成都理工大學(xué)GPS課程本科試題庫(kù)第一章緒論

1、第一章緒論一、填空題1、GPS系統(tǒng)包括（）、（）、和（）三大部分組成。答案：空間星座地面監(jiān)控部分用戶(hù)設(shè)備部分2、GPS用戶(hù)設(shè)備的核心部分由（）和（）組成答案：GPS接收機(jī)、天線(xiàn)3、歐盟GALILEO定位系統(tǒng)的空間星座由平均分布在（）個(gè)軌道面上的 30 顆衛(wèi)星組成。答案：34、GPS是（）的簡(jiǎn)稱(chēng)。答案：Global Positioning System。5、我國(guó)“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)具有（）（）和（）的功能。答案：快速定位、簡(jiǎn)短通信、精密授時(shí)6、多普勒效應(yīng)是指（）答案：物體輻射的波長(zhǎng)因?yàn)楣庠春陀^(guān)測(cè)者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生變化。7、SA技術(shù)是（）答案：選擇可用性技術(shù)，即人為的將誤差引入衛(wèi)星鐘和衛(wèi)星數(shù)據(jù)

2、中，故意降低GPS定位精度。8、GNSS主要包括（）、（）、（）、（）四大衛(wèi)星系統(tǒng)。答案：GPS、GLONASS、Galileo、北斗導(dǎo)航系統(tǒng)9、GPS定位系統(tǒng)衛(wèi)星有（）顆，平均分配在（）個(gè)軌道上。答案：24 、 610、GPS定位技術(shù)相對(duì)于經(jīng)典定位技術(shù)有（）、（）、（）、（）優(yōu)點(diǎn)。答案：高精度、全天候、全球性、三維坐標(biāo)、操作簡(jiǎn)單、應(yīng)用廣泛（選四個(gè)即可）二、單選1、我國(guó)自行建立第一代衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng) “北斗導(dǎo)航系統(tǒng)”是全天候、全天時(shí)提供衛(wèi)星導(dǎo)航信息的區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)，它由()組成了完整的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。A、兩顆工作衛(wèi)星 B、兩顆工作衛(wèi)星和一顆備份星C、三顆工作衛(wèi)星 D、三顆工作衛(wèi)星和一顆備份星答

3、案：B2、GPS地面監(jiān)控部分是由主控站、監(jiān)測(cè)站、注入站和（）組成。A、監(jiān)控站 B、接收機(jī) C、世界時(shí)(UT2) D、通信及輔助系答案：D3、.在20 世紀(jì)50 年代我國(guó)建立的1954 年北京坐標(biāo)系是( )坐標(biāo)系。A、地心坐標(biāo)系 B、球面坐標(biāo)系C、參心坐標(biāo)系D、天球坐標(biāo)系答案：C4、GPS 系統(tǒng)的空間部分由21 顆工作衛(wèi)星3 顆備用衛(wèi)星組成，它們均勻分布在()相對(duì)與赤道的傾角為55的近似圓形軌道上，它們距地面的平均高度為20200Km，運(yùn)行周期為11 小時(shí)58 分。A、3 個(gè) B、4個(gè) C、5個(gè) D、6 個(gè)答案：D5、GPS衛(wèi)星星座配置有（）顆在軌衛(wèi)星A、21 B、12 C、18 D、24答案：

4、D6、中國(guó)自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是（）A、GALILEO B、GLONASS C、BDS D、GPS時(shí)答案：C7、AS政策是指（）A、緊密定位服務(wù)B、標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)C、選擇可用性D、反電子服務(wù)答案：D8、不是聯(lián)合國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航委員會(huì)已認(rèn)定的導(dǎo)航供應(yīng)商有（）A、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)BDS B、美國(guó)GPS C、俄羅斯GLONASS D、BD答：D9、根據(jù)GPS定位原理，至少需要接收到（）顆衛(wèi)星的信號(hào)才能定位。A、5 B、4 C、3 D、2答案：B10、與傳統(tǒng)的手工測(cè)量手段相比，GPS技術(shù)具有的特點(diǎn)是（）A、測(cè)量精度高，操作復(fù)雜B、儀器體積大，不便于攜帶C、全天候操作，信息自動(dòng)接收、存儲(chǔ)D、中間處理環(huán)節(jié)較

5、多且復(fù)雜答案：C11、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間段、（）和用戶(hù)段三部分組成A、地面段 B、接收機(jī)C、衛(wèi)星星座 D、等距圓錐投影答案：A12、GPS信號(hào)接收機(jī)，按用途的不同，可分為（）、測(cè)地型和授時(shí)型三種。A、大地型 B、軍事型 C、民用型 D、導(dǎo)航型答案：D13、GPS具有測(cè)量三維位置、三維速度和（）的功能。A、三維坐標(biāo) B、導(dǎo)航定位 C、坐標(biāo)增量 D、時(shí)間答案：B14、GPS工作衛(wèi)星，均分布在（）個(gè)軌道上。A、4 B、5 C、6 D、7答案：C15、GPS目前采用的坐標(biāo)系統(tǒng)是（）A、WGS-72系 B、WGS-84系 C、西安80系 D、北京54系答案：B三、多選題1、下面屬于GPS地面監(jiān)控組成

