《GPS原理及其應(yīng)用》習(xí)題集a答案

子午衛(wèi)星系統(tǒng)的缺點(diǎn)

該系統(tǒng)衛(wèi)星數(shù)目少，運(yùn)行高度低，從地面站觀測(cè)到衛(wèi)星的時(shí)間間隔長(zhǎng)，因

而不能進(jìn)行三維連續(xù)導(dǎo)航。加之獲得一次導(dǎo)航所須要的時(shí)間較長(zhǎng)，所以難

以充分滿足軍事導(dǎo)航的要求，從大地測(cè)量的角度來(lái)看，由于它的定位速度

慢，精度較低，因此，該系統(tǒng)在大地測(cè)量學(xué)和動(dòng)力學(xué)探討方面受到了極大

限制O

GPS的基本組成

衛(wèi)星星座，地面限制與監(jiān)控站，用戶設(shè)備3個(gè)部分

什么是標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)？

供應(yīng)C/A碼（又稱粗碼）民用SPS定位服務(wù)

GPS信號(hào)接收機(jī)主要組成

主要由接收機(jī)硬件、數(shù)據(jù)處理軟件以與微處理機(jī)與其終端設(shè)備組成（硬件

包括主機(jī)、天線、電源。軟件部分主要是對(duì)數(shù)據(jù)處理的軟件）

子午衛(wèi)星系統(tǒng)與GPS定位原理有何區(qū)分？

子午衛(wèi)星系統(tǒng)是依據(jù)多普勒效應(yīng)原理進(jìn)行接收定位的，而GPS定位則是

以后方交匯原理進(jìn)行測(cè)量。

名詞說(shuō)明：

天球：是指以地球質(zhì)心為中心、以無(wú)窮大為半徑的一個(gè)假象球體。

赤經(jīng)：含天軸和春分點(diǎn)r的天球子午面與過(guò)空間點(diǎn)s的天球子午面之間的

夾角。

赤緯：為原點(diǎn)0至空間點(diǎn)S與天球赤道面之間的夾角。

黃道：地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的軌道面與天球相交的平面稱為黃道面，相交的大

圓稱為黃道。

春分點(diǎn)：黃道與天球赤道有兩個(gè)交點(diǎn)，其中太陽(yáng)的視位置由南向北通過(guò)赤

道的交點(diǎn)為春分點(diǎn)。

歲差：地球在太陽(yáng)、月亮的萬(wàn)有引力和其他天體引力對(duì)地球隆起的部分的

作用，地球自轉(zhuǎn)軸方向不再保持不變，這使得春分點(diǎn)在黃道上產(chǎn)生緩慢的

西移現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為歲差。

章動(dòng)：由于月球軌道和月地距離不斷變更,地球自轉(zhuǎn)軸所產(chǎn)生的一系列短

周期變更被統(tǒng)稱為章動(dòng)

極移：由于地球內(nèi)部質(zhì)量不勻整的影響，地球自轉(zhuǎn)軸相對(duì)于地球體位置隨

時(shí)間而變更的現(xiàn)象

世界時(shí)：以平半夜為零時(shí)起算的格林尼治平太陽(yáng)時(shí)。

原子時(shí)：原子時(shí)秒長(zhǎng)：位于海平面上的Csl33原子基態(tài)有2個(gè)超精細(xì)能級(jí),

在零磁場(chǎng)中躍遷輻射振蕩9192631770周所持續(xù)的時(shí)間為1原子時(shí)秒。而

原子時(shí)的原點(diǎn)由式AT=UT2-0.0039(s)來(lái)確定，UT2為經(jīng)過(guò)改正的世界時(shí)。

協(xié)調(diào)世界時(shí)：一種以原子時(shí)秒長(zhǎng)為基礎(chǔ)，在時(shí)刻上盡量接近于世界時(shí)的一

種折中的時(shí)間系統(tǒng)。

儒略日：是從公元前4713年儒略歷1月1日格林尼治平正午起算的連續(xù)

天數(shù)。

簡(jiǎn)述協(xié)議地球坐標(biāo)系的定義

地球坐標(biāo)系是以地球質(zhì)心為坐標(biāo)原點(diǎn)0,其Z軸指向地球北極，X軸指向

格林尼治平子午面與地球赤道的交點(diǎn)E,y軸垂直于XOZ平面構(gòu)成的右

手坐標(biāo)系。以協(xié)議地極為基準(zhǔn)點(diǎn)的地球坐標(biāo)系，稱為協(xié)議地球坐標(biāo)

系。

赤緯與大地緯度有何區(qū)分

赤緯為原點(diǎn)至空間點(diǎn)的連線與天球赤道面之間的夾角大地緯度為過(guò)地

面點(diǎn)的橢球法線與橢球赤道面的夾角

赤經(jīng)與大地經(jīng)度有何區(qū)分

赤經(jīng)為含天軸和春分點(diǎn)的天球子午面與過(guò)空間點(diǎn)的天球子午面之間的夾

角大地經(jīng)度為過(guò)地面點(diǎn)的橢球子午面與格林尼治平子午面之間的夾

角。

什么是參心坐標(biāo)系

先定義一個(gè)參考橢球，即選取一個(gè)參考橢球面作為基本參考面，選一參考

點(diǎn)作為大地測(cè)量的起算點(diǎn)，并利用大地原點(diǎn)的天文觀測(cè)量確定參考橢球在

地球內(nèi)部的位置和方位。這種原點(diǎn)位于地球質(zhì)心旁邊的坐標(biāo)系，稱為地球

參心坐標(biāo)系，簡(jiǎn)稱參心坐標(biāo)。

什么是GPS定位測(cè)量接受的時(shí)間系統(tǒng)？它與協(xié)調(diào)世界時(shí)UTC有什么區(qū)分？

GPS定位中，接受特地為GPS建立的時(shí)間系統(tǒng)，該系統(tǒng)可簡(jiǎn)寫(xiě)為GPST,由

GPS主控站的原子鐘限制。

規(guī)定GPST與協(xié)調(diào)世界時(shí)的時(shí)刻于1980年1月6日0時(shí)相一樣，其后隨時(shí)

間的積累，兩者之間的差別將表現(xiàn)為秒的整數(shù)倍。

簡(jiǎn)述衛(wèi)星大地測(cè)量的發(fā)展歷史，并指出其各個(gè)發(fā)展階段的特點(diǎn)。試說(shuō)明G

PS全球定位系統(tǒng)的組成。

衛(wèi)星大地測(cè)量最初階段人造地球衛(wèi)星僅僅作為一種空間觀測(cè)目標(biāo)，由地面

上的2個(gè)測(cè)站對(duì)衛(wèi)星瞬間位置進(jìn)行同步攝影觀測(cè)，形成三角網(wǎng)，從而確定

地面點(diǎn)位置，此方法稱為衛(wèi)星三角測(cè)量。其特點(diǎn)是雖能實(shí)施大陸與海島的

聯(lián)測(cè)定位，但難以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離聯(lián)測(cè)定位問(wèn)題，定位精度不高。

更高級(jí)的階段是子午衛(wèi)星系統(tǒng)的問(wèn)世，，它的問(wèn)世是對(duì)導(dǎo)航定位技術(shù)的發(fā)

展具有劃時(shí)代的意義，其原理是多普勒效應(yīng)原理。但仍還有很大的局限性,

該系統(tǒng)在大地測(cè)量學(xué)和地球動(dòng)力學(xué)探討方面受到了極大的限制。隨后的就

是現(xiàn)在的GPS系統(tǒng)。GPS系統(tǒng)包括衛(wèi)星星座，地面限制與監(jiān)控站，用戶設(shè)

