顾客站观察同一组卫星的状况。位置差分法合用于顾客与基准站间距离在100km以内的状况。编辑本段伪距差分原理伪距差分是现在用途最广的一种技术。几乎全部的商用差分GPS接受机均采用这种技术。国际海事无线电委员会推荐的RTCMSC-104也采用了这种技术。在基准站上的接受机规定得它至可见卫星的距离，并将此计算出的距离与含有误差的测量值加以比较。运用一种α-β滤波器将此差值滤波并求出其偏差。然后将全部卫星的测距误差传输给顾客，顾客运用此测距误差来改正测量的伪距。最后，顾客运用改正后的伪距来解出本身的位置，就可消去公共误差，提高定位精度。与位置差分相似，伪距差分能将两站公共误差抵消，但随着顾客到基准站距离的增加又出现了系统误差，这种误差用任何差分法都是不能消除的。顾客和基准站之间的距离对精度有决定性影响。编辑本段载波相位差分原理测地型接受机运用GPS卫星载波相位进行的静态基线测量获得了很高的精度（10-6～10-8）。但为了可靠地求解出相位含糊度，规定静止观察一两个小时或更长时间。这样就限制了在工程作业中的应用。于是探求快速测量的办法应运而生。例如，采用整周含糊度快速逼近技术（FARA）使基线观察时间缩短到5分钟，采用准动态（stopandgo），来回重复设站（re-occupation）和动态（kinematic）来提高GPS作业效率。这些技术的应用对推动精密GPS测量起了增进作用。但是，上述这些作业方式都是事后进行数据解决，不能实时提交成果和实时评定成果质量，很难避免出现事后检查不合格造成的返工现象。差分GPS的出现，能实时给定载体的位置，精度为米级，满足了引航、水下测量等工程的规定。位置差分、伪距差分、伪距差分相位平滑等技术已成功地用于多个作业中。随之而来的是更加精密的测量技术—载波相位差分技术。载波相位差分技术又称为RTK技术（realtimekinematic），是建立在实时解决两个测站的载波相位基础上的。它能实时提供观察点的三维坐标，并达成厘米级的高精度。与伪距差分原理相似，由基准站通过数据链实时将其载波观察量及站坐标信息一同传送给顾客站。顾客站接受GPS卫星的载波相位与来自基准站的载波相位，并构成相位差分观察值进行实时解决，能实时给出厘米级的定位成果。实现载波相位差分GPS的办法分为两类：修正法和差分法。前者与伪距差分相似，基准站将载波相位修正量发送给顾客站，以改正其载波相位，然后求解坐标。后者将基准站采集的载波相位发送给顾客台进行求差解算坐标。前者为准RTK技术，后者为真正的RTK技术。RTK和在此基础上发展的VRS在有效范畴内都能达成厘米级的定位精度。要确知卫星所处的精确位置。首先，要通过深思熟虑，优化设计卫星运行轨道，并且，要由监测站通过多个手段，持续不停监测卫星的运行状态，适时发送控制指令，使卫星保持在对的的运行轨道。将对的的运行轨迹编成星历，注入卫星，且经由卫星发送给GPS接受机。对的接受每个卫星的星历，就可确知卫星的精确位置。这个问题解决了，接下来就要解决精确测定地球上某顾客至卫星的距离。卫星是远在地球上层空间，又是处在运动之中，我们不可能象在地上量东西那样用尺子来量，那么又是如何来做的呢？如何测定卫星至顾客的距离编辑本段GPS的6种误差GPS导航定位涉及下列六种误差:.星历误差—予报的卫星位置的误差;.卫星钟差—予报的卫星钟差,涉及SA;电离层误差—由于电离层效应引发的观察值的误差;对流层误差—由于对流层效应引发的观察值的误差;多径误差—由于反射信号进入接受机天线引发的观察值的误差;接受机误差—由于热噪声、软件和各通道之间的偏差引发的观察值误差。现在正在运行的全球卫星导航定位系统有美国的（GPS）和俄罗斯的（GLONASS）。我国的第一代卫星导航定位系统称为（北斗卫星导航定位系统），欧盟计划组建的卫星导航定位系统称为（GALILEO）。GPS卫星系统由空间部分、（地面控制部分）和（顾客部分）三部分构成。按用途将GPS接受机分为（导航型接受机）、（测地型接受机）和（授时型接受机）三种。根据测距的原理，可将GPS定位的办法分为（伪距法定位）、载波相位测量定位和（差分GPS定位）三种。GPS卫星发送的信号是由载波、（测距码）和（导航电文）三部分构成的。广域差分可纠正的误差种类涉及（星历误差）、（大气延时误差）和（卫星钟差误差）。单站差分GPS按基准站发送的信息方式来分，可分为（位置差分）、（伪距差分）和相位差分。GPS测量中，削弱电离层影响的方法涉及（运用双频观察）、（运用电离层改正模型）和运用同时观察求差。GPS测量中，与卫星有关的误差涉及(卫星星历误差）和（卫星钟的钟误差）和（相对论效应）。多途径误差的大小取决于（间接波的强弱）和（顾客接受天线抗御间接波的能力）。GPS全球定位系统含有全能性、全球性、全天候、持续性和实时性的导航、定位和定时功效。能为各类顾客提供精密的三维坐标、速度和时间。.在定位工作中，可能由于卫星信号被临时阻挡，或受到外界干扰影响，引发卫星跟踪的临时中断，使计数器无法累积计数，这种现象叫整周跳变。按照GPS系统的设计方案，GPS定位系统应涉及空间卫星部分、地面监控部分和顾客接受部分。.在接受机和卫星间求二次差，可消去两测站接受机的相对钟差改正。在实践中应用甚广。.根据不同的用途，GPS网的图形布设普通有点连式、边连式、网连式及边点混合连接四种基本方式。选择什么方式组网，取决于工程所规定的精度、野外条件及GPS接受机台数等因素。我国现在惯用的两个国家大地坐标系是（1954年北京坐标系）和（1980年国家大地坐标系）。北斗导航定位系统的空间部分由（两颗地球静止同时卫星）和（颗在轨道备份卫星）构成。GPS使用L波段的两种载波波长分别是（19cm）和（24cm）。（只保存整数部分）.(基准)和(坐标系)两方面要素构成了完整的坐标参考系统测距办法分为（双程测距)和（单程测距）。（C/A）码现在只被调制在L1上。回避法所针对的误差源（电磁波干扰）和（多途径效应）卫星钟差消除办法（使用卫星钟差改正模型GPS卫星位置采用（WGS-84）大地坐标系。GPS卫星星历分为（预报星历）和（后解决星历）。