1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。GPS測量原理與應(yīng)用復(fù)習(xí)要點-GPS測量原理與應(yīng)用第一章1GPS系統(tǒng)組成空間部分GPS衛(wèi)星星座由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成GPS衛(wèi)星星座，記作（21+3）GPS星座。24顆在軌衛(wèi)星均勻分布在6個軌道平面內(nèi)，軌道傾角為55，各個軌道平面之間相距60。在地球表面上任何地點任何時刻，在高度角15以上，平均可同時觀測到6顆衛(wèi)星，最多可達(dá)9顆衛(wèi)星。GPS衛(wèi)星的作用：a、接受地面注入站發(fā)送的導(dǎo)航電文b、接受地面主控站命令，適時改正運行偏差或啟用備用時鐘等c、連續(xù)地向用戶發(fā)送GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，并用電文

2、的形式提供衛(wèi)星的現(xiàn)勢位置與其他在軌衛(wèi)星的概略位置。d、GPS衛(wèi)星關(guān)鍵在于衛(wèi)星的壽命要長，時間精度要高。地面控制系統(tǒng)地面監(jiān)控系統(tǒng)1個主控站（美國科羅拉多）3個注入站（阿森松島,迪哥加西亞島，卡瓦加蘭）5個監(jiān)控站（1+3+夏威夷）地面監(jiān)控系統(tǒng)的作用：a、提供每顆GPS衛(wèi)星所播發(fā)的星歷b、監(jiān)測和控制衛(wèi)星上各種設(shè)備是否正常工作，以及衛(wèi)星是否一直沿著預(yù)定軌道運行c、保持各種衛(wèi)星處于同一時間標(biāo)準(zhǔn)GPS時間系統(tǒng)。用戶設(shè)備系統(tǒng)GPS信號接收機(jī)接收機(jī)的任務(wù)：接受GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號，以及獲得必要的導(dǎo)航和定位信息及觀測量，并經(jīng)數(shù)據(jù)處理而完成導(dǎo)航和定位工作。2全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)GNSS美國GPS系統(tǒng)，俄羅斯GLONA

3、SS系統(tǒng)，歐盟伽利略GALILEO系統(tǒng)，中國北斗二號衛(wèi)星導(dǎo)航地位系統(tǒng)，日本MSAS系統(tǒng)3我國北斗二號衛(wèi)星導(dǎo)航地位系統(tǒng)與其他定位系統(tǒng)的主要區(qū)別：它不僅能使用戶測定自己的點位坐標(biāo)，而且還可以告訴別人自己處在什么點位。4GPS系統(tǒng)的特點：定位精度高觀測時間短測站間無需通視可提供三位坐標(biāo)操作簡便全天候作業(yè)功能多，應(yīng)用廣5GPS系統(tǒng)的應(yīng)用前景用于建立高精度的國家性大地測量控制網(wǎng)，測定全球性的地球動態(tài)參數(shù)用于建立陸地海洋大地測量基準(zhǔn)，進(jìn)行高精度的海島陸地聯(lián)測以及海洋測繪用于監(jiān)測地球板塊運動狀態(tài)和地殼形變用于工程測量，成為建立城市與工程控制網(wǎng)的主要手段用于測定航空航天攝影瞬間的相機(jī)位置第二章1.完全定義一個

4、空間直角坐標(biāo)系必須明確：坐標(biāo)原點位置三個坐標(biāo)軸的指向長度單位2.參心坐標(biāo)系和質(zhì)心坐標(biāo)系的定義：參心是橢球的幾何中心，質(zhì)心是橢球的質(zhì)量中心3.WGS84坐標(biāo)系的定義原點位于地球質(zhì)心，Z軸指向BIH1984.0定義的協(xié)議地球極（CIP）方向，X軸指向BIH1984.0的零子午面和CIP赤道的交點，Y軸與Z,X軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。4.我國目前常用的兩個國家大地坐標(biāo)系統(tǒng)1954年北京坐標(biāo)系（參心坐標(biāo)系）1980年國家大地坐標(biāo)系（參心坐標(biāo)系，大地原點設(shè)在我國西部陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)）5.兩個不同坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法需要求出坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)，轉(zhuǎn)換參數(shù)一般式利用重合點的兩套坐標(biāo)值通過一定的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行

5、計算，當(dāng)重合點數(shù)為三個以上時，可以用布爾薩七參數(shù)法進(jìn)行轉(zhuǎn)換。6.GPS時間系統(tǒng)如何定義？采用原子時ATI秒長作為時間基準(zhǔn)，時間起算的原點定在1980年1月6日UTC0時。第三章1二體問題：忽略所有的攝動力，僅考慮地球質(zhì)心引力研究衛(wèi)星相對于地球的運動，在天體力學(xué)中，稱之為二體問題。2衛(wèi)星的無攝運動（二體運動）：只考慮地球質(zhì)心引力作用的衛(wèi)星運動。3開普勒軌道參數(shù)（軌道根數(shù)）有幾個，各代表什麼含義？長半徑a扁心率e（或短半徑b）真近點角V（在軌道平面上衛(wèi)星與近地點之間的地心角距）升交點半徑（在赤道面上，升交點N與春分點之間的地心夾角）軌道面傾角（衛(wèi)星軌道平面與地球赤道面之間的夾角）近地點角距（在軌道

6、平面上近地點A與升交點N之間的地心角距）注：確定橢圓的形狀和大小需要兩個參數(shù)確定衛(wèi)星在軌道上的位置需要一個參數(shù)兩個參數(shù)唯一確定了衛(wèi)星軌道平面與地球體之間的相對定向表達(dá)了開普勒橢圓在軌道平面上的定向4衛(wèi)星的受攝運動在攝動力的作用下，衛(wèi)星的運動將偏離二體問題的運動軌道，通常稱考慮了攝動力作用的衛(wèi)星運動為衛(wèi)星的受攝運動。5衛(wèi)星星歷及其作用？衛(wèi)星星歷就是一組對應(yīng)某一時刻的軌道參數(shù)及其變率。有了衛(wèi)星星歷就可以計算出任意時刻的衛(wèi)星位置及其速度。6GPS衛(wèi)星星歷的分類：預(yù)報星歷(廣播星歷)通常包括相對某一參考?xì)v元的開普勒軌道參數(shù)和必要的軌道攝動改正項參數(shù)后處理星歷是一些國家某些部門，根據(jù)各自建立的衛(wèi)星跟蹤站

