GPS原理及其應(yīng)用復(fù)習(xí)及練習(xí)課件

1、GPS原理開卷考試 考試題型考試題型 名詞解釋名詞解釋15 判斷改錯(cuò)判斷改錯(cuò)18 選擇填空選擇填空19 簡(jiǎn)答簡(jiǎn)答20 論述論述28GPS原理及其應(yīng)用原理及其應(yīng)用復(fù)習(xí)與練習(xí)一、名詞解釋：一、名詞解釋： 天球是指以地球質(zhì)心M為中心，半徑r為任意長(zhǎng)度的一個(gè)假象的球體，是天文學(xué)用來描述天體位置的參照物。 春分點(diǎn)當(dāng)太陽沿著黃道作周年視運(yùn)動(dòng)時(shí)，自南半球向北半球運(yùn)行時(shí)黃道與天球赤道的交點(diǎn)叫春分點(diǎn)黃道黃道地球公轉(zhuǎn)的軌道面地球公轉(zhuǎn)的軌道面與天球相交的打圓。即當(dāng)?shù)嘏c天球相交的打圓。即當(dāng)?shù)厍蚶@太陽公轉(zhuǎn)時(shí)，地球上的球繞太陽公轉(zhuǎn)時(shí)，地球上的觀測(cè)者所見到太陽在天球上觀測(cè)者所見到太陽在天球上運(yùn)動(dòng)的軌跡稱為黃道。運(yùn)動(dòng)的軌跡稱

2、為黃道。 歲差實(shí)際上地球的形體接近一個(gè)赤道隆起的橢球體，因此，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)在黃道上緩慢西移，這種現(xiàn)象在天文學(xué)中稱為歲差. 章動(dòng)如果把觀測(cè)時(shí)的北天極稱為瞬時(shí)北天極(或稱真北天極)，而與之相應(yīng)的天球赤道和春分點(diǎn)稱為瞬時(shí)天球赤道相應(yīng)瞬時(shí)春分點(diǎn)(或稱真天球赤道和真春分點(diǎn))，那么在日月引力等因素的影響下，瞬時(shí)北天極將繞瞬時(shí)平北天極產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，大致成橢圓形軌跡，其長(zhǎng)半徑約為92秒，周期約為186年。這種現(xiàn)象稱為章動(dòng)。 極移地球自轉(zhuǎn)軸相對(duì)地球體的位置并不是固定的，因而地極點(diǎn)在地球表面上的位置是隨時(shí)間而變化的。這種現(xiàn)象

3、稱為地極移動(dòng)，簡(jiǎn)稱極移。 世界時(shí)是以平子夜為零時(shí)起算的格林尼治平太陽時(shí)。它與平太陽時(shí)的單位尺度一樣，只是起算點(diǎn)不同。前者比后者晚12小時(shí)，世界時(shí)是不均勻的。 原子時(shí)（ATI）原子時(shí)的秒長(zhǎng)被定義為銫原子Cs基態(tài)的兩個(gè)超精度細(xì)能級(jí)間躍遷輻射振蕩9192631770周所持續(xù)的時(shí)間。原子時(shí)的起點(diǎn)，按國(guó)際協(xié)定取為1958年1月1日0時(shí)0秒（UT2)。事后發(fā)現(xiàn)在這一瞬間ATI與UT2相差0.0039秒）。就目前的觀測(cè)水平而言這一時(shí)間尺度是均勻的。 協(xié)調(diào)世界時(shí)協(xié)調(diào)世界時(shí)是介于原子時(shí)和世界時(shí)之間一種折衷時(shí)間系統(tǒng)。由于原子時(shí)和世界時(shí)對(duì)秒長(zhǎng)的定議不同，前者的秒長(zhǎng)的穩(wěn)定性超過前者1000倍以上。加之地球自轉(zhuǎn)速度長(zhǎng)期

4、變慢，導(dǎo)致世界時(shí)每年比原子時(shí)慢約1s，因此1972年國(guó)際上采用一種以原子秒長(zhǎng)為基準(zhǔn)，時(shí)刻接近世界時(shí)的折衷的時(shí)間系統(tǒng)，該時(shí)間系統(tǒng)稱協(xié)調(diào)世界時(shí)。名詞解釋：名詞解釋： 碼碼是一種表達(dá)信息的二進(jìn)制數(shù)及其組合，是一組二進(jìn)制的數(shù)碼序列，如果將各種信息按某種預(yù)定的規(guī)則，表示為二進(jìn)制數(shù)的組合，則稱這一過程為編碼。 碼元（比特）比特是一個(gè)二進(jìn)制數(shù)，是碼的度量單位。 數(shù)碼率在二進(jìn)制的數(shù)字化信息傳輸中，每秒鐘所傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)，為數(shù)碼率，用以表示數(shù)字化信息的傳輸速度，其單位為bit/s或記為BPS。 信號(hào)調(diào)制在數(shù)字通訊技術(shù)中，為了有效的傳播信息，一般均將低頻信號(hào)加載到高頻的載波上，過程叫信號(hào)調(diào)制。 信號(hào)解調(diào)從接收到的調(diào)

5、制波中分離出測(cè)距碼信號(hào)、導(dǎo)航電文信號(hào)以及純凈的載波信號(hào)的過程叫信號(hào)解調(diào)。 SA技術(shù)SA（Selective Availability）技術(shù)稱為有選擇可用性技術(shù)，即人為地將誤差引入衛(wèi)星鐘和衛(wèi)星數(shù)據(jù)中，故意降低GPS定位精度。使C/A碼定位的精度從原來的20m降低到100m。 遙測(cè)碼遙測(cè)碼位于各子幀的開頭，它用來表明衛(wèi)星注入數(shù)據(jù)的狀態(tài)。遙測(cè)碼的18bit是同步碼（10001001），為各子幀編碼脈沖提供一個(gè)同步起點(diǎn)，接收機(jī)將從該起點(diǎn)開始順序解譯電文。第922bit為遙測(cè)電文，包括地面監(jiān)控系統(tǒng)注入數(shù)據(jù)時(shí)的狀態(tài)信息、診斷信息及其他信息。第23和第24bit是連接碼，第2530bit為奇偶檢查碼，它用于