GPS定位的实质就是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用（空间距离后方交会）的办法，拟定待定点的空间位置。GPS定位的实质就是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的办法，拟定待定点的空间位置。我国自行建立第一代卫星导航定位系统北斗导航系统是全天候、全天时提供卫星导航信息的区域导航系统，它由两颗工作卫星和一颗备份星构成了完整的卫星导航定位系统。3、由于地球内部和外部的动力学因素，地球极点在地球表面上的位置随时间而变化，这种现象叫极移。随时间而变化的极点叫瞬时极，某一时期瞬时极的平均位置叫平地级，简称平极。4、动态定位是用GPS信号实时地测得运动载体的位置。按照接受机载体的运行速度，又将动态定位分成低动态、中档动态、高动态三种形式。5、单点定位就是独立拟定待定点在坐标系统中的绝对位置，其定位成果属于WGS-84坐标系统。6、在进行GPS测量时，观察量中存在着系统误差和偶然误差。其中系统误差影响特别明显。7、运用双频技术能够消除或削弱电离层折射对观察量的影响，基线长度不受限制，因此定位精度和作业效率较高。2、在使用GPS软件进行平差计算时，需要选择横轴墨卡托投影投影方式。3、在定位工作中，可能由于卫星信号被临时阻挡，或受到外界干扰影响，引发卫星跟踪的临时中断，使计数器无法累积计数，这种现象叫。4、双频接受机能够同时接受L1和L2信号，运用双频技术能够消除或削弱对观察量的影响，因此定位精度较高，基线长度不受电离层折限制，因此作业效率较高。5、PDOP代表空间位置图形强度因子。6、从误差来源分析，GPS测量误差大致上可分为下列三类和与GPS卫星有关的误差、与卫星信号传输有关的误差，与接受机有关的误差）7、运用GPS进行定位有多个方式，如果就顾客接受机天线所处的状态而言，定位方式分为定位和定位；若按参考点的不同位置，又可分为定位定位。（静态，动态，单点，相对）8、GPS定位的实质就是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用的办法，拟定待定点的空间位置。10、GPS外业实施涉及GPS点的选埋，观察，数据传输，数据预解决等工作。四、名词解释（每小题4分，共20分）1．整周计数：载波相位测量的实际观察值为，由两部分构成。其中的值为接受机计数器自动统计的载波相位测量的整波段数，称为整周计数。2．单点定位：运用卫星星历及一台GPS接受机的观察值来独立拟定该接受机在地球坐标系中绝对坐标的办法。3．物理同时误差：卫星钟钟面时与原则GPS时之间的差别。4．相对论效应：GPS测量中由于卫星钟和接受机钟在惯性空间钟的运动速度不同以及所处位置引力位的不同而引发的测量误差。5．SA：美国政府为了限制非特许顾客运用GPS的定位精度的一种政策。涉及ε及δ技术。前者是在广播星历中人为加入误差，以减少卫星星历的精度；后者是在卫星钟频中引入快速抖动。6．卫星星历误差：由卫星星历给出的卫星轨道与卫星实际轨道之差。7、接受通道：跟踪、量测、解决卫星信号的设备，由无线电元器件、数字电路等硬件和常用软件构成，一种接受通道在同一时间内只能接受一种卫星信号，据工作方式不同，可分为序贯穿道、多路复用通道、多通道等。8、导航电文：由卫星向顾客发送的有关卫星的位置、工作状态、卫星钟差及电离层延迟参数等信息的一组二进制代码，也称数据码。9、重建载波：由于载波上已用二进制相位调制法调制了测距码和导航电文，故接受到的卫星信号的相位也不持续，因此在进行载波相位测量前，必须设法将调制信号去掉，恢复载波，此项工作称重建载波，普通可采用码有关法、平办法等办法进行。10、相对论效应：由于卫星钟和接受机钟所处的重力位不同，运动速度不同而造成钟的误差，前者为广义相对论效应，后者为狭义相对论效应，对GPS卫星而言，其综合影响平均为4.45×10－10�6�1f，可在生产原子钟时调低其频率的办法来解决，其变化部分需用公式加以改正。11、广域差分GPS：在相称大的区域中均匀布设少量GPS基准站，各基准站均将观察值送往数据解决中心方便卫星星历误差、卫星钟将、电离层延迟模型等分离出来，并播发给顾客的差分GPS系统称广域差分GPS。12、天线平均相位中心偏差：天线对中是以其几何中心为准的，而不以平均相位中心为准，两者之差称天线平均相位中心偏差，普通可采用归心改正法或相对定位时天线统一指北的办法等消除其影响。13、GPS相对定位是最少用两台GPS接受机，同时观察相似的GPS卫星，拟定两台接受机天线之间的相对位置。14、同时观察环三台或三台以上接受机同时观察获得的基线向量所构成的闭合环。15、后解决星历三台或三台以上接受机同时观察获得的基线向量所构成的闭合环。16、静态定位如果在定位时，接受机的天线在跟踪GPS卫星过程中，位置处在固定不动的静止状态，这种定位方式称为静态定位。相对定位拟定进行同时观察的接受机之间相对位置的定位办法，称为相对定位。17、虚拟参考站系统VRS：各基准站不直接向移动顾客发送DGPS数据，而是将其发送到控制中心，后者根据顾客的实时请求，通过选择和计算，向顾客发送DGPS数据18、GPS网的图形设计：根据对所布设的GPS网的精度规定和其它方面的规定，设计出由独立GPS边构成的多边形网（或称为环形网）19.GPS卫星的导航电文答：GPS卫星的导航电文是顾客用来定位和导航的数据基础。它主要涉及：卫星星历、时钟改正、电离层时延改正、工作状态信息以及C/A码转换到捕获P码的信息。20．极移答：地球瞬时自转轴在地球上随时间而变，称为地极移动，简称极移21、Z计数：Z计数事实上就是一种时间计数，它以从每星期起始时刻开始播发的D码子帧数为单位，给出了一种子帧开始瞬间的GPS时间。22.GPS卫星的导航电文GPS卫星的导航电文是顾客用来定位和导航的数据基础。它重要涉及：卫星星历、时钟改正、电离层时延改正、工作状态信息以及C/A码转换到捕获P码的信息。