GPS原理及應(yīng)用-復(fù)習(xí)資料

第一章1試說明GPS全球定位系統(tǒng)的組成以及各個(gè)局部的作用。(1)空間星座GPS衛(wèi)星星座由24顆〔3顆備用〕衛(wèi)星組成，分布在6個(gè)軌道內(nèi)，每個(gè)軌道4顆。根本功能：接收和存儲(chǔ)由地面監(jiān)控站發(fā)出的導(dǎo)航信息，接收并執(zhí)行監(jiān)控站的控制指令；利用衛(wèi)星的微處理機(jī)，對(duì)局部必要的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；通過星載原子鐘提供精密時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)；向用戶發(fā)送定位信息；在地面監(jiān)控站的指令下，通過推進(jìn)器調(diào)整衛(wèi)星姿態(tài)和啟用備用衛(wèi)星。

(2)地面監(jiān)控地面監(jiān)控局部由分布在全球的5個(gè)地面站組成，包括5個(gè)監(jiān)測站，1個(gè)主控站，3個(gè)信息注入站。

監(jiān)測站：對(duì)GPS衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測，進(jìn)行數(shù)據(jù)自動(dòng)采集并監(jiān)測衛(wèi)星的工作狀況。

主控站：協(xié)調(diào)和管理地面監(jiān)控系統(tǒng)，主要任務(wù)：根據(jù)本站和其它監(jiān)測站的觀測資料，推算編制各衛(wèi)星星歷、衛(wèi)星鐘差和大氣修正參數(shù)，并將數(shù)據(jù)傳送到注入站；提供全球定位系統(tǒng)時(shí)間基準(zhǔn)；各監(jiān)測站和GPS衛(wèi)星原子鐘，均應(yīng)與主控站原子鐘同步，測出其間的鐘差，將鐘差信息編入導(dǎo)航電文，送入注入站；調(diào)整偏離軌道的衛(wèi)星，使之沿預(yù)定軌道運(yùn)行；啟用備用衛(wèi)星代替失效工作衛(wèi)星。

注入站：在主控站控制下，將主控站推算和編制的衛(wèi)星星歷、鐘差、導(dǎo)航電文和其它控制指令等，注入到相應(yīng)衛(wèi)星的存儲(chǔ)系統(tǒng)，并監(jiān)測注入信息的正確性。