7、所獲得的對GPS衛(wèi)星的精密觀測資料，應(yīng)用與確定廣播星歷相似的方法而計算的衛(wèi)星星歷。它可以向用戶提供在用戶觀測時間內(nèi)的衛(wèi)星星歷，避免了星歷外推的誤差。第四章1導(dǎo)航電文（衛(wèi)星電文、數(shù)據(jù)碼/D碼）：GPS衛(wèi)星的導(dǎo)航電文是用戶用來定位和導(dǎo)航的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。主要包括：衛(wèi)星星歷，時鐘改正，電離層時延延正，工作狀態(tài)信息以及C/A碼轉(zhuǎn)換到捕獲P碼的信息。衛(wèi)星星歷每小時更新一次，12.5min播完一次。2.描述衛(wèi)星的運行需要幾大類參數(shù)？開普勒六參數(shù)軌道攝動九參數(shù)時間二參數(shù)3.GPS衛(wèi)星信號是GPS衛(wèi)星向廣大用戶發(fā)送的用于導(dǎo)航定位的調(diào)制波，它包含有：載波，測距碼，數(shù)據(jù)碼4.GPS使用L1,L2兩種載波的目的：L1波長

8、19.032cm，L2波長24.42cm目的在于測量出或消除掉由于電離層效應(yīng)而引起的延遲誤差。5.C/A碼和P碼的含義？C/A碼是用于粗測距和捕獲GPS衛(wèi)星信號的偽隨機(jī)碼。P碼是衛(wèi)星的精測碼。6.GPS接收機(jī)的分類：按用途：導(dǎo)航型、測地型、授時型接收機(jī)按載波頻率：單頻和雙頻接收機(jī)按通道數(shù)：多通道、序貫通道、多路多用通道接收機(jī)按工作原理：碼相關(guān)型、平方型、混合型、干涉型接收機(jī)7.GPS接收機(jī)的組成：由GPS接收機(jī)天線單元，GPS接收機(jī)天線主機(jī)單元和電源三部分組成。前置放大器是將GPS信號電流放大。第五章1GPS定位原理：設(shè)在時刻t在測站點P用GPS接收機(jī)同時測得P點至三顆衛(wèi)星S1，S2，S3的距

9、離1，2，3，通過GPS電文解譯出該時刻三顆GPS衛(wèi)星的三維坐標(biāo)分別為（xi，yi，zi），i=1，2，3。用距離交會法解算出P點的三維坐標(biāo)（X,Y,Z）的觀測方程為：2偽距的定義？偽距就是由衛(wèi)星發(fā)射的測距碼信號到達(dá)GPS接收機(jī)的傳播時間乘以光速所得出的量測距離。由于衛(wèi)星鐘，接收機(jī)鐘的誤差以及無線電信號經(jīng)過電離層和對流層的延遲，實測出的距離與幾何距離有一定差值，因此成為偽距。偽距法距離測量的原理：GPS衛(wèi)星依據(jù)自己的時鐘發(fā)出某一結(jié)構(gòu)的測距碼，該測距碼經(jīng)過T時間的傳播后到達(dá)接收機(jī)。接收機(jī)在自己的時鐘控制下產(chǎn)生一組結(jié)構(gòu)完全相同的測距碼復(fù)制碼，并通過時延器使其延遲時間t將這兩組測距碼進(jìn)行相關(guān)處理，若

10、自相關(guān)系數(shù)R（t）1，則繼續(xù)調(diào)整延遲時間t直至自相關(guān)系數(shù)R（t）=1為止。3.載波相位測量原理載波相位測量的觀測值是GPS接收機(jī)所接收的衛(wèi)星載波信號與接收機(jī)本振參考信號的相位數(shù)。4.載波相位測量中如何確定整周未知數(shù)N?偽距法將整周未知數(shù)當(dāng)作平差中的待定參數(shù)經(jīng)典方法多普勒法（三差法）快速確定整周未知數(shù)5整周跳變：在跟蹤過程中，由于某種原因造成衛(wèi)星信號所鎖，計數(shù)器無法連續(xù)計數(shù)。當(dāng)信號重新被跟蹤后，整周計數(shù)就不正確，但是不到一個整周的相位觀測值仍是正確的，這種現(xiàn)象成為整周跳變。5GPS絕對定位（單點定位）：利用GPS衛(wèi)星和用戶接收機(jī)之間的距離觀測值直接確定用戶接收機(jī)天線在WGS84坐標(biāo)系中相對于坐標(biāo)

11、原點地球質(zhì)心的絕對位置。靜態(tài)絕對定位：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。動態(tài)絕對定位：接收機(jī)天線處于運動狀態(tài)（或靜止時間較短）注：空間位置精度因子PDOP6是最好的狀態(tài)，8湊合。6GPS相對定位是至少兩臺GPS接收機(jī)，同步觀測相同的GPS衛(wèi)星，確定兩臺接收機(jī)天線之間的相對位置（坐標(biāo)差）。7差分GPS定位技術(shù)是將一臺GPS接收機(jī)安置在基準(zhǔn)站上進(jìn)行觀測。根據(jù)基準(zhǔn)站已知精密坐標(biāo)，計算出基準(zhǔn)站到衛(wèi)星的距離改正數(shù)，并由基準(zhǔn)站實時地將這一改正數(shù)發(fā)送出去。用戶接收機(jī)在進(jìn)行GPS觀測的同時，也接收到基準(zhǔn)站的改正數(shù)，并對其定位結(jié)果進(jìn)行改正，從而提高定位精度。包括：基準(zhǔn)站、衛(wèi)星和接收機(jī)三部分9差分G

12、PS可分為單基準(zhǔn)站差分、多基準(zhǔn)站局域差分和廣域差分。10多基準(zhǔn)站RTK技術(shù)也叫網(wǎng)絡(luò)RTK，是對普通RTK方法的改進(jìn)。它是一種基于多基準(zhǔn)站網(wǎng)絡(luò)的實時差分定位系統(tǒng)，可克服常規(guī)RTK的缺陷，實現(xiàn)長距離（70-100km）RTK定位。第六章1GPS用于測速、測時、測姿態(tài)確定運動載體的實時位置，瞬時速度，精確地時間，姿態(tài)等第七章1GPS誤差來源：衛(wèi)星部分：a、星歷誤差b、鐘誤差c、相對論效應(yīng)信號部分:a、電離層b、對流層c、多路徑效應(yīng)接收部分:a、鐘的誤差b、位置誤差c、天線相位中心的變化2減弱電離層影響的措施：利用雙頻觀測利用電離層改正模型加以修正利用同步觀測值求差3減弱對流層折射改正殘差影響的主要措