广播星历：答：卫星将地面监测站注入的有关卫星运行轨道的信息，通过发射导航电文传递给顾客，顾客接收到这些信号进行解码即可获得所需要的卫星星历，这种星历就是广播星历。23.伪距就是由卫星发射的测距码信号达成GPS接受机的传输时间乘以光速所得出的量侧距离。由于卫星钟、接受机钟的误差以及信号通过电离层和对流层的延迟，量侧距离的距离与卫星到接受机的几何距离有一定的差值，因此，称量侧距离的伪距。24周跳（整周跳变）在GPS定位工作中，由于某种因素，如卫星信号被临时阻挡，或受到外界干扰影响，引发卫星跟踪的临时中断，使计数器无法累积计数，这种现象称为周跳。25.GPS全球定位系统答：GPS全球定位系统是一种空基全天候导航系统，它由美国国防部开发，用以满足军方在地面或近地空间获取一种通用参考系中的位置，速度和时间信息的规定。26．星历误差答：事实上就是卫星位置的拟定误差。星历误差是一种起始数据误差，其大小重要取决于卫星跟踪站的数量及空间分布、观察值的数量及精度、轨道计算时所用的轨道模型及定轨软件的完善程度等。27．SA技术答：其重要内容是：（1）在广播星历中故意地加入误差，使定位中的已知点（卫星）的位置精度大为减少；（2）故意地在卫星钟的钟频信号中加入误差，使钟的频率产生快慢变化，导致测距精度大为减少。28．伪距答：GPS定位采用的是被动式单程测距。它的信号发射时刻是卫星钟拟定的，收届时刻则是由接受机钟拟定的，这就在测定的卫星至接受机的距离中，不可避免地包含着两台钟不同时的误差影响，因此称其为伪距。三、问答题（40分）1．什么叫差分定位技术答：将一台GPS接受机到安置在基准站上进行观察。根据基准站已知精密坐标，计算出基准站到卫星的距离的改正数，并有基准站实时的将这一种改正数发送出去。顾客接受机在进行GPS观察的同时也接受到基准站的该正数，并对其定位成果进行改正，从而提高定位精度。2.GPS技术设计中应考虑哪些因素？（10分）答：技术设计重要是根据上级主管部门下达的测量任务书和GPS测量规范来进行的。它的总的原则是，在满足顾客规定的状况下，尽量减少物资、人力和时间的消耗。在工作过程中，要考虑下面某些因素：（1）测站因素；（2）卫星因素；（3）仪器因素；（4）后勤因素。3．什么是多途径误差?试述消弱多途径误差的办法。（9分在GPS测量中，如果测站周边的反射物所反射的卫星信号进入接受机天线，这就和直接来自卫星的信号产生干涉，从而使观察值偏离真值，产生多途径误差。消多途径误差的办法:（1）选择适宜的站址a、测站应远离大面积安静地水面;b、测站不适宜选择在山坡、山沟和盆地中;c、测站应离开高层建筑物.（2）对接受机天线的规定a、在天线中设立抑径板b、接受天线对于极化特性不同的反射信号应当有较强的克制作用。载波相位测量中L1,L2的多途径误差最大分别为其波长的1/，即4.8cm和6.1cm。45、什么是伪距单点定位？阐明顾客在使用GPS接受机进行伪距单点定位时，为什么需要同时观察最少4颗GPS卫星？根据GPS卫星星历和一台GPS接受机的伪距测量观察值来直接独立拟定顾客接受机天线在WGS-84坐标系中的绝对坐标的办法叫单点定位，也叫绝对定位。由于进行伪距单点定位时，每颗卫星的伪距测量观察值中都包含有接受机钟差这一误差，造成距离测量观察值很不精确。（需要将接受机钟差作为一种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，因此最少需要4个伪距观察值，即需要同时观察最少4颗GPS卫星。6．在全球定位系统中为什么要用测距码来测定伪距？答：用测距码测距有下列优点：(1)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；(2)可提高测距精度；(3)可用码分多址技术来分辨、解决不同卫星的信号；(4)便于对整个系统进行控制和管理。7．为什么说快速而精确地拟定整周含糊度是载波相位测量中的核心问题？答：(1)精确的()rFφ及修复周跳后的整周计数只有与对的的N配合使用才故意义，N出错将严重损害定位精度和可靠性。(2)在普通的GPS测量中，定位所需的时间即为拟定含糊度所需的时间，快速拟定N对提高GPS定位速度，提高作业效率含有重要作用。8.请简述差分GPS的基本原理。何为位置差分？何为距离差分？答差分GPS的基本原理：运用相距不太远的两个GPS测站在同一时间分别进行单点定位时所受到的卫星星历误差、大气延迟误差和卫星钟差等误差源的空间有关性较好原理，运用基准站上的观察成果求得上述误差的影响并通过数据链将误差改正数发送给流动站从而提高流动站定位精度。位置差分：基准站播发的差分改正数是基准站运用GPS测定的坐标与已知坐标之差距离差分：基准站播发的差分改正数是对各GPS卫星的距离观察值的改正数9.能否采用双频改正办法消除对流层延迟？为什么？答：不能。由于双频改正的基础是运用两个频率在介质中的传输速度不同，通过测定两个频率信号达成接受机的时间差能够反推各自在该介质中的延迟量。其改正原理是建立在色散效应基础上的。对于GPS信号12,ff而言，由于其波长较长，在对流层中基本上不存在色散效应，两个频率的信号在其中的折射率相似，传输速度相似，故不能用与电离层改正相似的方法进行对流层双频改正。10.什么是静态相对定位载波测量？为什么在静态相对定位载波测量中广泛采用求差法？答：（要点）运用载波相位测量的观察值，拟定处在静止状态，同时跟踪观察相似的GPS卫星的若干台接受机之间的相对位置（坐标差）的定位办法，称为静态相对定位载波测量。采用求差法的因素：(1)能够消去数量庞大的多出参数，例如卫星钟差，接受机钟差，甚至整周未知数，从而大大减少计算工作量。从数学上讲又是完全允许的。(2)对于短距离基线来说，能够消除诸多误差的影响，例如电离层误差、对流层误差、卫星星历误差等。11.什么是伪距单点定位？阐明顾客在使用GPS接受机进行伪距单点定位时，为什么需要同时观察最少4颗GPS卫星？答：根据GPS卫星星历和一台GPS接受机的伪距测量观察值来直接独立拟定顾客接受机天线在WGS-84坐标系中的绝对坐标的办法叫单点定位，也叫绝对定位。