GPS原理與應(yīng)用復(fù)習(xí)試題

1、GPS原理與應(yīng)用復(fù)習(xí)題GPS測(cè)量試卷A卷一、填空（每空0.5分，共10分）1、GPS系統(tǒng)包括三大部分：空間部分一 GPS衛(wèi)星星座；地面控制部分一地面 監(jiān)控系統(tǒng)；用戶部分一GPS接收機(jī)。VI>A>AUVWMWWWI_WVVI_FWMVVhA>MWWMWWWWWVI_W2、GPS系統(tǒng)的空間部分由21顆工作衛(wèi)星及3顆備用衛(wèi)星組成，它們均勻分布 在6個(gè)近似圓形軌道上。3、GPS工作衛(wèi)星的地面監(jiān)控系統(tǒng)包括一個(gè)主控站、三個(gè)注入站和五個(gè)監(jiān)測(cè)站。4、GPS衛(wèi)星位置采用 WGS-84大地坐標(biāo)系。5、 GPS系統(tǒng)中衛(wèi)星鐘和接收機(jī)鐘均采用穩(wěn)定而連續(xù)的GPS時(shí)間系統(tǒng)。6、GPS衛(wèi)星星歷分為預(yù)報(bào)星歷（

2、廣播星歷）和后處理星歷（精密星歷）。7、GPS接收機(jī)依據(jù)其用途可分為：導(dǎo)航型接收機(jī)、測(cè)地（量）型接收機(jī)和授時(shí) 型接收機(jī)。8、在GPS定位工作中，由于某種原因，如衛(wèi)星信號(hào)被暫時(shí)阻擋，或受到外界 干擾影響，引起衛(wèi)星跟蹤的暫時(shí)中斷，使計(jì)數(shù)器無(wú)法累積計(jì)數(shù)，這種現(xiàn)象稱為整 周跳變（周跳）。9、根據(jù)不同的用途，GPS網(wǎng)的圖形布設(shè)通常有：點(diǎn)連式、邊連式、網(wǎng)連式和邊 點(diǎn)混合連接四種基本方式。選擇什么樣的組網(wǎng)，取決于工程所要求的精度、野外 條件及GPS接收機(jī)臺(tái)數(shù)等因素。二、名詞解釋（每題3分，共18分）1、偽距：就是由衛(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 所得出的量側(cè)距離。由于衛(wèi)星鐘、接收機(jī)

3、鐘的誤差以及信號(hào)經(jīng)過(guò)電離層和對(duì)流層的延遲，量側(cè)距離的距離與衛(wèi)星到接收機(jī)的幾何距離有一定的差值，因此，稱量側(cè)距離的偽距。2、 GPS相對(duì)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。3、觀測(cè)時(shí)段：測(cè)站上開(kāi)始接收衛(wèi)星信號(hào)到觀測(cè)停止，連續(xù)工作的時(shí)間段稱為觀 測(cè)時(shí)段，簡(jiǎn)稱時(shí)段。4、同步觀測(cè)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)。5、后處理星歷：一些國(guó)家某些部門，根據(jù)各自建立的衛(wèi)星跟蹤占所獲得的對(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。 由于 這種星歷是在事后向用戶提供的在其觀測(cè)時(shí)間內(nèi)的精密軌道

4、信息， 因此稱為后處 理星歷。6、靜態(tài)定位：如果在定位時(shí)，接收機(jī)的天線在跟蹤 GPS衛(wèi)星過(guò)程中，位置處 于固定不動(dòng)的靜止?fàn)顟B(tài)，這種定位方式稱為靜態(tài)定位。三、簡(jiǎn)答（每題6分，共36分）1、簡(jiǎn)述GPS系統(tǒng)的特點(diǎn)。答：定位精度高；（1分）觀測(cè)時(shí)間短；（1分）測(cè)站間無(wú)需通視；（1分） 可提供三維坐標(biāo)；（1分）操作簡(jiǎn)便；（0.5分）全天候作業(yè)；（1分）功 能多，應(yīng)用廣；（0.5分）（回答：全能性、全球性、連續(xù)性和實(shí)時(shí)性的也各1分。）2、簡(jiǎn)述接收機(jī)的主要任務(wù)。答：當(dāng)GPS衛(wèi)星在用戶視界升起時(shí)，接收機(jī)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，并能夠跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行（2分）；對(duì)所接收到的GPS信 號(hào)

5、，具有變換、放大和處理的功能（2分）；測(cè)量出GPS信號(hào)從衛(wèi)星到接收天線 的傳播時(shí)間，解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導(dǎo)航電文，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（2分）。3、簡(jiǎn)述無(wú)攝運(yùn)動(dòng)中開(kāi)普勒軌道參數(shù)。答：軌道橢圓的長(zhǎng)半徑；（1分）軌道橢圓偏心率（或軌道橢圓的短半徑）；（1 分）衛(wèi)星的真近點(diǎn)角；（1分）升交點(diǎn)赤經(jīng)；（1分）軌道面傾角；（1分）近地點(diǎn) 角距。（1分）4、簡(jiǎn)述偽距定位觀測(cè)方程中劃?rùn)M線參數(shù)的含義。（xS -X 2 +（yS亠2 +（ZS -Z 2飛-C% =£ +翌弋巴 Y產(chǎn) 式中，j為衛(wèi)星數(shù)，j = 1 , 2 , 3 ,答：6tk :接收機(jī)鐘差（1分）；P，j