備3個(gè)部分。

世是測(cè)繪技術(shù)發(fā)展史上的一場(chǎng)革命？

1、測(cè)站間無(wú)需通視。2、定位精度高。3、觀測(cè)時(shí)間短。4、供應(yīng)三維坐標(biāo)。

5、儀器靈巧、自動(dòng)化程度高。6、全天候作業(yè)。因此，GPS定位技術(shù)的發(fā)

展是對(duì)經(jīng)典測(cè)量技術(shù)的一次重大突破。

簡(jiǎn)述GPS、GLONASS、與NAVSAT三種衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)工

作衛(wèi)星的主要參數(shù)。

GPS衛(wèi)星顆數(shù)21+3,軌道傾角55°,平均高度20233KM,運(yùn)行周期llh58min,

GLON21+365°19100

Hhl5min

NAVS12+663.45°20238

Hh58min

簡(jiǎn)述（歷元）平天球坐標(biāo)系、（觀測(cè)）平天球坐標(biāo)系以與瞬時(shí)極（真）天

球坐標(biāo)系之間差別。

（歷元）平天球坐標(biāo)系是以某時(shí)刻作為標(biāo)準(zhǔn)歷元，或交協(xié)議天球坐標(biāo)系。

（觀測(cè)）平天球坐標(biāo)系是觀測(cè)時(shí)刻的天球坐標(biāo)系，（觀測(cè)）平天球坐標(biāo)系

轉(zhuǎn)換成（歷元）平天球坐標(biāo)系須要?dú)q差旋轉(zhuǎn)。而瞬時(shí)極（真）天球坐標(biāo)系

與(觀測(cè))平天球坐標(biāo)系之間的區(qū)分是前者是后者章動(dòng)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換而來(lái)。

怎樣進(jìn)行歲差旋轉(zhuǎn)與章動(dòng)旋轉(zhuǎn)？它們有什么作用？

由于衛(wèi)星和地面點(diǎn)分別屬于不同的坐標(biāo)系，要實(shí)現(xiàn)孫冠母的亨?。?

必需將衛(wèi)星的天球坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為地球坐標(biāo)系。而如常溫則是通過(guò)』乍

旋轉(zhuǎn)矩陣，

一個(gè)是章動(dòng)旋轉(zhuǎn)矩陣，一個(gè)是歲差旋轉(zhuǎn)矩陣。

只有通過(guò)歲差、章動(dòng)旋轉(zhuǎn)才能將協(xié)議天球坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成瞬時(shí)天球

坐標(biāo)系，這樣才能轉(zhuǎn)換成地球坐標(biāo)系。

為什么要進(jìn)行極移旋轉(zhuǎn)？怎么進(jìn)行極移旋轉(zhuǎn)？

想要將天球坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成地球坐標(biāo)系必需進(jìn)行章

動(dòng)旋轉(zhuǎn)、歲差旋轉(zhuǎn)、極移旋轉(zhuǎn)。這樣才能確定地

球表面的位置。

首先進(jìn)行X軸上的旋轉(zhuǎn)，使X軸與協(xié)議地球坐

標(biāo)的X軸旋轉(zhuǎn)，再進(jìn)行Z軸上的旋轉(zhuǎn)使Z軸重

合，再進(jìn)行X軸旋轉(zhuǎn)，使三個(gè)坐標(biāo)軸重合，圖

中的就使三個(gè)旋轉(zhuǎn)矩陣。

試寫(xiě)出大地坐標(biāo)到地心空間直角坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換過(guò)程。

大地坐標(biāo)與空間直角坐標(biāo)系它們的原點(diǎn)位置與坐標(biāo)軸的指向一般都不相

同。存在一個(gè)旋轉(zhuǎn)矩陣，R(w)=R3(wz)R2(wy)RI(wx),這些旋轉(zhuǎn)矩陣分

別是Z軸，Y軸，X軸上的旋轉(zhuǎn)矩陣。

而旋轉(zhuǎn)循序則按它們的下標(biāo)依次旋轉(zhuǎn)。

綜述由(歷元)平天球坐標(biāo)系到協(xié)議地球坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換過(guò)程。

簡(jiǎn)述恒星時(shí)、真太陽(yáng)時(shí)與平太陽(yáng)時(shí)的定義。

恒星時(shí)是以春分點(diǎn)為參考點(diǎn)，由春分點(diǎn)的周日視運(yùn)動(dòng)所定義的時(shí)間。

以真太陽(yáng)為參考建立起來(lái)的時(shí)間系統(tǒng)稱為真太陽(yáng)時(shí)工

一個(gè)平太陽(yáng)以真太陽(yáng)周年運(yùn)動(dòng)的平均速度在天球赤道上作周年運(yùn)動(dòng)，以平

太陽(yáng)為參考點(diǎn)，由平太陽(yáng)的周日視運(yùn)動(dòng)所定義的時(shí)間系統(tǒng)為平太陽(yáng)時(shí)系

統(tǒng)。

在GPS定位測(cè)量，具有重要意義的時(shí)間系統(tǒng)主要有哪三種？

恒星時(shí)、原子時(shí)和力學(xué)時(shí)。

試描述GPS衛(wèi)星正常軌道運(yùn)動(dòng)的開(kāi)普勒三大定律。

第確定律：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。

其次定律：衛(wèi)星的地心向徑，即地球質(zhì)心與衛(wèi)星質(zhì)心見(jiàn)的距離向量，在相

同的時(shí)間內(nèi)所掃過(guò)的面積相等。

第三定律：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的常數(shù)GM的倒數(shù)。

試畫(huà)圖并用文字說(shuō)明開(kāi)普勒軌道6參數(shù)。

a：橢圓軌道的長(zhǎng)半徑

e：橢圓軌道的偏心率

i：橢圓軌道平面的傾角（軌道平面與地球赤道面的夾角）

Q：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)之間的家教。

3：橢圓軌道近地點(diǎn)角距，即在軌道平面，升交點(diǎn)與近地點(diǎn)之間的地心夾

角。

f：衛(wèi)星的真近點(diǎn)角（與時(shí)間T有關(guān)），衛(wèi)星與近地點(diǎn)之間的地心角距。

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。

1、地球體的非球形與質(zhì)量分布不勻整而引起的作用力，即地球的非中心

引力。

2、太陽(yáng)的引力和月球引力。

3、太陽(yáng)的干脆與間接輻射壓力。

4、地球潮汐的作用力。

5、磁力等

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？

1、引起軌道平面在空間的旋轉(zhuǎn)，這一影響，使升交點(diǎn)沿地球赤道產(chǎn)生緩慢

的推動(dòng)，進(jìn)而使升交點(diǎn)的赤經(jīng)，產(chǎn)生周期性的變更。

2、引起近地點(diǎn)在軌道面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。引起衛(wèi)星軌道近地點(diǎn)角距的緩慢變更。

3、引起平近點(diǎn)角的變更。

日、月引力對(duì)衛(wèi)星的軌道運(yùn)動(dòng)有什么影響？

由于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。對(duì)GPS衛(wèi)星

產(chǎn)生的攝動(dòng)加速度約為0.000005,將可能使GPS衛(wèi)星在3h的弧段上產(chǎn)生

50150m的位置偏差。

簡(jiǎn)述太陽(yáng)光壓產(chǎn)生的攝動(dòng)力加速度，并說(shuō)明它對(duì)衛(wèi)星軌道運(yùn)動(dòng)有何影響？

