(2025年)大地测量卫星定位技术试题及答案

(2025年)大地测量卫星定位技术试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.北斗三号全球卫星导航系统（BDS-3）中，中圆地球轨道（MEO）卫星的数量为（）A.24颗B.27颗C.30颗D.18颗答案：A2.以下GNSS系统中，采用频分多址（FDMA）技术的是（）A.GPSB.伽利略（Galileo）C.GLONASSD.BDS-3答案：C3.电离层延迟对GNSS信号的影响与信号频率的关系为（）A.与频率平方成正比B.与频率平方成反比C.与频率成正比D.与频率成反比答案：B4.精密单点定位（PPP）技术中，实现厘米级定位的关键是（）A.单频观测值的电离层改正B.高精度卫星轨道和钟差产品C.流动站与基准站的同步观测D.快速周跳修复答案：B5.多路径效应主要影响GNSS观测值的（）A.系统误差B.偶然误差C.粗差D.常误差答案：B6.伽利略系统（Galileo）的E5a/E5b信号属于（）A.L1频段B.L2频段C.L5频段D.L6频段答案：C7.在GNSS相对定位中，双差观测值可消除或削弱的误差不包括（）A.卫星钟差B.接收机钟差C.电离层延迟D.对流层延迟答案：D8.BDS-3新增的B1C信号采用的调制方式为（）A.BOC(1,1)B.QPSK(10)C.CBOC(6,1,1/11)D.AltBOC(15,10)答案：C9.低轨卫星（LEO）增强GNSS定位的主要优势是（）A.提升信号抗遮挡能力B.降低电离层延迟影响C.减少卫星轨道误差D.缩短模糊度固定时间答案：A10.在GNSS数据预处理中，使用电离层残差法检测周跳时，若残差超过（）个波长则判定为周跳A.0.1~0.3B.0.5~1.0C.1.5~2.0D.2.5~3.0答案：B二、填空题（每空1分，共20分）1.GNSS定位的基本观测量包括伪距观测值和________观测值。答案：载波相位2.GLONASS系统的卫星轨道倾角约为________度，与GPS系统的轨道倾角差异显著。答案：64.83.对流层延迟的改正模型中，常用的经验模型有________模型和Hopfield模型。答案：Saastamoinen4.多系统融合定位中，“4+1”组合通常指GPS、BDS、Galileo、GLONASS和________系统。答案：QZSS（准天顶卫星系统）5.周跳修复的常用方法包括高次差法、________法和多项式拟合法。答案：电离层残差6.BDS-3的地球静止轨道（GEO）卫星主要服务于________地区，提供区域增强信号。答案：亚太7.在PPP-RTK技术中，网络中心需向用户播发________改正数，以实现快速模糊度固定。答案：区域误差8.卫星轨道误差对单点定位的影响约为轨道误差的________倍（考虑几何因子GDOP）。答案：1~39.接收机钟差的主要特性是具有________性，可通过相邻历元差分削弱。答案：随机游走10.伽利略系统的公开服务（OS）信号采用________编码，提高了抗干扰能力。答案：BOC（二进制偏移载波）11.电离层延迟的周日变化特征表现为白天延迟________（填“大于”或“小于”）夜间。答案：大于12.动态定位中，常用的卡尔曼滤波模型包括________模型和匀加速模型。答案：匀速度13.多路径效应的影响与接收机周围环境密切相关，________（填“反射面”或“透射面”）的存在会显著加剧误差。答案：反射面14.BDS-3的短报文通信服务在________轨道卫星上搭载，支持应急通信。答案：GEO/IGSO（地球静止轨道/倾斜地球同步轨道）15.精密星历的更新频率通常为________小时，以满足高精度定位需求。答案：616.载波相位观测值的整周模糊度包含________模糊度和初始整周模糊度两部分。答案：整周17.相对定位中，基线解算的收敛时间主要受________和观测条件影响。答案：模糊度解算效率18.低轨卫星的轨道高度约为________公里，远低于GNSS中圆轨道卫星。答案：500~200019.GNSS信号的信噪比（C/N0）通常以________为单位，值越大表示信号质量越好。答案：dB-Hz20.在GNSS高程测量中，需结合________数据将大地高转换为正常高。答案：似大地水准面三、简答题（每题8分，共40分）1.简述GNSS定位中载波相位观测值的数学表达式，并说明各符号含义。