6、發(fā)現(xiàn)和糾正錯(cuò)誤。 轉(zhuǎn)換碼轉(zhuǎn)換碼位于每個(gè)子幀的第二個(gè)字碼。其作用是提供幫助用戶從捕獲的C/A碼轉(zhuǎn)換到捕獲P碼和Z記數(shù)。Z記數(shù)位于轉(zhuǎn)換碼的第117bit，是從每周六/周日零時(shí)起算的時(shí)間記數(shù)。轉(zhuǎn)換碼的第8bit表明衛(wèi)星注入電文后是否發(fā)生滾動(dòng)動(dòng)量矩缺載現(xiàn)象；第19bit指示數(shù)據(jù)幀的時(shí)間是否與子碼的鐘信號(hào)同步；第2022bit子幀識(shí)別標(biāo)志；第2324bit為連接碼；第2530bit為奇偶檢驗(yàn)碼。 數(shù)據(jù)齡期衛(wèi)星時(shí)鐘的數(shù)據(jù)齡期AODC是時(shí)鐘改正數(shù)的外推時(shí)間間隔，它指明衛(wèi)星時(shí)鐘改正數(shù)的置信度。AODC= 式中為第一數(shù)據(jù)塊的參考時(shí)期；是計(jì)算時(shí)鐘改正參數(shù)所用數(shù)據(jù)的最后觀測(cè)時(shí)間。 時(shí)延差改正時(shí)延差改正就是載波L1、

7、L2的電離層時(shí)延差。當(dāng)使用單頻接收機(jī)時(shí)，為了減少小電離層效應(yīng)影響，提高定位精度，要用時(shí)延差改正觀測(cè)結(jié)果。 衛(wèi)星星歷是描述衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)軌道的信息，或者說是一組對(duì)應(yīng)于某一時(shí)刻的衛(wèi)星軌道根數(shù)及變率。名詞解釋：名詞解釋： 絕對(duì)定位GPS絕對(duì)定位也叫單點(diǎn)定位，即利用GPS衛(wèi)星和用戶接收機(jī)之間的距離觀測(cè)值直接確定用戶接收機(jī)天線在WGS-84坐標(biāo)系中相對(duì)于坐標(biāo)原點(diǎn)地球質(zhì)心的絕對(duì)位置。 相對(duì)定位也叫差分GPS定位，是至少用兩臺(tái)GPS接收機(jī)，同步觀測(cè)相同的GPS 衛(wèi)星，確定兩臺(tái)接收機(jī)天線之間的相對(duì)位置（坐標(biāo)差）。 靜態(tài)絕對(duì)定位接收機(jī)天線處于靜止?fàn)顟B(tài)下，確定觀測(cè)站坐標(biāo)的方法稱為靜態(tài)絕對(duì)定位。 靜態(tài)相對(duì)定位靜態(tài)定位采用

8、載波相位觀測(cè)量為基本觀測(cè)量，由于載波波長(zhǎng)較短，其測(cè)量精度遠(yuǎn)高于碼相關(guān)偽距測(cè)量，并且采用不同載波相位觀測(cè)量線性組合可以有效地削弱衛(wèi)星星歷誤差、信號(hào)傳播誤差以及接收機(jī)鐘不同步誤差對(duì)定位的影響。 整周跳變（周跳）如果在跟蹤衛(wèi)星過程中，由于某種原因，如衛(wèi)星被障礙物擋住而暫時(shí)中斷，受無線電信號(hào)干擾造成失鎖，這樣，計(jì)數(shù)器無法連續(xù)計(jì)數(shù)，因此，當(dāng)信號(hào)重新被跟蹤后，整周計(jì)數(shù)就不正確，但是不到一個(gè)整周的相位觀測(cè)值仍是正確的。這種現(xiàn)象稱為周跳。 偽距所謂的偽距是由衛(wèi)星發(fā)射的測(cè)距碼信號(hào)到達(dá)GPS接收機(jī)的傳播時(shí)間乘以光速所得出的量測(cè)距離。 （衛(wèi)星的）無攝運(yùn)動(dòng)只考慮地球質(zhì)心引力作用的衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)稱為衛(wèi)星的無攝運(yùn)動(dòng)。 導(dǎo)航電文

9、GPS衛(wèi)星的導(dǎo)航電文（簡(jiǎn)稱衛(wèi)星電文）是用戶用來定位和導(dǎo)航的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。它包括：衛(wèi)星星歷、時(shí)鐘改電離層時(shí)延改正、工作狀態(tài)信息以及C/A碼轉(zhuǎn)換到捕獲P碼的信息。 差分GPS是至少用兩臺(tái)GPS接收機(jī)，同步觀測(cè)相同的GPS衛(wèi)星，確定兩臺(tái)接收機(jī)天線之間的相對(duì)位置（坐標(biāo)差）。它是目前GPS定位中精度最高的一種定位方法。廣泛用于大地測(cè)量，精密工程測(cè)量，地球動(dòng)力學(xué)研究和精密導(dǎo)航。名詞解釋：名詞解釋： 導(dǎo)航是引導(dǎo)運(yùn)載體從一個(gè)地點(diǎn)航行到另一個(gè)地點(diǎn)的過程。 差分動(dòng)態(tài)定位差分動(dòng)態(tài)定位技術(shù)是，將一臺(tái)GPS接收機(jī)安置在基準(zhǔn)站上進(jìn)行觀測(cè)。根據(jù)基準(zhǔn)站已知精密坐標(biāo)，計(jì)算出基準(zhǔn)站到衛(wèi)星的距離改正數(shù)，并由基準(zhǔn)站實(shí)時(shí)的將這一改正數(shù)發(fā)送