由于进行伪距单点定位时，每颗卫星的伪距测量观察值中都包含有接受机钟差这一误差，造成距离测量观察值很不精确。需要将接受机钟差作为一种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，因此最少需要4个伪距观察值，即需要同时观察最少4颗GPS卫星。伪1．现在正在运行的全球卫星导航定位系统有美国的（GPS）和俄罗斯的（GLONASS）。我国的第一代卫星导航定位系统称为（北斗卫星导航定位系统），欧盟计划组建的卫星导航定位系统称为（GALILEO）。2．GPS卫星系统由空间部分、（地面控制部分）和（顾客部分）三部分构成。3．按用途将GPS接受机分为（导航型接受机）、（测地型接受机）和（授时型接受机）三种。4．根据测距的原理，可将GPS定位的办法分为（伪距法定位）、载波相位测量定位和（差分GPS定位）三种。5．GPS卫星发送的信号是由载波、（测距码）和（导航电文）三部分构成的。6．广域差分可纠正的误差种类涉及（星历误差）、（大气延时误差）和（卫星钟差误差）。7．单站差分GPS按基准站发送的信息方式来分，可分为（位置差分）、（伪距差分）和相位差分。8．GPS测量中，削弱电离层影响的方法涉及（运用双频观察）、（运用电离层改正模型）和运用同时观察求差。9．GPS测量中，与卫星有关的误差涉及(卫星星历误差）和（卫星钟的钟误差）和（相对论效应）。10．多途径误差的大小取决于（间接波的强弱）和（顾客接受天线抗御间接波的能力）。1.GPS全球定位系统含有全能性、全球性、全天候、持续性和实时性的导航、定位和定时功效。能为各类顾客提供精密的三维坐标、速度和时间。3.在定位工作中，可能由于卫星信号被临时阻挡，或受到外界干扰影响，引发卫星跟踪的临时中断，使计数器无法累积计数，这种现象叫整周跳变。4.按照GPS系统的设计方案，GPS定位系统应涉及空间卫星部分、地面监控部分和顾客接受部分。5.在接受机和卫星间求二次差，可消去两测站接受机的相对钟差改正。在实践中应用甚广。6.根据不同的用途，GPS网的图形布设普通有点连式、边连式、网连式及边点混合连接四种基本方式。选择什么方式组网，取决于工程所规定的精度、野外条件及GPS接受机台数等因素。16.我国现在惯用的两个国家大地坐标系是（1954年北京坐标系）和（1980年国家大地坐标系）。18.北斗导航定位系统的空间部分由（两颗地球静止同时卫星）和（颗在轨道备份卫星）构成。19.GPS使用L波段的两种载波波长分别是（19cm）和（24cm）。（只保存整数部分）20.(基准)和(坐标系)两方面要素构成了完整的坐标参考系统.21.测距办法分为（双程测距)和（单程测距）。22.（C/A）码现在只被调制在L1上。23.回避法所针对的误差源（电磁波干扰）和（多途径效应）。24.卫星钟差消除办法（使用卫星钟差改正模型）25.GPS卫星位置采用（WGS-84）大地坐标系。26.GPS卫星星历分为（预报星历）和（后解决星历）。27.GPS定位的实质就是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用（空间距离后方交会）的办法，拟定待定点的空间位置。1、GPS定位的实质就是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的办法，拟定待定点的空间位置。2、我国自行建立第一代卫星导航定位系统北斗导航系统是全天候、全天时提供卫星导航信息的区域导航系统，它由两颗工作卫星和一颗备份星构成了完整的卫星导航定位系统。3、由于地球内部和外部的动力学因素，地球极点在地球表面上的位置随时间而变化，这种现象叫极移。随时间而变化的极点叫瞬时极，某一时期瞬时极的平均位置叫平地级，简称平极。4、动态定位是用GPS信号实时地测得运动载体的位置。按照接受机载体的运行速度，又将动态定位分成低动态、中档动态、高动态三种形式。5、单点定位就是独立拟定待定点在坐标系统中的绝对位置，其定位成果属于WGS-84坐标系统。6、在进行GPS测量时，观察量中存在着系统误差和偶然误差。其中系统误差影响特别明显。7、运用双频技术能够消除或削弱电离层折射对观察量的影响，基线长度不受限制，因此定位精度和作业效率较高。2、在使用GPS软件进行平差计算时，需要选择横轴墨卡托投影投影方式。3、在定位工作中，可能由于卫星信号被临时阻挡，或受到外界干扰影响，引发卫星跟踪的临时中断，使计数器无法累积计数，这种现象叫。4、双频接受机能够同时接受L1和L2信号，运用双频技术能够消除或削弱对观察量的影响，因此定位精度较高，基线长度不受电离层折限制，因此作业效率较高。5、PDOP代表空间位置图形强度因子。6、从误差来源分析，GPS测量误差大致上可分为下列三类和与GPS卫星有关的误差、与卫星信号传输有关的误差，与接受机有关的误差）7、运用GPS进行定位有多个方式，如果就顾客接受机天线所处的状态而言，定位方式分为定位和定位；若按参考点的不同位置，又可分为定位定位。（静态，动态，单点，相对）8、GPS定位的实质就是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用的办法，拟定待定点的空间位置。10、GPS外业实施涉及GPS点的选埋，观察，数据传输，数据预解决等工作。四、名词解释（每小题4分，共20分）1．整周计数：载波相位测量的实际观察值为，由两部分构成。其中的值为接受机计数器自动统计的载波相位测量的整波段数，称为整周计数。2．单点定位：运用卫星星历及一台GPS接受机的观察值来独立拟定该接受机在地球坐标系中绝对坐标的办法。3．物理同时误差：卫星钟钟面时与原则GPS时之间的差别。4．相对论效应：GPS测量中由于卫星钟和接受机钟在惯性空间钟的运动速度不同以及所处位置引力位的不同而引发的测量误差。5．SA：美国政府为了限制非特许顾客运用GPS的定位精度的一种政策。涉及ε及δ技术。前者是在广播星历中人为加入误差，以减少卫星星历的精度；后者是在卫星钟频中引入快速抖动。6．卫星星历误差：由卫星星历给出的卫星轨道与卫星实际轨道之差。