信息復(fù)習(xí)資料

一、 填空題（每空2分，共16分）1、GPS衛(wèi)星信號是由—載波—測距碼_和_導(dǎo)航電文一三部分組成的。2、 GPS衛(wèi)星信號調(diào)制采用—二進(jìn)制相位調(diào)制_法，當(dāng)信號為“0”時載波的相位-相位不變化當(dāng)信號為“1”時載波的相位—相位變化180度_。3、 利用IGS精密星歷進(jìn)行單點定位時，所求得的站坐標(biāo)屬ITRF坐標(biāo)系。4、 GPS觀測值在衛(wèi)星間求差后，可消除接收機(jī)種差。二、 單項選擇題（每題3分，共6分）1、 載波相位觀測值和用C/A碼測定的偽距觀測值所受到的__B__是相同的。A、電離層延遲B、對流層延遲C、多路徑誤差D、測量噪聲2、GPS觀測值在接收機(jī)間求差后可消除 C__。A、電離層延遲B、接收機(jī)鐘差C、衛(wèi)星鐘差D、對流層延遲三、 名詞解釋（每小題5分，共30分）1、 被動式測距：用戶自己不發(fā)送信號，只是接收發(fā)射源發(fā)射的信號進(jìn)行距離測量，稱為被動式式測距。2、 單點定位：根據(jù)衛(wèi)星星歷以及一臺接收機(jī)的觀測值來獨立確定該接收機(jī)在地球坐標(biāo)系中的絕對坐標(biāo)的方法稱為單點定位，也稱絕對定位。3、 靜態(tài)定位：在測量時間內(nèi)，如果待定點參數(shù)（待定點的坐標(biāo)或基線向量）沒有可察覺到的變化，將待定參數(shù)作為作為固定不變的常數(shù)求解，確定這種參數(shù)叫做靜態(tài)定位。4、 衛(wèi)星星歷誤差：由衛(wèi)星星歷所給出的衛(wèi)星軌道與衛(wèi)星的實際軌道之差，叫做衛(wèi)星星歷誤差。5、寬巷觀測值：寬巷觀測值widelanee-為兩個不同頻率的載波（li,l2）相位觀測值間的一種線性組合，即］widelaneLLeee-=-2。6、 整周跳變：整周計數(shù)OIng為to時刻到ti時刻用計數(shù)器累計下來的差頻信號的整周數(shù)。觀測時由于某種原因而引起累積工作中斷，則當(dāng)信號恢復(fù)跟蹤后整周計數(shù)將會丟失，即后續(xù)的所有計數(shù)中含有同一偏差。這種NA（）Int申出錯的現(xiàn)象稱整周跳變。四、 問答題（每小題12分，共48分）1、什么叫載波相位測量？載波相位測量的實際觀測值是什么？答：把載波當(dāng)做測距信號來使用，對載波進(jìn)行相位測量，稱為載波相位測量。載波相位的實際觀測值說明如下：對于第一個歷元觀測時刻（t0時刻），載波相位觀測中，NFrNInt（）000eFrttii0i00NF廠e=+~，實際觀測值是。0（Fr不足一整周的波長）對于后續(xù)的某一個歷元觀測時刻（ti時刻），載波相位觀測中，fi.NFrlnt^申=++~，實際觀測值是和。jFr（不足一整周的波長）（）/n即（整周計數(shù)）2、列出必要公式來說明怎樣利用雙頻觀測值來消除電離層延遲？答：()()()()()121222,1222122212221222221212121201mn()()()()()121222,1222122212221222221212121201mnAfAfmnAAmnmnmnfffmnffmnfffpppppppp'=+'=+x+xl］〃=?+?=+++1 1\丿丨+丨I+1得：=令可解得：=-+-=+++AAmn其中］p；2p'分別為載波L1,L2相位觀測值，mnp為組合觀測值的波長21Af22Af分別為載波L1,L2的電離層影響。 ；由上面的公式可以得到，當(dāng)設(shè)定m,n為一定的值時，即可以利用雙頻觀測值消去電離層延遲。3、為什么在一般的GPS定位中廣泛采用雙差觀測值？答：在載波相位測量中，多余參數(shù)的數(shù)量往往非常多。