(3)用戶設(shè)備由GPS接收機(jī)硬件和數(shù)據(jù)處理軟件以及微處理機(jī)和終端設(shè)備組成。

GPS接收機(jī)硬件主要接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)，以獲得必要的導(dǎo)航和定位信息及觀測量，并經(jīng)簡單數(shù)據(jù)處理而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)導(dǎo)航和定位。GPS軟件主要對(duì)觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行精加工，以便獲得精密定位結(jié)果。2試說明我國北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)與GPS的區(qū)別一是使用范圍不同?！氨倍芬惶?hào)〞是區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，只能用于中國及其周邊地區(qū)，而GPS是全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)，在全球的任何一點(diǎn)只要衛(wèi)星信號(hào)未被遮蔽或干擾，都能接收到三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)。二是衛(wèi)星的數(shù)量和軌道是不同的。“北斗一號(hào)〞有3顆，位于高度近3.6萬千米的地球同步軌道。三是定位原理不同?！氨倍芬惶?hào)〞是用戶首先發(fā)射要求效勞的信號(hào)，通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)至地面控制中心，地面控制中心計(jì)算出用戶機(jī)的位置后再通過衛(wèi)星答復(fù)用戶，而GPS只需要4個(gè)衛(wèi)星的位置信息，由用戶接收機(jī)解算出三維坐標(biāo)，由于“北斗一號(hào)〞本身是二維導(dǎo)航系統(tǒng)，僅靠2顆星的觀測信號(hào)尚不能定位，觀測信號(hào)的獲得需要具有轉(zhuǎn)發(fā)或收發(fā)信號(hào)功能，而通信功能是GPS不具備的。3GPS相較其他導(dǎo)航定位系統(tǒng)的特點(diǎn)功能多,用途廣.可以用于導(dǎo)航,測時(shí),測速,測量及授時(shí).定位精度高.實(shí)時(shí)定位.試述GPS定位技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)測繪技術(shù)的特點(diǎn)1觀測站之間無需通視。但應(yīng)保證觀測站上方開闊。2定位精度高。目前在小于50km的基線上，相對(duì)定位精度可達(dá)1-210-6，在100km-500km的基線上可達(dá)10-6-10-7，隨著觀測技術(shù)和數(shù)據(jù)處理方法的改善，在大于1000km的基線上，相對(duì)定位精度可望到達(dá)10-83觀測時(shí)間短。對(duì)于小于20km的短基線快速相對(duì)定位只需幾分鐘。4提供三維坐標(biāo)。5自動(dòng)化程度高，操作簡便。測量員只需安裝并開關(guān)儀器、量取儀器高、監(jiān)視儀器工作狀態(tài)和采集環(huán)境氣象數(shù)據(jù)。而衛(wèi)星的捕獲、跟蹤觀測和記錄等均由儀器自動(dòng)完成。6全天候作業(yè)。任何時(shí)間任何地點(diǎn)連續(xù)進(jìn)行，一般不受天氣影響。第二章天球：以地球質(zhì)心為中心，半徑r為任意長的一個(gè)假想的球體。大地經(jīng)緯度：大地經(jīng)度是指通過參考橢球面上某一點(diǎn)的大地子午面與本初子午面之間的二面角，大地緯度是指過參考橢球面上某一點(diǎn)的法線與赤道面的夾角天文經(jīng)緯度：天文經(jīng)度是指本初子午面與過觀測點(diǎn)的子午面所夾的二面角，天文緯度是指過某點(diǎn)的鉛垂線與赤道平面之間的夾角。黃道：地球公轉(zhuǎn)的軌道面與天球相交的大圓即地球繞太陽公轉(zhuǎn)時(shí)，地球上觀測者所見到太陽在天球上運(yùn)動(dòng)的軌跡春分點(diǎn)：當(dāng)太陽在黃道上從天球南半球向北半球運(yùn)行時(shí)，黃道與天球赤道的交點(diǎn)赤經(jīng)：從春分點(diǎn)沿著天赤道向東到天體時(shí)圈與天赤道的交點(diǎn)所夾的角度赤緯：從天赤道沿著天體的時(shí)圈至天體的角度歲差：在日月引力和其他天體引力對(duì)地球隆起局部的作用下地球在繞太陽運(yùn)行時(shí)自轉(zhuǎn)軸方向不再保持不變，使春分點(diǎn)在黃道上產(chǎn)生緩慢的西移現(xiàn)象章動(dòng)：在日月引力等因素的影響下，瞬時(shí)北平天極將繞瞬時(shí)平北天極產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，形成橢圓軌跡，其長半徑約為9.2’’極移：由于地球自轉(zhuǎn)軸相對(duì)地球體的位置并不是固定的，因而地極點(diǎn)在地球外表上的位置是隨時(shí)間而變化的，這種現(xiàn)象稱為極移。世界時(shí)系統(tǒng)：是以地球自轉(zhuǎn)為基準(zhǔn)的一種時(shí)間系統(tǒng)。包括恒星時(shí)，平太陽時(shí)，世界時(shí)。原子時(shí)：以物質(zhì)內(nèi)部原子運(yùn)動(dòng)的特征為根底的時(shí)間系統(tǒng)。