13、施：利用對流層改正模型加以修正引用描述對流層影響的附加代估參數(shù)利用同步觀測值求差利用水汽輻射計直接測定信號傳播的影響4消弱多路徑誤差的方法：選擇合適的站址遠(yuǎn)離大面積平靜的水面、高層建筑物，不宜選在山坡、山谷和盆地中對接收機(jī)天線的要求在天線中設(shè)置抑徑板，接收天線對于極化特性不同的反射信號應(yīng)該有較強的抑制作用5解決星歷誤差的方法：建立自己的衛(wèi)星跟蹤網(wǎng)獨立定軌軌道松弛法同步觀測值求差第八章1GPS網(wǎng)圖形構(gòu)成的幾個基本概念：觀測時段：測站上開始接收衛(wèi)星信號到觀測停止，連續(xù)觀測的時段，簡稱時段。同步觀測：兩臺或兩臺以上接收機(jī)同時對同一組衛(wèi)星進(jìn)行的觀測。同步觀測環(huán)：三臺或三臺以上接收機(jī)同步觀測獲得的基線向

14、量所構(gòu)成的閉合環(huán)，簡稱同步環(huán)。獨立同步環(huán)：由獨立觀測所獲得的基線向量構(gòu)成的閉合環(huán)，簡稱獨立環(huán)。異步觀測環(huán)：在構(gòu)成多邊形環(huán)路的所有基線向量中，只要有非同步觀測基線向量，則該多邊形環(huán)路叫異步觀測環(huán)，簡稱異步環(huán)。獨立基線：對于N臺GPS接收機(jī)構(gòu)成的同步觀測環(huán)，有J條同步觀測基線，其中獨立基線數(shù)為N-1.2GPS網(wǎng)的圖形布設(shè)：點連式邊連式網(wǎng)連式邊點混合連接式三角鎖（多邊形）連接導(dǎo)線網(wǎng)形連接（環(huán)形圖）星形布設(shè)3GPS測量外業(yè)準(zhǔn)備：測區(qū)踏勘，資料收集，儀器籌備，觀測計劃擬定，GPS儀器檢校及設(shè)計書編寫等工作。擬定觀測計劃的主要依據(jù)：GPS網(wǎng)的規(guī)模大小點位精度要求GPS衛(wèi)星星座幾何圖形強度參加作業(yè)的接收機(jī)數(shù)

15、量交通、通信及后勤保障4GPS測量的外業(yè)實施：包括：選埋、觀測、數(shù)據(jù)傳輸及數(shù)據(jù)處理等工作A選點：點位應(yīng)設(shè)在易于安裝接收機(jī)設(shè)備、視野開闊的較高點上點位目標(biāo)要顯著，視場周圍15以上不應(yīng)有障礙物點位應(yīng)遠(yuǎn)離高壓電線點位附近不應(yīng)有大面積水域或不應(yīng)有強烈干擾衛(wèi)星信號接收的物體，以減弱多路徑效應(yīng)的影響點位應(yīng)選在交通方便，有利于其他觀測手段擴(kuò)展與聯(lián)測的地方地基穩(wěn)定，易于點的保存B標(biāo)志埋設(shè)C觀測工作：觀測工作主要依據(jù)的技術(shù)指標(biāo)天線安裝開機(jī)觀測觀測記錄5經(jīng)典靜態(tài)定位模式：作業(yè)方法：采用兩臺（或兩臺以上）接受設(shè)備，分別安置在一條或數(shù)條基線的兩個端點，同時觀測四顆以上衛(wèi)星，每時段長45min至2h或更多。精度：5mm

16、+1*（0.0000001）*D，D為基線長度（km）.6.快速靜態(tài)定位：作業(yè)方法：在測區(qū)選擇一個基準(zhǔn)站，并安置一臺接收設(shè)備連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星，另一臺接收機(jī)依次到各點流動設(shè)站，每點觀測數(shù)分鐘。7.準(zhǔn)動態(tài)定位（實時相對定位）：作業(yè)方法：在測區(qū)選擇一個基準(zhǔn)站，安置接收設(shè)備連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星，將另一臺流動接收機(jī)先置于1號站觀測數(shù)分鐘，在保持對所測衛(wèi)星連續(xù)跟蹤而不失鎖的情況下，將流動接收機(jī)分別在2、3、4各點觀測數(shù)秒鐘。注意事項：應(yīng)確保在觀測時段上有5顆以上衛(wèi)星可供觀測；流動站與基準(zhǔn)站距離不超過20km；觀測過程中流動接收機(jī)不能失鎖，否則應(yīng)在失鎖的流動站上延長觀測時間12min。第九章1.數(shù)據(jù)處理

17、的基本流程：數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)傳輸預(yù)處理基線解算GPS網(wǎng)平差2.GPS基線向量網(wǎng)平差的分類：經(jīng)典的自由網(wǎng)平差，又叫無約束平差非自由網(wǎng)平差，又叫約束平差GPS網(wǎng)與地面網(wǎng)聯(lián)合平差3.GPS高程：由GPS相對定位得到的三線基線向量，通過GPS網(wǎng)平差，可以得到高精度的大地高。第十章GPSRTK施工方樣1、GPS系統(tǒng)包括三大部分：空間部分GPS衛(wèi)星星座；地面控制部分地面監(jiān)控系統(tǒng)；用戶部分GPS接收機(jī)。2、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)包括一個主控站、三個注入站和五個監(jiān)測站。4、GPS衛(wèi)星位置采用WGS-84大地坐標(biāo)系。

18、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時間系統(tǒng)。6、GPS衛(wèi)星星歷分為預(yù)報星歷(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)、測地（量）型接收機(jī)和授時型接收機(jī)。8、在GPS定位工作中，由于某種原因，如衛(wèi)星信號被暫時阻擋，或受到外界干擾影響，引起衛(wèi)星跟蹤的暫時中斷，使計數(shù)器無法累積計數(shù)，這種現(xiàn)象稱為整周跳變（周跳）根據(jù)不同的用途，GPS網(wǎng)的圖形布設(shè)通常有：點連式、邊連式、網(wǎng)連式和邊點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)臺數(shù)等因素。10、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