解算數(shù)千個未知數(shù)時不僅數(shù)據(jù)處理的工作量十分龐大，而且對計算機(jī)以及作業(yè)人員的素質(zhì)也會提出較高的要求，此外，此外未知參數(shù)過多對解的穩(wěn)定性也會產(chǎn)生不利的影響。采用雙差觀測值可以消去接收機(jī)鐘差和衛(wèi)星鐘差，還會消弱電離層延遲和對流層延遲，在進(jìn)行一般的GPS測量時(如布設(shè)城市控制網(wǎng)和工程測量等)，由于邊長較短,精度要求也不是很高，因而在觀測方程中通常只需引入基線向量，整周模糊度，接收機(jī)鐘差和衛(wèi)星鐘差，采用雙差觀測值進(jìn)行單基線解算時，未知參數(shù)一般只有10個左右(基線向量3個分量及4－8個整周模糊度參數(shù))，多基線解算時也只有數(shù)十個位置參數(shù)，用一般的計算機(jī)就可以勝任數(shù)據(jù)處理工作。因而在一般的GPS定位中廣泛采用雙差觀測值。4、什么叫多路徑誤差？在GPS測量中可采用哪些方法來消除或削弱多路徑誤差？答：經(jīng)測站附近的反射物反射后的衛(wèi)星信號若進(jìn)入GPS接收機(jī)就將與直接進(jìn)入接收機(jī)的信號產(chǎn)生干涉，從而使觀測值產(chǎn)生偏差，這就是所謂的多路徑誤差。解決方法有選擇合適的站址，遠(yuǎn)離信號反射物；選擇合適的接收機(jī)(裝抑徑板、抑徑圈，抑制反射信號等)；適當(dāng)延長觀測時間；一、填空題目前正在運行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)有GPS和GLONASS。我國組建的第一代衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)稱為北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，歐盟計劃組建的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)稱為GALILEO。GPS衛(wèi)星發(fā)送的信號是由載波、測距碼、導(dǎo)航電文三部分組成的。2000年5月初美國政府中止了已實施多年的SA政策。L載波的波長約為型厘米，L載波的波長約為24厘米。12GPS定位誤差按誤差的來源分類,跟衛(wèi)星有關(guān)的誤差有衛(wèi)星星歷誤差、衛(wèi)星鐘差、相對論效應(yīng)；跟信號傳播有關(guān)的誤差有電離層延遲誤差、對流層延遲誤差、多路徑誤差；跟接收機(jī)有關(guān)的誤差有接收機(jī)鐘差、接收機(jī)的位置誤差、接收機(jī)的測量噪聲。單站差分GPS按基準(zhǔn)站發(fā)送的信息方式來分，可分為位置差分、偽距差分、相位差分。對流層延遲改正模型中的大氣折射指數(shù)N與溫度、氣壓、濕度等因素有關(guān)。二、判斷題接收機(jī)的接收通道采用平方律通道的優(yōu)點是：可以獲得測碼偽距；可以獲得導(dǎo)航電文；重建的載波是全波長的。C/A碼的一個碼元對應(yīng)的碼元寬度為29.3米。錯導(dǎo)航電文的傳輸速率為50bit/s,以“幀”為單位向外發(fā)送，需要12.5分鐘才能完整地播發(fā)一次。對單點定位中的DOP值與衛(wèi)星的數(shù)量和幾何圖形以及觀測值的精度有關(guān)。錯通過GPS相對定位，可消除衛(wèi)星鐘差和多路徑誤差的影響。1錯同一時刻L1載波相位測量觀測值與C/A碼偽距測量觀測值所受到的電離層延遲是相同的。錯同一時刻L1載波相位測量觀測值與C/A碼偽距測量觀測值所受到的對流層延遲是相同的。對同一時刻L1載波相位測量觀測值與C/A碼偽距測量觀測值所受到的多路徑誤差是相同的。錯常用的對流層延遲模型有霍普菲爾德(Hopfield)改正模型、薩斯塔莫寧(Saastamoinen)改正模型和克羅布歇(Klobuchar)改正模型。錯電離層延遲改正中用到的總電子含量與高程、地方時、太陽活動程度等有關(guān)。對三、簡答題什么是寬巷觀測值？