6、:（對(duì)j號(hào)衛(wèi)星的）偽距觀測(cè)值（2分）；6P、 §Pj2 :分別為電離層延遲和對(duì)流層延遲的改正數(shù)（2分）；坯）:為衛(wèi)星鐘差（1 分）。5、減弱電離層影響的措施 答： 利用雙頻觀測(cè) ;（2 分）利用電離層改正模型加以改正 ;（2 分）利用同步觀 測(cè)值求差。 （2 分）6、簡(jiǎn)述快速靜態(tài)定位的作業(yè)方式。答：在測(cè)區(qū)中部選擇一個(gè)基準(zhǔn)站， 并安置一臺(tái)接收設(shè)備連續(xù)跟蹤所有可見(jiàn)衛(wèi)星 （3 分）；另一臺(tái)接收機(jī)依次到各點(diǎn)流動(dòng)設(shè)站，每點(diǎn)觀測(cè)數(shù)分鐘 （3 分）。四 、論述（共 23 分）1、什么是偽距單點(diǎn)定位？說(shuō)明用戶在使用 GPS 接收機(jī)進(jìn)行偽距單點(diǎn)定位時(shí)， 為何需要同時(shí)觀測(cè)至少4顆GPS衛(wèi)星？ （ 13分

7、）答： 根據(jù) GPS 衛(wèi)星星歷和一臺(tái) GPS 接收機(jī)的偽距測(cè)量觀測(cè)值來(lái)直接獨(dú)立確定 用戶接收機(jī)天線在 WGS-84 坐標(biāo)系中的絕對(duì)坐標(biāo)的方法叫單點(diǎn)定位，也叫絕對(duì) 定位。（ 5 分）由于進(jìn)行偽距單點(diǎn)定位時(shí)，每顆衛(wèi)星的偽距測(cè)量觀測(cè)值中都包含 有接收機(jī)鐘差這一誤差，造成距離測(cè)量觀測(cè)值很不準(zhǔn)確。 （ 4 分）需要將接收機(jī) 鐘差作為一個(gè)未知數(shù)加入到偽距單點(diǎn)定位的計(jì)算中， 再加上坐標(biāo)三個(gè)未知數(shù)， 所 以至少需要4個(gè)偽距觀測(cè)值，即需要同時(shí)觀測(cè)至少 4顆GPS衛(wèi)星。（4分）2、什么是多路徑誤差 ?試述消弱多路徑誤差的方法。 （10 分） 答：在 GPS 測(cè)量中，如果測(cè)站周圍的反射物所反射的衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)入接收機(jī)天

8、線， 這就和直接來(lái)自衛(wèi)星的信號(hào)產(chǎn)生干涉， 從而使觀測(cè)值偏離真值， 產(chǎn)生多路徑誤差。（ 5 分）消弱多路徑誤差的方法 :（ 1 ）選擇合適的站址a、測(cè)站應(yīng)遠(yuǎn)離大面積平靜地水面 ; （ 1 分）b、測(cè)站不宜選擇在山坡、山谷和盆地中 ; （ 1 分）c、測(cè)站應(yīng)離開(kāi)高層建筑物 .（ 1 分）（ 2）對(duì)接收機(jī)天線的要求a、在天線中設(shè)置抑徑板（1分）b、 接收天線對(duì)于極化特性不同的反射信號(hào)應(yīng)該有較強(qiáng)的抑制作用。（1分）五 、綜合分析（共 13分） 根據(jù)下列控制網(wǎng)的圖形，用三臺(tái)天寶 4800 雙頻接收機(jī)作業(yè)，相鄰點(diǎn)的距離約 1 km，儀器遷移時(shí)間約20-30分鐘，已知接收機(jī)的使用序號(hào)和機(jī)號(hào)如下表，要求 最少

9、有三個(gè)同步觀測(cè)環(huán)，同步觀測(cè)時(shí)間為 1 小時(shí)。（1）編寫(xiě)疋位的先后次序（6分）。（2） 寫(xiě)出三個(gè)同步觀測(cè)環(huán)和一個(gè)獨(dú)立環(huán)。（4分）（3） 根據(jù)下圖PDOP值選擇每一個(gè)同步觀測(cè)環(huán)最佳的觀測(cè)時(shí)段。（3分）答：（1）觀測(cè)時(shí)段1 : A點(diǎn)（接收機(jī)1 ）、B點(diǎn)（接收機(jī)2）、D點(diǎn)（接收機(jī)3）（ 2 分）觀測(cè)時(shí)段2: A點(diǎn)（接收機(jī)1 ）、B點(diǎn)（接收機(jī)2）、C點(diǎn)（接收機(jī)3）（2分）觀測(cè)時(shí)段3: B點(diǎn)（接收機(jī)2）、C點(diǎn)（接收機(jī)3）、D點(diǎn)（接收機(jī)1）（2分）（2）同步觀測(cè)環(huán)：觀測(cè)時(shí)段1的AB、BD、AD三邊所組成的閉合環(huán)；（1分）觀測(cè)時(shí)段2的AB、BC、AC三邊所組成的閉合環(huán)；（1分）觀測(cè)時(shí)段3的BC、CD、BD三邊

10、所組成的閉合環(huán)；（1分）獨(dú)立環(huán)：觀測(cè)時(shí)段1的獨(dú)立邊AB、AD和觀測(cè)時(shí)段3的獨(dú)立邊BD三邊所組成的閉合環(huán)；（1分）；（沒(méi)有明確寫(xiě)明是獨(dú)立邊的酌情處理）（3）在這三個(gè)時(shí)間段內(nèi)選擇較好：觀測(cè)時(shí)段1 :5: 00 - 6: 00（ 1分）觀測(cè)時(shí)段 2:13: 30: - 14 : 30（ 1 分）觀測(cè)時(shí)段 3:18: 00 - 19 : 00（ 1 分）：3T畑的 E III 2S CG閥 刻杲m 瑣讓辜救f(wàn)fimsL bdlBr*兩止fLS-lr書(shū)星nF冋#咽 Fr鏈1E日退鬲通采歷衛(wèi)阿現(xiàn)計(jì) 時(shí)SWF-W-I& 00 00 -穌帥10 JS12牛5井HZ yuah-4D7 tx fc:.gE

