2025年GPS轨迹追溯题库

2025年GPS轨迹追溯题库考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分）1.全球定位系统（GPS）目前主要使用的卫星数量大约是？A.24颗B.27颗C.30颗D.35颗2.在GPS数据中，常用的NMEA0183语句以哪个字母开头？A.$GB.!C.%D.*3.下列哪项不是影响GPS单点定位（SPS）精度的主要误差来源？A.电离层延迟B.接收机钟差C.星座几何形状（GDOP）D.地球曲率4.WGS-84坐标系属于哪种类型的坐标系？A.球面坐标系B.椭球体坐标系C.平面直角坐标系D.天球坐标系5.GPS信号中，用于测距的主要载波频率是？A.L1B.L2C.L3D.L56.当GPS接收机在开阔地带能稳定接收到所有可见卫星信号时，其工作模式通常被认为是？A.RTK模式B.DGPS模式C.单点定位（SPS）模式D.轨道测量模式7.在GPS轨迹数据处理中，“平滑”的主要目的是？A.增加数据点数量B.提高轨迹的平滑度和可视性C.删除原始数据D.修正坐标系统8.用于衡量GPS定位精度的一个无量纲指标是？A.伪距B.载波相位C.GDOP（几何dilutionofprecision）D.速度9.在物流车辆追踪应用中，判断车辆是否进入或离开预设区域通常利用？A.速度变化分析B.轨迹点密度C.坐标区域判断D.加速度分析10.GPS轨迹追溯在公共安全领域的一个主要应用是？A.路线导航B.车辆保险计费C.违章行为抓拍D.目标轨迹回放与分析二、填空题（每空1分，共15分）1.GPS系统由______、______和______三部分组成。2.NMEA0183语句以“$”开头，以______结尾，数据字段之间用______分隔。3.影响GPS定位精度的三大主要误差来源是大气延迟、______和接收机误差。4.GPS使用的标准时间系统是______，它与世界协调时（UTC）有固定的差值。5.计算GPS轨迹总距离常用的方法是利用两点间的______公式。6.GPS接收机为了解算位置，需要接收至少______颗卫星的信号。7.为了提高定位精度，可以采用______或______技术。8.在轨迹分析中，除了距离和速度，常用的参数还包括______和方向角。9.“多路径效应”是指GPS信号在传播过程中遇到______并反射到接收机造成的干扰。三、简答题（每题5分，共20分）1.简述GPS定位的基本原理。2.列举并简要说明影响GPS定位精度的三个主要因素。3.解释什么是GPS轨迹的“平滑处理”，并说明其至少两种常用的方法。4.在车辆GPS轨迹追溯应用中，如何判断车辆可能出现了“失锁”状态？对此情况通常如何处理？四、计算题（每题6分，共12分）1.假定有两地A和B的经纬度坐标分别为：A(116.38°E,39.90°N)，B(121.47°E,31.23°N)。请计算两地之间的近似大地线距离（单位：公里）。假设地球半径为6371公里，可以使用球面余弦定理或haversine公式。2.某GPS接收机记录了一段轨迹，包含以下三个轨迹点的时间戳（GPST）和速度（单位：米/秒）：点1(t1,v1)，点2(t2,v2)，点3(t3,v3)。请给出计算该段轨迹平均速度的方法和公式。五、分析题（每题7分，共14分）1.假设你获得了一段来自某项任务的GPS轨迹数据。分析以下情况可能表明该轨迹数据存在问题或异常，并简述其原因：a.轨迹点在短时间内出现了极大的位置跳变。b.轨迹点密集度在某个时间段突然变得异常稀疏。c.轨迹在某个区域呈现近似圆形的路径，但速度值保持恒定。2.阐述利用GPS轨迹数据进行“区域监控”的基本思路，并说明在实现过程中可能遇到的技术挑战。试卷答案一、选择题1.B2.A3.D4.B5.A6.C7.B8.C9.C10.D二、填空题1.空间部分，地面控制部分，用户接收部分2.*，,3.接收机钟差4.GPST5.距离6.四7.差分GPS（DGPS），实时动态（RTK）8.加速度9.建筑物、地形等障碍物三、简答题1.解析思路：回答GPS定位基本原理需要阐述核心思想：利用三维空间中测量距离的原理，通过接收至少四颗卫星的信号，测量出接收机到各卫星的距离，从而确定接收机在三维空间中的位置坐标。可以简要提及利用卫星星历获取卫星位置，利用信号传播时间计算距离（距离=速度×时间），并涉及接收机钟差的概念。2.解析思路：列举影响精度的因素，并简要说明。常见的三大因素是：大气延迟（电离层和对流层对信号传播速度的影响）、接收机钟差（接收机内部时钟与卫星原子钟的误差）、接收机位置误差（由接收机内部组件和天线相位中心误差等引起）。其他如GDOP、多路径效应也是重要因素，但题目要求三大因素。3.解析思路：首先解释“平滑处理”的目的：消除轨迹数据中由于噪声或测量误差引起的短期剧烈波动，使轨迹线条更平滑、连续，便于观察和分析。然后说明方法：常见的有移动平均法（计算滑动窗口内数据的平均值）、卡尔曼滤波法（一种递归的估计方法，结合预测和测量更新状态）。4.解析思路：描述“失锁”的判断：车辆轨迹点长时间无法获取有效卫星信号，表现为轨迹中断、停止更新、速度和位置信息突然变为无效值（如NaN或极大/极小值）、或轨迹点密集度异常下降。处理方法：记录失锁状态，尝试重新搜索信号，若失败则标记该时段轨迹不可靠或使用前一时段的位置进行插值（需谨慎）。四、计算题1.解析思路：使用球面距离公式计算。步骤包括：将经纬度从度分格式（如果需要）转换为十进制度数；应用haversine公式：d=2*R*arcsin(sqrt(sin²((lat2-lat1)/2)+cos(lat1)*cos(lat2)*sin²((lon2-lon1)/2)))，其中R为地球半径（6371km），lat1,lon1,lat2,lon2分别为两点的纬度和经度（注意经度用弧度制时需除以180*pi()）。计算结果约为：d≈1111.0公里。2.解析思路：计算平均速度的核心是总路程除以总时间。对于点1到点2，路程≈2*R*arcsin(sqrt((Δlat/2)²+(Δlon*R/cos(lat))^2))，总时间=Δt=t2-t1。平均速度=(路程1+路程2+路程3)/(总时间)。更简洁地，如果只计算点1和点3间的平均速度，可以使用时间中点和位置中点的概念，或者直接使用算术平均：平均速度=(v1+v2+v3)/3。但更精确的瞬时平均速度应基于路程除以时间，即总路程除以总时间间隔(t3-t1)。五、分析题1.解析思路：a.问题表现：轨迹点在短时间内出现极大位置跳变。b.可能原因：信号丢失（失锁）后恢复、接收机或天线问题、数据传输错误、目标遭遇强干扰（如进入隧道）、定位精度极差导致解算结果突变。c.问题表现：轨迹在某个区域呈近似圆形路径，但速度恒定。d.可能原因：目标可能在进行圆周运动（如旋转设备）、GPS信号受到严重干扰导致定位混乱但速度值被固定写入、或者是非常小范围的活动且速度确实恒定。*整合：需要结合时间、速度等其他信息综合判断。2.解析思路：阐述基本思路：获取目标GPS轨迹数据；设定监控区域（地理范围，如多边形）；按照一定时间间隔（如每秒、每分钟）获取目标的实时GPS坐标；将实时坐标与监控区域进行空间关系判断