6、部分有（）A、主控站B、監(jiān)控站C、注入站 D、移動(dòng)站答案：ABC2、GPS定位技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)有（）A、測(cè)站間不需要相互通視 B、易于實(shí)現(xiàn)全天候觀(guān)測(cè)C、操作簡(jiǎn)單，功能多，應(yīng)用廣 D、經(jīng)濟(jì)效益顯著答案：ABCD3、GPS定位系統(tǒng)的組成（）A、空間部分GPS衛(wèi)星 B、地面監(jiān)控部分地面監(jiān)控系統(tǒng)C、中心控制系統(tǒng) D、用戶(hù)部分GPS接收機(jī)答案：ABD4、對(duì)于GPS空間衛(wèi)星星座部分下列說(shuō)法正確的是（）A、由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成GPS衛(wèi)星星座，記作（21+3）GPS星座。B、24顆在軌衛(wèi)星均勻分布在6個(gè)軌道平面內(nèi)，軌道傾角為55C、各個(gè)軌道平面之間相距120D、在地球表面上任何地點(diǎn)任何時(shí)刻，在高度

7、角15以上，平均可同時(shí)觀(guān)測(cè)到6顆衛(wèi)星，最多可達(dá)9顆衛(wèi)星。答案：ABD5、GPS信號(hào)接收機(jī)的任務(wù)有（）A、能夠捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測(cè)衛(wèi)星的信號(hào)，并跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行。B、對(duì)所接收到的GPS信號(hào)進(jìn)行變換、放大和處理，以便測(cè)量出GPS信號(hào)從衛(wèi)星到接收機(jī)天線(xiàn)的傳播時(shí)間，解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導(dǎo)航電文C、實(shí)時(shí)地計(jì)算出測(cè)站的三維位置，甚至三維速度和時(shí)間D、用L波段的兩個(gè)無(wú)線(xiàn)載波向廣大用戶(hù)連續(xù)不斷地發(fā)送導(dǎo)航定位信號(hào)答案：ABC6、GPS衛(wèi)星的作用有（）A、用L波段的兩個(gè)無(wú)線(xiàn)載波向廣大用戶(hù)連續(xù)不斷地發(fā)送導(dǎo)航定位信號(hào)。B、在衛(wèi)星飛越注入站上空時(shí)，接收由地面注入站用S波段發(fā)送到衛(wèi)星的導(dǎo)航電文和其

8、他有關(guān)信息，并通過(guò)GPS信號(hào)電路，適時(shí)地發(fā)送給廣大用戶(hù)。C、接收地面主控站通過(guò)注入站發(fā)送到衛(wèi)星的調(diào)度命令，適時(shí)地改正運(yùn)行偏差或啟用備用時(shí)鐘等D、能夠捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測(cè)衛(wèi)星的信號(hào)，并跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行。答案：ABC7、GPS系統(tǒng)的特點(diǎn)有（）A、定位精度高，觀(guān)測(cè)時(shí)間短B、測(cè)站間無(wú)需通視，可提供三維坐標(biāo)C、操作簡(jiǎn)便，全天候作業(yè)，功能多，應(yīng)用廣D、具有通信功能答案：ABC8、當(dāng)前世界上已有的衛(wèi)星定位系統(tǒng)有（）A、GLONASS B、中國(guó)“北斗” C、美國(guó)GPS D、歐盟“伽利略”答案：ABCD9、下面不屬于GPS地面監(jiān)控系統(tǒng)組成部分的是（）A、注入站 B、移動(dòng)站 C、GPS接收機(jī)

9、D、監(jiān)控站答案：CB10、下列說(shuō)法對(duì)的是（）A、GPS系統(tǒng)包括三大部分為：空間部分衛(wèi)星星座，地面控制部分地面監(jiān)控系統(tǒng)，用戶(hù)設(shè)備部分GPS信號(hào)接收機(jī)。B、GPS系統(tǒng)定位精度高，觀(guān)測(cè)時(shí)間短，測(cè)站間需通視。C、在地球表面上任何地點(diǎn)任何時(shí)刻，在高度角15以上，平均可同時(shí)觀(guān)測(cè)到6顆衛(wèi)星，最多可達(dá)9顆衛(wèi)星。D、24顆在軌GPS衛(wèi)星均勻分布在8個(gè)軌道平面內(nèi)，軌道傾角為55，各個(gè)軌道平面之間相距65。答案：AC四、判斷判斷下列說(shuō)法是否正確1、GPS系統(tǒng)包括三大部分：空間部分GPS衛(wèi)星星座，地面控制部分地面監(jiān)控系統(tǒng)，用戶(hù)設(shè)備部分GPS信號(hào)接收機(jī)。（）答案：對(duì)2、GPS衛(wèi)星的的作用之一是用L波段的兩個(gè)無(wú)線(xiàn)載波向廣