7、接受通道：跟踪、量测、解决卫星信号的设备，由无线电元器件、数字电路等硬件和常用软件构成，一种接受通道在同一时间内只能接受一种卫星信号，据工作方式不同，可分为序贯穿道、多路复用通道、多通道等。8、导航电文：由卫星向顾客发送的有关卫星的位置、工作状态、卫星钟差及电离层延迟参数等信息的一组二进制代码，也称数据码。9、重建载波：由于载波上已用二进制相位调制法调制了测距码和导航电文，故接受到的卫星信号的相位也不持续，因此在进行载波相位测量前，必须设法将调制信号去掉，恢复载波，此项工作称重建载波，普通可采用码有关法、平办法等办法进行。10、相对论效应：由于卫星钟和接受机钟所处的重力位不同，运动速度不同而造成钟的误差，前者为广义相对论效应，后者为狭义相对论效应，对GPS卫星而言，其综合影响平均为4.45×10－10�6�1f，可在生产原子钟时调低其频率的办法来解决，其变化部分需用公式加以改正。11、广域差分GPS：在相称大的区域中均匀布设少量GPS基准站，各基准站均将观察值送往数据解决中心方便卫星星历误差、卫星钟将、电离层延迟模型等分离出来，并播发给顾客的差分GPS系统称广域差分GPS。12、天线平均相位中心偏差：天线对中是以其几何中心为准的，而不以平均相位中心为准，两者之差称天线平均相位中心偏差，普通可采用归心改正法或相对定位时天线统一指北的办法等消除其影响。13、GPS相对定位是最少用两台GPS接受机，同时观察相似的GPS卫星，拟定两台接受机天线之间的相对位置。14、同时观察环三台或三台以上接受机同时观察获得的基线向量所构成的闭合环。15、后解决星历三台或三台以上接受机同时观察获得的基线向量所构成的闭合环。16、静态定位如果在定位时，接受机的天线在跟踪GPS卫星过程中，位置处在固定不动的静止状态，这种定位方式称为静态定位。相对定位拟定进行同时观察的接受机之间相对位置的定位办法，称为相对定位。17、虚拟参考站系统VRS：各基准站不直接向移动顾客发送DGPS数据，而是将其发送到控制中心，后者根据顾客的实时请求，通过选择和计算，向顾客发送DGPS数据18、GPS网的图形设计：根据对所布设的GPS网的精度规定和其它方面的规定，设计出由独立GPS边构成的多边形网（或称为环形网）19.GPS卫星的导航电文答：GPS卫星的导航电文是顾客用来定位和导航的数据基础。它主要涉及：卫星星历、时钟改正、电离层时延改正、工作状态信息以及C/A码转换到捕获P码的信息。20．极移答：地球瞬时自转轴在地球上随时间而变，称为地极移动，简称极移21、Z计数：Z计数事实上就是一种时间计数，它以从每星期起始时刻开始播发的D码子帧数为单位，给出了一种子帧开始瞬间的GPS时间。22.GPS卫星的导航电文GPS卫星的导航电文是顾客用来定位和导航的数据基础。它重要涉及：卫星星历、时钟改正、电离层时延改正、工作状态信息以及C/A码转换到捕获P码的信息。广播星历：答：卫星将地面监测站注入的有关卫星运行轨道的信息，通过发射导航电文传递给顾客，顾客接收到这些信号进行解码即可获得所需要的卫星星历，这种星历就是广播星历。23.伪距就是由卫星发射的测距码信号达成GPS接受机的传输时间乘以光速所得出的量侧距离。由于卫星钟、接受机钟的误差以及信号通过电离层和对流层的延迟，量侧距离的距离与卫星到接受机的几何距离有一定的差值，因此，称量侧距离的伪距。24周跳（整周跳变）在GPS定位工作中，由于某种因素，如卫星信号被临时阻挡，或受到外界干扰影响，引发卫星跟踪的临时中断，使计数器无法累积计数，这种现象称为周跳。25.GPS全球定位系统答：GPS全球定位系统是一种空基全天候导航系统，它由美国国防部开发，用以满足军方在地面或近地空间获取一种通用参考系中的位置，速度和时间信息的规定。26．星历误差答：事实上就是卫星位置的拟定误差。星历误差是一种起始数据误差，其大小重要取决于卫星跟踪站的数量及空间分布、观察值的数量及精度、轨道计算时所用的轨道模型及定轨软件的完善程度等。27．SA技术答：其重要内容是：（1）在广播星历中故意地加入误差，使定位中的已知点（卫星）的位置精度大为减少；（2）故意地在卫星钟的钟频信号中加入误差，使钟的频率产生快慢变化，导致测距精度大为减少。28．伪距答：GPS定位采用的是被动式单程测距。它的信号发射时刻是卫星钟拟定的，收届时刻则是由接受机钟拟定的，这就在测定的卫星至接受机的距离中，不可避免地包含着两台钟不同时的误差影响，因此称其为伪距。三、问答题（40分）1．什么叫差分定位技术答：将一台GPS接受机到安置在基准站上进行观察。根据基准站已知精密坐标，计算出基准站到卫星的距离的改正数，并有基准站实时的将这一种改正数发送出去。顾客接受机在进行GPS观察的同时也接受到基准站的该正数，并对其定位成果进行改正，从而提高定位精度。2.GPS技术设计中应考虑哪些因素？（10分）答：技术设计重要是根据上级主管部门下达的测量任务书和GPS测量规范来进行的。它的总的原则是，在满足顾客规定的状况下，尽量减少物资、人力和时间的消耗。在工作过程中，要考虑下面某些因素：（1）测站因素；（2）卫星因素；（3）仪器因素；（4）后勤因素。3．什么是多途径误差?试述消弱多途径误差的办法。（9分在GPS测量中，如果测站周边的反射物所反射的卫星信号进入接受机天线，这就和直接来自卫星的信号产生干涉，从而使观察值偏离真值，产生多途径误差。消多途径误差的办法:（1）选择适宜的站址a、测站应远离大面积安静地水面;b、测站不适宜选择在山坡、山沟和盆地中;c、测站应离开高层建筑物.（2）对接受机天线的规定a、在天线中设立抑径板b、接受天线对于极化特性不同的反射信号应当有较强的克制作用。载波相位测量中L1,L2的多途径误差最大分别为其波长的1/，即4.8cm和6.1cm。45、什么是伪距单点定位？阐明顾客在使用GPS接受机进行伪距单点定位时，为什么需要同时观察最少4颗GPS卫星？根据GPS卫星星历和一台GPS接受机的伪距测量观察值来直接独立拟定顾客接受机天线在WGS-84坐标系中的绝对坐标的办法叫单点定位，也叫绝对定位。