世界時(shí)：以平子夜為零時(shí)起算的格林尼治平太陽稱為世界時(shí)原子時(shí)〔AT〕：1967年國際計(jì)量委員會(huì)決定采用銫原子零場在基態(tài)的兩個(gè)超精細(xì)能級(jí)結(jié)構(gòu)間躍遷輻射頻率9192631770個(gè)周期的時(shí)間間隔為1秒，這樣長度的秒，定義為原子時(shí)秒，以此為基準(zhǔn)的時(shí)間系統(tǒng)，稱為原子時(shí)。力學(xué)時(shí)：根據(jù)行星在太陽系中的運(yùn)動(dòng)所得到的時(shí)間稱為力學(xué)時(shí)。協(xié)調(diào)世界時(shí)：為防止發(fā)播的原子時(shí)與世界時(shí)之間產(chǎn)生過大偏差，從1972年起采用的一種以原子時(shí)秒長為根底，在時(shí)刻上盡量接近于世界時(shí)的一種折衷的時(shí)間系統(tǒng)。〔協(xié)調(diào)世界時(shí)的秒長等于原子時(shí)的秒長，當(dāng)協(xié)調(diào)時(shí)與世界時(shí)的時(shí)刻差超過+/-0.9秒〔s〕時(shí)便在協(xié)調(diào)時(shí)中引入一閏秒〕GPS時(shí)間系統(tǒng)：GPST，為精密導(dǎo)航和測量需要建立的專用時(shí)間系統(tǒng)，由GPS主控站的原子鐘控制，屬于原子時(shí)系統(tǒng)，其秒長與原子時(shí)相同，但與國際原子時(shí)的原點(diǎn)不同IAT〔國際原子時(shí)〕-GPST=19S.天球坐標(biāo)系：原點(diǎn)位于地球質(zhì)心，z軸指向天球的北極，X軸指向春分點(diǎn)，y軸垂直于XOZ面。右手系坐標(biāo)：天球坐標(biāo)系，協(xié)議天球坐標(biāo)系，地球坐標(biāo)系，協(xié)議地球坐標(biāo)系，地球參心坐標(biāo)系。左手系坐標(biāo)：站心坐標(biāo)系。協(xié)議天球坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到瞬時(shí)天球坐標(biāo)系：首先協(xié)議天球坐標(biāo)系的坐標(biāo)換算到瞬時(shí)平天球坐標(biāo)系，然后瞬時(shí)平天球坐標(biāo)系的左邊轉(zhuǎn)換發(fā)到瞬時(shí)天球坐標(biāo)系。簡述天球坐標(biāo)系與地球坐標(biāo)系的區(qū)別天球坐標(biāo)系是一種慣性坐標(biāo)系，其坐標(biāo)原點(diǎn)及各坐標(biāo)軸指向在空間保持不變，用于描述衛(wèi)星運(yùn)行位置和狀態(tài)。地球坐標(biāo)系那么是與地球相關(guān)聯(lián)的坐標(biāo)系，用于描述地面點(diǎn)的位置。簡述高斯平面直角坐標(biāo)系與UTM坐標(biāo)系之間的區(qū)別1從投影幾何方式看，高斯-克呂格投影是“等角橫切圓柱投影〞，UTM投影是“等角橫軸割圓柱投影〞2高斯投影帶中中央經(jīng)線保持長度不變，UTM投影帶中有南緯80度、北緯84度兩條等高圈，投影后兩條割線上沒有變形，中央經(jīng)線上長度比0.9996。3從分帶方式看，兩者的分帶起點(diǎn)不同，高斯-克呂格投影自0度子午線起每隔經(jīng)差6度自西向東分帶，第1帶的中央經(jīng)度為3°；UTM投影自西經(jīng)180°起每隔經(jīng)差6度自西向東分帶，第1帶的中央經(jīng)度為-177°，因此高斯-克呂格投影的第1帶是UTM的第31帶4我國大于等于50萬的大中比例尺地形圖多采用六度帶高斯-克呂格投影，三度帶高斯-克呂格投影多用于大比例尺測圖。而衛(wèi)星影像資料常采用UTM投影。5UTM投影帶內(nèi)變形差異比高斯投影更小。簡述國家坐標(biāo)系與獨(dú)立坐標(biāo)系的不同國家坐標(biāo)系按規(guī)定進(jìn)行投影分帶，通常是是6帶或3帶，投影面為國家大地基準(zhǔn)所確定的參考橢球面，投影帶中央經(jīng)線的投影為縱軸，赤道投影為橫軸，它們的交點(diǎn)為原點(diǎn)。獨(dú)立坐標(biāo)系不按國家坐標(biāo)系方法進(jìn)行定義。〔它分為地方坐標(biāo)系和工程坐標(biāo)系。地方坐標(biāo)系采用標(biāo)準(zhǔn)投影公式，投影中央經(jīng)線根據(jù)具體要求人為指定，投影面為當(dāng)?shù)氐钠骄叱堂?，工程坐?biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)和坐標(biāo)軸的指向都根據(jù)具體要求人為指定，坐標(biāo)歸化到指定的高程面上?！澈喪鯣PS定位時(shí)間系統(tǒng)與協(xié)調(diào)世界時(shí)UTC之間的區(qū)別UTC是在時(shí)刻上盡量接近于以地球自轉(zhuǎn)為根底的世界時(shí)采用潤秒或跳秒的方法使協(xié)調(diào)時(shí)與世界時(shí)的時(shí)刻相接近，GPST屬于由GPS主控站原子鐘控制的原子時(shí)系統(tǒng)，秒長與原子時(shí)相同，但與國際原子時(shí)的原點(diǎn)不同兩者在1980年1月6日0時(shí)一致，隨時(shí)間的積累兩者的差異將表現(xiàn)為秒的整數(shù)倍。GPS時(shí)與協(xié)調(diào)時(shí)之間關(guān)系：GPST=UTC+1’n-19’，到1987年，調(diào)整參數(shù)n為23，兩系統(tǒng)之差為4秒。到1992年調(diào)整參數(shù)為26，兩系統(tǒng)之差已達(dá)7秒。簡述恒星時(shí)，真太陽時(shí)與平太陽時(shí)的區(qū)別。