10、大用戶(hù)連續(xù)不斷地發(fā)送導(dǎo)航定位信號(hào)。（）答案：對(duì)3、GPS系統(tǒng)的特點(diǎn)：定位精度高，觀(guān)測(cè)時(shí)間短，測(cè)站間需通視，可提供三維坐標(biāo)，操作簡(jiǎn)便，全天候作業(yè)，功能多，應(yīng)用廣。（）答案：錯(cuò)4、空間部分GPS衛(wèi)星：提供星歷和時(shí)間信息，發(fā)射偽距和載表信號(hào)，提供其它輔助信息。（）答案：對(duì)5、地面監(jiān)控部分地面監(jiān)控系統(tǒng)：中心控制系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步、跟蹤衛(wèi)星進(jìn)行定軌。（）答案：對(duì)6用戶(hù)部分GPS接收機(jī)：接收并測(cè)衛(wèi)星信號(hào)、記錄處理數(shù)據(jù)、提供導(dǎo)航定位信息。（）答案：對(duì)GPS定位技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)有：測(cè)站間不需要相互通視，數(shù)學(xué)模型簡(jiǎn)單且能同時(shí)確定點(diǎn)的三維坐標(biāo)，易于實(shí)現(xiàn)全天候觀(guān)測(cè)。（）答案：對(duì)8、GPS衛(wèi)星星座部分：由24顆工作衛(wèi)星組成

11、GPS衛(wèi)星星座。（）答案：錯(cuò)9、在地球表面上任何地點(diǎn)任何時(shí)刻，在高度角15以上，平均可同時(shí)觀(guān)測(cè)到6顆衛(wèi)星，最多可達(dá)9顆衛(wèi)星。（）答案：對(duì)10、歐盟的GLONASS項(xiàng)目總共將發(fā)射30顆衛(wèi)星，可以覆蓋全球，位置精度達(dá)幾米，亦可與美國(guó)的GPS系統(tǒng)兼容。（）答案：錯(cuò)五、簡(jiǎn)答題1、何謂GPS，簡(jiǎn)述GPS測(cè)量原理（可以畫(huà)圖說(shuō)明）。答案： GPS(global positioning system),是全球定位系統(tǒng)的英文簡(jiǎn)稱(chēng)。GPS測(cè)量的基本原理實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)空間距離交會(huì)。也可表述為解算矢量三角形?？梢援?huà)圖說(shuō)明。2、根據(jù)所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，闡述GPS 的應(yīng)用概況和應(yīng)用前景。答案:1）、GPS應(yīng)用于導(dǎo)航主要是為船

12、舶,汽車(chē),飛機(jī)等運(yùn)動(dòng)物體進(jìn)行定位導(dǎo)航。例如:船舶遠(yuǎn)洋導(dǎo)航和進(jìn)港引水飛機(jī)航路引導(dǎo)和進(jìn)場(chǎng)降落汽車(chē)自主導(dǎo)航地面車(chē)輛跟蹤和城市智能交通管理緊急救生個(gè)人旅游及野外探險(xiǎn)個(gè)人通訊終端(與手機(jī)，PDA，電子地圖等集成一體)2）、GPS應(yīng)用于授時(shí)校頻電力，郵電，通訊等網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步準(zhǔn)確時(shí)間的授入準(zhǔn)確頻率的授入。3）、GPS應(yīng)用于高精度測(cè)量各種等級(jí)的大地測(cè)量，控制測(cè)量道路和各種線(xiàn)路放樣水下地形測(cè)量地殼形變測(cè)量，大壩和大型建筑物變形監(jiān)測(cè)GIS應(yīng)用工程機(jī)械(輪胎吊，推土機(jī)等)控制精細(xì)農(nóng)業(yè)GPS應(yīng)用于智能運(yùn)輸系統(tǒng)(ITS) GPS 車(chē)輛監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)正如人們所說(shuō):GPS 的應(yīng)用，僅受人們的想象力制約。GPS 問(wèn)世以來(lái)，已

13、充分顯示了其在導(dǎo)航，定位領(lǐng)域的霸主地位。許多領(lǐng)域也由于 GPS 的出現(xiàn)而產(chǎn)生革命性變化。目前，幾乎全世界所有需要導(dǎo)航，定位的用戶(hù)，都被GPS 的高精度，全天候，全球覆蓋，方便靈活和優(yōu)質(zhì)價(jià)廉所吸引。3、簡(jiǎn)要介紹北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)組成部分和特點(diǎn)？答：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶(hù)段三部分組成，可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時(shí)為各類(lèi)用戶(hù)提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)，并具短報(bào)文通信能力，已經(jīng)初步具備區(qū)域?qū)Ш健⒍ㄎ缓褪跁r(shí)能力，定位精度10米，測(cè)速精度0.2米/秒，授時(shí)精度10納秒。4、舉例說(shuō)明GNSS在測(cè)量領(lǐng)域中的應(yīng)用答：（1）用GPS建立和維持全球性的參考框架；（2）建立各級(jí)國(guó)家平面控制網(wǎng)