19、取地球質(zhì)心為坐標(biāo)系原點。11、我國目前常采用的兩個國家坐標(biāo)系是1954年北京坐標(biāo)系和1980年國家大地坐標(biāo)系。12、GPS接收機(jī)的天線類型主要有：單板天線；四螺旋形天線；微帶天線和錐形天線。13、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。14、單站差分按基準(zhǔn)站發(fā)送信息的方式來分，可分為、位置差分偽距差分和載波相位差分。15、與信號傳播有關(guān)的誤差有電離層折射誤差、對流層折射誤差及多路徑效應(yīng)誤差。16、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、基線結(jié)算、GPS網(wǎng)平差。17、GPS衛(wèi)星的地面監(jiān)控系統(tǒng)包括一個主控站、三個注入站和五個監(jiān)測站。18、對

20、于N臺GPS接收機(jī)構(gòu)成的同步觀測環(huán)，有J條同步觀測基線，其中獨立基線數(shù)為N-119、雙頻接收機(jī)可以同時接收L1和L2信號，利用雙頻技術(shù)可以消除或減弱對流層折射對觀測量的影響，所以定位精度較高，基線長度不受限制，所以作業(yè)效率較高。二、名詞解釋（每題3分，共18分）偽距：就是由衛(wèi)星發(fā)射的測距碼信號到達(dá)GPS接收機(jī)的傳播時間乘以光速所得出的量側(cè)距離。由于衛(wèi)星鐘、接收機(jī)鐘的誤差以及信號經(jīng)過電離層和對流層的延遲，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。GPS相對定位：是至少用兩臺GPS接收機(jī)，同步觀測相同的GPS衛(wèi)星，確定兩臺接收機(jī)天線之間的相對位置。觀測時段：測站上

21、開始接收衛(wèi)星信號到觀測停止，連續(xù)工作的時間段稱為觀測時段，簡稱時段。同步觀測環(huán)：三臺或三臺以上接收機(jī)同步觀測獲得的基線向量所構(gòu)成的閉合環(huán)。后處理星歷：一些國家某些部門，根據(jù)各自建立的衛(wèi)星跟蹤占所獲得的對GPS衛(wèi)星的精密觀測資料，應(yīng)用與確定廣播星歷相似的方法而計算三、簡答（每題6分，共36）簡述GPS系統(tǒng)的特點定位精度高（1分）觀測時間短（1分）測站間無需通視（1分）可提供三維坐標(biāo)（1分）操作簡便（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)性和實時性的也各1分。簡述接收機(jī)的主要任務(wù)。當(dāng)GPS衛(wèi)星在用戶視界升起時，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

22、測衛(wèi)星，并能夠跟蹤這些衛(wèi)星的運行（2分）；對所接收到的GPS信號，具有變換、放大和處理的功能（2分）；測量出GPS信號從衛(wèi)星到接收天線的傳播時間，解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導(dǎo)航電文，實時地計算出測站的三維位置，甚至三維速度和時間（2分）。3簡述無攝運動中開普勒軌道參數(shù)。軌道橢圓的長半徑；（a）（1分）軌道橢圓偏心率（e）（或軌道橢圓的短半徑）；（1分）衛(wèi)星的真近點角；（V）（1分）升交點赤經(jīng)；（）（1分）軌道面傾角；（i）（1分）近地點角距。（）（1分）5.減弱電離層影響的措施。利用雙頻觀測;（2分）利用電離層改正模型加以改正;（2分）利用同步觀測值求差。（2分）6.簡述快速靜態(tài)定位的作業(yè)方式。

23、在測區(qū)中部選擇一個基準(zhǔn)站，并安置一臺接收設(shè)備連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星(3分)；另一臺接收機(jī)依次到各點流動設(shè)站，每點觀測數(shù)分鐘(3分)。四、論述（共23分）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？（13分）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。（5分）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。（4分）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

24、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。（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）在GPS測量中，如果測站周圍的反射物所反射的衛(wèi)星信號進(jìn)入接收機(jī)天線，這就和直接來自衛(wèi)星的信號產(chǎn)生干涉，從而使觀測值偏離真值，產(chǎn)生多路徑誤差。（5分）消多路徑誤差的方法:（1）選擇合適的站址測站應(yīng)遠(yuǎn)離大面積平靜地水面;（1分）測站不宜選擇在山坡、山谷和盆地中;（1分）測站應(yīng)離開高層建筑物.（1分）（2）對接收機(jī)天線的要求a、在天線中設(shè)置抑徑板（1分）b、接收天線對于極化特性不同的反射信號應(yīng)該有較強的抑制作用。（1分）二、名詞解釋（每題3分，共18分）WGS-84

25、大地坐標(biāo)系：原點位于地球質(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，Y軸與Z、X軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。GPS絕對定位:也叫單點定位，即利用GPS衛(wèi)星和用戶接收機(jī)之間的距離觀測值直接確定用戶接收機(jī)天線在WGS-84坐標(biāo)系中相對坐標(biāo)系原點的決對位置.廣域差分:基本思想是對GPS觀測量的誤差源加以區(qū)分，并單獨對每一種誤差源分別加以“模型化”，然后將計算的每一種誤差源的數(shù)值，通過數(shù)據(jù)鏈傳輸給用戶，以對用戶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。同步觀測:同步觀測是指兩臺或兩臺以上接收機(jī)同時對一

26、組衛(wèi)星進(jìn)行的觀測.異步觀測環(huán):在構(gòu)成多邊形環(huán)路的所有基線向量中，只要有非同步觀測基線向量，則該改多邊形環(huán)路叫異步觀測環(huán)。整周跳變：在定位過程中，衛(wèi)星信號可能被暫時阻擋，或受外界干擾影響，引起衛(wèi)星跟蹤的暫時中斷，使計數(shù)器無法累計計數(shù)，出現(xiàn)信號失鎖，使其后的相位觀測值均含有同樣的整周誤差，這種現(xiàn)象叫整周跳變，簡稱周跳。三、簡答（每題6分，共36）1、簡述美國GPS衛(wèi)星的主要參數(shù)。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，運行周期為11小時58分(2分)。載波頻率為1575.42MHz