恒星時(shí)是以春分點(diǎn)為參考點(diǎn)，同春分點(diǎn)的周日視運(yùn)動(dòng)所確定的時(shí)間，春分點(diǎn)兩次經(jīng)過地方上子午圈的時(shí)間間隔為一恒星日。平太陽連續(xù)兩次經(jīng)過本地子午圈的時(shí)間間隔為一平太陽日，包含24個(gè)平太陽時(shí)。真太陽時(shí)以真正的太陽為參考點(diǎn)，太陽視圓面中心連續(xù)兩次上中天的時(shí)間間隔叫一個(gè)真太陽日，一個(gè)真太陽日分為24小時(shí)。由于真太陽的運(yùn)行速度和時(shí)角變化率不均勻，不適于作為計(jì)量均勻時(shí)間的基準(zhǔn)。一個(gè)恒星日=一個(gè)平太陽日-3’55.909第三章軌道:衛(wèi)星在空間運(yùn)行的軌跡.衛(wèi)星軌道參數(shù):描述衛(wèi)星位置及狀態(tài)的參數(shù).衛(wèi)星受到的作用力分兩種：地球質(zhì)心引力，攝動(dòng)力。開普勒軌道6參數(shù)決定軌道形狀的參數(shù)：長半徑α：軌道長軸的一半。偏心率e：e=c/a.決定軌道方向的參數(shù)：升交點(diǎn)赤經(jīng)Ω：在地球赤道平面上，升交點(diǎn)與春分點(diǎn)之間的地心夾角。軌道面的傾角i：衛(wèi)星軌道平面與地球赤道面之間的夾角。近地點(diǎn)角距ω：在軌道平面上升交點(diǎn)與近地點(diǎn)之間的地心夾角。決定衛(wèi)星位置的參數(shù)：衛(wèi)星過近地點(diǎn)的時(shí)刻t0開普勒三定律開普勒第一定律:衛(wèi)星運(yùn)行的軌道為一橢圓，該橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)與地球質(zhì)心重合。開普勒第二定律：衛(wèi)星的地心向徑在單位時(shí)間內(nèi)所掃過的面積相等。開普勒第三定律：衛(wèi)星運(yùn)行周期的平方與軌道橢圓長半徑的立方之比為一常量，等于GM的倒數(shù)。簡述地球人造衛(wèi)星軌道運(yùn)動(dòng)所受到的各種攝動(dòng)力地球引力場攝動(dòng)力地球體的非球性及其質(zhì)量分布不均勻而引起的作用力日月引力日月引力引進(jìn)的衛(wèi)星位置攝動(dòng)主要表現(xiàn)為一各長周期攝動(dòng)太陽光壓力衛(wèi)星在運(yùn)行中將直接或間接受太陽光輻射壓力的影響而使軌道產(chǎn)生攝動(dòng)其他攝動(dòng)力a固體潮及海洋潮汐攝動(dòng)固體潮和海洋潮汐將改變地球重力位對(duì)衛(wèi)星產(chǎn)生攝動(dòng)加速度b大氣的攝動(dòng)力大氣阻力對(duì)低軌道衛(wèi)星特別敏感碼：是一組二進(jìn)制的數(shù)碼序列。比特是碼的度量單位。隨機(jī)噪聲嗎：碼元幅值是完全無規(guī)律的碼序列。是一種非周期序列，無法復(fù)制。試述C/A碼和P碼的特點(diǎn)〔二者均屬偽隨機(jī)碼〕C/A碼特點(diǎn)：碼長較短，易于捕獲，通過捕獲C/A碼所得信息，可以方便捕獲P碼〔捕獲碼〕；碼元寬度較大，精度較底〔粗捕獲碼〕。P碼特點(diǎn)：多通過C/A碼捕獲，碼長更短，周期長，精度高，用于較精密導(dǎo)航和定位〔精碼〕。導(dǎo)航電文〔D碼〕：使用戶用來定位和導(dǎo)航的數(shù)據(jù)根底。試述導(dǎo)航電文的組成格式導(dǎo)航電文是二進(jìn)制碼，依規(guī)定格式組成，按幀向外播送。每幀電文含有1500比特，播送速度50bit/s，每幀播送時(shí)間30s。每幀導(dǎo)航電文含5子幀，每子幀含10字，每字30比特，每子幀300比特，播發(fā)時(shí)間6s。子幀4、5各含25頁。子幀1、2、3和子幀4、5的每頁構(gòu)成一個(gè)主幀。主幀中1、2、3的內(nèi)容每小時(shí)更新一次，4、5的內(nèi)容僅當(dāng)給衛(wèi)星注入新的導(dǎo)航電文后才更新。導(dǎo)航電文組成內(nèi)容：遙測碼位于各子幀的開頭，用來說明衛(wèi)星注入數(shù)據(jù)的狀態(tài)；轉(zhuǎn)化碼位于每個(gè)子幀的第二個(gè)字碼，提供用戶從捕獲的C/A碼轉(zhuǎn)換到捕獲的P碼的Z計(jì)數(shù)。第一數(shù)據(jù)塊位于第一子幀的第3-10字碼，內(nèi)容包括標(biāo)識(shí)碼、時(shí)延差改正、星期序號(hào)、衛(wèi)星的健康狀況、數(shù)據(jù)齡期、衛(wèi)星時(shí)鐘改正系數(shù)。導(dǎo)航電文的第2、3幀組成數(shù)據(jù)塊II，內(nèi)容是GPS衛(wèi)星星歷，是GPS衛(wèi)星為導(dǎo)航、定位播發(fā)的主要電文。第4、5子幀是數(shù)據(jù)塊III，內(nèi)容包括所有GPS衛(wèi)星的歷書數(shù)據(jù)。一般都是先捕獲C/A碼，然后根據(jù)導(dǎo)航電文中給出的相關(guān)信息，在捕獲P碼。衛(wèi)星星歷：描述衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)軌道的信息，即是一組對(duì)應(yīng)于某一時(shí)刻的衛(wèi)星軌道根數(shù)及其變率。根據(jù)衛(wèi)星星歷可以計(jì)算出任一時(shí)刻的衛(wèi)星位置極其速度。什么是預(yù)報(bào)星歷?什么是后處理星歷?預(yù)報(bào)星歷：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，經(jīng)解碼獲得所需的衛(wèi)星星歷〔播送星歷或參星歷〕。