10、出去。用戶接收機(jī)在進(jìn)行GPS觀測(cè)的同時(shí)，也接收到基準(zhǔn)站的改正數(shù)，并對(duì)其定位結(jié)果進(jìn)行改正，從而提高定位精度。 LADGPS-在一個(gè)較大的區(qū)域布設(shè)多個(gè)基準(zhǔn)站，以構(gòu)成基準(zhǔn)站網(wǎng)，其中常包括一個(gè)或數(shù)個(gè)監(jiān)控站，位于該區(qū)域中的用戶根據(jù)多個(gè)基準(zhǔn)站所提供的改正信息經(jīng)平差計(jì)算后求得用戶站的改正數(shù)，這種差分GPS定位系統(tǒng)稱為具有多個(gè)基準(zhǔn)站的局部區(qū)域差分GPS系統(tǒng)（LADGPS）。 WADGPS在一個(gè)相當(dāng)大的區(qū)域中用相對(duì)較少的基準(zhǔn)站組成差分GPS網(wǎng)，各基準(zhǔn)站將求得的距離改正數(shù)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理中心，有數(shù)據(jù)處理中心統(tǒng)一處理，將各種GPS觀測(cè)誤差加以區(qū)分，然后再傳送給用戶。這種系統(tǒng)稱為廣域差分GPS系統(tǒng)。 多路徑效應(yīng)多路徑效

11、應(yīng)是指接收機(jī)天線除接收衛(wèi)星的信號(hào)外，尚可能接收到天線周圍物體或地面反射的衛(wèi)星信號(hào)。后處理星歷: 是一國(guó)家或某些部門，根據(jù)各自建立的衛(wèi)星跟蹤站所獲得的對(duì)GPS衛(wèi)星的精密觀測(cè)資料，應(yīng)用與確定廣播星歷相似的方法而計(jì)算的衛(wèi)星星歷。 同步環(huán)三臺(tái)或三臺(tái)以上接收機(jī)同步觀測(cè)獲得的基線向量所構(gòu)成的閉合環(huán)，簡(jiǎn)稱同步環(huán)。 異步環(huán)在構(gòu)成多邊形環(huán)路的所有基線向量中，只要有非同步觀測(cè)基線向量，則該多邊形環(huán)路叫異步觀測(cè)環(huán)，簡(jiǎn)稱異步環(huán)。二、簡(jiǎn)答題二、簡(jiǎn)答題GPS全球定位系統(tǒng)的組成 GPS全球定位系統(tǒng)的組成包括三部分：GPS空間星座部分 由24（21顆工作衛(wèi)星和3顆備用衛(wèi)星）顆衛(wèi)星組成，衛(wèi)星分布在6個(gè)軌道平面內(nèi)，每個(gè)軌道上分布

12、有4顆衛(wèi)星。地面監(jiān)控部分 目前與分布在全球5個(gè)地面組成，其中包括五個(gè)衛(wèi)星監(jiān)測(cè)站、一個(gè)主控站和三個(gè)信息注入站。用戶設(shè)備部分為什么說GPS衛(wèi)星定位測(cè)量技術(shù)問世是測(cè)繪技術(shù)發(fā)展史上的一場(chǎng)革命? 在測(cè)繪領(lǐng)域，GPS定位技術(shù)已有廣泛應(yīng)用，主要表現(xiàn)在以下方面：1、GPS定位技術(shù)已用于建立高精度的大地測(cè)量控制網(wǎng)，測(cè)定地球動(dòng)態(tài)參數(shù)2、建立陸地及海洋大地測(cè)量基準(zhǔn)，進(jìn)行高精度海陸聯(lián)測(cè)及海洋測(cè)繪3、監(jiān)測(cè)地球板塊運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和地殼形變。4、在工程測(cè)量方面，已成為建立城市與工程控制網(wǎng)的主要手段5、在精密工程的變形監(jiān)測(cè)方面，它發(fā)揮著及其重要的作用6、GPS定位技術(shù)也用于測(cè)定航空航天攝影瞬間相機(jī)的位置，可在無地面控制或僅有少量地

13、面控制點(diǎn)的情況下進(jìn)行航測(cè)快速成圖，引起了地理信息系統(tǒng)及全球環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)的技術(shù)革命 GPS、GLONASS兩種衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)工作衛(wèi)星星座的主要參數(shù)。GPSGLONASS衛(wèi)星數(shù) 顆（顆工作衛(wèi)星和顆備用衛(wèi)星）顆（顆工作衛(wèi)星和顆備用衛(wèi)星）軌道面數(shù) 63軌道高度20183km19100km 運(yùn)行周期 11h58m 11h15m 軌道傾角 55 64.8 載波頻率 L1 L21575.42MHz 1602.56-1615.5 MHz1227.6 MHz 1246.44-1256.5 MHzSA有（有（2002年年5月月1日取消）日取消） 無無AS有有無無 試述全球定位系統(tǒng)（GPS）的組成以及各部分在導(dǎo)航

14、定位中的作用。 全球定位系統(tǒng)（GPS）由空間星座部分、地面監(jiān)控部分和用戶設(shè)備部分組成 GPS衛(wèi)星星座作用：發(fā)送用于導(dǎo)航定位的信號(hào)；其他特殊用途，如：通訊、監(jiān)測(cè)核暴等。 地面監(jiān)控部分由一個(gè)主控站、五個(gè)監(jiān)控站和三個(gè)注入站 主控站的作用：（1）收集各種測(cè)站的數(shù)據(jù)，編制衛(wèi)星星歷（導(dǎo)航電文），保持系統(tǒng)時(shí)間；（2）通過注入站將衛(wèi)星星歷注入衛(wèi)星、向衛(wèi)星發(fā)送控制命令；（3）衛(wèi)星維護(hù)與異常情況的處理。 跟蹤站的作用：接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)、采集氣象信息、并將所收到的數(shù)據(jù)傳送給主控站。 注入站的作用：將導(dǎo)航電文注入GPS衛(wèi)星。 用戶設(shè)備的作用：接收、跟蹤、變換和測(cè)量GPS信號(hào)的設(shè)備，多采用石英鐘。簡(jiǎn)述平天球坐標(biāo)系 選某一時(shí)