11、 0計(jì)H戟tn： D0舫一無(wú)I舎天:J閱目足臾序號(hào)機(jī)號(hào)129192293035306GPS測(cè)量試卷B卷一、填空（每空0.5分，共10分）1、衛(wèi)星定位中常采用空間直角坐標(biāo)系及其相應(yīng)的大地坐標(biāo)系，一般取地球質(zhì)心 為坐標(biāo)系原點(diǎn)。2、 我國(guó)目前常采用的兩個(gè)國(guó)家坐標(biāo)系是1954年北京坐標(biāo)系和1980年國(guó)家大 地坐標(biāo)系。3、 GPS接收機(jī)的天線類型主要有：?jiǎn)伟逄炀€、四螺旋形天線、微帶天線和錐 形天線。4、 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。5、單站差分按基準(zhǔn)站發(fā)送信息的方式來(lái)分， 可分為位置差分、偽距差分 和載波 相位差分。6、與信號(hào)傳播有關(guān)的誤差有電離層折射

12、誤差、對(duì)流層折射誤差及多路徑效應(yīng)誤-r =一w_r= -l _ r - _ .r” -” ” rr- ” =ErrwLql差。7、GPS的數(shù)據(jù)處理基本流程包括數(shù)據(jù)采集、 數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)預(yù)處理、基線解算、GPS網(wǎng)平差。8、GPS衛(wèi)星的地面監(jiān)控系統(tǒng)包括一個(gè)主控站、三個(gè)注入站和五個(gè)監(jiān)測(cè)站。9、對(duì)于N臺(tái)GPS接收機(jī)構(gòu)成的同步觀測(cè)環(huán)，有 J條同步觀測(cè)基線，其中獨(dú)立 基線數(shù)為N-1 010、雙頻接收機(jī)可以同時(shí)接收Li和L2信號(hào)，利用雙頻技術(shù)可以消除或減弱對(duì)流WMWWMV 層折射對(duì)觀測(cè)量的影響，所以定位精度較高，基線長(zhǎng)度不受限制，所以作業(yè)效率 較咼。二、名詞解釋（每題3分，共18分）1、WGS-84大地坐標(biāo)

13、系：原點(diǎn)位于地球質(zhì)心，Z軸指向BIH1984.0定義的協(xié)議 地球極（CTP ）方向，X軸指向BIH1984.0定義的零子午面和CTP赤道的交點(diǎn)， 丫軸與Z、X軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。2、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)坐標(biāo)系原點(diǎn)的決對(duì)位 置.3、廣域差分：基本思想是對(duì)GPS觀測(cè)量的誤差源加以區(qū)分，并單獨(dú)對(duì)每一種 誤差源分別加以“模型化”然后將計(jì)算的每一種誤差源的數(shù)值，通過(guò)數(shù)據(jù)鏈傳輸 給用戶，以對(duì)用戶GPS定位誤差加以改正，達(dá)到削弱這些誤差源，改善用戶 GPS定位精度的目的。4、同步觀測(cè)：同步觀測(cè)：同步觀測(cè)

14、是指兩臺(tái)或兩臺(tái)以上接收機(jī)同時(shí)對(duì)一組衛(wèi)星進(jìn) 行的觀測(cè).5、異步觀測(cè)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，則該改多邊形環(huán)路叫異步觀測(cè)環(huán)。6、整周跳變：在定位過(guò)程中，衛(wèi)星信號(hào)可能被暫時(shí)阻擋，或受外界干擾影響， 引起衛(wèi)星跟蹤的暫時(shí)中斷，使計(jì)數(shù)器無(wú)法累計(jì)計(jì)數(shù)，出現(xiàn)信號(hào)失鎖，使其后的相 位觀測(cè)值均含有同樣的整周誤差，這種現(xiàn)象叫整周跳變，簡(jiǎn)稱周跳。三、簡(jiǎn)答（每題6分，共36 分）1、簡(jiǎn)述美國(guó)GPS衛(wèi)星的主要參數(shù)。答：GPS系統(tǒng)的空間部分由21顆工作衛(wèi)星及3顆備用衛(wèi)星組成（2分），它們均 勻分布在6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)

15、行周期為11小時(shí)58分（2分）。載波頻率為1575.42MHz和1227.60MHz（2 分）。2、簡(jiǎn)述衛(wèi)星的受攝運(yùn)動(dòng)及其主要攝動(dòng)力。答：考慮了攝動(dòng)力作用的衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)稱為衛(wèi)星的受攝運(yùn)動(dòng) （2分）。主要的攝動(dòng)力有： 日月引力（1分）;地球潮汐作用力（1分）；太陽(yáng)輻射壓力（1分）;大氣阻力（1分）。3、簡(jiǎn)述動(dòng)態(tài)定位的作業(yè)方法。答：建立一個(gè)基準(zhǔn)站安置接收機(jī)連續(xù)跟蹤所有可見(jiàn)衛(wèi)星 （2分）；流動(dòng)站接收機(jī)先 在出發(fā)點(diǎn)上靜態(tài)觀測(cè)數(shù)分鐘，然后流動(dòng)站接收機(jī)從出發(fā)點(diǎn)開(kāi)始連續(xù)運(yùn)動(dòng) （2分）； 按指定的時(shí)間和間隔自動(dòng)測(cè)定運(yùn)動(dòng)載體的實(shí)體位置 （2分）。4、如何減弱GPS接收機(jī)鐘差。答:把每個(gè)觀測(cè)時(shí)刻的接收機(jī)鐘差當(dāng)作一個(gè)獨(dú)