后處理星歷：一些國家某些部門根據(jù)各自建立的跟蹤站所獲得的精密觀測資料，應(yīng)用與確定預(yù)報(bào)星歷相似的方法而計(jì)算的衛(wèi)星星歷，它不包括外推誤差〔精密星歷〕。試述偽隨機(jī)噪聲碼測距原理衛(wèi)星發(fā)射的測距碼信號(hào)經(jīng)過t秒傳播后到達(dá)接收機(jī)時(shí)，接收機(jī)在自己的時(shí)鐘控制下產(chǎn)生一組結(jié)構(gòu)完全相同的測距碼—復(fù)制碼，并通過延時(shí)器使其延遲時(shí)間t’將這兩組測距碼進(jìn)行相關(guān)處理直到自相關(guān)系數(shù)R〔t’〕=1,使接收機(jī)所產(chǎn)生的復(fù)制碼與接收到的GPS衛(wèi)星測距碼完全對(duì)齊，此時(shí)t’=t.衛(wèi)星至接收機(jī)的距離為t’與c的積。第四章絕對(duì)定位：是以地球質(zhì)心為參考點(diǎn)，確定接受機(jī)天線在WGS-84坐標(biāo)系中的絕對(duì)位置。原理：以GPS衛(wèi)星和用戶接收機(jī)天線之間的距離觀測量為基準(zhǔn)，根據(jù)的衛(wèi)星瞬時(shí)坐標(biāo)，來確定用戶接收機(jī)天線所處的位置。相對(duì)定位：是指在協(xié)議地球坐標(biāo)系中，確定觀測站與地面某一參考點(diǎn)之間的相對(duì)位置的定位方法。靜態(tài)定位：在定位過程中，接收機(jī)位置靜止不動(dòng)，是固定的。動(dòng)態(tài)定位：在定位過程中，接收機(jī)天線處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。靜態(tài)絕對(duì)定位：接收機(jī)天線處于靜止?fàn)顟B(tài)下確定觀測站坐標(biāo)的方法。靜態(tài)相對(duì)定位：利用兩臺(tái)GPS接收機(jī)分別安置在基線的兩端，同步觀測相同的GPS衛(wèi)星以確定基線端點(diǎn)在協(xié)議地球坐標(biāo)系中的相對(duì)位置或基線向量。整周未知數(shù)：表示從某一起始觀測歷元至目標(biāo)終止歷元之間的載波相位整周數(shù)〔量〕，由于它一般未知，故稱整周未知數(shù)。整周跳變：在跟蹤衛(wèi)星的過程中，由于某種原因如信號(hào)被擋或受無線電干擾造成失鎖使計(jì)數(shù)器無法連續(xù)計(jì)數(shù)而失去一局部整數(shù)稱為整周跳變。試寫出偽距觀測量的表達(dá)式〔顧及大氣折射影響〕，并說明各項(xiàng)符號(hào)的意義？衛(wèi)星至測站間的偽距；站星間的幾何距離；接收機(jī)鐘與衛(wèi)星鐘間的相對(duì)鐘差的等效距離誤差；t時(shí)刻電離層折射延遲的等效距離誤差；t時(shí)刻對(duì)流層折射延遲的等效距離誤差。簡述載波相位測量的原理，試述整周未知數(shù)確實(shí)定有哪幾種方法？并簡要說明各種方法的含義？載波相位測量的觀測量是GPS接收機(jī)所接收的衛(wèi)星載波信號(hào)與接收機(jī)產(chǎn)生的基準(zhǔn)信號(hào)的相位差。整周未知數(shù)確實(shí)定方法：1.經(jīng)典靜態(tài)相對(duì)定位法—把整周未知數(shù)當(dāng)做平差中的待定參數(shù)。首先消除整周未知數(shù)，在觀測站坐標(biāo)確定后再根據(jù)在平差計(jì)算中，整周未知數(shù)有整數(shù)解和浮動(dòng)解兩種。整數(shù)解：將平差計(jì)算所得的整周未知數(shù)取為相近的整數(shù)，并作為數(shù)代入原方程，重新解算其它待定參數(shù)。浮動(dòng)解：不考慮整周未知數(shù)的整數(shù)性質(zhì)，平差計(jì)算所得的整周未知數(shù)不再進(jìn)行湊整和重新計(jì)算。2.