太陽(yáng)輻射壓對(duì)球星GPS衛(wèi)星所產(chǎn)生的攝動(dòng)加速度，既與衛(wèi)星、太陽(yáng)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)星的截面積和質(zhì)量比

有關(guān)。

太陽(yáng)光壓對(duì)GPS衛(wèi)星產(chǎn)生的攝動(dòng)加速度約為10的一7次方的量級(jí)，將使衛(wèi)

星軌道在3h的弧段上產(chǎn)生5——10m的偏差。

綜述考慮攝動(dòng)力影響的GPS衛(wèi)星軌道參數(shù)。

地球引力場(chǎng)攝動(dòng)力影響的有升交點(diǎn)的赤經(jīng)，近地點(diǎn)的角距，平近點(diǎn)角的變

更。由于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。對(duì)GPS

衛(wèi)星產(chǎn)生的攝動(dòng)加速度約為0.000005,將可能使GPS衛(wèi)星在3h的弧段上

產(chǎn)生50——150m的位置偏差。太陽(yáng)光壓對(duì)GPS衛(wèi)星產(chǎn)生的攝動(dòng)加速度約

為10的一7次方的量級(jí)，將使衛(wèi)星軌道在3h的弧段上產(chǎn)生5——10m的偏

差。其他的攝動(dòng)力的影響不明顯，或者是以上攝動(dòng)力的間接影響。

試寫(xiě)出計(jì)算GPS衛(wèi)星瞬時(shí)位置的步驟

1、計(jì)算衛(wèi)星運(yùn)行的平均角速度

2、計(jì)算t時(shí)刻衛(wèi)星的平近點(diǎn)角

3、計(jì)算偏近點(diǎn)角

4、計(jì)算真近點(diǎn)角

5、計(jì)算升交距角

6、計(jì)算衛(wèi)星向徑

7、計(jì)算攝動(dòng)改正項(xiàng)

8、計(jì)算衛(wèi)星在軌道平面坐標(biāo)系中的位置

9、計(jì)算在地球坐標(biāo)系中衛(wèi)星的位置

碼：表達(dá)不同信息的二進(jìn)制數(shù)與其組合。

碼元：碼的度量單位，一位二進(jìn)制數(shù)稱1碼元或1比特。

數(shù)碼率：二進(jìn)制數(shù)字化信息的傳輸中，每秒傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)，單位為BPS

(bit/s).。

自相關(guān)系數(shù)：表示的是兩個(gè)時(shí)間序列之間和同一個(gè)時(shí)間序列在隨意兩個(gè)不

同時(shí)刻的取值之間的相關(guān)程度。

信號(hào)調(diào)制：為了削減在傳輸時(shí)的耗損，人們一般是先對(duì)傳輸信號(hào)進(jìn)行特殊

處理，然后再傳遞。把原始的待傳信號(hào)托附到高頻振蕩的過(guò)程稱為調(diào)制。

如p碼與C碼與載波的調(diào)制。

信號(hào)解調(diào)：是信號(hào)調(diào)制的反過(guò)程，是將原始信號(hào)與高頻震蕩分別的過(guò)程。

遙測(cè)字：每一子幀的第1個(gè)字，用作捕獲導(dǎo)航電文的前導(dǎo)。

交接字：每一子幀的第2個(gè)字，主要內(nèi)容：捕獲P碼的Z計(jì)數(shù)（從每周起

先半夜零時(shí)起算的時(shí)間計(jì)數(shù)，表示下一子幀起先瞬間的GPS時(shí);為好用便

利一般為發(fā)播的子幀數(shù)1子幀/6s）。

數(shù)據(jù)齡期：最近一次更新星歷數(shù)據(jù)的時(shí)間。

時(shí)延差改正：信號(hào)在衛(wèi)星內(nèi)部的時(shí)延。

傳輸參數(shù)：它表示向非特許用戶指明，當(dāng)用該GPS衛(wèi)星作為導(dǎo)航定位測(cè)量

時(shí)，可能達(dá)到的測(cè)量精度。

試說(shuō)明什么是偽隨機(jī)噪聲嗎？什么是隨機(jī)噪聲嗎？

為隨機(jī)噪聲嗎：具有隨機(jī)序列特性的非隨機(jī)序列為偽隨機(jī)序列。不僅具有

類似隨機(jī)噪聲碼的良好自相關(guān)特性，而且具有確定的編碼規(guī)則，周期性的

且易復(fù)制。

隨機(jī)噪聲嗎：碼元幅度的取值完全無(wú)規(guī)律的碼序列，也稱隨機(jī)碼序列。

C/A碼和P碼是怎么產(chǎn)生的？

C/A碼：2個(gè)10級(jí)反饋移位寄存器相組合產(chǎn)生，碼長(zhǎng)Nu=1010-1=1023。

P碼：2組各有2個(gè)12級(jí)反饋移位寄存器構(gòu)成，碼長(zhǎng)Nu=2.35X1014（1

0的14此方）。

試述C/A碼和P碼的特點(diǎn)。

C/A碼的碼元寬度較大，測(cè)距誤差2.9米（碼寬293.1米），測(cè)量精度低,

屬于標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)。（民用）

P碼的碼元寬度較小，測(cè)距誤差0.29米（碼寬29.3米），測(cè)量精度高,

屬于軍用定位服務(wù)。

試述偽隨機(jī)噪聲碼測(cè)距原理。

預(yù)先復(fù)制一份偽隨機(jī)噪聲碼，再與接收機(jī)接收的偽隨機(jī)噪聲嗎進(jìn)行比對(duì)，

記錄起先比對(duì)時(shí)間，當(dāng)達(dá)到自相關(guān)系數(shù)最高時(shí)記錄時(shí)間，這時(shí)間差就是信

號(hào)的傳播時(shí)間。這個(gè)時(shí)間乘以光速就是距離。

什么是導(dǎo)航電文？

包含有關(guān)衛(wèi)星的星歷、衛(wèi)星工作狀態(tài)、時(shí)間系統(tǒng)、衛(wèi)星鐘運(yùn)行狀態(tài)、軌道

攝動(dòng)改正、大氣折射改正和由C/A碼捕獲P碼等導(dǎo)航信息的數(shù)據(jù)碼（D碼）

作用：向用戶播發(fā)衛(wèi)星星歷、衛(wèi)星鐘參數(shù)、衛(wèi)星狀態(tài)信息與其它信息

試述導(dǎo)航電文的組成格式。

導(dǎo)航電文也是二進(jìn)制碼，依規(guī)定格式組成，按幀向外播送。播送速度為

50b/s,所以播送1幀電文的時(shí)間須要30秒，每幀電文含有5子幀，而每

子幀分別含有10字碼，每字碼占30bit,

其持續(xù)播送的時(shí)間為6s,為了記載多大25顆衛(wèi)星的星歷，子幀4、5各含

25頁(yè)。子幀1、2、3與子幀4、5的每一頁(yè)均構(gòu)成1個(gè)主幀，在每一主幀

的幀與幀之間，子幀1、2、3的內(nèi)容每小時(shí)更新1次，而子幀4、5的內(nèi)

容僅在給衛(wèi)星注入新的導(dǎo)航數(shù)據(jù)后才更新。

簡(jiǎn)述導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)塊II的主要內(nèi)容。

其次數(shù)據(jù)塊是由其次子幀與第三子幀構(gòu)成，表示GPS衛(wèi)星的星歷。它的內(nèi)

容有3類參數(shù)來(lái)描述GPS衛(wèi)星的運(yùn)行與其軌道。第一類：開(kāi)普勒六參數(shù)。

其次類：軌道攝動(dòng)九參數(shù)。

第三類：時(shí)間二參數(shù)1、從星期日半夜0點(diǎn)起先度量的星歷參考時(shí)刻；2、

星歷表的數(shù)據(jù)齡期。

什么是預(yù)報(bào)星歷？什么是廣播星歷?