答案：载波相位观测值的数学表达式为：Φᵢ=(ρ+c(dt-dT)-Iᵢ+T+λNᵢ+εᵢ)/λ其中：Φᵢ为接收机i对卫星的载波相位观测值（周）；ρ为卫星至接收机的几何距离；c为光速；dt为接收机钟差；dT为卫星钟差；Iᵢ为电离层延迟（米）；T为对流层延迟（米）；λ为载波波长；Nᵢ为整周模糊度（周）；εᵢ为观测噪声及多路径误差（周）。2.分析电离层延迟的时空特性，并列举三种削弱其影响的方法。答案：电离层延迟的时空特性：-时间特性：白天大于夜间（太阳辐射强），夏季大于冬季，太阳活动高年大于低年。-空间特性：赤道地区延迟最大（可达100米以上），中纬度次之，极地最小；垂直方向延迟小于倾斜方向（与天顶角相关）。削弱方法：①双频改正：利用双频观测值的电离层延迟与频率平方成反比的特性，构建无电离层组合观测值。②模型改正：采用Klobuchar模型（GPS）、BBD模型（BDS）等经验模型预测电离层延迟。③相对定位：通过站间差分消除或削弱电离层延迟的空间相关性误差。3.比较动态定位与静态定位的主要差异，包括观测条件、解算模型和应用场景。答案：主要差异：-观测条件：静态定位中接收机固定，观测时间长（数小时至数天）；动态定位中接收机运动，观测时间短（秒级至分钟级）。-解算模型：静态定位采用事后处理，可使用高精度轨道和钟差产品，模糊度固定可靠；动态定位需实时或准实时处理，通常采用卡尔曼滤波模型，模糊度固定难度大（需快速收敛）。-应用场景：静态定位用于控制测量、地壳形变监测等高精度场景；动态定位用于车辆导航、无人机测绘、实时精密定位（如RTK）等。4.说明BDS-3相对于BDS-2的主要技术改进，并列举其特色服务。答案：技术改进：①新增MEO卫星（24颗），全球覆盖能力提升；②增加B1C、B2a等新信号，兼容GPSL1C和GalileoE1/E5a信号；③采用星间链路（ISL）技术，实现卫星自主导航；④原子钟性能提升（氢钟、铷钟），卫星钟差稳定性优于0.5ns/天。特色服务：①全球短报文通信（单次1000汉字）；②星基增强服务（SBAS）；③精密单点定位（PPP）服务（播发轨道钟差改正数）；④区域差分增强（广域差分/WADGPS）。5.解释多路径效应的产生机理，并提出外业观测中削弱其影响的具体措施。答案：产生机理：GNSS信号经接收机周围物体（如建筑物、水面、植被）反射后，与直接信号叠加，导致观测值产生附加路径延迟。反射信号的强度、相位与直接信号的差异会引起伪距和载波相位观测值的偏差。削弱措施：①选择观测站址时，避开大面积反射面（如水面、玻璃幕墙），周围障碍物高度角不低于15°；②安装扼流圈天线或带抑径板的天线，抑制反射信号；③延长观测时间，利用多历元数据平均削弱随机误差；④采用抗多路径的接收机算法（如窄相关技术、多路径检测与修复）。四、综合题（每题10分，共20分）1.某CORS站（连续运行参考站）采集了24小时的GNSS观测数据，需进行质量分析。请设计质量检查的主要指标及对应的分析方法，并说明各项指标的合格标准。答案：质量检查指标及方法：（1）数据完整率：统计有效观测历元数与总历元数的比值。合格标准：≥98%（无严重遮挡时）。（2）信噪比（C/N0）：统计各卫星各频率信号的平均信噪比。合格标准：L1/L2/L5等主频率信号C/N0≥45dB-Hz（开阔环境），低于35dB-Hz需排查遮挡或天线故障。（3）多路径效应（MP1、MP2）：计算伪距与载波相位的组合残差（如MP1=P1-Φ1×λ1）。合格标准：MP1≤0.5m，MP2≤0.8m（动态环境可放宽）。（4）周跳次数：采用电离层残差法或TurboEdit算法检测周跳，统计每小时周跳数。合格标准：≤1次/小时（静态观测），动态观测≤3次/小时。（5）粗差率：统计观测值中超过3倍标准差的异常值比例。合格标准：≤0.1%（高精度应用）。（6）卫星可见数：统计每历元可见卫星数（多系统融合后）。合格标准：≥8颗（GPS+BDS+Galileo组合），单系统≥4颗。2.精密单点定位（PPP）技术在实时动态测绘中得到广泛应用，但存在收敛时间长、模糊度固定难的问题。请分析其技术难点，并提出3种提升PPP定位性能的改进措施。答案：技术难点：①初始阶段卫星轨道和钟差改正数精度不足（实时PPP需依赖预报产品）；②整周模糊度包含卫星端和接收机端的硬件延迟（相位小数偏差，FCB），难以直接固定；③对流层延迟的实时建模误差（尤其是高程方向）影响定位精度；④动态环境下观测噪声增大，卡尔曼滤波模型易发散。改进措施：①多系统融合：引入BDS、Galileo等多系统观测值，增加冗余观测量，缩短模糊度收敛时间（如GPS+BDS组合可使收敛时间从30分钟缩短至10分钟）。②实时精密产品播发：通过卫星或地面通信网络