15、刻作為標(biāo)準(zhǔn)歷元，此時(shí)刻的瞬時(shí)北天極、瞬時(shí)春分點(diǎn)和瞬時(shí)天球赤道經(jīng)該時(shí)刻歲差和章動(dòng)改正后，可構(gòu)成一天球坐標(biāo)系，此坐標(biāo)系稱為標(biāo)準(zhǔn)歷元t0的平天球坐標(biāo)系或協(xié)議天球坐標(biāo)系也稱慣性天球坐標(biāo)系(conventional inertial system,簡(jiǎn)稱CIS) 。 歲差旋轉(zhuǎn)與章動(dòng)旋轉(zhuǎn)作用? 作用是由于歲差和章動(dòng)的影響，瞬時(shí)天極的指向是不斷變化的，導(dǎo)致瞬時(shí)春分點(diǎn)、瞬時(shí)赤道面乃至整個(gè)瞬時(shí)天球坐標(biāo)系也在連續(xù)變化。在這種非慣性坐標(biāo)系統(tǒng)中，不能直接根據(jù)牛頓力學(xué)定律來研究衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，所以，需要進(jìn)行歲差旋轉(zhuǎn)與章動(dòng)旋轉(zhuǎn)簡(jiǎn)述極移現(xiàn)象人們?cè)缫园l(fā)現(xiàn)，地球自轉(zhuǎn)軸相對(duì)地球體的位置并不是固定的，因而地極點(diǎn)在地球表面上的位置是隨

16、時(shí)間而變化的。這種現(xiàn)象稱為地極移動(dòng)，簡(jiǎn)稱極移。地極的移動(dòng)將使地球坐標(biāo)系坐標(biāo)軸的指向發(fā)生變化，這樣來，將對(duì)實(shí)際工作造成許多困難。 根據(jù)作業(yè)時(shí)采用的接收機(jī)硬件和軟件根據(jù)作業(yè)時(shí)采用的接收機(jī)硬件和軟件及作業(yè)時(shí)間等不同，相對(duì)定位一般被及作業(yè)時(shí)間等不同，相對(duì)定位一般被分為（實(shí)時(shí)靜態(tài)相對(duì)定位）、（實(shí)時(shí)分為（實(shí)時(shí)靜態(tài)相對(duì)定位）、（實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)相對(duì)定位動(dòng)態(tài)相對(duì)定位 ）、（后處理靜態(tài)相對(duì)）、（后處理靜態(tài)相對(duì)定位）、（后處理動(dòng)態(tài)相對(duì)定位）四定位）、（后處理動(dòng)態(tài)相對(duì)定位）四種模式。種模式。簡(jiǎn)述協(xié)議地球坐標(biāo)系的定義 由于地球的自轉(zhuǎn)是非慣性的，所以地極的位置會(huì)產(chǎn)生變化，為了固定地極的位置國(guó)際上采用了協(xié)議地極（CTP-conv

17、entional terrestrial pole)來統(tǒng)一地心坐標(biāo)系。以協(xié)議地極為基準(zhǔn)點(diǎn)建立的坐標(biāo)系叫協(xié)議地球坐標(biāo)系。簡(jiǎn)述恒星時(shí)、真太陽時(shí)與平太陽時(shí)的定義 恒星時(shí)ST:是以地球的周期性自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為基準(zhǔn)的時(shí)間系統(tǒng)，選春分點(diǎn)為參考點(diǎn)，觀察參考點(diǎn)連續(xù)兩次經(jīng)過測(cè)站子午圈的時(shí)間段，稱作一個(gè)恒星日。一個(gè)恒星日可分為24個(gè)恒星小時(shí)，一個(gè)恒星小時(shí)分60個(gè)恒星分，一個(gè)恒星時(shí)分分為60個(gè)恒星時(shí)秒。 真太陽時(shí)是以真太陽為參考點(diǎn)，以真太陽的周日視運(yùn)動(dòng)為基準(zhǔn)建立的時(shí)間計(jì)量系統(tǒng)。平太陽時(shí)：由于太陽運(yùn)動(dòng)不均勻，假設(shè)一個(gè)參考點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度等于真太陽周年視運(yùn)動(dòng)的平均速度，且該點(diǎn)在赤道上作周年視運(yùn)動(dòng)，這個(gè)參考點(diǎn)天文學(xué)上叫赤道平太陽，

18、以此基礎(chǔ)建立的時(shí)間系統(tǒng)稱為平太陽時(shí)。什么是GPS定位測(cè)量采用的時(shí)間系統(tǒng)?它與協(xié)調(diào)世界時(shí)UTC有什么區(qū)別?GPS時(shí)間系統(tǒng)采用原子時(shí)ATI秒長(zhǎng)作為時(shí)間基準(zhǔn)，時(shí)間的起算點(diǎn)定義為1980年1月6日UTC 0時(shí)。起動(dòng)后不跳秒，保持時(shí)間的連續(xù)。GPS時(shí)比ATI時(shí)任一瞬間均滯后19秒。GPS時(shí)間與協(xié)調(diào)時(shí)的時(shí)間差保持秒的正數(shù)倍，在GPS衛(wèi)星中載有GPST與UCT的關(guān)系及其常數(shù)差。試述描述GPS衛(wèi)星正常軌道運(yùn)動(dòng)的開普勒三大定律。開普勒第一定律可簡(jiǎn)單描述為：衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)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)心重合。 開普勒第二定律可簡(jiǎn)單描述為：衛(wèi)星在地球質(zhì)心的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，其向徑在相同的時(shí)間內(nèi)所掃過的面積相等。