27、和1227.60MHz(2分)。2、簡述衛(wèi)星的受攝運動及其主要攝動力。考慮了攝動力作用的衛(wèi)星運動稱為衛(wèi)星的受攝運動(2分)。主要的攝動力有：日月引力(1分)；地球潮汐作用力(1分)；太陽輻射壓力(1分)；大氣阻力(1分)。3、簡述動態(tài)定位的作業(yè)方法建立一個基準(zhǔn)站安置接收機(jī)連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星(2分)；流動站接收機(jī)先在出發(fā)點上靜態(tài)觀測數(shù)分鐘，然后流動站接收機(jī)從出發(fā)點開始連續(xù)運動(2分)；按指定的時間和間隔自動測定運動載體的實體位置(2分)。4、如何減弱GPS接收機(jī)鐘差。把每個觀測時刻的接收機(jī)鐘差當(dāng)作一個獨立的未知數(shù)，在數(shù)據(jù)處理中與觀測站的位置參數(shù)一并求解。(2分)認(rèn)為各觀測時刻的接收機(jī)鐘差間是相

28、關(guān)的，像衛(wèi)星鐘那樣，將接收機(jī)鐘差表示為時間多項式，并在觀測量的平差計算中求解多項式的系數(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)通過在衛(wèi)星間求一次差來消除接收機(jī)的鐘差。(2分)5、試說明載波相位觀測值的組成部分。完整的載波相位觀測值是由三部分組成的：即載波相位在起始時刻沿傳播路徑延遲的整周數(shù)(2分)，和從某一起始時刻至觀測時刻之間載波相位變化的整周數(shù)(2分)，以及接收機(jī)所能測定的載波相位差非整周的小數(shù)部分(2分)。6、簡述GPS衛(wèi)星的主要作用。接收地面注入站發(fā)送的導(dǎo)航電文和其它信號；(2分)接收地面主控站的命令，修正其在軌運行偏差及啟用備件等；(2分)連續(xù)地向廣

29、大用戶發(fā)送GPS導(dǎo)航定位信號，并用電文的形式提供衛(wèi)星自身的現(xiàn)勢位置與其它在軌衛(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？答：在GPS信號中由于已用相位調(diào)整的方法在載波上調(diào)制了測距碼和導(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，另一種是平方法(3分)。采用前者，用戶可同時提取測距信號和衛(wèi)星電文，但用戶必須知道測距碼的結(jié)構(gòu)；采用后者，用戶無須掌握測距碼的結(jié)構(gòu)，但只能獲得載波信號而無

30、法獲得測距碼和衛(wèi)星電文(4分)。2、簡述GPS網(wǎng)的布網(wǎng)原則。答：為了用戶的利益，GPS網(wǎng)圖形設(shè)計時應(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)計原則進(jìn)行。(2分)（2）GPS網(wǎng)一般應(yīng)通過獨立觀測邊構(gòu)成閉合圖形，例如一個或若干個獨立觀測環(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)點與點之間雖不要求通視，但應(yīng)有利于按常規(guī)測量方法進(jìn)行加密控制時應(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點進(jìn)行聯(lián)測；新布設(shè)的GPS網(wǎng)點應(yīng)盡量與地面原有控制網(wǎng)點相聯(lián)接，聯(lián)接處的重合點數(shù)不應(yīng)少于

31、三個，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，應(yīng)利用已有水準(zhǔn)點聯(lián)測高程。(2分)GPS原理及應(yīng)用模擬試題（1）一、填空（每空1分，共20分）1.子午衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)采用6顆衛(wèi)星，并都通過地球的運行。2.按照規(guī)范規(guī)定，我國GPS測量按其精度依次劃分為AA、A、B、C、D、E六級，其中C級網(wǎng)的相鄰點之間的平均距離為1510km，最大距離為km。3.在GPS定位測量中，觀測值都是以接收機(jī)的相位中心位置為準(zhǔn)的，所以天線的相位中心應(yīng)該與其中心保持一致。4.按照GPS系統(tǒng)的設(shè)計方案，GPS定位系統(tǒng)應(yīng)包括部分、部分和部分。5.在使用GPS軟件進(jìn)行平差計算時，需要選擇投

32、影方式6.從誤差來源分析，GPS測量誤差大體上可分為以下三類：，和。7.根據(jù)不同的用途，GPS網(wǎng)的圖形布設(shè)通常有式、式、網(wǎng)連式及邊點混合連接四種基本方式。選擇什么方式組網(wǎng)，取決于工程所要求的精度、野外條件及GPS接收機(jī)臺數(shù)等因素。8.美國國防部制圖局（DMA）于1984年發(fā)展了一種新的世界大地坐標(biāo)系，稱之為美國國防部1984年世界大地坐標(biāo)系，簡稱。9.當(dāng)使用兩臺或兩臺以上的接收機(jī)，同時對同一組衛(wèi)星所進(jìn)行的觀測稱為。10.雙頻接收機(jī)可以同時接收L1和L2信號，利用雙頻技術(shù)可以消除或減弱對觀測量的影響，所以定位精度較高，基線長度不受限制，所以作業(yè)效率較高。11.在定位工作中，可能由于衛(wèi)星信號被暫時

33、阻擋，或受到外界干擾影響，引起衛(wèi)星跟蹤的暫時中斷，使計數(shù)器無法累積計數(shù)，這種現(xiàn)象叫。12.PDOP代表13.GPS工作衛(wèi)星的主體呈圓柱形，整體在軌重量為843.68，它的設(shè)計壽命為年，事實上所有GPS工作衛(wèi)星均能超過該設(shè)計壽命而正常工作。14.用GPS定位的方法大致有四類：多普勒法、偽距法、射電干涉測量法、。目前在測量工作中應(yīng)用的主要方法是靜態(tài)定位中的偽距法和載波相位測量法。15.在接收機(jī)和衛(wèi)星間求二次差，可消去兩測站接收機(jī)的改正。在實踐中應(yīng)用甚廣。二、名詞解釋（每小題4分,共20分）1.GPS衛(wèi)星的導(dǎo)航電文2.同步觀測環(huán)3.靜態(tài)定位4.GPS全球定位系統(tǒng)5.歲差三、問答題（60分）1.試述W