16、立的未知數(shù)，在數(shù)據(jù)處理中與觀測(cè)站的位置參數(shù)一并求解。（2分）認(rèn)為各觀測(cè)時(shí)刻的接收機(jī)鐘差間是相關(guān)的，像衛(wèi) 星鐘那樣，將接收機(jī)鐘差表示為時(shí)間多項(xiàng)式，并在觀測(cè)量的平差計(jì)算中求解多項(xiàng) 式的系數(shù)。此法可大大減少未知數(shù)，其成功與否關(guān)鍵在與鐘誤差模型的有效程度。（2分）通過(guò)在衛(wèi)星間求一次差來(lái)消除接收機(jī)的鐘差。（2分）5、試說(shuō)明載波相位觀測(cè)值的組成部分。答：完整的載波相位觀測(cè)值是由三部分組成的：即載波相位在起始時(shí)刻沿傳播路 徑延遲的整周數(shù)No（2分），和從某一起始時(shí)刻至觀測(cè)時(shí)刻之間載波相位變化的整 周數(shù)Int （ ） （2分），以及接收機(jī)所能測(cè)定的載波相位差非整周的小數(shù)部分Fr）（2分）。6、簡(jiǎn)述GPS衛(wèi)星的

17、主要作用。答：接收地面注入站發(fā)送的導(dǎo)航電文和其它信號(hào)；（2分）接收地面主控站的命令，修正其在軌運(yùn)行偏差及啟用備件等；（2分）連續(xù)地向廣大用戶發(fā)送GPS導(dǎo)航定位信號(hào)，并用電文的形式提供衛(wèi)星自身的現(xiàn)勢(shì)位置與其 它在軌衛(wèi)星的概略位置，以便用戶接收使用。（2分）四、論述（每題10分，共20分）1、如何重建載波？其方法和作用如何？ （10分）答:在GPS信號(hào)中由于已用相位調(diào)整的方法在載波上調(diào)制了測(cè)距碼和導(dǎo)航電文， 因而接收到的載波的相位已不在連續(xù)，所以在進(jìn)行載波相位測(cè)量之前，首先要進(jìn)行解調(diào)工作，設(shè)法將調(diào)制在載波上的測(cè)距碼和衛(wèi)星電文去掉，重新獲取載波（3分）。重建載波一般可采用兩種方法：一是碼相關(guān)法，另一

18、種是平方法（3分）采用前者，用戶可同時(shí)提取測(cè)距信號(hào)和衛(wèi)星電文，但用戶必須知道測(cè)距碼的結(jié)構(gòu)； 采用后者，用戶無(wú)須掌握測(cè)距碼的結(jié)構(gòu)，但只能獲得載波信號(hào)而無(wú)法獲得測(cè)距碼和衛(wèi) 星電文（4分）。2、GPS網(wǎng)的布網(wǎng)原則。（10分）答：為了用戶的利益，GPS網(wǎng)圖形設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原則：（1）GPS網(wǎng)的布設(shè)應(yīng)視其目的，作業(yè)時(shí)衛(wèi)星狀況，預(yù)期達(dá)到的精度，成果的可 靠性以及工作效率，按照優(yōu)化設(shè)計(jì)原則進(jìn)行。（2分）（2） GPS網(wǎng)一般應(yīng)通過(guò)獨(dú)立觀測(cè)邊構(gòu)成閉合圖形， 例如一個(gè)或若干個(gè)獨(dú)立觀測(cè) 環(huán)，或者附合路線形式，以增加檢核條件，提高網(wǎng)的可靠性。（2分）（3）GPS網(wǎng)內(nèi)點(diǎn)與點(diǎn)之間雖不要求通視，但應(yīng)有利于按常規(guī)測(cè)量方法進(jìn)

19、行加密 控制時(shí)應(yīng)用。（2分）（4）可能條件下，新布設(shè)的GPS網(wǎng)應(yīng)與附近已有的GPS點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)；新布設(shè) 的GPS網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)盡量與地面原有控制網(wǎng)點(diǎn)相聯(lián)接，聯(lián)接處的重合點(diǎn)數(shù)不應(yīng)少于三個(gè)，且分布均勻，以便可靠地確定 GPS網(wǎng)與原有網(wǎng)之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。（2分）（5）GPS網(wǎng)點(diǎn)，應(yīng)利用已有水準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測(cè)高程。（2分）試卷C一、填空（每空0.5分，共20分）1.20世紀(jì)50年代末期，美國(guó)開(kāi)始研制多普勒衛(wèi)星定位技術(shù)進(jìn)行測(cè)速、定位的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，叫做子午衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。2. GPS全球定位系統(tǒng)具有全能性、全球性、全天候、連續(xù) 性和實(shí)時(shí)性的導(dǎo)航、定位和定時(shí)功能。能為各類用戶提供精密的三維坐標(biāo)、速度和時(shí)間。3. GPS系統(tǒng)的空

20、間部分由21顆工作衛(wèi)星及 3 顆備用衛(wèi)星組成，它們均勻分 布在6個(gè)軌道上，距地面的平均高度為 20200 km，運(yùn)行周期為11小時(shí)58 分。4. 美國(guó)國(guó)防部制圖局（DMA）于1984年發(fā)展了一種新的世界大地坐標(biāo)系，稱之為美國(guó)國(guó)防部1984年世界大地坐標(biāo)系，簡(jiǎn)稱 WGS 845. 當(dāng)使用兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的接收機(jī)，同時(shí)對(duì)同一組衛(wèi)星所進(jìn)行的觀測(cè)稱為同步觀測(cè)。6. 在對(duì)衛(wèi)星所有的作用力中，地球重力場(chǎng)的引力是最重要的。如果將它的引力視為 1，則其它作用力均小于10-5。7. 在定位工作中，可能由于 衛(wèi)星信號(hào) 被暫時(shí)阻擋，或受到外界干擾影響，引起衛(wèi)星跟蹤的暫時(shí)中斷，使計(jì)數(shù)器無(wú)法累積計(jì)數(shù)，這種現(xiàn)象叫整周跳變&