14、；（3）布設(shè)城市控制網(wǎng)、工程測(cè)量控制網(wǎng)，進(jìn)行各種工程測(cè)量（4）在航空攝影測(cè)量、地籍測(cè)量、海洋測(cè)量中的應(yīng)用。5、聯(lián)合國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航委員會(huì)已認(rèn)定的導(dǎo)航供應(yīng)商？答案：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS）和美國(guó)GPS、俄羅斯GLONASS、歐盟GALILEO，是聯(lián)合國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航委員會(huì)已認(rèn)定的供應(yīng)商。6、說(shuō)明GPS定位技術(shù)相對(duì)于經(jīng)典測(cè)量技術(shù)具有哪些優(yōu)點(diǎn)，并簡(jiǎn)單說(shuō)明目前存在和使用的主要衛(wèi)星定位系統(tǒng)有哪幾個(gè)？答案：高精度、全天候、全球性、三維坐標(biāo)、操作簡(jiǎn)單、應(yīng)用廣泛目前存在和使用的主要衛(wèi)星定位系統(tǒng)有GPS，GLONASS，北斗，伽利略四種。7、GPS系統(tǒng)的研制計(jì)劃分哪3個(gè)階段實(shí)施？答案：（1）原理與可行性試驗(yàn)階段（2）系統(tǒng)

15、研制與試驗(yàn)階段（3）工程發(fā)展與完成階段8、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)原則？答案：1）、開(kāi)放性。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)、發(fā)展和應(yīng)用將對(duì)全世界開(kāi)放，為全球用戶(hù)提供高質(zhì)量的免費(fèi)服務(wù)，積極與世界各國(guó)開(kāi)展廣泛而深入的交流與合作，促進(jìn)各衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)間的兼容與互操作，推動(dòng)衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。2）、自主性。中國(guó)將自主建設(shè)和運(yùn)行北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可獨(dú)立為全球用戶(hù)提供服務(wù)。六、名詞解釋1、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)答案：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶(hù)段三部分組成，可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時(shí)為各類(lèi)用戶(hù)提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)，并具短報(bào)文通信能力，已經(jīng)初步具備區(qū)域?qū)Ш?、定位和授時(shí)能力，

16、定位精度10米，測(cè)速精度0.2米/秒，授時(shí)精度10納秒。2、GLONASS答案：格洛納斯（GLONASS），是俄語(yǔ)“全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM”的縮寫(xiě)。格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)作用類(lèi)似于美國(guó)的GPS、歐洲的伽利略衛(wèi)星定位系統(tǒng)和中國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。3、GNSS答案：GNSS：GNSS是Global Navigation Satellite System的縮寫(xiě)。翻譯為全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)。它是泛指所有的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，包括全球的、區(qū)域的和增強(qiáng)的，如美國(guó)的GPS、俄羅斯的Glonass、歐洲的Galileo、中國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

17、，以及相關(guān)的增強(qiáng)系統(tǒng)，如美國(guó)的WAAS（廣域增強(qiáng)系統(tǒng)）、歐洲的EGNOS（歐洲靜地導(dǎo)航重疊系統(tǒng)）和日本的MSAS（多功能運(yùn)輸衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)）等，還涵蓋在建和以后要建設(shè)的其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。國(guó)際GNSS系統(tǒng)是個(gè)多系統(tǒng)、多層面、多模式的復(fù)雜組合系統(tǒng)。4、GPS地面控制站作用答案：地面控制系統(tǒng)由監(jiān)測(cè)站(Monitor Station）、主控制站（Master Monitor Station）、地面天線(xiàn)（Ground Antenna）所組成，主控制站位于美國(guó)科羅拉多州春田市（Colorado. Springfield）。地面控制站負(fù)責(zé)收集由衛(wèi)星傳回之訊息，并計(jì)算衛(wèi)星星歷、相對(duì)距離，大氣校正等數(shù)據(jù)。5、WG

18、S-84大地坐標(biāo)系答案：WGS-84大地坐標(biāo)系：是一種協(xié)議地球坐標(biāo)系，原點(diǎn)在地球的質(zhì)量中心，Z軸指向BIH1984.0時(shí)元定義的CTP，X軸指向BIH1984.0時(shí)元定義的零子午面與CTP相應(yīng)的赤道交點(diǎn)；Y軸垂直XMZ面，構(gòu)成右手系。6、GPS答案：GPS ：GPS(global positioning system),是全球定位系統(tǒng)的英文簡(jiǎn)稱(chēng)。GPS測(cè)量的基本原理實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)空間距離交會(huì)。也可表述為解算矢量三角形。7、多普勒定位法答案：多普勒定位法: 根據(jù)多普勒效應(yīng)原理，利用 GPS 衛(wèi)星較高的射電頻率，由積分多普勒計(jì)數(shù)得出偽距差。8、相對(duì)論效應(yīng)答案：相對(duì)論效應(yīng):GPS 測(cè)量中由于衛(wèi)星鐘和