交換接收天線法：在觀測之前，先在基準(zhǔn)站附近5-10m處選擇一個(gè)天線交換點(diǎn)，將兩臺(tái)接收機(jī)天線分別安置在該基線兩端，同步觀測2-8個(gè)歷元后相互交換天線，并繼續(xù)觀測假設(shè)干歷元，最后將兩天線恢復(fù)到原來位置。此時(shí)固定站與天線交換點(diǎn)之間的基線向量視為起始基線向量，利用天線交換前后的同步觀測量，求解基線向量，進(jìn)而確定整周未知數(shù)。2.P碼雙頻技術(shù)：通過P碼與載波相位觀測量的綜合處理來確定整周未知數(shù)的方法。3.搜索法:以數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論的參數(shù)估計(jì)和假設(shè)檢驗(yàn)為根底，利用初始平差的解向量及其精度信息，確定在某一置信區(qū)間整周未知數(shù)可能的整數(shù)解的組合，然后將整周未知數(shù)的每一組合作為值，重復(fù)進(jìn)行平差計(jì)算其中使估值的驗(yàn)前方差為最小的一組整周未知數(shù)就是所搜索的整周未知數(shù)的最正確估值。4.動(dòng)態(tài)法：根據(jù)運(yùn)動(dòng)過程中GPS對(duì)衛(wèi)星載波信號(hào)的短時(shí)間觀測值與參考站的同步觀測值一起，利用快速解算整周未知數(shù)技術(shù)確定初始整周未知數(shù)。什么是單差、雙差、三差模型？并說明它們各自有哪些特點(diǎn)？單差模型：在不同觀測站同步觀測相同衛(wèi)星所得觀測量之差。衛(wèi)星鐘差的影響已經(jīng)消除同時(shí)削弱衛(wèi)星星歷誤差，電離層對(duì)流層折射影響。雙差模型：在不同觀測站同步觀測同一組衛(wèi)星所得單差之差。消除了接收機(jī)鐘差的影響但可能組成的雙差觀測方程數(shù)將進(jìn)一步減少。三差模型:于不同歷元同步觀測同一組衛(wèi)星所得觀測量的雙差之差。消除了整周未知數(shù)的影響但使觀測的方程的數(shù)量進(jìn)一步減少。試寫出單差、雙差、三差觀測方程單差：在不同觀測站同步觀測相同衛(wèi)星所得觀測量之差。雙差：在不同觀測站同步觀測同一組衛(wèi)星所得單差之差。三差：于不同歷元同步觀測同一組衛(wèi)星所得觀測量的雙差之差。設(shè)有a個(gè)測站，觀測了b顆衛(wèi)星，c個(gè)歷元單差：觀測方程數(shù)〔a-1)*b*c,未知參數(shù)總數(shù)(a-1)(3+b+c)雙差：觀測方程數(shù)(a-1)*(b-1〕*〔c-1〕，未知參數(shù)總數(shù)3〔a-1)+(b-1)*(c-1)三差：觀測方程數(shù)〔a-1)(b-1)(c-1),未知參數(shù)總數(shù)3(a-1)簡述衛(wèi)星的空間分布對(duì)定位精度的影響GPS絕對(duì)定位的誤差與精度因子DOP的大小成正比。由于精度因子與所測衛(wèi)星的空間分布有關(guān)，因此也稱觀測衛(wèi)星的圖形強(qiáng)度因子。由于衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)以及觀測衛(wèi)星的選擇不同，所測衛(wèi)星在空間分布的幾何圖形是變化的，導(dǎo)致精度因子的數(shù)值也是變化的。假設(shè)觀測站與4顆觀測衛(wèi)星所構(gòu)成的六面體體積為，研究說明，精度因子GDOP與該六面體體積的倒數(shù)成正比。GDOP1/。實(shí)際工作中：一顆衛(wèi)星處于天頂，其余3顆衛(wèi)星相距1200時(shí)，所構(gòu)成的六面體體積接近最大，誤差最小。簡述偽距差分和位置差分的概念，并說明其缺點(diǎn)或缺乏之處偽距差分：利用基準(zhǔn)站坐標(biāo)求出測站至衛(wèi)星的距離，將其與有誤差的測量值比擬，濾波后將所有衛(wèi)星偏差值發(fā)送給用戶，用戶以此修正偽距，進(jìn)而求出自身坐標(biāo)。隨用戶與基準(zhǔn)站距離增大，精度降低。