所謂預(yù)報(bào)星歷就是衛(wèi)星GPS將含有軌道信息的導(dǎo)航電文發(fā)送給用戶接收

機(jī)，然后經(jīng)過(guò)解碼獲得的衛(wèi)星星歷。所以也叫廣播星歷。預(yù)報(bào)星歷通常包

括相對(duì)某一參考?xì)v元的開(kāi)普勒軌道參數(shù)以與必要的軌道的攝動(dòng)改正參數(shù)。

后處理星歷，是一些國(guó)家的某些部門依據(jù)各自建立的跟蹤站所獲得的精密

觀測(cè)資料，應(yīng)用與確定預(yù)報(bào)星歷相像的方法計(jì)算的衛(wèi)星星歷。

試通過(guò)圖表說(shuō)明GPS衛(wèi)星是怎樣構(gòu)成的？

包括載波（Carrier）.測(cè)距碼（Code）

和衛(wèi)星（導(dǎo)航）電文（Message）

載波：LI,L2

測(cè)距碼：C/A碼（目前只被調(diào)制在以上）

P（Y）碼（被分另調(diào)制在L1和L2上）

數(shù)據(jù)碼：衛(wèi)星（導(dǎo)航）電文

試寫(xiě)出調(diào)制后的GPS信號(hào)的表達(dá)式。

SLli(t)=ApPi(t)Di(t)cos(w

SL2i(t)=BpPi(t)cos(32t+62i)

其中Ap,Ac,Bp分別為19cm載波LI和24cm的載波L2的振

幅;Pi(t),Di(t),Gi(t)分別為第i顆GPS衛(wèi)星的P碼，C/A碼和D碼；31,

32分別是LI和L2的角頻率，61i,62i,分別是第i顆GPS衛(wèi)星的LI

載波和L2載波的出項(xiàng)。

繪圖說(shuō)明載波與測(cè)距碼信號(hào)調(diào)制的原理。

試述GPS接受機(jī)的硬件和軟件

GPS接收機(jī)的硬件，一般包括主機(jī)、天線和電源，是用戶設(shè)備的核心部分,

主要功能是接受GPS衛(wèi)星信號(hào)。GPS軟件部分也是構(gòu)成現(xiàn)代GPS測(cè)量系統(tǒng)

的重要組成部分之一，它包括內(nèi)軟件和外軟件兩部分。內(nèi)軟件是指限制接

收機(jī)信號(hào)通道，按時(shí)序?qū)πl(wèi)星信號(hào)進(jìn)行量測(cè)以與內(nèi)務(wù)或固化在中心處理器

中的自動(dòng)操作軟件。外軟件主要是指觀測(cè)數(shù)據(jù)后處理的軟件。

GPS接收機(jī)的分類。

依據(jù)GPS用戶的不同要求，按用途分，一般可分為導(dǎo)航型、測(cè)量型、和授

時(shí)型。

按接收機(jī)的載波頻率分類：?jiǎn)晤l接收機(jī)，雙頻接收機(jī)。

按接收機(jī)通道類型分類：多通道接收機(jī)，序貫穿道接收機(jī)，多路多用通道

接收機(jī)。

確定定位：是以地球質(zhì)心為參考點(diǎn)，確定接收機(jī)天線在WGS—84坐標(biāo)系中

的確定位置。

相對(duì)定位：在地球協(xié)議坐標(biāo)系中，確定觀測(cè)站與地面某一參考點(diǎn)之間的相

對(duì)位置。

靜態(tài)定位：是指將接收機(jī)安置在固定不動(dòng)的特定點(diǎn)上觀測(cè)數(shù)分鐘或更長(zhǎng)時(shí)

間以

確定該點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

動(dòng)態(tài)定位：是指至少有1臺(tái)接收機(jī)處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，確定各觀測(cè)時(shí)刻運(yùn)動(dòng)中

的接收機(jī)的確定位置。

靜態(tài)確定定位：當(dāng)接收機(jī)天線處于靜止?fàn)顟B(tài)確定觀測(cè)站確定坐標(biāo)的方法。

靜態(tài)相對(duì)定位：用2臺(tái)接收機(jī)分別安置在基線的兩個(gè)端點(diǎn)，其位置靜止不

動(dòng)，同步觀測(cè)相同的4顆以上GPS衛(wèi)星，確定基線2個(gè)端點(diǎn)在協(xié)議地球坐

標(biāo)系中的相對(duì)位置。

整周未知數(shù)：由于載波信號(hào)是一種周期性的正弦信號(hào)，而相對(duì)測(cè)量只能

測(cè)定其不足1周的小數(shù)部分，因而存在整周不確定問(wèn)題，這個(gè)未知數(shù)就是

整周未知數(shù)。

整周跳變（周跳）：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)整周的相對(duì)觀測(cè)值仍是正確的。這種現(xiàn)象為周跳。

GPS動(dòng)態(tài)定位：是利用GPS信號(hào)測(cè)定相對(duì)于地球運(yùn)動(dòng)用戶的狀態(tài)參數(shù)，這

些參數(shù)包括三維坐標(biāo)，運(yùn)動(dòng)參數(shù)和時(shí)間7參數(shù)。

導(dǎo)航：是測(cè)定運(yùn)動(dòng)載體的狀態(tài)參數(shù)，并導(dǎo)引運(yùn)動(dòng)載體精確的運(yùn)動(dòng)到預(yù)定的

后續(xù)位置。

參考站：參考站是由GPS接收機(jī)與天線構(gòu)成，他們以穩(wěn)定的方式設(shè)置在一

個(gè)電力穩(wěn)定的平安地方，接收機(jī)不間斷運(yùn)行，記錄原始數(shù)據(jù)，或許還要連

續(xù)輸出原始數(shù)據(jù)流，供應(yīng)應(yīng)RTK的接收機(jī)，假如須要參考站接受機(jī)還與計(jì)

算機(jī)連接，經(jīng)過(guò)處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給GPS用戶運(yùn)用。

差分動(dòng)態(tài)定位：是運(yùn)用兩臺(tái)接收機(jī)分別置于兩個(gè)測(cè)站上，其中一個(gè)測(cè)站是

已知的基準(zhǔn)點(diǎn)，稱為基準(zhǔn)接收機(jī)；另一臺(tái)安設(shè)于運(yùn)動(dòng)載體上，稱為動(dòng)態(tài)接

收機(jī)。兩臺(tái)接收機(jī)同時(shí)測(cè)量來(lái)自相同GPS衛(wèi)星的導(dǎo)航定位信號(hào)?；鶞?zhǔn)接收

機(jī)所測(cè)得的三維位置與該點(diǎn)已知值進(jìn)行比較，可以獲得GPS定位數(shù)據(jù)的改

正值，據(jù)此來(lái)改正動(dòng)態(tài)接收機(jī)所測(cè)得的實(shí)時(shí)位置。此時(shí)多項(xiàng)誤差得到抵消，

可以得到更為精確的動(dòng)態(tài)用戶位置。

RTK：是GPS實(shí)時(shí)載波相位差分的簡(jiǎn)稱。這是一種將GPS與數(shù)傳技術(shù)相結(jié)

合，實(shí)時(shí)解算進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，在1?2秒的時(shí)間里得到高精度位置信息的