19、接收機(jī)鐘在慣性空間鐘的運(yùn)動(dòng)速度不同以及所處的位置引力位的不同而引起的測(cè)量誤差。9、開(kāi)普勒第一定律答案：開(kāi)普勒第一定律:衛(wèi)星運(yùn)行的軌道是一個(gè)橢圓，而該橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)與地球的質(zhì)心相重合。這一定律表明，在中心引力場(chǎng)中，衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的軌道面，是一個(gè)通過(guò)地球質(zhì)心的靜止平面。10、恒星時(shí)答案：恒星時(shí):以春分點(diǎn)為參考點(diǎn)，由春分點(diǎn)的周日視運(yùn)動(dòng)所確定的時(shí)間，稱(chēng)為恒星時(shí)。恒星時(shí)是地方時(shí)。11、GPS衛(wèi)星星座答案：由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成GPS衛(wèi)星星座，記作（21+3）GPS星座。24顆在軌衛(wèi)星均勻分布在6個(gè)軌道平面內(nèi)，軌道傾角為55，各個(gè)軌道平面之間相距60。在地球表面上任何地點(diǎn)任何時(shí)刻，在高度角

20、15以上，平均可同時(shí)觀(guān)測(cè)到6顆衛(wèi)星，最多可達(dá)9顆衛(wèi)星。12、GPS全球定位系統(tǒng)的參數(shù)答案：基本的衛(wèi)星數(shù)為21+3，衛(wèi)星軌道面的個(gè)數(shù)為6，衛(wèi)星高度為20200Km,軌道傾角為55，運(yùn)行周期為11h58min，頻率為1575.42MHZ和1227.60MHZ13、GPS的組成答案：整套GPS定位系統(tǒng)由三個(gè)部分組成的，即由GPS衛(wèi)星組成的空中部分、由若干地面站組成的地面監(jiān)控系統(tǒng)、以接收機(jī)為主體的用戶(hù)設(shè)備。14、歲差答案：在日月引力和其它天體引力對(duì)地球隆起部分的作用下，地球在繞太陽(yáng)運(yùn)行時(shí)，自轉(zhuǎn)軸的方向不再保持不變，從而使春分點(diǎn)在赤道上產(chǎn)生緩慢的西移，這種現(xiàn)象在天文學(xué)中稱(chēng)為歲差。15、開(kāi)普勒第二定律答案

21、：衛(wèi)星的地心向徑，即地球質(zhì)心與衛(wèi)星質(zhì)心間的距離向量，在相同的時(shí)間內(nèi)所掃過(guò)的面積相等。16、GPS空間部分答案：GPS的空間部分是由24顆衛(wèi)星組成（21顆工作衛(wèi)星；3顆備用衛(wèi)星），它位于距地表20200km的上空，運(yùn)行周期為12h。衛(wèi)星均勻分布在6個(gè)軌道面上（每個(gè)軌道面4顆），軌道傾角為55。 17、GPS實(shí)用組網(wǎng)階段答案：1989年2月4日第一顆GPS工作衛(wèi)星發(fā)射成功，這一階段的衛(wèi)星稱(chēng)為“BLOCK II” 和 “BLOCK IIA”。此階段宣告GPS系統(tǒng)進(jìn)入工程建設(shè)狀態(tài)。1993年底實(shí)用的GPS網(wǎng)即（21+3）GPS星座已經(jīng)建成，今后將根據(jù)計(jì)劃更換失效的衛(wèi)星。18、GPS地面監(jiān)控部分答案：G

22、PS的控制部分由分布在全球的若干個(gè)跟蹤站所組成的監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成，根據(jù)其作用不同，這些跟蹤站又被分為主控站、監(jiān)控站和注入站。19、歐盟GALILEO答案：Galileo(伽利略)系統(tǒng)是歐洲自己的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng),是一個(gè)提供民用控制的高精度、有承諾的全球定位服務(wù),并能與GPS和GLONASS全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)實(shí)現(xiàn)互操作的系統(tǒng)。20、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空間段答案：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空間段由5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星組成。七、計(jì)算題1、關(guān)于開(kāi)普勒定律開(kāi)普勒定律：衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)周期的平方與軌道橢圓長(zhǎng)半徑的立方之比為一個(gè)常數(shù)，而該常數(shù)等于地球引力常數(shù)和地球質(zhì)量的乘積GM的倒數(shù)。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：（） (1-1

23、)在這個(gè)式子當(dāng)中，為衛(wèi)星的運(yùn)行周期.如果我們假設(shè)衛(wèi)星的平均角速度為N,則有:( ) (1-2)于是，開(kāi)普勒定律 1-2就可以寫(xiě)成：( ) (1-3)或者表示為常用的形式：N= (1-4)顯然，當(dāng)開(kāi)普勒的長(zhǎng)半徑確定了過(guò)后，衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的平均角速度就得到了確定，且保持不變。填寫(xiě)括號(hào)中的公式：(1-1) (1-2) (1-3)答案：（1-1） (1-2)N= (1-3)2、衛(wèi)星繞地球質(zhì)心運(yùn)動(dòng)的軌道方程為：R=當(dāng)開(kāi)普勒橢圓的長(zhǎng)半徑5000,開(kāi)普勒橢圓的偏心率為2，真近點(diǎn)角60度是，計(jì)算衛(wèi)星的地心距離R？答案：公式中：as為開(kāi)普勒橢圓的長(zhǎng)半徑；es為開(kāi)普勒橢圓的偏心率；fs為真近點(diǎn)角。帶入公式R=有R=75