由于进行伪距单点定位时，每颗卫星的伪距测量观察值中都包含有接受机钟差这一误差，造成距离测量观察值很不精确。（需要将接受机钟差作为一种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，因此最少需要4个伪距观察值，即需要同时观察最少4颗GPS卫星。6．在全球定位系统中为什么要用测距码来测定伪距？答：用测距码测距有下列优点：(1)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；(2)可提高测距精度；(3)可用码分多址技术来分辨、解决不同卫星的信号；(4)便于对整个系统进行控制和管理。7．为什么说快速而精确地拟定整周含糊度是载波相位测量中的核心问题？答：(1)精确的()rFφ及修复周跳后的整周计数只有与对的的N配合使用才故意义，N出错将严重损害定位精度和可靠性。(2)在普通的GPS测量中，定位所需的时间即为拟定含糊度所需的时间，快速拟定N对提高GPS定位速度，提高作业效率含有重要作用。8.请简述差分GPS的基本原理。何为位置差分？何为距离差分？答差分GPS的基本原理：运用相距不太远的两个GPS测站在同一时间分别进行单点定位时所受到的卫星星历误差、大气延迟误差和卫星钟差等误差源的空间有关性较好原理，运用基准站上的观察成果求得上述误差的影响并通过数据链将误差改正数发送给流动站从而提高流动站定位精度。位置差分：基准站播发的差分改正数是基准站运用GPS测定的坐标与已知坐标之差距离差分：基准站播发的差分改正数是对各GPS卫星的距离观察值的改正数9.能否采用双频改正办法消除对流层延迟？为什么？答：不能。由于双频改正的基础是运用两个频率在介质中的传输速度不同，通过测定两个频率信号达成接受机的时间差能够反推各自在该介质中的延迟量。其改正原理是建立在色散效应基础上的。对于GPS信号12,ff而言，由于其波长较长，在对流层中基本上不存在色散效应，两个频率的信号在其中的折射率相似，传输速度相似，故不能用与电离层改正相似的方法进行对流层双频改正。10.什么是静态相对定位载波测量？为什么在静态相对定位载波测量中广泛采用求差法？答：（要点）运用载波相位测量的观察值，拟定处在静止状态，同时跟踪观察相似的GPS卫星的若干台接受机之间的相对位置（坐标差）的定位办法，称为静态相对定位载波测量。采用求差法的因素：(1)能够消去数量庞大的多出参数，例如卫星钟差，接受机钟差，甚至整周未知数，从而大大减少计算工作量。从数学上讲又是完全允许的。(2)对于短距离基线来说，能够消除诸多误差的影响，例如电离层误差、对流层误差、卫星星历误差等。11.什么是伪距单点定位？阐明顾客在使用GPS接受机进行伪距单点定位时，为什么需要同时观察最少4颗GPS卫星？答：根据GPS卫星星历和一台GPS接受机的伪距测量观察值来直接独立拟定顾客接受机天线在WGS-84坐标系中的绝对坐标的办法叫单点定位，也叫绝对定位。由于进行伪距单点定位时，每颗卫星的伪距测量观察值中都包含有接受机钟差这一误差，造成距离测量观察值很不精确。需要将接受机钟差作为一种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，因此最少需要4个伪距观察值，即需要同时观察最少4颗GPS卫星。1．GPS定位原理测量学中的交会法测量里有一种测距交会拟定点位的办法。与其相似，GPS的定位原理就是运用空间分布的卫星以及卫星与地面点的距离交会得出地面点位置。简言之，GPS定位原理是一种空间的距离交会原理。构想在地面待定位置上安置GPS接受机，同一时刻接受4颗以上GPS卫星发射的信号。通过一定的办法测定这4颗以上卫星在此瞬间的位置以及它们分别至该接受机的距离，据此运用距离交会法解算出测站P的位置及接受机钟差δt。GPS接受机GPS接受机PXYZS1S2S3S41234图3-1GPS定位原理如图3-1，设时刻在测站点P用GPS接受机同时测得P点至四颗GPS卫星S1、S2、S3、S4的距离、、、4，通过GPS电文解译出四颗GPS卫星的三维坐标，用距离交会的办法求解P点的三维坐标的观察方程为：（3-1）式中的c为光速，δt为接受机钟差。由此可见，GPS定位中，要解决的问题就是两个：一是观察瞬间GPS卫星的位置。上一章中，我们懂得GPS卫星发射的导航电文中含有GPS卫星星历，能够实时的拟定卫星的位置信息。二是观察瞬间测站点至GPS卫星之间的距离。站星之间的距离是通过测定GPS卫星信号在卫星和测站点之间的传输时间来拟定的。本章在讲述定位原理的同时，将解决距离测定的问题。2．GPS定位办法分类运用GPS进行定位的办法有诸多个。若按照参考点的位置不同，则定位办法可分为（1）绝对定位。即在合同地球坐标系中，运用一台接受机来测定该点相对于合同地球质心的位置，也叫单点定位。这里可认为参考点与合同地球质心相重叠。GPS定位所采用的合同地球坐标系为WGS-84坐标系。因此绝对定位的坐标最初成果为WGS-84坐标。（2）相对定位。即在合同地球坐标系中，运用两台以上的接受机测定观察点至某一地面参考点（已知点）之间的相对位置。也就是测定地面参考点到未知点的坐标增量。由于星历误差和大气折射误差有有关性，因此通过观察量求差可消除这些误差，因此相对定位的精度远高于绝对定位的精度。按顾客接受机在作业中的运动状态不同，则定位办法可分为（1）静态定位。即在定位过程中，将接受机安置在测站点上并固定不动。严格说来，这种静止状态只是相对的，普通指接受机相对与其周边点位没有发生变化。（2）动态定位。即在定位过程中，接受机处在运动状态。GPS绝对定位和相对定位中，又都包含静态和动态两种方式。即动态绝对定位、静态绝对定位、动态相对定位和静态相对定位。若根据测距的原理不同，又可分为测码伪距法定位、测相伪距法定位、差分定位等。本章将叙述测码伪距和测相伪距进行绝对定位和相对定位的原理和办法。最后将讲述现在比较流行的差分GPS定位技术。GPS接受机的分类1.按接受机的用途分类按用途接受机可分为：(1)导航型接受机这类型接受机重要用于运动载体的导航，它能够实时给出载体的位置和速度。