技術(shù)

LADGPS（局部區(qū)域差分系統(tǒng)）：在局部區(qū)域中應(yīng)用差分GPS技術(shù)，應(yīng)當(dāng)在

區(qū)域中布局一個(gè)差分GPS網(wǎng)，該網(wǎng)由于若干個(gè)差分GPS基準(zhǔn)站組成，通常

還包含一個(gè)或多個(gè)監(jiān)控站，。位于該局部區(qū)域的用戶依據(jù)多個(gè)基準(zhǔn)站所供

應(yīng)的改正信息，經(jīng)差分后改正求得自己的該證數(shù)。

WADGPS（廣域差分GPS系統(tǒng)）：WADGPS是針對(duì)單基準(zhǔn)差分和區(qū)域差分GPS

所存在的問(wèn)題，將觀測(cè)誤差按誤差的不同來(lái)源劃分成星歷誤差，衛(wèi)星鐘差

與大氣折射誤差進(jìn)行改正，以提高差分的精度和牢靠性。

WAAS：利用地球同步衛(wèi)星，接受L1頻段轉(zhuǎn)發(fā)差分GPS修改信號(hào)，同時(shí)放

射調(diào)制在L1頻段上的C/A碼偽距的思想，稱之為廣域增加GPS系統(tǒng)。

觀測(cè)量的組成與精度

原始觀測(cè)量：1、測(cè)碼偽距觀測(cè)值：C/A碼，碼元寬293m,精度2.9mP

碼，碼元寬29.3m,精度0.29m2、測(cè)相偽距觀測(cè)值：L1載波，波長(zhǎng)

19cm,精度0.19cm

L2載波，波長(zhǎng)24cm,精度0.24cm

說(shuō)明完整的載波相位觀測(cè)值都有哪些部分?

1、衛(wèi)星放射的載波信號(hào)相位。

2、接收機(jī)所復(fù)制的載波相位

3、信號(hào)發(fā)送時(shí)刻的GPS時(shí)

4、信號(hào)接收時(shí)的GPS時(shí)

試寫(xiě)出偽距測(cè)量的表達(dá)式（顧與大氣折射影響），并說(shuō)明各項(xiàng)符號(hào)的意義？

GPS接受單程測(cè)距原理，要精確地測(cè)定站星之間的距離，必需使衛(wèi)星

鐘與用戶接收機(jī)鐘保持嚴(yán)格同步，同時(shí)考慮大氣層對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的影響。但

是，實(shí)踐中由于衛(wèi)星鐘、接收機(jī)鐘的誤差以與無(wú)線電信號(hào)經(jīng)過(guò)電離層和對(duì)

流層中的延

誤差，導(dǎo)致實(shí)際測(cè)出的偽距p,與衛(wèi)星到接收機(jī)的幾何距離p有確定差值。

二者之間存在的關(guān)系可用下式表示：

夕％）=Aj（0+陽(yáng)（。-w1）+△]（。+&用

（3-3）

式中：疝（。一一觀測(cè)歷元/的測(cè)碼偽距；

AJ（0——觀測(cè)歷元f的站星幾何距離，p=Z-c=G（GPS）-"（GPS））；

訓(xùn)⑺一一觀測(cè)歷元/的接收機(jī)（T,）鐘時(shí)間相對(duì)于GPS標(biāo)準(zhǔn)時(shí)的鐘差,

f‘=f,（GPS）+M；

拉，3一—觀測(cè)歷元f的衛(wèi)星（）鐘時(shí)間相對(duì)于GPS標(biāo)準(zhǔn)時(shí)的鐘差,

tj=tJ（GPS）+3tji

Miw一—觀測(cè)歷元，的電離層延遲；

&/）一一觀測(cè)歷元，的對(duì)流層延遲。

設(shè)在某測(cè)站上的單點(diǎn)定位，靜態(tài)觀測(cè)了一個(gè)小時(shí).，若歷元間隔為15秒，

問(wèn)可組成多少偽距觀測(cè)方程？列出其中一個(gè)？

按每15s采集一組野外觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算，一臺(tái)接收機(jī)連續(xù)觀測(cè)lh將有120

組數(shù)據(jù)，可以組成120個(gè)觀測(cè)方程，其中一個(gè)方程組為：

試寫(xiě)出TDOP,PDOP,GDOP,VDOP,HODP的定義？

TDOP是時(shí)鐘精度因子，鐘差的確定精度干脆關(guān)系到定位的精度。

PDOP是三維幾何精度因子，單點(diǎn)定位的精度取決于觀測(cè)量的精度與幾

何精度因子。

GDOP：幾何精度因子，衛(wèi)星的空間位置對(duì)精度的影響。

HODP：平面位置精度因子，定位點(diǎn)在平面位置對(duì)精度的影響。

VDOP：高程精度因子，定位點(diǎn)在垂位置對(duì)精度的影響。

簡(jiǎn)潔論述衛(wèi)星空間幾何分布對(duì)三維定位精度的影響？

在相同的觀測(cè)精度下，幾何精度因子越小，定位精度越高，反之則越低。

衛(wèi)星高度角不能過(guò)低(減弱大氣折射)，盡量使衛(wèi)星與測(cè)站構(gòu)成的6面體

體積最大。

如何由載波相位觀測(cè)方程轉(zhuǎn)化為測(cè)碼偽距觀測(cè)方程？

可以將上式表示為載波相位實(shí)際觀測(cè)量對(duì)⑺的形式：

-心％)-+fM/pt)+

(3-30)

式(3-30)即為載波相位的觀測(cè)方程。

考慮到關(guān)系式2=%，則可由上式得到測(cè)相偽距觀測(cè)方程:

人/⑺=PI(1—pl(/)+c1-，piW的w

-c3tJ(r)-wGo)+A3p(，)+純7G)

(3-31)

式中含有的項(xiàng)對(duì)偽距的影響為米級(jí)。在相對(duì)定位中，假如基線較短

C

(20km以內(nèi))，則有關(guān)的項(xiàng)可以忽視，則(3-30)和(3-31)式可簡(jiǎn)化為:

W(，)=/2/G)+/[的⑺-品(，)]-Ni(，())+/[△"p(，)+純T0)(3-32)

X媼(f)=RG)+出(r)-拉，0-人用(均)+/p0+4,T0

(3-33)

在不影響理解GPS定位原理的狀況下，我們常接受上述(3-32)和

(3-33)式的測(cè)相偽距方程的簡(jiǎn)化形式。而當(dāng)測(cè)量基線較長(zhǎng)時(shí)?，可在(3-30)

和(3-31)的基礎(chǔ)上擴(kuò)展出更為嚴(yán)密的形式。

若將(3-7)式代入(3-33)式，則可得測(cè)相偽距方程的線性化形式:

,6x[

入*")=P-0(0+~li(r)~mi(f)~niW,期-冰:Io)

3zj

+ck")-加")]+A。*)+△%(，)

(3-34)

試寫(xiě)出單差、雙差、三差觀測(cè)方程？并說(shuō)明它們各自有哪些特點(diǎn)？

單差觀測(cè)方程：之△〃(/)=以⑺-〃(/)]+皿⑺-WW+AA；(r)+M總)；

雙差觀測(cè)方程：=b⑺-；

%或(f)=bO(，2))-(H(，2)-042))]

三差觀測(cè)方程:

-卜。)-講1))-(夕見(jiàn))-比《))]

單差可以消退了衛(wèi)星鐘誤差的影響，大大消弱了衛(wèi)星星歷誤差的影響，大

大消弱了對(duì)流層折射和電離層的影響，在短時(shí)間內(nèi)幾乎可以完全消退其影

響。

雙差為兩站間的差分，可以消退接收機(jī)的鐘差。

三差，即于不同歷元同步觀測(cè)同一組衛(wèi)星所得雙差觀測(cè)測(cè)量之差。三差模

型可以消退整周未知數(shù)。

試寫(xiě)出當(dāng)基線長(zhǎng)度小于10KM時(shí)載波相位觀測(cè)方程的表達(dá)式，并說(shuō)明其

Z?

ln

入明?)=P/O⑺+[-iW~i⑺2?