24、003、已知衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)周期T=8，求軌道橢圓長(zhǎng)半徑？令已知常數(shù)=1答案：開(kāi)普勒定律知軌道橢圓長(zhǎng)半徑為44、當(dāng)衛(wèi)星的地心距離R=7500,開(kāi)普勒橢圓的偏心率為2，真近點(diǎn)角60度是，計(jì)算開(kāi)普勒橢圓的長(zhǎng)半徑？答案：由星繞地球質(zhì)心運(yùn)動(dòng)的軌道方程為：R=將已知衛(wèi)星的地心距離R=7500,開(kāi)普勒橢圓的偏心率為2，真近點(diǎn)角60度代入方程得：開(kāi)普勒橢圓的長(zhǎng)半徑50005、當(dāng)開(kāi)普勒橢圓的偏心率為2，衛(wèi)星的地心距離R=7500,開(kāi)普勒橢圓的長(zhǎng)半徑5000，計(jì)算真近點(diǎn)角是？答案：由由星繞地球質(zhì)心運(yùn)動(dòng)的軌道方程為：R=當(dāng)開(kāi)普勒橢圓的偏心率為2，衛(wèi)星的地心距離R=7500,開(kāi)普勒橢圓的長(zhǎng)半徑5000時(shí)代入公式得：真近點(diǎn)角

25、為60度八、證明題1、GPS測(cè)量為什么至少要4顆衛(wèi)星才能定位？答案：按照空間幾何的原理GPS測(cè)量中不是只要3顆衛(wèi)星就可以確定出地面點(diǎn)的坐標(biāo)了嘛，怎么書(shū)上寫(xiě)的確實(shí)至少要4顆衛(wèi)星？回復(fù)：從理論上來(lái)說(shuō)，以地面點(diǎn)的三維坐標(biāo)（N，E，H）為待定參數(shù)，確實(shí)只需要測(cè)出3顆衛(wèi)星到地面點(diǎn)的距離就可以確定該點(diǎn)的三維坐標(biāo)了。但是，衛(wèi)地距離是通過(guò)信號(hào)的傳播時(shí)間差t乘以信號(hào)的傳播速度v而得到的。其中，信號(hào)的傳播速度v接近于真空中的光速，量值非常大。因此，這就要求對(duì)時(shí)間差t進(jìn)行非常準(zhǔn)確的測(cè)定，如果稍有偏差，那么測(cè)得的衛(wèi)地距離就會(huì)謬以千里。而時(shí)間差t是通過(guò)將衛(wèi)星處測(cè)得的信號(hào)發(fā)射時(shí)間tS與接收機(jī)處測(cè)得的信號(hào)達(dá)到的時(shí)間tR求差

26、得到的。其中，衛(wèi)星上安置的原子鐘，穩(wěn)定度很高，我們認(rèn)為這種鐘的時(shí)間與GPS時(shí)吻合；接收機(jī)處的時(shí)鐘是石英鐘，穩(wěn)定度一般，我們認(rèn)為它的時(shí)鐘時(shí)間與GPS時(shí)存在時(shí)間同步誤差，并將這種誤差作為一個(gè)待定參數(shù)。這樣，對(duì)于每個(gè)地面點(diǎn)實(shí)際上需要求解就有4個(gè)待定參數(shù)，因此至少需要觀(guān)測(cè)4顆衛(wèi)星至地面點(diǎn)的衛(wèi)地距離數(shù)據(jù)。2、論證大地測(cè)量的發(fā)展各階段的特點(diǎn)。答：1）、最初，人造地球衛(wèi)星僅僅作為一種空間觀(guān)測(cè)目標(biāo)，由地面的觀(guān)測(cè)站對(duì)瞬間位置進(jìn)行攝影測(cè)量，測(cè)定測(cè)站至衛(wèi)星的距離，建立衛(wèi)星三角網(wǎng)，同時(shí)可利用機(jī)關(guān)技術(shù)測(cè)定觀(guān)測(cè)站至衛(wèi)星的距離，建立衛(wèi)星測(cè)距網(wǎng)。這種觀(guān)測(cè)和成果換算許耗費(fèi)大量的時(shí)間，同時(shí)定位精度較低，且不能得到點(diǎn)位的地心坐標(biāo)。

27、2）、19581967年，美國(guó)研制了美國(guó)海軍導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)（NNSS系統(tǒng)）。該系統(tǒng)不能進(jìn)行三維連續(xù)導(dǎo)航，定位速度慢，精度較低。3）、1973年，美國(guó)國(guó)防部開(kāi)始研究建立新一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，即為“授時(shí)與測(cè)距導(dǎo)航系統(tǒng)/全球定位系統(tǒng)”（NAVSTAR/GPS），該系統(tǒng)功能多，用途廣，定位精度高，可以進(jìn)行實(shí)時(shí)定位。3、GPS定位系統(tǒng)由哪幾部分組成的？各部分的作用是什么？答：整個(gè)GPS系統(tǒng)，它包括三部分：(1)空間部分 GPS衛(wèi)星及其星座;(2)地面控制部分 地面監(jiān)控系統(tǒng);(3)用戶(hù)設(shè)備部分 GPS信號(hào)接收機(jī)。各部分作用：空間部分GPS衛(wèi)星及其星座：接收地面站發(fā)來(lái)的導(dǎo)航電文和其他信號(hào)；（2）接收地面站的指令