21、lt;8. 按照規(guī)范規(guī)定，我國(guó) GPS測(cè)量按其精度依次劃分為 AA、A、B、C、 D、E六級(jí)，其中D級(jí)網(wǎng)的相鄰點(diǎn)之間的平均距離為105km，最大距離15 km9. GPS工作衛(wèi)星的地面監(jiān)控系統(tǒng)包括一個(gè)主控站、三個(gè)注入站和五個(gè)監(jiān)測(cè)站。10. 對(duì)于衛(wèi)星精密定位來(lái)說(shuō)，只考慮地球質(zhì)心引力來(lái)計(jì)算衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是不能滿足精度要求的。必須考慮地球引力場(chǎng)攝動(dòng)力、 日月攝動(dòng)力、大氣阻力、光壓攝動(dòng)力、潮汐攝動(dòng)力對(duì)衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響。11. 當(dāng)GPS信號(hào)通過(guò)電離層時(shí)，信號(hào)的 路徑 會(huì)發(fā)生彎曲，傳播速度會(huì)發(fā)生變化。這種距離改正在天頂方向最大可達(dá)50m，在接近地平線方向可達(dá)150m。12在GPS測(cè)量定位中，與接收機(jī)有關(guān)

22、的誤差主要有接收機(jī)鐘誤差、接收機(jī)位置誤差、天線相位中心位置 誤差和 幾何圖形強(qiáng)度 誤差等13.按照GPS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，GPS定位系統(tǒng)應(yīng)包括空間衛(wèi)星部分、地面監(jiān)控部分和用戶接收部分。二、單項(xiàng)選擇題（每小題1分，共10分）1. 雙頻接收機(jī)可以同時(shí)接收L1和L2信號(hào)，利用雙頻技術(shù)可以消除或減弱（ C ）對(duì)觀測(cè)量的影響，所以定位精度較高，基線長(zhǎng)度不受限制，所以作業(yè) 效率較高。A、對(duì)流層折射B、多路徑誤差C、電離層折射D、相對(duì)論效應(yīng)2. GPS 衛(wèi)星信號(hào)取無(wú)線電波中 L 波段的兩種不同頻率的電磁波作為載波，在載 波 L2 上調(diào)制有（ A ）。A、 P 碼和數(shù)據(jù)碼B 、 C/A 碼、 P 碼和數(shù)據(jù)碼C、

23、 C/A 和數(shù)據(jù)碼D 、 C/A 碼、 P 碼3. 在定位工作中，可能由于衛(wèi)星信號(hào)被暫時(shí)阻擋，或受到外界干擾影響，引起衛(wèi)星跟蹤的暫時(shí)中斷，使計(jì)數(shù)器無(wú)法累積計(jì)數(shù)，這種現(xiàn)象叫（ A ）。A、 整周跳變B、相對(duì)論效應(yīng)C、 地球潮汐D、負(fù)荷潮4. 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（ B ）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5.衛(wèi)星鐘采用的是GPS 時(shí)，它是由主控站按照美國(guó)海軍天文臺(tái)（USNO ）的D ）進(jìn)行調(diào)整的。在 1980 年 1 月 6

24、日零時(shí)對(duì)準(zhǔn)，不隨閏秒增加A、世界時(shí)（UT0）B、世界時(shí)（UT1）C、世界時(shí)（UT2 ）D、協(xié)調(diào)世界時(shí)（UTC）6.在 20 世紀(jì) 50 年代我國(guó)建立的 1954 年北京坐標(biāo)系是（ C ）坐標(biāo)系A(chǔ)、 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7. 我國(guó)在 1978 年以后建立了 1980 年國(guó)家大地坐標(biāo)系， 采用的是 1975 年國(guó)際大 地測(cè)量與地球物理聯(lián)合會(huì)第十六屆大會(huì)的推薦值，其長(zhǎng)半徑和扁率分別為（ A ）。A、a=6378140、a=1/298.257B、a=6378245、a=1/298.3C、a=6378145、a=1/298.357D、a=6377245、a=1/29

25、8.08 .我國(guó)西起東經(jīng) 72°，東至東經(jīng)135°，共跨有（ D ）個(gè)時(shí)區(qū)，我國(guó)采用東 8 區(qū)的區(qū)時(shí)作為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。稱作北京時(shí)間。A、 2B、 3C、 4D、 59. 在進(jìn)行 GPS RTK 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位時(shí)，需要計(jì)算在開(kāi)闊地帶流動(dòng)站工作的最遠(yuǎn)距離，已知TRIMMRK n UHF）數(shù)據(jù)鏈無(wú)線電發(fā)射機(jī)天線的高度為9m，流動(dòng)站天線的高度為2m，則流動(dòng)站工作的最遠(yuǎn)距離為（A ）。A、 18.72mB、 16.72mC、 18.61mD、 16.61m10. 基準(zhǔn)站GPS接收機(jī)與TRIMMRK nUHF ）數(shù)據(jù)鏈無(wú)線電發(fā)射機(jī)之間的數(shù)據(jù) 傳輸波特率為（ D ）。A、 4800B、

