2025年GPS异常处理模拟考核试卷

2025年GPS异常处理模拟考核试卷考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项的代表字母填涂在答题卡相应位置。）1.以下哪种现象通常是由于接收机直接接收到卫星的反射信号（多路径效应）引起的？A.瞬时失锁B.定位精度突然大幅下降C.频率跳变D.伪距测量值系统性偏大2.GPS接收机屏幕显示“DGPSReady”，这通常表示接收机状态为：A.正在搜索卫星，尚未锁定B.已锁定足够数量的卫星，可以提供定位信息，但未使用差分改正C.已锁定足够数量的卫星，并且已成功接收并应用了差分GPS改正信息D.接收机内部故障3.当GPS信号受到强干扰时，以下哪种措施通常无效？A.更改GPS天线的极化方向B.使用具有干扰抑制功能的GPS接收机C.关闭接收机再重新启动D.改善接收机周围电磁环境4.以下哪项是影响GPS定位精度的主要误差源之一，且通常与信号传播路径上的大气层（电离层、对流层）密切相关？A.卫星星钟误差B.接收机时钟误差C.卫星星历误差D.大气延迟误差5.在GPS信号丢失后，接收机重新获得定位能力所需的时间，主要取决于：A.接收机存储的星历数据有效期B.卫星可见性C.接收机需要重新进行历书同步和初始化的时间D.以上所有因素6.对于需要高精度定位的应用，当单频GPS接收机受到电离层延迟误差严重影响时，通常采用什么方法进行修正？A.使用差分GPS（DGPS）B.采用双频接收机利用电离层延迟的对称性C.改变天线安装高度D.关闭接收机电源等待信号稳定7.GPS接收机屏幕上出现“SBASActive”或类似信息，表明接收机正在使用哪种服务？A.星基增强系统（SBAS）B.站基增强系统（GBAS）C.俄罗斯GLONASS系统的增强服务D.欧洲Galileo系统的增强服务8.某移动平台使用GPS进行导航，发现定位结果在水平方向上存在固定的系统性偏差，且不随时间、位置变化而变化。这种现象最可能是由于：A.接收机受到严重的多路径干扰B.存在显著的卫星星历误差C.地方坐标系与WGS-84坐标系存在固定的转换参数偏差D.接收机时钟存在较大的随机误差9.以下哪种GPS故障现象通常不需要立即重启接收机即可尝试恢复？A.完全失去卫星信号B.显示“NoFix”状态且长时间无变化C.定位精度极差但仍有定位结果D.接收机硬件故障指示灯亮起10.在进行GPS外业数据采集前，进行“预热”的主要目的是：A.清除接收机内部缓存B.使接收机内部温度达到最适宜工作点C.让接收机有足够时间搜索卫星、建立星历文件和进行初始化D.提高接收机的信噪比二、判断题（每题1分，共10分。请将“正确”或“错误”填涂在答题卡相应位置。）1.GPS信号采用的是L1、L2、L5等多个频率，不同频率的信号受到电离层延迟的影响是相同的。（）2.当GPS接收机处于室内或隧道中时，完全不可能获得定位结果。（）3.GPS接收机的“失锁”（LossofLock）是指暂时丢失了对某颗卫星的信号跟踪，通常稍作调整即可重新锁定。（）4.使用RTK（Real-TimeKinematic）技术进行厘米级定位时，必须确保基准站和移动站之间保持连续的GPS信号连接。（）5.接收机时钟误差是导致GPS定位三维坐标不准确的主要原因之一。（）6.GPS卫星星历数据包含了卫星的精确轨道参数和时钟校正参数。（）7.多路径效应是指GPS信号在传播路径上经过建筑物等障碍物的反射和折射。（）8.所有类型的GPS接收机都能接收和处理所有GPS卫星发射的信号。（）9.如果GPS接收机显示的PDOP（PositionDilutionofPrecision）值很大，则意味着当前观测值的精度很高。（）10.在GPS定位过程中，接收机需要精确知道每颗卫星的绝对位置。（）三、简答题（每题5分，共15分。）1.简述GPS信号丢失（失锁）的常见原因有哪些？