28、，修正軌道偏差并啟動(dòng)備用設(shè)備；（3）連續(xù)不斷向地面發(fā)送GPS導(dǎo)航和定位信號(hào)；地面控制部分地面監(jiān)控系統(tǒng)，包括1個(gè)主控站、3個(gè)注入站和5個(gè)監(jiān)測(cè)站。主控站主要作用（1）收集數(shù)據(jù)：收集本站及各監(jiān)測(cè)站獲得的各種數(shù)據(jù)；（2）處理數(shù)據(jù)：處理收集的數(shù)據(jù)，按一定格式編制成導(dǎo)航電文；（3）監(jiān)測(cè)協(xié)調(diào)：控制和協(xié)調(diào)監(jiān)測(cè)站、注入站和衛(wèi)星的工作；（4）控制衛(wèi)星：修正衛(wèi)星的運(yùn)行軌道，發(fā)送啟動(dòng)備用設(shè)備指令。監(jiān)測(cè)站主要作用接受衛(wèi)星信號(hào)，為主控站提供衛(wèi)星的觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)。注入站主要作用：將主控站發(fā)來(lái)的導(dǎo)航電文注入到相應(yīng)衛(wèi)星的存儲(chǔ)器中。用戶(hù)設(shè)備部分GPS信號(hào)接收機(jī)捕獲衛(wèi)星信號(hào)，計(jì)算出測(cè)站的三維位置，甚至三維速度和時(shí)間，達(dá)到導(dǎo)航和定位的目的

29、。4、論證GPS定位技術(shù)在我國(guó)有廣闊的應(yīng)用前景。答：GPS定位技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用是多方面的：在大地測(cè)量方面，利用GPS技術(shù)開(kāi)展國(guó)際聯(lián)測(cè)，建立全球性大地控制網(wǎng)，提供高精度的地心坐標(biāo)，測(cè)定和精化大地水準(zhǔn)面；在工程測(cè)量方面，應(yīng)用GPS靜態(tài)相對(duì)定位技術(shù)，布設(shè)精密工程控制網(wǎng)，用于城市和礦區(qū)油田地面沉降監(jiān)測(cè)、大壩變形監(jiān)測(cè)、高層建筑變形監(jiān)測(cè)、隧道貫通測(cè)量等精密工程；在航空攝影測(cè)量方面，我國(guó)測(cè)繪工作者也應(yīng)用GPS技術(shù)進(jìn)行航測(cè)外業(yè)控制測(cè)量、航攝飛行導(dǎo)航、機(jī)載GPS航測(cè)等航測(cè)成圖的各個(gè)階段；在地球動(dòng)力學(xué)方面，GPS技術(shù)用于全球板塊運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)和區(qū)域板塊運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)；此外，GPS技術(shù)還用于海洋測(cè)量、水下地形測(cè)繪、軍事國(guó)防、智

30、能交通、郵電通信、地礦、煤礦、石油、建筑以及農(nóng)業(yè)、氣象、土地管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、金融、公安等部門(mén)和行業(yè)。5、論證和GPS相比，北斗導(dǎo)航的優(yōu)越性。答：我們的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)相比美國(guó)的GPS在技術(shù)上優(yōu)勢(shì)主要是兩個(gè)方面：第一是北斗系統(tǒng)有斜軌道衛(wèi)星，在遮擋物復(fù)雜的地形、地表的定位信號(hào)更強(qiáng)、精度更高（比如城市高樓集中的CBD）；第二是北斗系統(tǒng)支持短報(bào)文傳訊功能，終端設(shè)備不僅能接受到北斗的定位信號(hào)，還能發(fā)送終端訊息到衛(wèi)星或者到調(diào)控中心，這個(gè)功能是GPS不支持的?，F(xiàn)在群眾接觸最多的北斗應(yīng)用應(yīng)該是個(gè)人汽車(chē)導(dǎo)航這塊，比如凱立德研發(fā)的北斗導(dǎo)航儀，以北斗+GPS雙模進(jìn)行定位，比一般GPS導(dǎo)航定位更快更準(zhǔn)。九、圖題1、根

31、據(jù)下圖回答北斗定位原理。答：北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)的基本原理是根據(jù)高速運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星瞬間位置作為已知的起算數(shù)據(jù)，采用空間距離后方交會(huì)的方法，確定待測(cè)點(diǎn)的位置。假設(shè)t時(shí)刻在地面待測(cè)點(diǎn)上安置北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)，可以測(cè)定北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)信號(hào)到達(dá)接收機(jī)的時(shí)間t，再加上接收機(jī)所接收到的衛(wèi)星星歷等其它數(shù)據(jù)可以確定四個(gè)方程式。四個(gè)方程式中待測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)x、 y、 z 和Vto為未知參數(shù)，其中di=cti (i=1、2、3、4)。di (i=1、2、3、4) 分別為衛(wèi)星1、衛(wèi)星2、衛(wèi)星3、衛(wèi)星4到接收機(jī)之間的距離。ti (i=1、2、3、4) 分別為衛(wèi)星1、衛(wèi)星2、衛(wèi)星3、衛(wèi)星4的信號(hào)到達(dá)接收機(jī)所經(jīng)歷的時(shí)間。c為GPS