如何利用寬巷觀測值？(4分)答：寬巷觀測值wid湎沖_為兩個不同頻率的載波(L,L)相位觀測值間的一widelane12種線性組合，即iwideianeLL"""一。其對應(yīng)的頻率為小了血“皿山‘圖沁商一二，對應(yīng)的波長為86.19沁山,血皿^，對應(yīng)的整周模糊度為1widelaneLLNN一一。由于寬巷觀測值的波長達(dá)86cm，利用它可以很容易準(zhǔn)確確定其整周模糊度，進(jìn)而準(zhǔn)確確定N和N。122?什么是偽距單點定位？說明用戶在使用GPS接收機(jī)進(jìn)行偽距單點定位時，為何需要同時觀測至少4顆GPS衛(wèi)星？答：根據(jù)GPS衛(wèi)星星歷和一臺GPS接收機(jī)的偽距測量觀測值來直接獨立

確定用戶接收機(jī)天線在WGS-84坐標(biāo)系中的絕對坐標(biāo)的方法叫單點

定位，也叫絕對定位。由于進(jìn)行偽距單點定位時，每顆衛(wèi)星的偽距

測量觀測值中都包含有接收機(jī)鐘差這一誤差，造成距離測量觀測值

很不準(zhǔn)確。需要將接收機(jī)鐘差作為一個未知數(shù)加入到偽距單點定位的計算中，再加上坐標(biāo)三個未知數(shù)，所以至少需要4個偽距觀測值，即需要同時觀測至少4顆GPS衛(wèi)星。根據(jù)下面的圖一，說明載波相位觀測中的實際觀測值是什么？并繪圖示意說明之。同時借助該圖解釋什么是整周跳變和整周未知數(shù)？答：繪圖如下：2對于第一個歷元觀測時刻（t時刻）,載波相位觀測中，00NFr0=+~,實際觀測值是。0（Fr不足一整周的波長）對于后續(xù)的某一個歷元觀測時刻（t時刻），載波相位觀測中，iogNFrln迪申=++~,實際觀測值是和。jFr（不足一整周的波長）（）.Ing（整周計數(shù)）從圖中可知：整周計數(shù)（）/ng為t時刻到t時刻用計數(shù)器累計下來的差頻信號的整0i周數(shù)。觀測時由于某種原因而引起累積工作中斷，則當(dāng)信號恢復(fù)跟蹤后整周計數(shù)將會丟失，即后續(xù)的所有計數(shù)中含有同一偏差。這種NA（）Ing出錯的現(xiàn)象稱整周跳變。載波相位觀測中的第一個歷元觀測時刻，用戶無法知道從衛(wèi)星至接收機(jī)的距離觀測值中包含了多少個整數(shù)的波長相位，即的值。用戶需設(shè)法解出后，才能準(zhǔn)確求得從衛(wèi)星至接收機(jī)的距離，這個就叫做整周未知數(shù)。0N0N0N四、問答題NFrNInt（）0Frtt000ii0i3根據(jù)下面表一中第一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)－子午衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（TRANSIT系統(tǒng)）和第二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)一GPS系統(tǒng)的相關(guān)系統(tǒng)參數(shù)，說明子午衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的局限性和GPS系統(tǒng)的優(yōu)越性？（15分）表參數(shù)TRANSIT系統(tǒng)NAVSTARGPS系統(tǒng)中的衛(wèi)星數(shù)621+3軌道平面數(shù)66軌道傾角90°55°軌道咼度1075km20180km軌道周期（恒星時）107min12hL1頻率149.988MHz1575MHzL2頻率399.968MHz1228MHz一、填空題1.全球定位系統(tǒng)是由空間部分、地面監(jiān)控部分和用戶部分組成的。其中地面監(jiān)控部分是由主控站、監(jiān)測站、注入站、和通信及輔助系統(tǒng)組成的。