26、9600C、 19200D、 38400三、名詞、概念解釋（ 15 分）1. 觀測(cè)時(shí)段 答：測(cè)站上開(kāi)始接收衛(wèi)星信號(hào)到停止接收，連續(xù)觀測(cè)的時(shí)間間隔稱為觀測(cè)時(shí)段， 簡(jiǎn)稱時(shí)段。2. 數(shù)據(jù)剔除率 答；同一時(shí)段中，刪除的觀測(cè)值個(gè)數(shù)與獲取的觀測(cè)值總數(shù)的比值。3. 實(shí)測(cè)星歷答：是一些國(guó)家根據(jù)自己的衛(wèi)星跟蹤站觀測(cè)資料， 經(jīng)過(guò)事后處理直接計(jì)算的衛(wèi)星 星歷，它需要在一些已知精確位置的點(diǎn)上跟蹤衛(wèi)星來(lái)計(jì)算觀測(cè)瞬間的衛(wèi)星真實(shí)位 置，從而獲得準(zhǔn)確可靠的精密星歷。這種星歷要在觀測(cè)后12個(gè)星期才能得到， 對(duì)導(dǎo)航和動(dòng)態(tài)定位毫無(wú)意義，但是在靜態(tài)精密定位中具有重要作用。4. 偽距：答：GPS定位采用的是被動(dòng)式單程測(cè)距。它的信號(hào)發(fā)射

27、時(shí)刻是由衛(wèi)星鐘確定的， 收到時(shí)刻則是由接收機(jī)鐘確定的， 這就在測(cè)定的衛(wèi)星至接收機(jī)的距離中， 不可避 免地包含著兩臺(tái)鐘不同步的誤差影響，所以稱其為偽距。5. 黃道：6. 答： 地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的軌道平面稱為黃道面，它與天球相交的大圓稱為黃道。 它就是當(dāng)?shù)厍蚶@太陽(yáng)公轉(zhuǎn)時(shí)，觀測(cè)者所看到的太陽(yáng)在天球上運(yùn)動(dòng)的軌跡。四、簡(jiǎn)答題（ 30 分）1. 如何減弱 GPS 接收機(jī)鐘差。（10 分）答：把每個(gè)觀測(cè)時(shí)刻的接收機(jī)鐘差當(dāng)作一個(gè)獨(dú)立的未知數(shù)，在數(shù)據(jù)處理中與觀測(cè)站的位置參數(shù)一并求解。 認(rèn)為各觀測(cè)時(shí)刻的接收機(jī)鐘差間是相關(guān)的， 像衛(wèi)星鐘那樣， 將接收機(jī)鐘差表示 為時(shí)間多項(xiàng)式， 并在觀測(cè)量的平差計(jì)算中求解多項(xiàng)式的系數(shù)。

28、 此法可大大減少未 知數(shù)，其成功與否關(guān)鍵在與鐘誤差模型的有效程度。 通過(guò)在衛(wèi)星間求一次差來(lái)消除接收機(jī)的鐘差。2. 簡(jiǎn)述 GPS 網(wǎng)的布網(wǎng)原則。 （10 分） 答： 為了用戶的利益， GPS 網(wǎng)圖形設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原則： （ 1）GPS 網(wǎng)的布設(shè)應(yīng)視其目的，作業(yè)時(shí)衛(wèi)星狀況，預(yù)期達(dá)到的精度，成果的可 靠性以及工作效率，按照優(yōu)化設(shè)計(jì)原則進(jìn)行。（ 2）GPS 網(wǎng)一般應(yīng)通過(guò)獨(dú)立觀測(cè)邊構(gòu)成閉合圖形， 例如一個(gè)或若干個(gè)獨(dú)立觀測(cè) 環(huán)，或者附合路線形式，以增加檢核條件，提高網(wǎng)的可靠性。（ 3）GPS 網(wǎng)內(nèi)點(diǎn)與點(diǎn)之間雖不要求通視， 但應(yīng)有利于按常規(guī)測(cè)量方法進(jìn)行加密 控制時(shí)應(yīng)用。（ 4）可能條件下，新布設(shè)的 GPS

29、 網(wǎng)應(yīng)與附近已有的 GPS 點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)；新布設(shè) 的 GPS 網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)盡量與地面原有控制網(wǎng)點(diǎn)相聯(lián)接，聯(lián)接處的重合點(diǎn)數(shù)不應(yīng)少于三 個(gè)，且分布均勻，以便可靠地確定 GPS 網(wǎng)與原有網(wǎng)之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。（ 5） GPS 網(wǎng)點(diǎn)，應(yīng)利用已有水準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測(cè)高程 。3. 如何重建載波？其方法和作用如何？（ 10 分）答：在 GPS 信號(hào)中由于已用相位調(diào)整的方法在載波上調(diào)制了測(cè)距碼和導(dǎo)航電文， 因而接收到的載波的相位已不在連續(xù)， 所以在進(jìn)行載波相位測(cè)量之前， 首先要進(jìn) 行解調(diào)工作，設(shè)法將調(diào)制在載波上的測(cè)距碼和衛(wèi)星電文去掉，重新獲取載波。重建載波一般可采用兩種方法： 一是碼相關(guān)法，另一種是平方法。 采用前者， 用戶可同時(shí)

30、提取測(cè)距信號(hào)和衛(wèi)星電文， 但用戶必須知道測(cè)距碼的結(jié)構(gòu)； 采用后者， 用戶無(wú)須掌握測(cè)距碼的結(jié)構(gòu)，但只能獲得載波信號(hào)而無(wú)法獲得測(cè)距碼和衛(wèi)星電 文。五、論述及分析題（ 25 分）1. 根據(jù)下列控制網(wǎng)的圖形，用三臺(tái)天寶 4800 雙頻 GPS 接收機(jī)作業(yè)，相臨點(diǎn)之13間的距離約1km ,儀器遷移時(shí)間約2030分鐘，已知接收機(jī)的使用序號(hào)和天線編號(hào)如下表，試編寫(xiě)GPS作業(yè)調(diào)度表。（20分）序號(hào)機(jī)號(hào)1291922930353062528 0時(shí)段，接收機(jī)分別架設(shè)在1、2、3點(diǎn)； 1時(shí)段，將2點(diǎn)處的接收機(jī)遷至6點(diǎn)，其余兩臺(tái)接收機(jī)繼續(xù)觀測(cè); 2時(shí)段，將1點(diǎn)處的接收機(jī)遷至3點(diǎn)，其余兩臺(tái)接收機(jī)繼續(xù)觀測(cè);-iCTlx