2.简述GPS接收机在初始化（冷启动）过程中需要完成的步骤。3.什么是GPS伪距测量？影响伪距测量值的主要误差有哪些？四、案例分析题（共25分。）某测量小组在野外进行GPS数据采集作业。上午在开阔地带进行作业时，GPS接收机工作正常，定位结果实时显示，PDOP值在2.0左右。中午时分，由于天气原因，作业区域进入浓雾弥漫状态，能见度显著下降。此时，接收机屏幕显示“FixLost”，定位结果中断，随后尝试恢复但未能成功，屏幕上显示“SearchSatellites”。下午雾气稍散，但接收机仍无法恢复定位，屏幕上提示“DGPSRequired”。小组检查发现，接收机电源正常，天线连接牢固，但明显能感觉到接收机外壳温度较低。根据以上案例，请回答以下问题：1.分析上午GPS接收机工作正常，而下午出现定位故障的可能原因。（6分）2.针对下午出现的GPS故障现象，列出至少三种可以尝试的排查和解决步骤。（10分）3.如果尝试了多种方法后仍无法恢复定位，请提出进一步的应对建议。（9分）试卷答案一、选择题1.B解析：多路径效应导致接收机接收到直接信号和反射信号的混合，造成信号相位失真或幅度衰减，通常表现为定位精度突然大幅下降或出现模糊解。2.B解析：“DGPSReady”表示接收机已锁定足够数量的卫星，满足基本定位条件，但尚未接收到差分改正信息。若已应用差分改正，通常会显示更具体的差分状态或精度信息。3.C解析：关闭再重启主要解决软件故障或临时性干扰，对于强、持续的干扰（如Jamming），此方法通常无效。改变极化方向、使用抗干扰天线或接收机是更有效的对抗措施。4.D解析：大气延迟（电离层延迟和对流层延迟）是影响GPS信号传播时间，进而影响伪距测量的主要误差源之一，与信号路径上的大气电离度和温度等参数有关。5.D解析：GPS接收机重新定位所需时间取决于是否需要重新进行星历同步（冷启动、温启动）、卫星可见性及几何构型、以及初始化算法的效率，是多种因素综合作用的结果。6.B解析：双频GPS接收机可以通过比较L1和L2两个频率信号的延迟差异来消除或减弱共同的大气层延迟误差，这是其实现高精度定位的关键优势之一。7.A解析：SBAS是利用地球静止轨道卫星（GEO）转发GPS差分改正信息的服务系统，接收机显示相关信息表示正在使用此项服务以提高定位精度。8.C解析：固定的系统性偏差通常指向坐标系或基准站的设置问题。如果地方坐标系与WGS-84存在已知或未知的转换参数偏差，会导致所有定位结果均产生相同方向和大小的偏移。9.B解析：对于“NoFix”状态长时间无变化或信号丢失等情况，可能需要较长时间重新搜索卫星或更复杂的操作，立即重启并非首选且不一定有效。而C和D描述的情况通常需要重启。A需要重启。10.C解析：GPS接收机预热是指在开始正式数据采集前，让接收机持续工作一段时间，使其内部时钟稳定、建立完整的卫星历书文件并完成初始化，确保进入工作状态。二、判断题1.错误解析：不同频率的GPS信号（如L1,L2,L5）在电离层中的传播速度不同，导致它们受到电离层延迟的影响也不同，利用这一特性是消除电离层延迟误差的基础。2.错误解析：虽然室内或隧道中GPS信号接收条件恶劣，完全无法定位的情况较少，通过使用具有信号增强功能的天线、差分GPS或RTK技术，有时仍可以在特定条件下获得定位结果。3.正确解析：失锁是指接收机暂时失去对一颗或多颗卫星的稳定跟踪和测量能力，这可能是由于信号被遮挡、质量下降或跟踪环路失稳等临时原因，通常调整天线姿态或重新配置参数后可以重新锁定。4.正确解析：RTK技术依赖于基准站和移动站之间精确的、实时的差分数据传输，任何信号链路的中断（如遮挡、干扰）都会导致RTK作业中断。5.正确解析：接收机时钟误差会导致所有测量的伪距都引入相同的偏差，从而影响三维坐标的计算精度，是GPS定位的主要误差源之一。6.