PAGEPAGE814全球定位系統(tǒng)（GPS）定位原理簡(jiǎn)介一、填空題：1、GPS接收機(jī)基本觀測(cè)值有偽距觀測(cè)值、載波相位觀測(cè)值。2、GPS接收機(jī)按用途分，可分為導(dǎo)航型接收機(jī)、測(cè)地型接收機(jī)、授時(shí)型接收機(jī)和姿態(tài)測(cè)量型接收機(jī)。其中測(cè)地型接收機(jī)，按載波頻率又可分為單頻接收機(jī)、雙頻接收機(jī)。3、GPS接收機(jī)主要由GPS接收機(jī)天線、GPS接收機(jī)主機(jī)和電源三部分組成。4、GPS定位是利用空間測(cè)距交會(huì)定點(diǎn)原理。5、全球定位系統(tǒng)（GPS）主要由空間衛(wèi)星部分、地面監(jiān)控部分和用戶設(shè)備三部分組成。6、GPS衛(wèi)星星座由24顆衛(wèi)星組成。其中21顆工作衛(wèi)星，3顆備用衛(wèi)星。工作衛(wèi)星分布在6個(gè)近圓形的軌道面內(nèi)，每個(gè)軌道上有4顆衛(wèi)星。GPS工作衛(wèi)星距離地面的平均高度是20200km。7、地面監(jiān)控部分按功能可分為監(jiān)測(cè)站、主控站和注入站三種。8、GPS接收機(jī)接收的衛(wèi)星信號(hào)有：偽距觀測(cè)值和載波相位觀測(cè)值及衛(wèi)星廣播星歷。9、根據(jù)測(cè)距原理，GPS衛(wèi)星定位方法有偽距定位法、載波相位測(cè)量定位和GPS差分定位。對(duì)于待定點(diǎn)位，根據(jù)接收機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可分為靜態(tài)定位和動(dòng)態(tài)定位。根據(jù)獲取定位結(jié)果的時(shí)間可分為實(shí)時(shí)定位和非實(shí)時(shí)定位。10、在兩個(gè)測(cè)站上分別安置接收機(jī)，同步觀測(cè)相同的衛(wèi)星，以確定兩點(diǎn)間相對(duì)位置的定位方法稱為相對(duì)定位。11、載波相位相對(duì)定位普遍采用將相位觀測(cè)值進(jìn)行線性組合的方法。具體方法有三種，即單差法、雙差法和三差法。12、GPS差分定位系統(tǒng)由基準(zhǔn)站、流動(dòng)站和無(wú)線電通信鏈三部分組成。13、GPS測(cè)量實(shí)施過(guò)程與常規(guī)測(cè)量一樣包括方案設(shè)計(jì)、外業(yè)測(cè)量和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理三部分。二、名詞解釋：1、偽距單點(diǎn)定位利用GPS接收機(jī)在某一時(shí)刻測(cè)定的四顆以上GPS衛(wèi)星偽距及從衛(wèi)星導(dǎo)航電文中獲得的衛(wèi)星位置,采用距離交會(huì)法求定天線所在的三維坐標(biāo).2、載波相位相對(duì)定位用兩臺(tái)GPS接收機(jī)，分別安置在測(cè)線兩端(該測(cè)線稱為基線)，固定不動(dòng)，同步接收GPS衛(wèi)星信號(hào)。利用相同衛(wèi)星的相位觀測(cè)值進(jìn)行解算，求定基線端點(diǎn)在WGS一84坐標(biāo)系中的相對(duì)位置或基線向量。當(dāng)其中一個(gè)端點(diǎn)坐標(biāo)已知，則可推算另一個(gè)待定點(diǎn)的坐標(biāo)。3、整周跳變當(dāng)GPS接收機(jī)在跟蹤衛(wèi)星進(jìn)行載波相位測(cè)量過(guò)程中，若因某種原因引起對(duì)衛(wèi)星跟蹤短暫失鎖，如衛(wèi)星和接收機(jī)天線之間視線方向有阻擋物或接收機(jī)受到外界電磁干擾等，將造成載波相位整周觀測(cè)值的意外丟失現(xiàn)象。這種現(xiàn)象稱為整周跳變。4、靜態(tài)定位進(jìn)行GPS定位時(shí)，接收機(jī)的天線始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，用GPS測(cè)定相對(duì)于地球不運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)位。GPS接收機(jī)安置在該點(diǎn)上，接收數(shù)分鐘乃至更長(zhǎng)時(shí)間，以確定其三維坐標(biāo)，又稱為絕對(duì)定位。5、動(dòng)態(tài)定位進(jìn)行GPS定位時(shí)，接收機(jī)的天線始終處于運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，動(dòng)態(tài)定位是確定運(yùn)動(dòng)物體的三維坐標(biāo)。