中各符號(hào)的意義。?

z

zI

+(￡)_.%)]+△,*)+4,1k!

vI

整周未知數(shù)N/&),P71頁(yè)

試述整周未知數(shù)的確定方法？并說(shuō)明各種方法的含義？

確定整周未知數(shù)方法很多，常用的方法有偽距法、待定法、快速確定整周

未知數(shù)法。

偽距法：是進(jìn)行載波相位測(cè)量的同時(shí)又進(jìn)行了偽距測(cè)量，將偽距觀測(cè)值減

去載波相位測(cè)量的實(shí)際觀測(cè)值后即可得到。

待定參數(shù)法：1、整數(shù)解：整周未知數(shù)從理論上講應(yīng)當(dāng)是一個(gè)整數(shù)，利用

這一特性能提高解的精度。短基線定位時(shí)一般接受這種方法。

2、實(shí)解法：當(dāng)基線過(guò)長(zhǎng)時(shí)，將整周未知數(shù)固定為某一整數(shù)往往無(wú)實(shí)際意

義，因此將實(shí)數(shù)作為最終解。

多普勒法：由于連續(xù)跟蹤的全部載波相位觀測(cè)值中均含有相同的整周未知

數(shù)，所以將相鄰2個(gè)觀測(cè)歷元的載波相位相減，就將該未知數(shù)消退了。

快速確定整周未知數(shù)：以統(tǒng)計(jì)理論為基礎(chǔ)，在某一估算值的解空間內(nèi)搜尋

一組方差和為最小的照舊是整周數(shù)解集。

試總結(jié)應(yīng)用載波相位觀測(cè)的高次差分析周跳的方法？

若在相鄰的2個(gè)觀測(cè)值間依次求差而求得觀測(cè)值一次差則這些一次差的

變更小的多。在一次差的基礎(chǔ)上求二次差、三次差、四次差、五次差時(shí).，

其變更就更小。此時(shí)，就能發(fā)覺(jué)有周跳現(xiàn)象的時(shí)段。

假如在兩個(gè)測(cè)站上同步觀測(cè)5顆衛(wèi)星，共觀測(cè)240個(gè)歷元，試分析計(jì)算

可組成多少單差、雙差和三差觀測(cè)方程？他們有多少未知數(shù)？

單差的觀測(cè)方程有1200個(gè)，未知數(shù)有10個(gè)。

雙差的觀測(cè)方程有960個(gè)，未知數(shù)有7個(gè)。

三差的觀測(cè)方程有480個(gè)，未知數(shù)有7個(gè)。

簡(jiǎn)述GPS動(dòng)態(tài)定位的特點(diǎn)？

動(dòng)態(tài)定位的特點(diǎn)是測(cè)定一個(gè)動(dòng)點(diǎn)的實(shí)時(shí)位置，多余觀測(cè)量少，定位精度低。

GPS動(dòng)態(tài)定位和GPS靜態(tài)定位相比較，有哪些顯著特點(diǎn)？

（1）用戶的廣泛性；（2）定位的實(shí)時(shí)性；（3）速度的多異性

常用的差分法有哪三種？其中哪一種在實(shí)踐中應(yīng)用甚廣？

常用的差分法有如下三種：在接收機(jī)間求一次差；在接收機(jī)和衛(wèi)星間求二

次差；在接收機(jī)、衛(wèi)星和觀測(cè)歷元間求三次差。

其中雙差是大多數(shù)GPS基線向量處理軟件中必選的方法，在實(shí)踐中應(yīng)用甚

廣。

試寫(xiě)出GPS動(dòng)態(tài)定位的幾種方法？

可以利用測(cè)碼偽距單點(diǎn)確定定位，相對(duì)定位。

是述相對(duì)定位時(shí)載波相位原始觀測(cè)量的線性組合的形式。

假設(shè)安置在基線端點(diǎn)的GPS接收機(jī)7；(z=l,2),相對(duì)于衛(wèi)星6和摩，

于歷元(i=l,2)進(jìn)行同步觀測(cè)(如圖3-7),則可獲得以下獨(dú)立的載波

相位觀測(cè)量：。4|),郊?1)，破&)，帚(，2)，或(。)，㈣(，1)，夕42)

I冬］3-7GPS才目又寸定仔7：口勺觀沙川呈

在靜態(tài)相對(duì)定位中，利用這些觀測(cè)量的不同組合求差進(jìn)行相對(duì)定位，

可以有效地消退這些觀測(cè)量中包含的相關(guān)誤差，提高相對(duì)定位精度。目前

的求差方式有三種：?jiǎn)尾?、雙差、三差，定義如下：

①單差(Single-Difference)：不同觀測(cè)站同步觀測(cè)同一顆衛(wèi)星所

得觀測(cè)量之差

=0％)-WG)

(3-72)

②雙差(Doub1e-Difference)：不同觀測(cè)站同步觀測(cè)同組衛(wèi)星所得

的觀測(cè)量單差之差

▽A/(r)=

=［癖G)-d(川-［制)-對(duì)創(chuàng)

(3-73)

③三差(Triple-Difference)：不同歷元同步觀測(cè)同組衛(wèi)星所得的

觀測(cè)量雙差之差

WA夕"9)=▽△夕”[2)—VA^A(/,)

=[△"&)一△"?2).—[△/&)一A"&)]

=齷《2)-d⑷-㈣(才2)-如。2)])

-4冠(4)-。：(6).-叭(乙(4)])

(3-74)

試述RTK的定位原理與RTK系統(tǒng)的組成？

RTK的原理是實(shí)時(shí)處理2個(gè)測(cè)站載波相位觀測(cè)量的差分法。

RTK系統(tǒng)：若干個(gè)連續(xù)運(yùn)行的GPS基準(zhǔn)站、計(jì)算中心、數(shù)據(jù)發(fā)布中心、

用戶站。

試述位置差分和偽距差分的基本原理，并寫(xiě)出相應(yīng)的觀測(cè)方程和誤差方

程？

位置差分的基本原理是：運(yùn)用基準(zhǔn)站7。的位置改正數(shù)去修正流淌站了,的位

置計(jì)算值，以求

得比較精確的流淌站位置坐標(biāo)。

偽距差分的基本原理：利用基準(zhǔn)站T。的偽距改正數(shù)，傳送給流淌站用戶7,，

去修正流淌站的偽距觀測(cè)量，從而消退或減弱公共誤差的影響，以求得比

較精確的流淌站位置坐標(biāo)。

P78頁(yè)

RTK定位中修正法的原理是什么？寫(xiě)出RTK定位中求差法的計(jì)算過(guò)

程？P79

修正法的原理是將基站的載波相位修正值發(fā)送給用戶，改正用戶接收到的

載波相位，再求坐標(biāo)。

試述WADGPS的組成部分與各部分的作用？

該系統(tǒng)一般由一個(gè)中心站、幾個(gè)監(jiān)控站與其相應(yīng)的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)組成，另