19、開普勒第三定律可簡(jiǎn)單描述為：衛(wèi)星運(yùn)行周期的平方，與軌道橢圓長(zhǎng)半徑的立方之比為一常量，而該常量等于地球引力常數(shù)GM的倒數(shù)。 試用文字說明開普勒軌道6參數(shù) 開普勒軌道6參數(shù)：稱為開普勒軌道參數(shù)，或稱軌道根數(shù)。 (1) as 軌道橢圓的長(zhǎng)半軸(2) es 軌道橢圓的偏心率 這兩個(gè)參數(shù)，確定了開普勒橢圓的形狀和大小，稱之為軌道橢圓形狀參數(shù)。(3) i軌道面的傾角，即衛(wèi)星軌道平面與地球赤道面之間的夾角;(4) 升交點(diǎn)的赤經(jīng)，即在地球赤道平面上，升交點(diǎn)與春分點(diǎn)之間的地心夾角;( 升交點(diǎn)即當(dāng)衛(wèi)星由南向北運(yùn)行時(shí)，其軌道與地球赤道面的一個(gè)交點(diǎn)。)以上兩個(gè)參數(shù)唯一的表達(dá)了衛(wèi)星軌道平面與地球體之間的相對(duì)定向,稱之為

20、軌道平面定向參數(shù)。(5) 近地點(diǎn)角距，即在軌道平面升交點(diǎn)與近地點(diǎn)之間的地心角距。 這一參數(shù)表達(dá)了開譜勒橢圓在軌道平面上的定向,稱之為軌道橢圓定向參數(shù)。(6) fs 衛(wèi)星的真近點(diǎn)角，即在軌道平面上，衛(wèi)星與近地點(diǎn)之間的地心角距。 該參數(shù)為時(shí)間的函數(shù)，它確定了衛(wèi)星在軌道上的瞬時(shí)位置。 簡(jiǎn)述地球人造衛(wèi)星軌道運(yùn)動(dòng)所受到的各種攝動(dòng)力? 地球人造衛(wèi)星軌道運(yùn)動(dòng)所受到的各種攝動(dòng)力包括：地球引力攝動(dòng)力、日月攝動(dòng)力、大氣攝動(dòng)力、光壓攝動(dòng)力、潮汐攝動(dòng)力等。 地球引力場(chǎng)攝動(dòng)力對(duì)衛(wèi)星的軌道運(yùn)動(dòng)有什么影響? 地球引力場(chǎng)對(duì)衛(wèi)星的引力包括地球質(zhì)心引力和地球引力場(chǎng)攝動(dòng)力兩部分。地球引力是一種保守力，其中的地球質(zhì)心引力使衛(wèi)星作二體

21、運(yùn)動(dòng)，其軌道為正常軌道；其中的攝動(dòng)力使衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的軌道根數(shù)隨時(shí)間而變化。日、月引力對(duì)衛(wèi)星的軌道運(yùn)動(dòng)有什么影響? 日月引力對(duì)衛(wèi)星軌道的影響，是由太陽和月亮的質(zhì)量對(duì)衛(wèi)星所產(chǎn)生的引力加速度而產(chǎn)生的。由日月引力加速度引起的衛(wèi)星軌道攝動(dòng)，主要是長(zhǎng)周期的攝動(dòng)。對(duì)GPS衛(wèi)星產(chǎn)生的攝動(dòng)加速度約為5l0-6(m/s2)。如果忽略這項(xiàng)影響，將可能使GPS衛(wèi)星在3小時(shí)的弧段上產(chǎn)生約50150m的位置誤差。 簡(jiǎn)述太陽光壓產(chǎn)生的攝動(dòng)力加速度，并說明它對(duì)衛(wèi)星軌道運(yùn)動(dòng)有何影響? 衛(wèi)星在運(yùn)行中，除直接受到太陽光輻射壓力的影響外，還將受到由地球反射的太陽光間接輻射壓力的影響。不過間接輻射壓，對(duì)GPS衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的影響較小，一般只有直

22、接輻射壓影響的12。 太陽輻射壓對(duì)球形衛(wèi)星所產(chǎn)生的攝動(dòng)加速度既與衛(wèi)星、太陽和地球之間的相對(duì)位置有關(guān)，也與衛(wèi)星表面的反射特性、衛(wèi)星的面積與質(zhì)量比有關(guān)。太陽光壓對(duì)太陽光壓對(duì)GPS衛(wèi)星產(chǎn)生的攝動(dòng)加速度，約為衛(wèi)星產(chǎn)生的攝動(dòng)加速度，約為l0-7(m/s2)量級(jí)，由此將使衛(wèi)星軌道在量級(jí)，由此將使衛(wèi)星軌道在3小時(shí)的弧段上小時(shí)的弧段上產(chǎn)生產(chǎn)生510m的偏差。所以，這一軌道偏差對(duì)于基的偏差。所以，這一軌道偏差對(duì)于基線長(zhǎng)大于線長(zhǎng)大于50km的精密相對(duì)定位，一般也是不能忽的精密相對(duì)定位，一般也是不能忽略的。略的。簡(jiǎn)答題 試說明什么是隨機(jī)噪聲碼?什么是偽隨機(jī)噪聲碼? 隨機(jī)噪聲碼碼可以看作是以0和1為幅度的時(shí)間函數(shù)，用

23、符號(hào)u（t）來表示。因此，一組碼序列u（t），對(duì)于某個(gè)時(shí)刻而言，碼元是0或1完全是隨機(jī)的，其出現(xiàn)的概率為1/2，這種碼元幅值是完全無規(guī)律的碼序列，稱為隨機(jī)噪聲碼。 偽隨機(jī)噪聲碼偽隨機(jī)噪聲碼又叫偽隨機(jī)碼或偽噪聲碼，簡(jiǎn)稱PRN，是一個(gè)具有一定周期的取值0和1的離散符號(hào)串。它不僅具有高斯噪聲所具有的良好的自相關(guān)特征，而且具有某種確定的編碼規(guī)則。 C/A碼和P碼是怎樣產(chǎn)生的? P碼是由兩組各為12級(jí)反饋移位寄存器的電路產(chǎn)生，其基本原理與C/A碼相似，但其線路設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)遠(yuǎn)比C/A碼復(fù)雜，且嚴(yán)格保密。 C/A碼是用于粗測(cè)距和捕獲GPS衛(wèi)星信號(hào)的偽隨機(jī)碼。它是由兩個(gè)10級(jí)反饋移位寄存器構(gòu)成的G碼產(chǎn)生的。兩個(gè)移