这类接受机普通采用C/A码伪距测量，单点实时定位精度较低普通为±25m,有SA影响时为±100m。这类接受机价格便宜，应用广泛。根据应用领域的不同，这类接受机能够进一步分为：车载型——用于车辆导航定位；航海型——用于船舶导航定位；航空型——用于飞机导航定位。由于飞机运行速度快，因此，在航空用的接受机规定能适应高速运动。星载型——用于卫星的导航定位。由于卫星的运动速度高达7公里/s以上，因此对接受机的规定更高。(2)测地型接受机测地型接受机重要用于精密大地测量和精密工程测量。这类仪器重要采用载波相位观察值进行相对定位，定位精度高。仪器构造复杂，价格较贵。(3)授时型接受机这类接受机重要运用GPS卫星提供的高精度时间原则进行授时，惯用于天文台及无线电通讯中时间同时。2.按接受机的载波频率分类(1)单频接受机单频接受机只能接受L1载波信号，测定载波相位观察值进行定位。由于不能有效消除电离层延迟影响，单频接受机只合用于短基线（<15km）的精密定位。(2)双频接受机双频接受机能够同时接受Ｌ１，Ｌ２载波信号。运用双频对电离层延迟的不同，能够消除电离层对电磁波信号延迟的影响，因此双频接受机可用于长达几千公里的精密定位。3.按接受机通道数分类GPS接受机能同时接受多颗GPS卫星的信号，为了分离接受到的不同卫星的信号，以实现对卫星信号的跟踪、解决和量测，含有这样功效的器件称为天线信号通道。根据接受机所含有的通道种类可分为：(1)多通道接受机(2)序贯穿道接受机(3)多路多用通道接受机4.按接受机工作原理分类(1)码有关型接受机码有关型接受机是运用码有关技术得到伪距观察值。(2)平方型接受机平方型接受机是运用载波信号的平方技术去掉调制信号，来恢复完整的载波信号，通过相位计测定接受机内产生的载波信号与接受到的载波信号之间的相位差，测定伪距观察值。(3)混合型接受机这种仪器是综合上述两种接受机的优点，既能够得到码相位伪距，也能够得到载波相位观察值。(4)干涉型接受机这种接受机是将GPS卫星作为射电源，采用干涉测量办法，测定两个测站间距离。一．卫星载波信号与调制1.GPS信号的构成基准频率10.23MHZC/A码1.023MHZP码10.23MHZL21227.60MHZL11575.42MHZP码10.23MHZ数据码D码50BPS数据码D码50BPS154120÷204600÷10GPS卫星信号示意图GlobalPositioningSystem224.4GPS一．卫星载波信号与调制2.两个载波频率①L1载波：频率1575.42MHz，波长19.03cm②L2载波：频率1227.60MHz，波长24.42cm③目的：使用两个载波频率发射是为了对电离层延迟进行双频改正GlobalPositioningSystem234.4GPS一．卫星载波信号与调制2.调制①调幅：载波振幅随调制信号的变化而变化②调频：载波频率随调制信号的变化而变化③调相：载波相位随调制信号的变化而变化GPS卫星的伪随机码是运用调相技术调制到载波上的（与+1相乘，相位不变；与-1相乘，相位变化180度）GlobalPositioningSystem244.4GPS一．卫星载波信号与调制2.调制GPS卫星天线发射的信号，是将导航电文通过两级调制后的信号。一级调制是将低频D码分别调制高频C/A码和P码，实现导航电文的伪随机码扩频；二级调制是将一级调制的组合码再分别调制在两个载波频率上。GlobalPositioningSystem254.4GPS二．卫星信号的解调重建载波由于在GPS信号中已用二进制相位调制的办法在载波上调制了测距码和导航电文，因此接受到的卫星信号的相位已不再持续。因此在进行载波相位测量前，首先要进行解调工作，设法将调制在载波上的测距码和导航电文去掉，重新恢复载波。这一工作称为重建载波。GlobalPositioningSystem264.5GPS一．导航电文及其格式1.定义①所谓导航电文，是指包含导航信息的数据码。②导航信息指的是：卫星星历、卫星工作状态、卫星历书、时间系统、星钟改正参数、轨道摄动改正参数、大气折射改正参数、遥测码以及由C/A码拟定P码的交换码等。③它是顾客运用GPS进行导航定位的数据基础GlobalPositioningSystem274.5GPS一．导航电文及其格式2.格式①导航电文是二进制编码文献，按规定格式构成数据侦，按侦向外播发。每侦电文1500bit，播送速度为每秒50bit，因此，一侦电文的传输时间是30秒。②每侦电文含有5个子侦，每个子侦含有5个字，每个字为30bit；因此每一子侦共含300bit，按上述比特率50bit/s速度播发，每幅子侦需播发6s。GlobalPositioningSystem284.5GPS二．导航电文内容1.遥测字①各子侦的第一种字，作为捕获导航电文的前导②作用：协助顾客快速解译导航电文，鉴定卫星可用与否GlobalPositioningSystem294.5GPS二．导航电文内容2.交接字①各子侦的第二个字。向顾客提供用于捕获P码的Z计数②作用：快速捕获到P码GlobalPositioningSystem304.5GPS二．导航电文内容3.第一数据块①WN——卫星时间计数器②调制码标记③URA——卫星测距精度④表达导航数据与否正常⑤TGD——电离层延迟改正参数⑥AODC——时钟数据龄期⑦toc——卫星时钟参数对应的参考时刻⑧卫星钟改正参数GlobalPositioningSystem314.5GPS二．导航电文内容4.第二数据块（核心部分，卫星星历）①开普勒六参数②轨道摄动九参数③时间两参数数据块包含了计算卫星运行位置的信息，GPS接受机根据这些参数能够进行实时的导航定位计算GlobalPositioningSystem324.5GPS二．导航电文内容5.第三数据块（历书数据）①1-24颗卫星的历书（概略星历）②卫星健康状况和GPS星期编号③识别符④25-32颗卫星的历书⑤反电子欺骗的特性符⑥电离层延时改正模型GlobalPositioningSystem334.6GPS一．