31、3時(shí)段，將6點(diǎn)處的接收機(jī)遷至4點(diǎn)，其余兩臺(tái)接收機(jī)繼續(xù)觀測(cè)。1 irack： Nat Used innENrEPH 04-4-112 北ijin 9:00 htc： 10 MlnufESconsidered ： 1 3 4 5 6 H 15 l b U 10 19 2D 26 27 2B 29 30 310 8 61moodGPS作業(yè)調(diào)度表時(shí)段 編號(hào)觀測(cè)時(shí)間測(cè)站號(hào)/名測(cè)站號(hào)/名測(cè)站號(hào)/名機(jī)號(hào)機(jī)號(hào)機(jī)號(hào)08: 108: 4012329192930530618: 509: 2016329192930530628: 509: 2056329192930530638: 509: 2054329192930

32、530642已知權(quán)系數(shù)陣為:-qnq21C|l2q22C|l3q23qjq24Q x =q31q32q33q34-41q42q43q44 -試從權(quán)系數(shù)陣中取出若干權(quán)系數(shù)元素，寫(xiě)出平面位置圖形強(qiáng)度因子HDOP、高程圖形強(qiáng)度因子 VDOP、空間位置圖形強(qiáng)度因子 PDOP、接收機(jī)位置圖形強(qiáng)度因子TDOP和幾何圖形強(qiáng)度因子GDOP的表達(dá)式。（5 分） 平面位置的圖形強(qiáng)度因子：HDOP =如 722 高程圖形強(qiáng)度因子：VDOP = 空間位置的圖形強(qiáng)度因子：PDO = . qi1 q22 q33 接收機(jī)位置圖形強(qiáng)度因子：TDOP = 幾何圖形強(qiáng)度因子:GDOP =GPS常用數(shù)據(jù)格式NMEA0183標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)句

33、1、 Global Positioning System Fix Data （ GGA）GPS 定位信息$GPGGA,v1>,v2>,v3>,v4>,v5>,<6>,v7>,v8>,v9>,M,v10>,M,v11>,v12>*hhvCR><LF>$GPGGA,010101.130,3606.6834,N,12021.7778,E,1,07,1.2,32.00,M,*0C<1> UTC時(shí)間，hhmmss （時(shí)分秒）格式<2> 緯度 ddmm.mmmm （度分）格式（前面的 0

34、 也將被傳輸）<3>緯度半球N （北半球）或S （南半球）<4> 經(jīng)度 dddmm.mmmm （度分）格式（前面的 0 也將被傳輸）<5>經(jīng)度半球E （東經(jīng)）或 W （西經(jīng)）<6> GPS 狀態(tài)： 0=未定位， 1=非差分定位， 2=差分定位， 6=正在估算<7> 正在使用解算位置的衛(wèi)星數(shù)量（ 0012） （前面的 0 也將被傳輸）<8> HDOP 水平精度因子（ 0.599.9 ）<9> 海拔高度（ -9999.999999.9 ）<10> 地球橢球面相對(duì)大地水準(zhǔn)面的高度<11> 差分

35、時(shí)間（從最近一次接收到差分信號(hào)開(kāi)始的秒數(shù)，如果不是差分定位將 為空）<12> 差分站 ID 號(hào)00001023 （前面的 0 也將被傳輸，如果不是差分定位將為 空）2、GPS DOP and Active Satellites （ GSA ）當(dāng)前衛(wèi)星信息 $GPGSA,<1>,<2>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<4>, <5>

36、;,<6>*hh<CR><LF>$GPGSA,A,3,09,18,21,22,24,26,29,2.0,1.2,1.6*3E<1>模式，M=手動(dòng)，A=自動(dòng)<2> 定位類型， 1 =沒(méi)有定位， 2=2D 定位， 3=3D 定位<3> PRN 碼（偽隨機(jī)噪聲碼） ，正在用于解算位置的衛(wèi)星號(hào)（ 0132，前面的 0 也將被傳輸）。<4> PDOP 位置精度因子( 0.599.9 )<5> HDOP 水平精度因子( 0.599.9 )<6> VDOP 垂直精度因子（ 0.599.9 ）3、GPS

37、 Satellites in View （GSV ）可見(jiàn)衛(wèi)星信息$GPGSV,<1>,v2>,v3>,v4>,v5>,v6>,<7>,<4>,v5>,v6>,v7>*hh<CRxLF>$GPGSV,3,1,12,18,72,335,38,21,41,211,27,24,19,179,23,09,76,068,28*77$GPGSV,3,2,12,22,35,313,31,29,11,070,27,26,19,065,32,12,21*49$GPGSV,3,3,12,14,16,271,05,16,1

38、59,30,05,171,32,03,308,*7B<1> GSV 語(yǔ)句的總數(shù)<2> 本句 GSV 的編號(hào)<3> 可見(jiàn)衛(wèi)星的總數(shù)（ 001 2 ，前面的 0 也將被傳輸）<4> PRN 碼（偽隨機(jī)噪聲碼）（0132，前面的 0 也將被傳輸）<5> 衛(wèi)星仰角（ 0090 度，前面的 0 也將被傳輸）<6> 衛(wèi)星方位角（ 000359 度，前面的 0 也將被傳輸）<7> 信噪比（ 0099dB ，沒(méi)有跟蹤到衛(wèi)星時(shí)為空，前面的 0也將被傳輸）注：<4>,<5>,<6>,<7&