24、位寄存器于每星期日子夜零時(shí)，在“1”脈沖作用下全處于1狀態(tài)，同時(shí)在碼率1.023MHz驅(qū)動(dòng)下，兩個(gè)移位寄存器分別產(chǎn)生碼長(zhǎng)為N=1023，周期為1ms的兩個(gè)m序列和。序列經(jīng)過相位選擇器，輸入一個(gè)與平移等價(jià)的m序列，然后與模2相加，便得到C/A碼。 試述C/A碼和P碼的特點(diǎn) C/A碼具有的特點(diǎn)： 由于C/A碼的碼長(zhǎng)較短，易于捕獲，而且通過捕獲C/A碼所得到的信息，又可以方便的捕獲P碼，所以，通常稱C/A碼為捕獲碼。 C/A的碼元寬度較大。若兩個(gè)序列的碼元相關(guān)誤差為碼元寬度的1/101/100，則此時(shí)所對(duì)應(yīng)的測(cè)距誤差可達(dá)29.32.9m。由于其精度較底，所以稱C/A碼為粗捕獲碼。 P 碼的特征是：

25、碼長(zhǎng)2.35*bit;碼元寬度0.097752us，相應(yīng)長(zhǎng)度29.3m；周期267天；數(shù)碼率BPS=10.23Mbit/s。試述導(dǎo)航電文的組成格式 導(dǎo)航電文基本單位叫幀。一幀導(dǎo)航電文長(zhǎng)1500bit，含5個(gè)子幀。每個(gè)子幀分別含有10個(gè)字，每個(gè)字含30bit電文，故每個(gè)子幀共含有300bit電文。電文的播發(fā)速率為每秒50bit，所以播發(fā)給一幀電文的時(shí)間需要30s，而一子幀電文的持續(xù)播發(fā)時(shí)間為6s。 簡(jiǎn)述導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)塊的主要內(nèi)容 導(dǎo)航電文的第2和第3子幀組成數(shù)據(jù)塊，其內(nèi)容為GPS衛(wèi)星星歷，它是GPS衛(wèi)星為導(dǎo)航、定位播發(fā)的主要電文，可向用戶提供有關(guān)計(jì)算衛(wèi)星運(yùn)行位置的信息，描述衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及其軌道的參數(shù)包

26、括以下三類：開普勒軌道參數(shù)；軌道攝動(dòng)參數(shù)；時(shí)間參數(shù)。 什么是預(yù)報(bào)星歷什么是預(yù)報(bào)星歷?什么是后處理星歷什么是后處理星歷? 預(yù)報(bào)星歷：是通過衛(wèi)星發(fā)射的含有軌道信息的導(dǎo)航電文傳遞給用戶的，用戶接收機(jī)接收到這些信號(hào)，經(jīng)過解碼便可獲得所需要的衛(wèi)星星歷，所以這種星歷也叫廣播星歷。 后處理星歷：是根據(jù)地面跟蹤站所獲得的精密觀測(cè)資料計(jì)算而得到的星歷，它是一種不包含外推誤差的實(shí)測(cè)星歷，可以為用戶提供觀測(cè)時(shí)的衛(wèi)星精密星歷，其精度可達(dá)到米級(jí)，以后其精度有望進(jìn)一步提高到分米級(jí)。然而，這種星歷用戶無法實(shí)時(shí)通過衛(wèi)星信號(hào)獲得，只能在事后通過電傳、磁盤、網(wǎng)絡(luò)等通訊媒體向用戶傳遞，并且它是一種有償服務(wù)。 試述GPS接收機(jī)的硬件

27、和軟件。 GPS 接收機(jī)主要由GPS接收機(jī)天線單元,GPS接收機(jī)主機(jī)單元和電源三部分組成. 試述GPS接收機(jī)的分類。 按接收機(jī)的工作原理可分為:碼相關(guān)型接收機(jī),平方型接收機(jī),混合型接收機(jī);按接收機(jī)的用途分為:導(dǎo)航型、測(cè)量型和授時(shí)型接收機(jī)；按接收機(jī)的載波頻率分為：?jiǎn)晤l接收機(jī)和雙頻接收機(jī)；按接收機(jī)的通道數(shù)分為：多通道接收機(jī)、序貫通道接收機(jī)、多路復(fù)用通道接收機(jī)。簡(jiǎn)答題 試寫出GPS動(dòng)態(tài)定位的幾種方法？ GPS動(dòng)態(tài)定位的幾種方法有：?jiǎn)吸c(diǎn)動(dòng)態(tài)定位，時(shí)實(shí)差分動(dòng)態(tài)定位和后處理差分動(dòng)態(tài)定位。 試述位置差分和偽距差分的基本原理 位置差分是一種最簡(jiǎn)單的差分方法。安置在已知點(diǎn)基準(zhǔn)站上的GPS接收機(jī)，經(jīng)過對(duì)4顆或4顆