外還有覆蓋范圍內(nèi)的若干用戶。

監(jiān)控站的作用是跟蹤觀測(cè)GPS衛(wèi)星的偽距、相位等信息。

中心站是對(duì)數(shù)據(jù)的處理，計(jì)算出3項(xiàng)改正數(shù)。

數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)則是用來(lái)數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖饔谩?/p>

LADGPS的作業(yè)原理是什么？

在局部區(qū)域中應(yīng)用差分GPS技術(shù)，應(yīng)當(dāng)在區(qū)域中布設(shè)一個(gè)差分GPS網(wǎng)，該

網(wǎng)由若干個(gè)差分GPS基準(zhǔn)站組成，通常還包含一個(gè)或數(shù)個(gè)監(jiān)控站。位于該

局部區(qū)域中的用戶，接收多個(gè)基準(zhǔn)站所供應(yīng)的修正信息，接受加權(quán)平均法

或最小方差法進(jìn)行平差計(jì)算求得自己的修正數(shù)，從而對(duì)用戶的觀測(cè)結(jié)果進(jìn)

行休整，獲得更高精度的定位結(jié)果。

WADGPS有哪些特點(diǎn)？

1、覆蓋面積更加廣泛。

2、投資更少，更加經(jīng)濟(jì)。

3、定位精度勻整。

4、系統(tǒng)可覆蓋一些不易測(cè)量的地區(qū)。

5、維護(hù)的價(jià)格昂貴。

在GPS測(cè)量定位中，其主要誤差源是什么誤差？系統(tǒng)誤差主要包括哪幾

種？

GPS定位測(cè)量的主要誤差來(lái)源有三個(gè)方面：與GPS衛(wèi)星有關(guān)的誤差；與信

號(hào)傳播有關(guān)的誤差；與接收設(shè)備有關(guān)的誤差。系統(tǒng)誤差主要包括衛(wèi)星星歷

誤差、衛(wèi)星鐘差、接收機(jī)鐘差以與大氣的折射誤差等。

GPS衛(wèi)星星歷誤差的實(shí)質(zhì)是什么？

衛(wèi)星星歷誤差事實(shí)上就是衛(wèi)星位置的確定誤差，是一種起始數(shù)據(jù)誤差。

廣播星歷與實(shí)測(cè)星歷的優(yōu)缺點(diǎn)？

廣播星歷的好處是用戶在觀測(cè)的同時(shí)即可得到實(shí)時(shí)星歷參數(shù)和衛(wèi)星位置，

這對(duì)導(dǎo)航和定時(shí)定位是特殊重要的。但是，由于衛(wèi)星星歷是外推出來(lái)的，

特殊但是美國(guó)實(shí)施的限制政策，大幅度降低了廣播星歷的精度，所以它很

難滿足高精度定位的須要。

實(shí)測(cè)星歷的優(yōu)點(diǎn)在于它能夠獲得精確牢靠的精密星歷。缺點(diǎn)是這種星歷要

在觀測(cè)后「2個(gè)星期才能得到，對(duì)導(dǎo)航和動(dòng)態(tài)定位無(wú)任何意義。

星歷誤差對(duì)定位的影響尤哪些？減弱星歷誤差影響的途徑有幾種？

對(duì)于單點(diǎn)定位時(shí)，星歷誤差的徑向重量作為等價(jià)測(cè)距誤差進(jìn)入平差計(jì)算，

配賦到星站坐標(biāo)和接收機(jī)鐘改正數(shù)中去，具體配賦方式則與衛(wèi)星的幾何圖

形有關(guān)。

減弱星歷誤差影響的途徑1）建立衛(wèi)星跟蹤網(wǎng)獨(dú)立定軌；2）相對(duì)定位；3）

軌道松弛法。軌道松弛法又包括半短弧法，短弧法，同步觀測(cè)值求差法。

相對(duì)論效應(yīng)是怎樣產(chǎn)生的？如何解決？

GPS衛(wèi)星在高20230km的軌道上運(yùn)行，衛(wèi)星鐘受狹義相對(duì)論效應(yīng)和廣義相

對(duì)論效應(yīng)的影響，其頻率與地面靜止鐘相比，將發(fā)生頻率偏移，由此產(chǎn)生

了相對(duì)論效應(yīng)。

衛(wèi)星鐘比地面鐘走的快，每秒約差448pso為了解決相對(duì)論的影響問(wèn)題，

須將GPS衛(wèi)星鐘的頻率減小約0.00455Hzo使衛(wèi)星鐘進(jìn)入軌道受到相對(duì)論

效應(yīng)影響后，恰與標(biāo)準(zhǔn)頻率10.23MHz相一樣。

電離層折射與其影響有哪些？減弱電離層影響的有效措施有幾種？

當(dāng)GPS信號(hào)通過(guò)電離層時(shí)，如同其它電磁波一樣，信號(hào)的路徑會(huì)發(fā)生彎曲，

傳播速度會(huì)發(fā)生變更。此時(shí)再用光速乘上信號(hào)傳播時(shí)間就不會(huì)等于衛(wèi)星至

接收機(jī)的實(shí)際距離。對(duì)于GPS信號(hào)，這種距離差在天頂方向最大可達(dá)50m,

在接近地平方向時(shí)可達(dá)150m。

減弱電離層影響的有效措施1）相對(duì)定位；2）雙頻接收。

對(duì)流層折射與其影響有哪些？減弱對(duì)流層影響的有效措施有幾種？

對(duì)流層中雖有少量帶點(diǎn)離子，但對(duì)電磁波傳播影響不大，不屬于彌散性介

質(zhì)，也就是說(shuō)，電磁波在其中的傳播速度與頻率無(wú)關(guān)，所以其群折射率與

相折射率可認(rèn)為相等。

減弱對(duì)流層影響的措施如下：（1）利用上述改正模型進(jìn)行對(duì)流層改正。（2）

利用同步觀測(cè)值求差。

多路徑效應(yīng)是什么？怎么防止？

接收機(jī)天線在干脆收到衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)，還可能收到經(jīng)天線四周地物反射

的衛(wèi)星信號(hào)，兩種信號(hào)疊加就會(huì)引起測(cè)量參考點(diǎn)（相位中心）的位置變更,

這種由于多路徑的信號(hào)傳播所引起的干涉時(shí)延效應(yīng)稱作多路徑效應(yīng)。

多路徑誤差不僅與反射系數(shù)有關(guān)，也和反射物離測(cè)站的距離與衛(wèi)星信號(hào)方

向有關(guān)，無(wú)法建立精確的誤差改正模型，只能恰當(dāng)?shù)剡x擇站址，避開(kāi)信號(hào)

反射物。例如：（1）選設(shè)點(diǎn)位時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離寧?kù)o的水面，地面有草叢、農(nóng)作物

等植被時(shí)能較好吸取微波信號(hào)的能量，反射較弱，是較好的站址。（2）測(cè)

站不宜選在山坡、山谷和盆地中。（3）測(cè)站旁邊不應(yīng)有高層建筑物，觀測(cè)

時(shí)也不要在測(cè)站旁邊停放汽車。

減弱接收機(jī)鐘差比較有效的方法？

處理接收機(jī)鐘差比較有效的方法，是把每個(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)站的坐標(biāo)參數(shù)一并求解。偽距測(cè)量

的數(shù)據(jù)處理就是依據(jù)這一原理進(jìn)行的。還可以通過(guò)在衛(wèi)星間求一次差來(lái)減

弱接收機(jī)鐘差的影響。

接收機(jī)天線的相對(duì)中心與其幾何中心的區(qū)分在哪里？

在GPS測(cè)量中，觀測(cè)值都是以接收機(jī)天線的相位中心位置為準(zhǔn)的，天線的

相位中心也應(yīng)當(dāng)與其幾何中心保持一樣。但事實(shí)上天線的相位中心位置隨

信號(hào)輸入的強(qiáng)度和方向不同會(huì)發(fā)生變更，使其偏離幾何中心。

同步環(huán):3臺(tái)或3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)。

異步環(huán)：在構(gòu)成多邊形環(huán)路的全部基線向量中，只要有非同步觀測(cè)基線向

量的多邊形環(huán)路。

重復(fù)基線：同步圖形中兩個(gè)多邊形所共有的基線。

同步圖形閉合差：同步圖形中各GPS邊的坐標(biāo)閉合差。

異步圖形閉合差：異步圖形中各GPS邊的坐標(biāo)閉合差。

重復(fù)基線坐標(biāo)閉合差：對(duì)于圖形中重合的邊兩次測(cè)算中坐標(biāo)閉合差。

GPS測(cè)量分哪些等級(jí)？各級(jí)精度怎樣衡量?