正确解析：卫星星历是描述卫星轨道位置和速度的精密数据，星钟参数是用于修正卫星原子钟误差的数据，两者对于实现精确的卫星位置和伪距测量至关重要。7.正确解析：多路径效应是指GPS信号在传播路径上遇到障碍物（如建筑物、地面）后发生反射、折射，形成多条到达接收机的路径，干扰直接路径信号。8.错误解析：不同类型的GPS接收机（如单频、双频、搜星型、守星型）具有不同的接收频率范围和处理能力，并非所有接收机都能接收和处理所有卫星发射的所有频段信号。9.错误解析：PDOP（PositionDilutionofPrecision）值衡量的是卫星几何构型对定位精度的影响程度，PDOP值越小，说明卫星分布越有利于定位，定位精度越高；反之，PDOP值越大，定位精度越低。10.错误解析：GPS定位是基于三维坐标变换和伪距测量的原理，接收机需要知道的是每颗卫星在测量的瞬间相对于WGS-84坐标系的精确位置（由星历决定）和信号传播时间，而不是绝对位置。三、简答题1.GPS信号丢失（失锁）的常见原因包括：*接收机天线被障碍物（如建筑物、山体、隧道、茂密树木）遮挡，导致信号强度低于接收门限。*接收机或天线附近存在强烈的电磁干扰（如无线电发射设备、闪电）。*天线连接不良或损坏。*接收机电源不稳定或中断。*信号多路径效应严重，导致信号质量下降。*接收机处于初始化过程中（冷启动、温启动），尚未完成锁定。*卫星信号衰减过大或被遮挡。*接收机内部故障。2.GPS接收机在初始化（冷启动）过程中需要完成的步骤：*失去所有卫星信号和历书数据。*进行时间同步，通常需要外部精确时间源或进行长时间搜索确定当前时间。*搜索可见卫星，识别并记录卫星ID。*获取并解析卫星广播的导航电文，提取卫星星历数据（轨道参数）和卫星钟差参数。*获取并解析卫星广播的历书数据（所有可用卫星的概略星历）。*估计接收机时钟误差。*根据获取的卫星信息和测量数据，进行伪距修正和定位解算，直到满足锁定条件。3.什么是GPS伪距测量？影响伪距测量值的主要误差有哪些？*GPS伪距测量是指接收机测量其天线相位中心到可见GPS卫星天线相位中心的实际距离。由于接收机无法直接测量，而是测量卫星信号从发射到接收所经历的时间（传播时间），再乘以光速得到的距离，这个测量值会受到各种因素影响，与卫星到接收机的真实空间距离存在偏差，因此称为“伪距”。*影响伪距测量值的主要误差包括：*卫星星钟误差：卫星原子钟的频率和相位偏差导致卫星钟时间不准确。*接收机时钟误差：接收机内部时钟的频率和相位偏差。*电离层延迟误差：GPS信号在电离层中传播速度变化引起的延迟。*对流层延迟误差：GPS信号在对流层中传播速度变化引起的延迟。*多路径效应误差：信号反射路径导致的额外传播时间。*相位模糊度：在载波相位测量中存在的未知的整周数偏差。*大气折射率误差：除了电离层和对流层，其他大气层因素（如湿度）也会引起轻微折射。*卫星轨道（星历）误差：卫星实际位置与星历预报位置之间的偏差。四、案例分析题1.分析上午GPS接收机工作正常，而下午出现定位故障的可能原因：*浓雾弥漫导致能见度极低，接收机天线被雾气严重遮挡，卫星信号强度显著下降，低于接收机门限，无法满足定位所需的卫星数量和信号质量要求。*雾气通常湿度很大，可能增加大气水汽含量，导致对流层延迟显著增大且变化快，影响定位精度和稳定性，甚至可能导致信号失锁。*接收机外壳温度低，可能意味着环境温度较低，如果电池性能受温度影响较大，或接收机内部元件在低温下工作不稳定，可能导致性能下降或故障。*低温也可能影响天线性能或连接器的可靠性。2.针对下午出现的GPS故障现象，列出至少三种可以尝试的排查和解决步骤：*检查并调整天线：确保天线指向无遮挡的开阔天空方向，尝试稍微转动天线或改变安装高度，改善信号接收条件。检查天线连接是否牢固，电缆有无破损。*检查电源和设置：确认电源供应稳定，电池电量充足。检查接收机设置，确保工作模式、坐标