34、GS84坐標(biāo)系的幾何定義（8分）2.如何減弱多路徑誤差（8分）3.簡述GPS網(wǎng)的布網(wǎng)原則（9分）4.試分別寫出測距碼偽距觀測方程和載波相位偽距觀測方程（標(biāo)明各個符號的含義），并比較它們的異同。（10分）5.GPS技術(shù)設(shè)計中應(yīng)考慮哪些因素？（10分）6.結(jié)合專業(yè)知識，論述GPS在GIS中的應(yīng)用（15分）模擬試題（1）參考答案一、填空（每空1分，共20分）1）南北極2）403）幾何4）空間衛(wèi)星地面監(jiān)控用戶接收5）橫軸墨卡托投影6)與GPS衛(wèi)星有關(guān)的誤差與衛(wèi)星信號傳播有關(guān)的誤差與接收機(jī)有關(guān)的誤差7)點連邊連8)WGS849)同步觀測10）電離層折射11）整周跳變12）空間位置圖形強度因子13）7.5

35、14）載波相位測量法15）相對鐘差二、名詞解釋（每小題4分,共20分）1.GPS衛(wèi)星的導(dǎo)航電文答：GPS衛(wèi)星的導(dǎo)航電文是用戶用來定位和導(dǎo)航的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。它主要包括：衛(wèi)星星歷、時鐘改正、電離層時延改正、工作狀態(tài)信息以及C/A碼轉(zhuǎn)換到捕捉P碼的信息。2.同步觀測環(huán)答：三臺或三臺以上接收機(jī)同步觀測所獲得的基線向量構(gòu)成的閉合環(huán)。3.靜態(tài)定位答：如果在定位時，接收機(jī)的天線在跟蹤GPS衛(wèi)星過程中，位置處于固定不動的靜止?fàn)顟B(tài)，這種定位方式稱為靜態(tài)定位。4.GPS全球定位系統(tǒng)答：GPS全球定位系統(tǒng)是一個空基全天候?qū)Ш较到y(tǒng)，它由美國國防部開發(fā)，用以滿足軍方在地面或近地空間獲取一個通用參照系中的位置，速度和時間信息

36、的要求。5.歲差答：在日月引力和其他天體引力對地球隆起部分的作用下，地球自轉(zhuǎn)軸方向不再保持不變，這使春分點在黃道上產(chǎn)生緩慢的西移現(xiàn)象，這種現(xiàn)象在天文學(xué)中稱為歲差。三、問答題（60分）1.試述WGS84坐標(biāo)系的幾何定義（8分）答：坐標(biāo)系的原點是地球的質(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的零度子午面和CTP赤道的交點，Y軸和Z、X軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。2.如何減弱多路徑誤差（8分）答：多路徑誤差不僅與反射系數(shù)有關(guān)，也和反射物離測站的距離及衛(wèi)星信號方向有關(guān)，無法建立準(zhǔn)確的誤差改正模型，只能恰當(dāng)?shù)剡x擇站址，避開信號反射物。例如：（1）選設(shè)點位時應(yīng)遠(yuǎn)離平

37、靜的水面，地面有草叢、農(nóng)作物等植被時能較好吸收微波信號的能量，反射較弱，是較好的站址。（2）測站不宜選在山坡、山谷和盆地中。（3）測站附近不應(yīng)有高層建筑物，觀測時也不要在測站附近停放汽車。3.簡述GPS網(wǎng)的布網(wǎng)原則（9分）答：為了用戶的利益，GPS網(wǎng)圖形設(shè)計時應(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)計原則進(jìn)行。（2）GPS網(wǎng)一般應(yīng)通過獨立觀測邊構(gòu)成閉合圖形，例如一個或若干個獨立觀測環(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)點與點之間雖不要求通視，但應(yīng)有利于按常規(guī)測量方法進(jìn)行加密控制時應(yīng)用。（

38、4）可能條件下，新布設(shè)的GPS網(wǎng)應(yīng)與附近已有的GPS點進(jìn)行聯(lián)測；新布設(shè)的GPS網(wǎng)點應(yīng)盡量與地面原有控制網(wǎng)點相聯(lián)接，聯(lián)接處的重合點數(shù)不應(yīng)少于三個，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，應(yīng)利用已有水準(zhǔn)點聯(lián)測高程。4.試分別寫出測距碼偽距觀測方程和載波相位偽距觀測方程（標(biāo)明各個符號的含義），并比較它們的異同。（10分）偽距觀測方程drion：電離層延遲改正；drtrop：對流層延遲改正。載波相位偽距觀測方程：載波相位觀測值（cycle）；：載波波長（m）：站星距（m）；c：真空中的光速（m/s）：接收機(jī)鐘差（s）；：衛(wèi)星鐘差（s）：對流層折射（m）；：電離層折射

39、（m）：衛(wèi)星星歷誤差（m）；：整周模糊度（cycle）；t：觀測歷元時刻。5.GPS技術(shù)設(shè)計中應(yīng)考慮哪些因素？（10分）答：技術(shù)設(shè)計主要是根據(jù)上級主管部門下達(dá)的測量任務(wù)書和GPS測量規(guī)范來進(jìn)行的。它的總的原則是，在滿足用戶要求的情況下，盡可能減少物資、人力和時間的消耗。在工作過程中，要考慮下面一些因素：（1）測站因素；（2）衛(wèi)星因素；（3）儀器因素；（4）后勤因素。6.結(jié)合專業(yè)知識，論述GPS在GIS中的應(yīng)用（15分）GPS原理及應(yīng)用模擬試題（2）一、填空（每空1分，共20分）1按照GPS系統(tǒng)的設(shè)計方案，GPS定位系統(tǒng)應(yīng)包括部分、部分和部分。2在使用GPS軟件進(jìn)行平差計算時，需要選擇投影方式3