28、以上的衛(wèi)星觀測(cè)，便可實(shí)現(xiàn)定位，求出基準(zhǔn)站的坐標(biāo)。 偽距差分是目前應(yīng)用的一種定位技術(shù)，它是通過在基準(zhǔn)站上利用已知坐標(biāo)求出測(cè)站至衛(wèi)星的距離，并將其與含有誤差的測(cè)量距離比較，然后利用一個(gè)濾波器將此差值濾波并求出其偏差，并將所有衛(wèi)星的測(cè)距誤差傳輸給用戶，用戶利用此測(cè)距誤差來改正測(cè)量的偽距。最后，用戶利用改正后的偽距求出自身的坐標(biāo)。 試述RTK的定位原理及RTK系統(tǒng)的組成？ 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量（RTK）的基本思想是，在基準(zhǔn)站上安置一臺(tái)GPS接收機(jī)，對(duì)所有可見GPS衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，并將其觀測(cè)數(shù)據(jù)通過無線電傳輸設(shè)備，實(shí)時(shí)地發(fā)送給用戶觀測(cè)站。在用戶站上，GPS接收機(jī)在接收衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)，通過無線電接收設(shè)備接收基準(zhǔn)

29、站傳輸?shù)挠^測(cè)數(shù)據(jù)，然后根據(jù)相對(duì)定位的原理，實(shí)時(shí)地計(jì)算并顯示用戶站的三維坐標(biāo)及精度。 RTK GPS測(cè)量系統(tǒng)主要由GPS接收機(jī)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)三部分組成。 試述WADGPS的組成部分及各部分的作用？ WAD GPS主要由主站、監(jiān)測(cè)站、數(shù)據(jù)通訊鏈和用戶設(shè)備組成。 主站：根據(jù)各測(cè)站的GPS觀測(cè)量，以及各監(jiān)測(cè)站的已知坐標(biāo)，計(jì)算GPS衛(wèi)星星歷并外推12h星歷；建立區(qū)域電離層延時(shí)改正模型，擬合出改正模型中的8個(gè)參數(shù)；計(jì)算出衛(wèi)星鐘差改正值及其外推值，并將這些信息和參數(shù)傳送到各發(fā)射臺(tái)站。 監(jiān)測(cè)站：一般設(shè)有一個(gè)銫鐘和一臺(tái)雙頻GPS接收機(jī)。各測(cè)站將偽距觀測(cè)值、相位觀測(cè)值、氣象數(shù)據(jù)等通過數(shù)據(jù)鏈實(shí)時(shí)地發(fā)射到主

30、站。測(cè)站的三維地心坐標(biāo)應(yīng)精確到已知，監(jiān)測(cè)站的數(shù)量不應(yīng)少于4個(gè)。 數(shù)據(jù)鏈：數(shù)據(jù)通訊包括兩部分：監(jiān)測(cè)站與主站之間的數(shù)據(jù)傳遞，廣域差分GPS網(wǎng)與用戶之間進(jìn)行的數(shù)據(jù)通訊，可采用數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)，如internet或其他數(shù)據(jù)通訊專用網(wǎng)，或選用通訊衛(wèi)星。 用戶設(shè)備：一般包括單頻GPS接收機(jī)和數(shù)據(jù)鏈的用戶端，以便用戶在接收GPS衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)，還能接收主站發(fā)射的差分改正數(shù)，并以修正原始GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)，最后解出用戶的位置。 載波相位測(cè)量中整周未知數(shù)N的確定有哪些方法？正確確定整周未知數(shù)的意義何在？ 載波相位測(cè)量中整周未知數(shù)N的確定的方法有：（一） 整周未知數(shù)的靜態(tài)求解方法 1、整周未知數(shù)的平差待定參數(shù)法 2、平差法

31、 3、交換天線法（二 ） 整周未知數(shù)的動(dòng)態(tài)求解方法 1、最小二乘搜索法 2、模糊度函數(shù)法 3、綜合法（AOTF） 正確確定整周未知數(shù)的意義為： 載波相位測(cè)量，特別是利用載波相位觀測(cè)值求差進(jìn)行的相對(duì)定位測(cè)量具有很高的精度。但是，這種精度是以正確求定整周未知數(shù)和徹底消除周跳為前提的。因此，無論整周未知數(shù)確定的不正確，還是周跳沒有消除干凈，一個(gè)整周數(shù)值的錯(cuò)誤，就將產(chǎn)生0.2m的誤差。所以，整周未知數(shù)的確定、整周跳變的探測(cè)與消除，在利用GPS載波相位進(jìn)行精密定位中，具有非常重要的意義。 GPS三維基線向量網(wǎng)平差常采用的平差類型有哪些? GPS三維基線向量網(wǎng)平差常采用以下三種平差類型：三維無約束平差、三

32、維約束平差、三維聯(lián)合平差 。 GPS衛(wèi)星信號(hào)哪三種? GPS衛(wèi)星信號(hào)包括載波、測(cè)距碼 、數(shù)據(jù)碼 三種。 GPS網(wǎng)的布設(shè)按網(wǎng)的構(gòu)成方式分為哪四種形式 ? GPS網(wǎng)的布設(shè)按網(wǎng)的構(gòu)成方式分為：點(diǎn)連式 、 邊連式、 網(wǎng)連式、邊點(diǎn)混合式 四種形式 從誤差來源分析，GPS測(cè)量誤差大體上可分為哪三類? 從誤差來源分析，GPS測(cè)量誤差大體上可分為以下三類：與信號(hào)傳播有關(guān)的誤差 、與衛(wèi)星有關(guān)的誤差 、與接收機(jī)有關(guān)的誤差 。 WADGPS有哪些特點(diǎn)？ 廣域差分GPS（WAD GPS）具有如下特點(diǎn)： 1、主站、監(jiān)測(cè)站與用戶站的站間距離從100km增加到200km，定位精度不會(huì)出現(xiàn)明顯地下降，即定位精度與用戶和基準(zhǔn)站