GPS衛(wèi)星信號是由載波、測距碼、和導(dǎo)航電文三部分組成的。GPS衛(wèi)星是采用二進(jìn)制相位調(diào)制法來進(jìn)行信號調(diào)制的。4?測碼偽距觀測值所受到的電離層延遲與總電子含量（TEC）成正比，與信號頻率的平方成反比。在軟件控制下能依次對多個衛(wèi)星進(jìn)行觀測，且循環(huán)觀測一次的時間大于20ms的通道稱為序貫通道。在接收機(jī)間求一次差后可消除衛(wèi)星鐘差參數(shù)，繼續(xù)在衛(wèi)星間求二次差后可消除接收機(jī)間的相對鐘差參數(shù)，再在歷元間求三次差后可消除雙差整周模糊度參數(shù)。1、 整周跳變：在載波相位測量中，整周計數(shù)是口0,.tt時間段內(nèi)的累積值，()￡申則是一個瞬時觀測值，觀測時若由于衛(wèi)星信號被擋等原因而引起累積工作中斷，則當(dāng)信號恢復(fù)跟蹤后整周計數(shù)將會丟失NA,這種()Int弔出錯()rF?正確的現(xiàn)象稱整周跳變。2、 接收通道：跟蹤、量測、處理衛(wèi)星信號的設(shè)備，由無線電元器件、數(shù)字電路等硬件和常用軟件組成，一個接收通道在同一時間內(nèi)只能接收一個衛(wèi)星信號，據(jù)工作方式不同，可分為序貫通道、多路復(fù)用通道、多通道等。3、 導(dǎo)航電文：由衛(wèi)星向用戶發(fā)送的有關(guān)衛(wèi)星的位置、工作狀態(tài)、衛(wèi)星鐘差及電離層延遲參數(shù)等信息的一組二進(jìn)制代碼，也稱數(shù)據(jù)碼。4、 重建載波：由于載波上已用二進(jìn)制相位調(diào)制法調(diào)制了測距碼和導(dǎo)航電文，故接收到的衛(wèi)星信號的相位也不連續(xù)，所以在進(jìn)行載波相位測量前，必須設(shè)法將調(diào)制信號去掉，恢復(fù)載波，此項工作稱重建載波，一般可采用碼相關(guān)法、平方法等方法進(jìn)行。5、 相對論效應(yīng)：由于衛(wèi)星鐘和接收機(jī)鐘所處的重力位不同，運動速度不同而導(dǎo)致鐘的誤差，前者為廣義相對論效應(yīng)，后者為狹義相對論效應(yīng)，對GPS衛(wèi)星而言，其綜合影響平均為4.45X10-10?f,可在生產(chǎn)原子鐘時調(diào)低其頻率的方法來解決，其變化部分需用公式加以改正。6、 廣域差分GPS:在相當(dāng)大的區(qū)域中均勻布設(shè)少量GPS基準(zhǔn)站，各基準(zhǔn)站均將觀測值送往數(shù)據(jù)處理中心以便衛(wèi)星星歷誤差、衛(wèi)星鐘將、電離層延遲模型等分離出來，并播發(fā)給用戶的差分GPS系統(tǒng)稱廣域差分GPS。7、 天線平均相位中心偏差：天線對中是以其幾何中心為準(zhǔn)的，而不以平均相位中心為準(zhǔn)，兩者之差稱天線平均相位中心偏差，一般可采用歸心改正法或相對定位時天線統(tǒng)一指北的方法等消除其影響。四、問答題(要點)1．在全球定位系統(tǒng)中為何要用測距碼來測定偽距？答：用測距碼測距有下列優(yōu)點：易于將十分微弱的衛(wèi)星信號從噪聲的汪洋大海中提取出來可提高測距精度；可用碼分多址技術(shù)來區(qū)分、處理不同衛(wèi)星的信號；便于對整個系統(tǒng)進(jìn)行控制和管理。2．為什么說快速而準(zhǔn)確地確定整周模糊度是載波相位測量中的關(guān)鍵問題？答：（1）精確的（）尸破修復(fù)周跳后的整周計數(shù)只有與正確的N配合使用才有意義，N出錯將嚴(yán)重?fù)p害定位精度和可靠性。(2)在一般的GPS測量中，定位所需的時間即為確定模糊度所需的時間，快速確定N對提高GPS定位速度，提高作業(yè)效率具有重要作用。3?什么叫多路徑誤差？在GPS測量中可采用哪些方法來消除或消弱多路徑誤差？答：經(jīng)測站附近的反射物反射后的衛(wèi)星