97城市規(guī)程規(guī)定的精度等級(jí)

等級(jí)D(km)a(mm)b(ppm)MD/D

二等9W10W21/120000

三等5W10<51/80000

四等2W10W101/45000

一級(jí)1W10W101/20000

二級(jí)<1W15W201/10000

2023國(guó)家規(guī)范規(guī)定的精度等級(jí)

級(jí)別a(mm)b(ppm)

AAW3WO.01

A(5<0.1

BW8

CW10W5

D〈10W10

EW10(20

GPS網(wǎng)的布網(wǎng)形式？

跟蹤站式：若干臺(tái)接收機(jī)長(zhǎng)期固定安放在測(cè)站上，進(jìn)行常年、不間斷的觀

測(cè)，即一年觀測(cè)365天，一天觀測(cè)24小時(shí)，這種觀測(cè)方式很象是跟蹤站,

因此，這種布網(wǎng)形式被稱為跟蹤站式（事實(shí)上就是跟蹤站）。數(shù)據(jù)處理通

常接受精密星歷。

會(huì)戰(zhàn)式：在布設(shè)GPS網(wǎng)時(shí)，一次組織多臺(tái)GPS接收機(jī)，集中在一段不太長(zhǎng)

的時(shí)間內(nèi)，共同作業(yè)。在作業(yè)時(shí)，觀測(cè)分階段進(jìn)行，在同一階段中，全部

的接收機(jī)，在若干天的時(shí)間里分別各自由同一批點(diǎn)上進(jìn)行多天、長(zhǎng)時(shí)段的

同步觀測(cè)，在完成一批點(diǎn)的測(cè)量后，全部接收機(jī)又都遷移到另外一批點(diǎn)上

接受相同方式，進(jìn)行另一階段的觀測(cè)，直至全部點(diǎn)觀測(cè)完畢。

多基準(zhǔn)站式：若干臺(tái)接收機(jī)在一段時(shí)間里長(zhǎng)期固定在某幾個(gè)點(diǎn)上進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)

間的觀測(cè)，這些測(cè)站稱為基準(zhǔn)站，在基準(zhǔn)站進(jìn)行觀測(cè)的同時(shí)，另外一些接

收機(jī)則在這些基準(zhǔn)站四周相互之間進(jìn)行同步觀測(cè)。

同步圖形擴(kuò)展式：多臺(tái)接收機(jī)在不同測(cè)站上進(jìn)行同步觀測(cè)，在完成一個(gè)時(shí)

段的同步觀測(cè)后，又遷移到其它的測(cè)站上進(jìn)行同步觀測(cè)，每次同步觀測(cè)都

可以形成一個(gè)同步圖形，在測(cè)量過(guò)程中，不同的同步圖形間一般有若干個(gè)

公共點(diǎn)相連，整個(gè)GPS網(wǎng)由這些同步圖形構(gòu)成。

單基準(zhǔn)站式：以一臺(tái)接收機(jī)作為基準(zhǔn)站，在某個(gè)測(cè)站上連續(xù)開(kāi)機(jī)觀測(cè)，其

余的接收機(jī)在此基準(zhǔn)站觀測(cè)期間，在其四周流淌，每到一點(diǎn)就進(jìn)行觀測(cè)，

流淌的接收機(jī)之間一般不要求同步，這樣，流淌的接收機(jī)每觀測(cè)一個(gè)時(shí)段,

就與基準(zhǔn)站間測(cè)得一條同步觀測(cè)基線，全部這樣測(cè)得的同步基線就形成了

一個(gè)以基準(zhǔn)站為中心得星形

簡(jiǎn)述GPS網(wǎng)的點(diǎn)連式、邊連式和網(wǎng)連式設(shè)計(jì)？

點(diǎn)連式：形式：相鄰的同步圖形間只通過(guò)一個(gè)公共點(diǎn)相連。

優(yōu)點(diǎn)：作業(yè)效率高，圖形擴(kuò)展快速。

缺點(diǎn)：圖形強(qiáng)度低，假如連接點(diǎn)發(fā)生問(wèn)題，將影響到后面的同步圖形。

邊連式：形式：相鄰的同步圖形間有一條邊（即兩個(gè)公共點(diǎn)）相連。

優(yōu)點(diǎn)：作業(yè)效率較高，圖形強(qiáng)度較強(qiáng)。

網(wǎng)連式：形式：相鄰的同步圖形間有3個(gè)（含3個(gè)）以上的公共點(diǎn)相連。

優(yōu)點(diǎn)：圖形強(qiáng)度最強(qiáng)。

缺點(diǎn)：作業(yè)效率低。

同步圖形的連接形式有哪些？

1、點(diǎn)連式。2、邊連式。3、網(wǎng)連式。4、邊點(diǎn)混合連接式。5、三角鎖鏈

式。6、導(dǎo)線網(wǎng)形連接式。7、星型布設(shè)。

GPS基線向量網(wǎng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)有哪些？

1.選點(diǎn)的原則

為保證對(duì)衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤觀測(cè)和衛(wèi)星信號(hào)的質(zhì)量，要求測(cè)站上空應(yīng)盡可能

的開(kāi)闊，在10°~15°高度角以上不能有成片的障礙物。

為削減各種電磁波對(duì)GPS衛(wèi)星信號(hào)的干擾，在測(cè)站四周約200m的范圍內(nèi)

不能有強(qiáng)電磁波干擾源，如大功率無(wú)線電放射設(shè)施、高壓輸電線等。

為避開(kāi)或削減多路徑效應(yīng)的發(fā)生，測(cè)站應(yīng)遠(yuǎn)離對(duì)電磁波信號(hào)反射猛烈的地

形、地物，如高層建筑、成片水域等。

為便于觀測(cè)作業(yè)和今后的應(yīng)用，測(cè)站應(yīng)選在交通便利，上點(diǎn)便利的地方。

測(cè)站應(yīng)選擇在易于保存的地方。

2.提高牢靠性的原則

增加觀測(cè)期數(shù)（增加獨(dú)立基線數(shù)）。

保證確定的重復(fù)設(shè)站次數(shù)。

保證每點(diǎn)與三條以上的獨(dú)立基線相連。

最小異步環(huán)邊數(shù)不大于6。

3.提高精度的原則

網(wǎng)中距離較近的點(diǎn)確定要進(jìn)行同步觀測(cè)，以獲得它們間的干脆觀測(cè)基線。

建立框架網(wǎng)。

最小異步環(huán)邊數(shù)不大于6。

適當(dāng)引