33、（監(jiān)測(cè)站）之間的距離無關(guān)。 2、在大區(qū)域內(nèi)建立廣域差分GPS網(wǎng)比區(qū)域GPS網(wǎng)需要的監(jiān)測(cè)站數(shù)量少，投資小。 3、廣域差分GPS具有較均勻的精度分布，在其覆蓋范圍內(nèi)任意地區(qū)定位精度大致相當(dāng)，而且定位精度較區(qū)差分GPS系統(tǒng)高。 4、廣域差分GPS的覆蓋區(qū)域可以擴(kuò)展區(qū)域差分GPS不易發(fā)揮作用的地域，如海洋、沙漠、森林等。 5、廣域差分GPS系統(tǒng)使用的硬件設(shè)備及通信工具昂貴，軟件技術(shù)復(fù)雜，運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用較區(qū)域差分GPS高得多。簡(jiǎn)答題 GPS測(cè)量分哪些等級(jí)？ 國(guó)際上將GPS測(cè)量按其精度劃分為AA、A、B、C、D、E六個(gè)精度等級(jí)。 簡(jiǎn)述 GPS 網(wǎng)的點(diǎn)連式、邊連式和網(wǎng)連式設(shè)計(jì)？ 1、GPS網(wǎng)的點(diǎn)連式 是指相

34、鄰?fù)綀D形之間僅由一個(gè)公共點(diǎn)連接。這種布網(wǎng)方式所構(gòu)成的圖形其幾何強(qiáng)度很弱，沒有或極少有非同步圖形閉合條件，一般在作業(yè)中不單獨(dú)采用。 2、邊連式是指 同步圖形之間由一條公共基線連接。這種布網(wǎng)方案，網(wǎng)的幾何強(qiáng)度較高，有較多的復(fù)測(cè)邊和非同步圖形閉合條件。 3、網(wǎng)連式是指 相鄰?fù)綀D形之間有兩個(gè)以上的公共相連接，這種方法需要4臺(tái)以上的接收機(jī)。顯然，這種密集的布網(wǎng)方法，它的幾何強(qiáng)度和可靠性指標(biāo)相當(dāng)高，花費(fèi)的經(jīng)費(fèi)和時(shí)間也較多，一般僅適于較高精度的控制測(cè)量。 簡(jiǎn)述GPS網(wǎng)設(shè)計(jì)的一般原則？ GPS網(wǎng)設(shè)計(jì)的一般原則： 1、在GPS網(wǎng)中不應(yīng)該存在自由基線。 2、GPS網(wǎng)應(yīng)按“每個(gè)觀測(cè)至少應(yīng)獨(dú)立設(shè)站觀測(cè)兩次”的原則

35、進(jìn)行布網(wǎng)。 3、GPS網(wǎng)中，某一閉合條件中基線類型不宜過多，這樣可能導(dǎo)致各邊的粗差在求閉合差時(shí)相互抵消，不利于發(fā)現(xiàn)粗差。因此，網(wǎng)中各點(diǎn)最好有三條以上基線分支，以確保檢核條件，提高網(wǎng)的可靠性。 4、為了實(shí)現(xiàn)GPS網(wǎng)同原有地面網(wǎng)之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，GPS網(wǎng)至少應(yīng)與地面網(wǎng)有兩個(gè)以上重合點(diǎn)， 5、為了便于施測(cè)，減少多路徑影響，GPS點(diǎn)應(yīng)選在交通便利、視野開闊的地方，同時(shí)應(yīng)考慮到點(diǎn)與點(diǎn)之間的通視問題，以便使用經(jīng)典方法進(jìn)行擴(kuò)展。 簡(jiǎn)述GPS網(wǎng)選點(diǎn)的一般原則？ GPS網(wǎng)選點(diǎn)的一般原則為： （1）點(diǎn)位應(yīng)選易于安置接收設(shè)備、視野開闊的位置。視場(chǎng)周圍15度以上不應(yīng)有障礙物，以避免GPS信號(hào)被吸收或遮擋。 （2）點(diǎn)位應(yīng)

36、遠(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射源（如電視臺(tái)、微波站），其距離不小于200米；遠(yuǎn)離高壓輸電線，其距離不得小于50米，以避免電磁場(chǎng)對(duì)GPS信號(hào)的干擾。（3）點(diǎn)位附近不應(yīng)有大面積水域或強(qiáng)烈干擾衛(wèi)星信號(hào)接收的物體，以減弱多路徑效應(yīng)的影響。（4）點(diǎn)位應(yīng)選交通方便、有利于其他觀測(cè)手段擴(kuò)展與聯(lián)測(cè)的地方。（5）點(diǎn)位應(yīng)選在地面基礎(chǔ)穩(wěn)定，易于點(diǎn)保存的地點(diǎn)。（6）選點(diǎn)人員應(yīng)按技術(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)行踏勘，在實(shí)地按要求選定點(diǎn)位。 （7）網(wǎng)形應(yīng)有利于同步觀測(cè)及邊、點(diǎn)聯(lián)結(jié)。 （8）當(dāng)所選點(diǎn)位需要進(jìn)行水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)時(shí)，選點(diǎn)人員應(yīng)實(shí)地踏勘水準(zhǔn)路線，提出有關(guān)建議。 （9）當(dāng)利用舊點(diǎn)時(shí)，應(yīng)對(duì)舊點(diǎn)的穩(wěn)定性、完好性，以及覘標(biāo)是否安全可用做一檢查，符合要求方可利用。 GPS測(cè)量技術(shù)總結(jié)報(bào)告的內(nèi)容及提交的成果資料有哪些？ 在GPS測(cè)量工作完成后，應(yīng)按要求編寫技術(shù)總結(jié)報(bào)告，其具體內(nèi)容包括外業(yè)和內(nèi)業(yè)兩大部分。 1、外業(yè)技術(shù)總結(jié)內(nèi)容 （1）測(cè)區(qū)極其位置，自然地理?xiàng)l件與氣候特點(diǎn)，交通、通訊及供電等情況。 （2）任務(wù)來源，項(xiàng)目名稱，測(cè)區(qū)已有測(cè)量成果情況，本次施測(cè)的目的及基本精度要求。 （3）施工單位，施測(cè)起止時(shí)間，技術(shù)依據(jù)，作業(yè)人員的數(shù)量及技術(shù)狀況。 （4）作業(yè)儀器類型、精度、檢