39、gt; 信息將按照每顆衛(wèi)星進(jìn)行循環(huán)顯示，每條 GSV 語(yǔ)句最多 可以顯示 4 顆衛(wèi)星的信息。其他衛(wèi)星信息將在下一序列的 NMEA0183 語(yǔ)句中輸 出。4、Recommended Minimum Specific GPS/TRANSIT Data （RMC ）推薦定位 信息$GPRMC,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>*hh<CR><LF>$GPRMC,0101

40、01.130,A,3606.6834,N,12021.7778,E,0.0,238.3,010807,A*6C<1> UTC時(shí)間，hhmmss （時(shí)分秒）格式<2>定位狀態(tài)，A=有效定位，V=無(wú)效定位<3>緯度ddmm.mmmm （度分）格式（前面的 0也將被傳輸）<4>緯度半球N （北半球）或S （南半球）<5>經(jīng)度dddmm.mmmm （度分）格式（前面的 0也將被傳輸）<6>經(jīng)度半球E （東經(jīng)）或 W （西經(jīng)）<7>地面速率（000.0999.9節(jié)，前面的0也將被傳輸）<8>地面航向（000.

41、0359.9度，以真北為參考基準(zhǔn)，前面的 0也將被傳輸）<9> UTC日期，ddmmyy （日月年）格式<10>磁偏角（000.0180.0度，前面的0也將被傳輸）<11>磁偏角方向，E （東）或W （西）<12>模式指示（僅NMEA0183 3.00版本輸出，A=自主定位，D=差分，E=估算，N=數(shù)據(jù)無(wú)效）如果某字段的數(shù)值沒(méi)有達(dá)到所定義的長(zhǎng)度，將在前面添加0任何無(wú)效的數(shù)字將以下劃線”來(lái)代替。部分程序代碼（C+）:/初始化串口2/入口 :strComm（串口名）?/返回:TRUE（成功）；FALSE（失敗）2 BOOL CGPSDIg:lnitC

42、omm（CString strComm）、6int i;DCB deb;gCOMMTIMEOUTS TimeOuts;9f for (i=0; i<3; i+)串口最多初始化 3次Tl 12m_hComm = CreateFile(strComm, GENERIC_READ|GENERIC_WRITE, 0, NULL,OPEN_EXISTING , 0, NULL);Uif (m_hComm != INVALID_HANDLE_V ALUE).|Ibreak;15 16 if (i =3)17 .廠.AfxMessageBox("串口初始化失敗.")；I；：retu

43、rn FALSE;工.21jlSetupComm(m_hComm, MAXLENGTH, MAXLENGTH);收緩沖區(qū)大小23ATimeOuts.ReadIntervalTimeout = 0;2TimeOuts.ReadTotalTimeoutMultiplier = 0;<5TimeOuts.ReadTotalTimeoutConstant = 500;習(xí)TimeOuts.WriteTotalTimeoutMultiplier = 0;我TimeOuts.WriteTotalTimeoutConstant = 500;29 SetCommTimeouts(m_hComm, &

44、;TimeOuts);3030 GetCommState(m_hComm, &dcb);衛(wèi)dcb.fAbortOnError = FALSE;33dcb.BaudRate = CBR_4800;>4dcb.ByteSize = 8;35dcb.Parity = NOPARITY;，吧dcb.StopBits = ONESTOPBIT;舀SetCommState(m_hComm, &dcb);38PurgeComm(m_hComm, PURGE_TXCLEAR|PURGE_RXCLEAR);接收緩沖區(qū)/串口初始化失敗/設(shè)置發(fā)送接設(shè)定5個(gè)超時(shí)參數(shù)/設(shè)置超時(shí)參數(shù)/獲得通信狀態(tài)/

45、有錯(cuò)誤不停止/波特率4800/8位/奇校驗(yàn)/1位停止位設(shè)置通信狀態(tài)/清空發(fā)送和391 return TRUE;< 42/獲得GPS參數(shù)劃注意:從GPS接收到的字符串已經(jīng)在 m_strRecv中，由于是定時(shí)接收，所以在這個(gè)字符串的頭和尾都 可能存在S /不完整的NMEA輸岀字符串，在處理時(shí)要特別注意返回:TRUE（格式正確）;FALSE（格式錯(cuò)誤）工：BOOL CGPSDIg:GetGPSParam()4?50515253int i,j;CString str,strNEMA;/先判斷是否接收到數(shù)據(jù)if (m_strRecvsEmpty()return FALSE;56若字符串不是以$&#

46、39;開(kāi)頭的，必須刪掉這部分不完整的57if (m_strRecvO != '$')話為i = m_strRecv.Find( 7n', 0);if (i = -1)&return FALSE;等接收完后才能刪除/尾部未接收完整，必須仗m_strRecv.Delete(0, i+1);/r/n結(jié)束)，刪除不完整的部分尾部已接收完整(尾部為6364656567®®/截取完整的NMEA-0183輸出語(yǔ)句(m_strRecv中可能有多條語(yǔ)句，每條間以/r/n分隔) for (;)i = m_strRecv.Find( '/n', 0

47、); if (i = -1)break;/所有的完整輸岀語(yǔ)句都已經(jīng)處理完畢，退岀循環(huán)71H/截取完整的NMEA-0183輸出語(yǔ)句工strNEMA = m_strRecv. Left(i+1);74 m_strRecv.Delete(0, i+1);75 /下面對(duì)各種輸岀語(yǔ)句進(jìn)行分別處理忑if (strNEMA.Find( "$GPRMC" ,0) = 0)刀76 /該輸岀語(yǔ)句中的各項(xiàng)以','分隔/j為逗號(hào)的計(jì)數(shù)器鳥(niǎo)for (i=j=0; strNEMAi!= '/r' i+)SO自if (strNEMAi=',')S3j+;期str =""85for (i+; strNEMAi!= ',' &&strNEMAi!= '/r' i+)汽；str += strNEMAi;/str 為某項(xiàng)的值/對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)分別處理switch (j)cas