位置差分：利用點(diǎn)GPS接收4顆或以上衛(wèi)星信號(hào)，求出基準(zhǔn)站坐標(biāo)，將它與點(diǎn)坐標(biāo)差值〔改正數(shù)〕發(fā)給用戶，用戶以此修正觀測坐標(biāo)。要求基準(zhǔn)站和用戶同時(shí)觀測相同衛(wèi)星，難度大，且效果不如偽距差分。電離層、對(duì)流層誤差是怎樣產(chǎn)生的？可以用哪些方法進(jìn)行消弱該誤差對(duì)GPS定位的影響？電離層中的氣體分子由于受到太陽等天體各種射線輻射產(chǎn)生強(qiáng)烈的電離形成大量的自由電子和正離子。當(dāng)GPS信號(hào)通過電離層時(shí)信號(hào)的路徑會(huì)發(fā)生彎曲傳播速度也會(huì)發(fā)生變化。所以用信號(hào)的傳播時(shí)間乘以真空中的光速而得到的距離就不會(huì)等于衛(wèi)星至接收機(jī)間的幾何距離。措施：利用雙頻觀測：電離層影響是信號(hào)頻率的函數(shù)，利用不同頻率電磁波信號(hào)進(jìn)行觀測，可確定其影響大小，并對(duì)觀測量加以修正。其有效性不低于95%.?利用電離層模型加以修正：對(duì)單頻接收機(jī)，一般采用由導(dǎo)航電文提供的或其它適宜電離層模型對(duì)觀測量進(jìn)行改正。目前模型改正的有效性約為75%，至今仍在完善中。?利用同步觀測值求差：當(dāng)觀測站間的距離較近〔小于20km〕時(shí)，衛(wèi)星信號(hào)到達(dá)不同觀測站的路徑相近，通過同步求差，殘差不超過10-6。對(duì)流層中折射率略大于1，隨著高度的增加逐漸減小，當(dāng)接近對(duì)流層頂部時(shí)其值接近于1，對(duì)流層的折射影響在天頂方向可產(chǎn)生2.3m的電磁波傳播路徑誤差，當(dāng)高度角為10時(shí)傳播路徑誤差可達(dá)20 m.措施：定位精度要求不高時(shí)，忽略不計(jì)。?采用對(duì)流層模型加以改正。?引入描述對(duì)流層的附加待估參數(shù)，在數(shù)據(jù)處理中求解。?觀測量求差。試述載波相位差分的根本原理在基準(zhǔn)站上安置一臺(tái)GPS接收機(jī)，對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測，并通過無線電設(shè)備實(shí)時(shí)地將觀測數(shù)據(jù)及測站坐標(biāo)信息傳送給用戶，用戶站一方面通過接收GPS衛(wèi)星信號(hào)，另一方面通過無線電接收機(jī)設(shè)備接收基準(zhǔn)站傳送的信息，根據(jù)相對(duì)定位原理進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)時(shí)地以厘米級(jí)的精度給出用戶站三維坐標(biāo)?！草d波相位差分方法分為兩類：修正法：基準(zhǔn)站將載波相位的改正量發(fā)送給用戶站并對(duì)用戶站的載波相位進(jìn)行改正實(shí)現(xiàn)定位。求差法：將基準(zhǔn)站的載波相位發(fā)送給用戶站，并由用戶站對(duì)觀測值求差進(jìn)行坐標(biāo)解算?！车谖逭略囀鯣PS測量定位中誤差的種類，并說明產(chǎn)生的原因〔1〕誤差來源：與衛(wèi)星有關(guān)的誤差〔衛(wèi)星軌道誤差、衛(wèi)星鐘差、相對(duì)論效應(yīng)〕、與傳播途徑有關(guān)的誤差〔電離層延遲、對(duì)流層延遲、多路徑效應(yīng)〕、與接收設(shè)備有關(guān)的誤差〔接收機(jī)天線相位中心的偏差和變化、接收機(jī)鐘差、接收機(jī)內(nèi)部噪聲〕。