40、從誤差來源分析，GPS測量誤差大體上可分為以下三類：，和。4根據(jù)不同的用途，GPS網(wǎng)的圖形布設(shè)通常有式、式、網(wǎng)連及邊點混合連接四種基本方式。選擇什么方式組網(wǎng)，取決于工程所要求的精度、野外條件及GPS接收機(jī)臺數(shù)等因素。5VDOP代表6當(dāng)?shù)厍蜃赞D(zhuǎn)360時，衛(wèi)星繞地球運行兩圈，環(huán)繞地球運行一圈的時間為小時58分。地面的觀測者每天可提前4min見到同一顆衛(wèi)星，可見時間約為小時。這樣，觀測者至少能觀測到4顆衛(wèi)星，最多可觀測到11顆衛(wèi)星。7利用GPS進(jìn)行定位有多種方式，如果就用戶接收機(jī)天線所處的狀態(tài)而言，定位方式分為定位和定位；若按參考點的不同位置，又可分為定位和定位。8GPS定位的實質(zhì)就是根據(jù)高速運動的

41、衛(wèi)星瞬間位置作為已知的起算數(shù)據(jù)，采取的方法，確定待定點的空間位置。9GPS信號接收機(jī)，按用途的不同，可分為型、和等三種。二、名詞解釋（每小題4分,共20分）1.GPS全球定位系統(tǒng)2星歷誤差3SA技術(shù)4偽距三、問答題（60分）1.簡述GPS網(wǎng)的布網(wǎng)原則（12分）2什么是相對論效應(yīng)？（8分）3簡述衛(wèi)星大地測量的作用。（10分）4簡述GPS衛(wèi)星的主要作用。（10分）5結(jié)合專業(yè)知識，論述GPS在GIS中的應(yīng)用（20分）GPS原理及應(yīng)用模擬試題（2）參考答案一、填空（每空1分，共20分）1）空間衛(wèi)星地面監(jiān)控用戶接收2）橫軸墨卡托投影3）與GPS衛(wèi)星有關(guān)的誤差與衛(wèi)星信號傳播有關(guān)的誤差與接收機(jī)有關(guān)的誤差4）

42、點連邊連5）垂直分量精度因子6）1157）靜態(tài)動態(tài)單點相對8）空間距離后方交會9）導(dǎo)航測地型授時型二、名詞解釋（每小題5分,共20分）1.GPS全球定位系統(tǒng)答：GPS全球定位系統(tǒng)是一個空基全天候?qū)Ш较到y(tǒng)，它由美國國防部開發(fā)，用以滿足軍方在地面或近地空間獲取一個通用參照系中的位置，速度和時間信息的要求。2星歷誤差答：實際上就是衛(wèi)星位置的確定誤差。星歷誤差是一種起始數(shù)據(jù)誤差，其大小主要取決于衛(wèi)星跟蹤站的數(shù)量及空間分布、觀測值的數(shù)量及精度、軌道計算時所用的軌道模型及定軌軟件的完善程度等。3SA技術(shù)答：其主要內(nèi)容是：（1）在廣播星歷中有意地加入誤差，使定位中的已知點（衛(wèi)星）的位置精度大為降低；（2）有

43、意地在衛(wèi)星鐘的鐘頻信號中加入誤差，使鐘的頻率產(chǎn)生快慢變化，導(dǎo)致測距精度大為降低。4偽距答：GPS定位采用的是被動式單程測距。它的信號發(fā)射時刻是衛(wèi)星鐘確定的，收到時刻則是由接收機(jī)鐘確定的，這就在測定的衛(wèi)星至接收機(jī)的距離中，不可避免地包含著兩臺鐘不同步的誤差影響，所以稱其為偽距。三、問答題（60分）1.簡述GPS網(wǎng)的布網(wǎng)原則（12分）答：為了用戶的利益，GPS網(wǎng)圖形設(shè)計時應(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)計原則進(jìn)行。（2）GPS網(wǎng)一般應(yīng)通過獨立觀測邊構(gòu)成閉合圖形，例如一個或若干個獨立觀測環(huán)，或者附合路線形式，以增加檢

44、核條件，提高網(wǎng)的可靠性。（3）GPS網(wǎng)內(nèi)點與點之間雖不要求通視，但應(yīng)有利于按常規(guī)測量方法進(jìn)行加密控制時應(yīng)用。（4）可能條件下，新布設(shè)的GPS網(wǎng)應(yīng)與附近已有的GPS點進(jìn)行聯(lián)測；新布設(shè)的GPS網(wǎng)點應(yīng)盡量與地面原有控制網(wǎng)點相聯(lián)接，聯(lián)接處的重合點數(shù)不應(yīng)少于三個，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，應(yīng)利用已有水準(zhǔn)點聯(lián)測高程。2什么是相對論效應(yīng)？（8分）答：GPS衛(wèi)星在高20200km的軌道上運行，衛(wèi)星鐘受狹義相對論效應(yīng)和廣義相對論效應(yīng)的影響，其頻率與地面靜止鐘相比，將發(fā)生頻率偏移，這是精密定位中必須顧及的一種誤差影響因素。模擬試題（5）一、判斷題（每小題2分,共2

45、0分）1.20世紀(jì)50年代末期，美國開始研制多普勒衛(wèi)星定位技術(shù)進(jìn)行測速、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.當(dāng)利用兩臺或多臺接收機(jī)對同一組衛(wèi)星的同步觀測值求差時，可以有效的減弱電離層折射的影響，即使不對電離層折射進(jìn)行改正，對基線成果的影響一般也不會超過1ppm，所以在短基線上用單頻接收機(jī)也能獲得很好的定位結(jié)果。3圖形強度因子是一個直接影響定位精度、但又獨立于觀測值和其它誤差之外的一個量。其值恒大于1，最大值可達(dá)100，其大小隨時間和測站位置而變化。在GPS測量中，希望DOP越小越好。4.子午衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)采用12顆衛(wèi)星，并都通過地球的南北極運行。5GPS定位精度同衛(wèi)星與測站構(gòu)成的圖形強度

46、有關(guān)，與能同步跟蹤的衛(wèi)星數(shù)和接收機(jī)使用的通道數(shù)無關(guān)。6由于GPS網(wǎng)的平差及精度評定，主要是由不同時段觀測的基線組成異步閉合環(huán)的多少及閉合差大小所決定的，與基線邊長度和其間所夾角度有關(guān)，所以異步網(wǎng)的網(wǎng)形結(jié)構(gòu)與多余觀測密切相關(guān)。7對于GPS網(wǎng)的精度要求，主要取決于網(wǎng)的用途和定位技術(shù)所能達(dá)到的精度。精度指標(biāo)通常是以相臨點間弦長的標(biāo)準(zhǔn)差來表示。8C/A碼的碼長較短，易于捕獲，但碼元寬度較大，測距精度較低，所以C/A碼又稱為捕獲碼或粗碼。9開普勒第一定律告訴我們：衛(wèi)星的地心向徑，在相等的時間內(nèi)所掃過的面積相等。10在接收機(jī)和衛(wèi)星間求二次差，可消去兩測站接收機(jī)的相對鐘差改正。在實踐中應(yīng)用甚廣。二、名詞解釋