32、信號(hào)的傳播速度（即光速）。四個(gè)方程式中各個(gè)參數(shù)意義如下：x、y、z 為待測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)的空間直角坐標(biāo)。xi 、yi、zi (i=1、2、3、4) 分別為衛(wèi)星1、衛(wèi)星2、衛(wèi)星3、衛(wèi)星4在t時(shí)刻的空間直角坐標(biāo)，可由衛(wèi)星導(dǎo)航電文求得。Vt i (i=1、2、3、4) 分別為衛(wèi)星1、衛(wèi)星2、衛(wèi)星3、衛(wèi)星4的衛(wèi)星鐘的鐘差，由衛(wèi)星星歷提供。Vto為接收機(jī)的鐘差。由以上四個(gè)方程即可解算出待測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)x、y、z 和接收機(jī)的鐘差Vto。2、開(kāi)普勒軌道圖形可以表示為如下圖：fs圖2衛(wèi)星的橢圓運(yùn)行軌道bsmsMas遠(yuǎn)地點(diǎn)P近地點(diǎn)P 衛(wèi)星繞地球質(zhì)心運(yùn)動(dòng)的軌道方程為：R=在該式中指出開(kāi)普勒6個(gè)軌道參數(shù)中R、as、es、fs、

33、含義分別是？答案：在該式當(dāng)中，R是衛(wèi)星的地心距離；as為開(kāi)普勒橢圓的長(zhǎng)半徑；es為開(kāi)普勒橢圓的偏心率；fs為真近點(diǎn)角。3、根據(jù)下圖寫(xiě)出GPS定位原理。答：利用GPS進(jìn)行定位的基本原理是空間后方交會(huì)如圖，即以GPS衛(wèi)星和用戶(hù)接收機(jī)天線(xiàn)之間的距離（或距離差）的觀(guān)測(cè)量為基礎(chǔ)，根據(jù)已知的衛(wèi)星瞬時(shí)坐標(biāo)來(lái)確定用戶(hù)接收機(jī)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)位，即待定點(diǎn)的三維坐標(biāo)（X，Y，Z）。4、根據(jù)下圖描述開(kāi)普勒第三定律。軌道圖形可以表示為如下圖：fs圖4衛(wèi)星的橢圓運(yùn)行軌道bsmsMas遠(yuǎn)地點(diǎn)P近地點(diǎn)P 答案：開(kāi)普勒第三定律：衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)周期的平方與軌道橢圓長(zhǎng)半徑的立方之比為一個(gè)常數(shù)，而該常數(shù)等于地球引力常數(shù)和地球質(zhì)量的乘積GM的倒數(shù)

34、。5、開(kāi)普勒第二定律：衛(wèi)星的地心向徑，即地球質(zhì)心與衛(wèi)星質(zhì)心間的距離向量，在相同的時(shí)間內(nèi)所掃過(guò)的空間面積是相等的。（如下圖所示）圖衛(wèi)星地心向徑在相同的時(shí)間間隔內(nèi)掃描的面積簡(jiǎn)要描述衛(wèi)星在近地點(diǎn)和遠(yuǎn)地點(diǎn)的能量和速度變化？答案：當(dāng)衛(wèi)星運(yùn)行到近地點(diǎn)的時(shí)候，其動(dòng)能最大；在遠(yuǎn)地點(diǎn)的時(shí)候，其動(dòng)能最小，由此，開(kāi)普勒第二定律所包涵的內(nèi)容是：衛(wèi)星在橢圓軌道上的運(yùn)行速度是不斷變化的，在近地點(diǎn)處的速度最大，而在遠(yuǎn)地點(diǎn)的速度最小。十、論述題1、我國(guó)的GPS定位技術(shù)在大地測(cè)量、工程測(cè)量、航空攝影測(cè)量、航空攝影測(cè)量、在地球動(dòng)力學(xué)方面的應(yīng)用和發(fā)展情況如何？答案：在大地測(cè)量方面，利用GPS技術(shù)開(kāi)展國(guó)際聯(lián)測(cè)，建立全球性大地控制網(wǎng)，提供高精度的地心坐標(biāo)，測(cè)定和精化大地水準(zhǔn)面；在工程測(cè)量方面，應(yīng)用GPS靜態(tài)相對(duì)定位技術(shù)，布設(shè)精密工程控制網(wǎng)，用于城市和礦區(qū)油田地面沉降監(jiān)測(cè)、大壩變形監(jiān)測(cè)、高層建筑變形監(jiān)測(cè)、隧道貫通測(cè)量等精密工程；在航空攝影測(cè)量方面，我國(guó)測(cè)繪工作者也應(yīng)用GPS技術(shù)進(jìn)行航測(cè)外業(yè)控制測(cè)量、航攝飛行導(dǎo)航、機(jī)載GPS航測(cè)等航測(cè)成圖的各個(gè)階段；在地球動(dòng)力學(xué)方面，GPS技術(shù)用于全球板塊運(yùn)動(dòng)監(jiān)