6、偽距測(cè)量測(cè)定由衛(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)間乘以光速所得的距離。7、載波相位測(cè)量是測(cè)定GPS衛(wèi)星載波信號(hào)到接收機(jī)天線之間的相位延遲8、GPS差分定位是在已有精確地心坐標(biāo)點(diǎn)安放GPS接收機(jī)(稱為基準(zhǔn)站)，利用已知地心坐標(biāo)和星歷計(jì)算GPS觀測(cè)值的校正值，并通過(guò)無(wú)線電通訊設(shè)備(稱為數(shù)據(jù)鏈)將校正值發(fā)送給運(yùn)動(dòng)中的GPS接收機(jī)(稱為流動(dòng)臺(tái))。流動(dòng)臺(tái)利用校正值對(duì)自己的GPS觀測(cè)值進(jìn)行修正，以消除上述誤差，從而提高實(shí)時(shí)定位精度。三、選擇題：(把正確的答案填入括號(hào)內(nèi))1、GPS的優(yōu)點(diǎn)有（ABCD）A全球性、全天侯B高精度、快速實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航C定位、測(cè)速和授時(shí)D點(diǎn)間無(wú)需通視、不建標(biāo)等優(yōu)勢(shì)2、GPS定位的基本原理采用的方法是（D）A側(cè)方交會(huì)B前方交會(huì)C單三角形D測(cè)邊后方交會(huì)3、GPS在測(cè)量中的用途(ABCD)A大地測(cè)量B城市和礦山控制測(cè)量C建筑物變形測(cè)量D水下地形測(cè)量4、GPS動(dòng)態(tài)差分有多種方法（ABCD）A位置差分B偽距差分(RTD)C載波相位實(shí)時(shí)差分(RTK)D廣域差分5、GPS接收機(jī)按用途分（ABCD）A導(dǎo)航型接收機(jī)B測(cè)地型接收機(jī)C授時(shí)型接收機(jī)D姿態(tài)測(cè)量型6、GPS接收機(jī)按接收機(jī)通道數(shù)分（ABC）A多通道GPS接收機(jī)B序貫通道接收機(jī)C多路復(fù)用通道接收機(jī)7、GPS控制網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計(jì)是進(jìn)行GPS測(cè)量的基礎(chǔ)，其內(nèi)容包括（ABCD）A測(cè)區(qū)范圍B測(cè)量精度C提交成果方式D完成時(shí)間8、GPS網(wǎng)的布設(shè)通常有（ABCD）。A點(diǎn)連式B邊連式C網(wǎng)連式D邊點(diǎn)混合式四、判斷題：（正確的劃“√”，錯(cuò)誤的劃“×”）（√）1、衛(wèi)星從2萬(wàn)公里高空向地面?zhèn)鬏?，空中?jīng)過(guò)電離層、對(duì)流層，會(huì)產(chǎn)生時(shí)延。所以接收機(jī)測(cè)的距離含有誤差。（√）2、GPS三維定位至少需要四顆衛(wèi)星，當(dāng)?shù)孛娓叱桃阎獣r(shí)也可用三顆衛(wèi)星定位。（√）3、衛(wèi)星同時(shí)在地平線以上至少有4顆，最多可達(dá)11顆。這樣的布設(shè)方案將保證在世界任何地方，任何時(shí)間，都可以進(jìn)行實(shí)時(shí)三維定位。（√）4、GPS衛(wèi)星主要功能是接收并存儲(chǔ)由地面監(jiān)控站發(fā)來(lái)的導(dǎo)航信息。（√）5、用戶設(shè)備是指用戶GPS接收機(jī)，其主要任務(wù)是捕獲衛(wèi)星信號(hào),跟蹤并鎖定衛(wèi)星信號(hào)。（√）6、用戶設(shè)備是指用戶GPS接收機(jī)，對(duì)接收的衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行處理，測(cè)量出GPS信號(hào)從衛(wèi)星到接收機(jī)天線間的時(shí)間。（√）7、以載波相位觀測(cè)值為主的相對(duì)定位法是當(dāng)前GPS精密測(cè)量中普遍采用的方法。（√）8、GPS網(wǎng)的精度指標(biāo)通常是以網(wǎng)中相鄰點(diǎn)之間的距離誤差mD來(lái)表示。（√）9、GPS控制網(wǎng)可以分級(jí)布設(shè)，也可以超級(jí)布設(shè)，或布設(shè)同級(jí)全面網(wǎng)。（√）10、GPS測(cè)量時(shí)由于不需要點(diǎn)間通視，因此圖形設(shè)計(jì)靈活性比較大。