GPS接受机的分类1.定义GPS接受机是能够接受、跟踪、变换和测量GPS信号的卫星信号接受设备。GlobalPositioningSystem344.6GPS一．GPS接受机的分类2.接受机的分类①按用途分类：测地型、导航型、授时型②按所用载波频率多少分类：单频、双频③按接受机通道数分类：多通道接受机、序贯穿道接受机、多路多用通道接受机④按工作原理分类：码有关型接受机、平方型接受机、混合型接受机GlobalPositioningSystem354.6GPS一．GPS接受机的分类3.接受机通道①定义：跟踪、解决、量测卫星信号的部件；（一种时刻一颗卫星一种频率）②构成：是软硬件的结合体；③作用：重要用来跟踪、解决和量测卫星信号，获取工作所需的数据和信息。④分类：–按跟踪方式：序贯穿道、多路复用通道、多通道–按工作原理：码有关型通道、平方型通道、码相位型通道GlobalPositioningSystem364.6GPS二．GPS接受机的构成及工作原理1.构成①天线单元–带前置放大器（卫星信号十分微弱，需放大）–接受天线（有单极、微带、锥形，惯用微带）②接受单元–信号通道（跟踪、解决、量测卫星信号）–存储器（统计观察资料）–微解决器（计算、管理、控制、自检核）–输入输出设备（输入命令、设立参数；显示工作状态）–电源（为接受机供电）GlobalPositioningSystem374.6GPS二．GPS接受机的构成及工作原理2.GPS接受机天线①天线与前置放大器应密封为一体，以保障其正常工作，减少信号损失②能接受到天空任何方向的卫星信号③应有防护与屏蔽多途径效应的方法④保持天线相位中心高度稳定，并与其几何中心尽量一致GlobalPositioningSystem384.6GPS二．GPS接受机的构成及工作原理3.GPS接受机信号通道①平方型通道–优点：不必掌握测距码的构造便能获得载波信号–缺点：完全消除了信号的测距码和数据码，无法解译出导航电文GlobalPositioningSystem394.6GPS二．GPS接受机的构成及工作原理3.GPS接受机信号通道②码相位型通道–优点：不必懂得伪噪声码的构造即可进行C/A码和P码的测量，对非特许顾客有很大的好处–缺点：需另外提供GPS星历，用以测后数据解决GlobalPositioningSystem404.6GPS二．GPS接受机的构成及工作原理3.GPS接受机信号通道③有关型通道–优点：能够从伪噪声码中提取导航电文，实现实时定位，并且含有良好的信噪比–缺点：规定顾客掌握伪噪声码的构造，方便接收机产生复制码信号GlobalPositioningSystem414.6GPS三．几个常见的GPS接受机1.Ashtech系列GPS接受机（阿斯泰克）①国家：美国②公司：麦哲伦公司GlobalPositioningSystem424.6GPS三．几个常见的GPS接受机2.Trimble系列GPS接受机（天宝）①国家：美国②公司：天宝导航公司GlobalPositioningSystem434.6GPS三．几个常见的GPS接受机3.THALES系列GPS接受机（泰雷兹）①国家：法国②公司：THALES导航定位公司GlobalPositioningSystem444.6GPS三．几个常见的GPS接受机4.LeicaWildGPS接受机（徕卡）①国家：瑞士②公司：Leica公司GlobalPositioningSystem454.6GPS三．几个常见的GPS接受机5.SOKKIAGPS接受机（索佳）①国家：日本②公司：日本株式会社索佳GlobalPositioningSystem46一．GPS卫星播发的信号涉及：测距码、数据码和载波信号二．伪随机码扩频与有关接受三．C/A码是民用码，也叫粗码；P码是军用码，也叫做精码一．卫星载波信号与调制1.GPS信号的构成基准频率10.23MHZC/A码1.023MHZP码10.23MHZL21227.60MHZL11575.42MHZP码10.23MHZ数据码D码50BPS数据码D码50BPS154120÷204600÷10GPS卫星信号示意图GlobalPositioningSystem224.4GPS一．卫星载波信号与调制2.两个载波频率①L1载波：频率1575.42MHz，波长19.03cm②L2载波：频率1227.60MHz，波长24.42cm③目的：使用两个载波频率发射是为了对电离层延迟进行双频改正GlobalPositioningSystem234.4GPS一．卫星载波信号与调制2.调制①调幅：载波振幅随调制信号的变化而变化②调频：载波频率随调制信号的变化而变化③调相：载波相位随调制信号的变化而变化GPS卫星的伪随机码是运用调相技术调制到载波上的（与+1相乘，相位不变；与-1相乘，相位变化180度）GlobalPositioningSystem244.4GPS一．卫星载波信号与调制2.调制GPS卫星天线发射的信号，是将导航电文通过两级调制后的信号。一级调制是将低频D码分别调制高频C/A码和P码，实现导航电文的伪随机码扩频；二级调制是将一级调制的组合码再分别调制在两个载波频率上。GlobalPositioningSystem254.4GPS二．卫星信号的解调重建载波由于在GPS信号中已用二进制相位调制的办法在载波上调制了测距码和导航电文，因此接受到的卫星信号的相位已不再持续。因此在进行载波相位测量前，首先要进行解调工作，设法将调制在载波上的测距码和导航电文去掉，重新恢复载波。这一工作称为重建载波。GlobalPositioningSystem264.5GPS一．导航电文及其格式1.定义①所谓导航电文，是指包含导航信息的数据码。②导航信息指的是：卫星星历、卫星工作状态、卫星历书、时间系统、星钟改正参数、轨道摄动改正参数、大气折射改正参数、遥测码以及由C/A码拟定P码的交换码等。③它是顾客运用GPS进行导航定位的数据基础GlobalPositioningSystem274.5GPS一．导航电文及其格式2.格式①导航电文是二进制编码文献，按规定