47、（每小題4分,共20分）1差分GPS2相對定位3實測星歷4同步觀測環(huán)5導(dǎo)航電文四、問答題（60分）1整周跳變（周跳）定義，原因以及特點。（10分）2載波相位測量方程以及個參數(shù)代表的意思（12分）3.簡述確定整周未知數(shù)的四種方法。(8分)4如何減弱GPS接收機(jī)鐘差。（10分）5GPS基線向量網(wǎng)的設(shè)計原則（20分）模擬試題（5）參考答案一、判斷題（每小題2分,共20分）12345678910二、名詞解釋（每小題4分,共20分）1差分GPS利用設(shè)置在坐標(biāo)已知的點（基準(zhǔn)站）上測定GPS測量定位誤差，用以提高在一定范圍內(nèi)其它GPS接收機(jī)（流動站）測量定位精度的方法2相對定位答：確定進(jìn)行同步觀測的接收機(jī)之

48、間相對位置的定位方法，稱為相對定位。3實測星歷答：它是根據(jù)實測資料進(jìn)行擬合處理而直接得出的星歷。它需要在一些已知精確位置的點上跟蹤衛(wèi)星來計算觀測瞬間的衛(wèi)星真實位置，從而獲得準(zhǔn)確可靠的精密星歷。4同步觀測環(huán)答；三臺或三臺以上接收機(jī)同步觀測所獲得的基線向量構(gòu)成的閉合環(huán)。5導(dǎo)航電文答：主要包括衛(wèi)星星歷、時鐘改正、電離層延時改正、工作狀態(tài)和C/A碼轉(zhuǎn)換到捕獲P碼的信息。四、問答題（60分）1整周跳變（周跳）定義，原因以及特點。（10分）1）整周跳變衛(wèi)星信號失鎖，使接收機(jī)的整周計數(shù)不正確，但不到一整周的相位觀測值仍是正確的。這種現(xiàn)象稱為周跳。2）周跳產(chǎn)生的原因a.建筑物或樹木等障礙物的遮擋b.電離層電子

49、活動劇烈c.多路徑效應(yīng)的影響d.衛(wèi)星信噪比(SNR)太低e.接收機(jī)的高動態(tài)f.接收機(jī)內(nèi)置軟件的設(shè)計不周全3）周跳的特點1周跳只引起載波相位觀測量的整周數(shù)發(fā)生跳躍，小數(shù)部分則是正確的。2周跳具有繼承性，即從發(fā)生周跳的歷元開始，以后所有歷元的相位觀測值都受到這個周跳的影響。3周跳發(fā)生非常頻繁。2載波相位測量方程以及個參數(shù)代表的意思（12分）：載波相位觀測值（cycle）；：載波波長（m）：站星距（m）；c：真空中的光速（m/s）：接收機(jī)鐘差（s）；：衛(wèi)星鐘差（s）：對流層折射（m）；：電離層折射（m）：衛(wèi)星星歷誤差（m）；：整周模糊度（cycle）；t：觀測歷元時刻。3.簡述確定整周未知數(shù)的四種方

50、法。(8分)答：確定整周未知數(shù)的方法很多，這里擇要介紹其中四種：（1）經(jīng)典靜態(tài)相對定位法；（2）“動態(tài)”測量法；（3）交換天線法；（4）快速確定整周未知數(shù)法。4如何減弱GPS接收機(jī)鐘差。（10分）答：把每個觀測時刻的接收機(jī)鐘差當(dāng)作一個獨立的未知數(shù)，在數(shù)據(jù)處理中與觀測站的位置參數(shù)一并求解。認(rèn)為各觀測時刻的接收機(jī)鐘差間是相關(guān)的，像衛(wèi)星鐘那樣，將接收機(jī)鐘差表示為時間多項式，并在觀測量的平差計算中求解多項式的系數(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。通過在衛(wèi)星間求一次差來消除接收機(jī)的鐘差。5GPS基線向量網(wǎng)的設(shè)計原則（20分）答：1）選點原則a.為保證對衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤觀測和衛(wèi)

51、星信號的質(zhì)量，要求測站上空應(yīng)盡可能的開闊，在1015高度角以上不能有成片的障礙物。b.為減少各種電磁波對GPS衛(wèi)星信號的干擾，在測站周圍約200m的范圍內(nèi)不能有強電磁波干擾源，如大功率無線電發(fā)射設(shè)施、高壓輸電線等。c.為避免或減少多路徑效應(yīng)的發(fā)生，測站應(yīng)遠(yuǎn)離對電磁波信號反射強烈的地形、地物，如高層建筑、成片水域等。d.為便于觀測作業(yè)和今后的應(yīng)用，測站應(yīng)選在交通便利，上點方便的地方。e.測站應(yīng)選擇在易于保存的地方。2)提高可靠性的原則:增加觀測期數(shù)（增加獨立基線數(shù)）。保證一定的重復(fù)設(shè)站次數(shù)。保證每點與三條以上的獨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)中距離較近的點一定要進(jìn)行同步觀測，以獲得它們間的直接觀測基線。建立框架網(wǎng)。最小異步環(huán)邊數(shù)不大于6。適當(dāng)引入高精度測距邊。若要進(jìn)行高程擬合，水準(zhǔn)點密度要高，分布要均勻，且要將擬合區(qū)域包圍起來。適當(dāng)延長觀測時間，增加觀測時段。選取適當(dāng)數(shù)量的已知點，已知點分布均勻。GPS原理及應(yīng)用模擬試題（3）一、填空（每空1分，共20分）1按照GPS系統(tǒng)的設(shè)計方案，GPS定位系統(tǒng)應(yīng)包括部分、部分和部分。2HDOP代表3利用GPS進(jìn)行定位有多種方式，如果就用戶接收機(jī)天線所處的狀態(tài)而言，定位方式分為定位和定位；若按參考點的不同位置，又