（√）11、GPS點(diǎn)雖然不需要通視，但是為了便于用常規(guī)方法聯(lián)測(cè)和擴(kuò)展，要求控制點(diǎn)至少與一個(gè)其他控制點(diǎn)通視，或者在控制點(diǎn)附近300m外布設(shè)一個(gè)通視良好的方位點(diǎn)，以便建立聯(lián)測(cè)方向。（×）12、為了求定GPS網(wǎng)坐標(biāo)與原有地面控制網(wǎng)坐標(biāo)之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)，要求至少有四個(gè)GPS控制網(wǎng)點(diǎn)與地面控制網(wǎng)點(diǎn)重合。五、簡(jiǎn)答題：1、GPS全球定位系統(tǒng)由哪些部分組成？各部分的作用是什么？答：全球定位系統(tǒng)(GPS)主要由空間衛(wèi)星部分(GPS衛(wèi)星星座)、地面監(jiān)控部分和用戶設(shè)備三部分組成。1、GPS衛(wèi)星主要功能是接收并存儲(chǔ)由地面監(jiān)控站發(fā)來(lái)的導(dǎo)航信息。接收并執(zhí)行主控站發(fā)出的控制命令，如調(diào)整衛(wèi)星姿態(tài)、啟用備用衛(wèi)星等。向用戶連續(xù)發(fā)送衛(wèi)星導(dǎo)航定位所需信息，如衛(wèi)星軌道參數(shù)、衛(wèi)星健康狀態(tài)，以及衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)等。2、（1）監(jiān)測(cè)站主要任務(wù)是完成對(duì)GPS衛(wèi)星信號(hào)的連續(xù)觀測(cè)，并將搜集的數(shù)據(jù)和當(dāng)?shù)貧庀笥^測(cè)資料經(jīng)處理后傳送到主控站。（2）主控站主控站設(shè)在美國(guó)本土科羅拉多空間中心。它除了協(xié)調(diào)管理地面監(jiān)控系統(tǒng)外，還負(fù)責(zé)將監(jiān)測(cè)站的觀測(cè)資料聯(lián)合處理推算衛(wèi)星星歷、衛(wèi)星鐘差和大氣修正參數(shù)，并將這些數(shù)據(jù)編制成導(dǎo)航電文送到注入站。此外，它還可以調(diào)整偏離軌道的衛(wèi)星，使之沿預(yù)定軌道運(yùn)行或啟用備用衛(wèi)星。(3)注入站其主要任務(wù)是將主控站編制的導(dǎo)航電文，通過(guò)直徑為3.6m的天線注入給相應(yīng)的衛(wèi)星。3,用戶處理是指用戶GPS接收機(jī)。其主要任務(wù)是捕獲衛(wèi)星信號(hào)，跟蹤并鎖定衛(wèi)星信號(hào)。對(duì)接收的衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行處理，測(cè)量出GPS信號(hào)從衛(wèi)星到接收機(jī)天線間的傳播時(shí)間。能譯出GPS衛(wèi)星發(fā)射的導(dǎo)航電文，實(shí)時(shí)計(jì)算接收機(jī)天線的三維坐標(biāo)、速度和時(shí)間。2、闡述GPS衛(wèi)星定位原理？答：GPS衛(wèi)星定位原理是空間距離交會(huì)法。根據(jù)測(cè)距原理，其定位方法主要有偽距法定位、載波相位測(cè)量定位和GPS差分定位。對(duì)于待定點(diǎn)位，根據(jù)其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可分為靜態(tài)定位和動(dòng)態(tài)定位。靜態(tài)定位是指用GPS測(cè)定相對(duì)于地球不運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)位。(1)偽距觀測(cè)值及偽距單點(diǎn)定位偽距單點(diǎn)定位速度快、無(wú)多值性問(wèn)題，因此在運(yùn)動(dòng)載體的導(dǎo)航定位上仍應(yīng)用很廣泛。此外偽距還可以作為載波相位測(cè)量中解決整周模糊度的參考數(shù)據(jù)。(2)載波相位測(cè)量相對(duì)定位其具體方法有三種，即單差法、雙差法和三差法.(3)GPS實(shí)時(shí)差分定位(1)位置差分2）偽距差分（RTD）(3)載波相位實(shí)時(shí)差分(RTK)3、GPS野外控制測(cè)量成果應(yīng)做哪幾項(xiàng)檢測(cè)？其限差要求是什么？答：①每個(gè)時(shí)段同步環(huán)檢驗(yàn)環(huán)閉合差限差：式中：σ——規(guī)范中規(guī)定的中誤差；n——同步環(huán)的點(diǎn)數(shù)。②同步邊檢驗(yàn)一條基線在不同時(shí)段觀測(cè)多次，有多個(gè)獨(dú)立基線值，這些邊稱為重復(fù)邊。任意兩個(gè)時(shí)段所得基線差應(yīng)小于相應(yīng)等