〔2〕a.衛(wèi)星星歷誤差：由星歷所給出的衛(wèi)星在空間中的位置與其實(shí)際位置之差。

b.衛(wèi)星鐘差：衛(wèi)星鐘讀數(shù)與真實(shí)的GPS時(shí)間之差。

c.相對(duì)論效應(yīng)：相對(duì)論效應(yīng)是由于衛(wèi)星鐘和接收機(jī)鐘所處的狀態(tài)〔運(yùn)動(dòng)速度和重力位〕不同而引起衛(wèi)星鐘與接收機(jī)鐘之間產(chǎn)生相對(duì)鐘誤差的現(xiàn)象。

d.電離層折射：當(dāng)GPS信號(hào)通過電離層時(shí)，信號(hào)的路徑會(huì)發(fā)生彎曲，傳播速度也會(huì)發(fā)生變化，所以用信號(hào)的傳播時(shí)間乘上真空中光速而得到的距離就會(huì)不等于衛(wèi)星至接收機(jī)間的幾何距離，這種偏差叫電離層折射誤差。

e.對(duì)流層折射：當(dāng)GPS信號(hào)通過對(duì)流層時(shí)，信號(hào)的路徑會(huì)發(fā)生彎曲，傳播速度也會(huì)發(fā)生變化，所以用信號(hào)的傳播時(shí)間乘上真空中光速而得到的距離就會(huì)不等于衛(wèi)星至接收機(jī)間的幾何距離，這種偏差叫對(duì)流層折射誤差。

f.多路徑誤差：在GPS測量中，被測站附近的物體所反射的衛(wèi)星信號(hào)〔反射波〕被接收機(jī)天線所接收，與直接來自衛(wèi)星的信號(hào)〔直接波〕產(chǎn)生干預(yù)，從而使觀測值偏離真值產(chǎn)生所謂的“多路徑誤差〞。

g.接收機(jī)鐘誤差：接收機(jī)鐘讀數(shù)與真實(shí)的GPS時(shí)間之差。

h.接收機(jī)的位置誤差：特點(diǎn)–與對(duì)中、整平、量高有關(guān)。

i.天線相位中心的偏差與變化：天線相位中心與天線幾何中心之間的差異。

j.其他誤差：地球自轉(zhuǎn)、地球潮汐什么是多路徑效應(yīng)效應(yīng)，如何消弱其對(duì)GPS測量定位的影響？多路徑效應(yīng)：也稱多路徑誤差，即接收機(jī)天線除直接收到衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)外，還可能收到經(jīng)天線周圍地物一次或?qū)掖畏瓷涞男l(wèi)星信號(hào)。兩種信號(hào)迭加，將引起測量參考點(diǎn)位置變化，使觀測量產(chǎn)生誤差。在一般反射環(huán)境下，對(duì)測碼偽距的影響達(dá)米級(jí)，對(duì)測相偽距影響達(dá)厘米級(jí)。在高反射環(huán)境中，影響顯著增大，且常常導(dǎo)致衛(wèi)星失鎖和產(chǎn)生周跳。

措施：〔1〕安置接收機(jī)天線的環(huán)境應(yīng)避開較強(qiáng)發(fā)射面，如水面、平坦光滑的地面和建筑外表?！?〕選擇造型適宜且屏蔽良好的天線如扼流圈天線?！?〕適當(dāng)延長觀測時(shí)間，削弱周期性影響?！?〕改善接收機(jī)的電路設(shè)計(jì)。第八章試述GPS接收機(jī)的分類〔PPT9-21〕〔1〕按工作原理：碼相關(guān)型、平方型、混合型〔2〕據(jù)接收機(jī)信號(hào)通道類型：多通道、序貫穿道、多路復(fù)用通道〔3〕據(jù)所接收的衛(wèi)星信號(hào)頻率：單頻、雙頻〔4〕按用途：導(dǎo)航型、測量型、授時(shí)型。第十一章試述RTK(載波相位實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)相對(duì)定位〕的定位原理及RTK系統(tǒng)的組成RTK測量技術(shù)是以載波相位觀測量為根據(jù)的實(shí)時(shí)差分GPS測量技術(shù)。在基準(zhǔn)站在安置一臺(tái)GPS接收機(jī)對(duì)所有可見GPS衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測，并將其觀測數(shù)據(jù)通過無線電傳輸設(shè)備實(shí)時(shí)地發(fā)送給用戶觀測站。在用戶觀測站上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)站傳輸?shù)挠^測數(shù)據(jù)，對(duì)其定位結(jié)果進(jìn)行改正，從而提高定位精度。系統(tǒng)組成：GPS接收機(jī)〔基準(zhǔn)站接收機(jī)，用戶接收機(jī)〕，數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，軟件系統(tǒng)其他為什么說GPS高程測量“很準(zhǔn)但也不準(zhǔn)〞？很準(zhǔn)是因?yàn)樵贕PS相對(duì)定位中，高程的相對(duì)精度一般可達(dá)〔2-3〕×10∧-6，在絕對(duì)精度方面對(duì)于10km以下的基線邊長