姓名學號班級專業(yè)姓名學號班級專業(yè)------------------------------------------------------------------------------密------------------------------封----------------------------------線-----------------------------------------------------------課程名稱：GPS原理及應用【B】考試類型：開卷班級：道橋1201、1202、1203、1204、1205、1206班，造價1201、1202、1203、1204班教師（簽名）：張文教研室主任（簽名）：注意事項：１、本試卷為密封試卷，考生在答題前務必要認真填寫班級名稱、本人姓名、學號及其它有關內容。２、密封線內不準答題或做任何標記。題號一二三四五總分得分一、名詞解釋（共5題，每題3分，共15分）偽距：GPS定位采用的是被動式單程測距。它的信號發(fā)射時刻是由衛(wèi)星鐘確定的，收到時刻則是由接收機鐘確定的，這就在測定的衛(wèi)星至接收機的距離中，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。

絕對定位：利用GPS衛(wèi)星和用戶接收機間的距離觀測值直接確定用戶接收機天線在在WGS-84坐標系中相對地球質心的絕對位置。靜態(tài)定位：在測量時間內，如果待定點參數（待定點的坐標或基線向量）沒有可察覺到的變化，將待定參數作為作為固定不變的常數求解，確定這種參數叫做靜態(tài)定位。歲差：在日月引力和其他天體引力對地球隆起部分的作用下，地球自轉軸方向不再保持不變，這使春分點在黃道上產生緩慢的西移現(xiàn)象，這種現(xiàn)象在天文學中稱為歲差。觀測時段：測站上開始接收衛(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。二、選擇題（共8題，每題2分，共16分）1、我國自行建立第一代衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)“北斗導航系統(tǒng)”是全天候、全天時提供衛(wèi)星導航信息的區(qū)域導航系統(tǒng)，它由（B）組成了完整的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。A、兩顆工作衛(wèi)星B、兩顆工作衛(wèi)星和一顆備份星C、三顆工作衛(wèi)星D、三顆工作衛(wèi)星和一顆備份星2、在GPS測量中，觀測值都是以接收機的（B）位置為準的，所以天線的相位中心應該與其幾何中心保持一致。A、幾何中心B、相位中心C、點位中心D、高斯投影平面中心3、在20世紀50年代我國建立的1954年北京坐標系是（C）坐標系。A、地心坐標系B、球面坐標系C、參心坐標系D、天球坐標系4、我國西起東經72°，東至東經135°，共跨有5個時區(qū)，我國采用（A）的區(qū)時作為統(tǒng)一的標準時間。稱作北京時間。A、東8區(qū)B、西8區(qū)C、東6區(qū)D、西6區(qū)5、在使用GPS軟件進行平差計算時，需要選擇哪種投影方式（A）。A、橫軸墨卡托投影B、高斯投影C、等角圓錐投影D、等距圓錐投影6、雙頻接收機可以同時接收L1和L2信號，利用雙頻技術可以消除或減弱（C）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。A、對流層折射B、多路徑誤差C、電離層折射D、相對論效應7、計量原子時的時鐘稱為原子鐘，國際上是以（C）為基準。A、銣原子鐘B、氫原子鐘C、銫原子鐘D、鉑原子鐘8、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（D）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，運行絕密姓名學號班級絕密姓名學號班級專業(yè)------------------------------------------------------------------------------密------------------------------封----------------------------------線-----------------------------------------------------------周期為11小時58分。A、3個B、4個C、5個D、6個三、判斷題（共10題，每題1分，共10分）（×）1、開普勒第一定律告訴我們：衛(wèi)星的地心向徑，在相等的時間內所掃過的面積相等。（×）2、一般來說,

GDOP值越大，所測衛(wèi)星在空間的分布范圍越合理；反之，所測衛(wèi)星的分布越差。（√）3、GPS網與地面網的聯(lián)測點最少應有兩個。其中一個作為GPS在地面網坐標系內的定位起算點，兩個點間的方位和距離作為GPS網在地面坐標系內定向、長度的起算數據。（√）4、觀測作業(yè)的主要任務是捕獲GPS衛(wèi)星信號，并對其進行跟蹤、處理和量測，以獲得所需要的定位信息和觀測數據。（√）5、協(xié)調世界時是綜合了世界時與原子時的另一種記時方法，即秒長采用原子時的秒長，時刻采用世界時的時刻。（×）6、GPS定位精度同衛(wèi)星與測站構成的圖形強度有關，與能同步跟蹤的衛(wèi)星數和接收機使用的通道數無關。（×）7、載波相位測量法定位是利用全球定位系統(tǒng)進行低精度測量及導航的最基本方法。它的優(yōu)點是速度快、無多值性問題，利用增加觀測時間可以提高定位精度，足以滿足部分用戶的需要。（√）8、對于GPS網的精度要求，主要取決于網的用途和定位技術所能達到的精度。精度指標通常是以相臨點間弦長的標準差來表示。（×）9、由于GPS網的平差及精度評定，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，所以異步網的網形結構與多余觀測密切相關。（×）10、理想情況下的衛(wèi)星運動，是將地球視作非勻質球體，且不顧及其它攝動力的影響，衛(wèi)星只是在地球質心引力作用下而運動。四、填空題（共20空，每空1分，共20分）1．按照GPS系統(tǒng)的設計方案，GPS定位系統(tǒng)應包括

空間衛(wèi)星_______部分、___地面監(jiān)控_____部分和

_用戶接收_______部分。2．在使用GPS軟件進行平差計算時，需要選擇

橫軸墨卡托投影_______投影方式。3．從誤差來源分析，GPS測量誤差大體上可分為以下三類：_與GPS衛(wèi)星有關的誤差_____

，_與衛(wèi)星信號傳播有關的誤差_______和

__與接收機有關的誤差______。

4．根據不同的用途，GPS網的圖形布設通常有___點連____

式、_邊連_

式、網連及邊點混合連接四種基本方式。選擇什么方式組網，取決于工程所要求的精度、野外條件及GPS接收機臺數等因素。

5．VDOP代表

__________垂直分量精度因子_____________。

6．導航定位系統(tǒng)發(fā)射的信號一般有三種，一種是供用戶計算衛(wèi)星位置的導航電文，一種是用來測距的測距碼，還有一種是加載信號和測距的載波。

7．利用GPS進行定位有多種方式，如果就用戶接收機天線所處的狀態(tài)而言，定位方式分為

__靜態(tài)_____定位和

__動態(tài)____定位；若按參考點的不同位置，又可分為____單點______定位和

____相對_____定位。

絕密姓名學號班級絕密姓名學號班級專業(yè)------------------------------------------------------------------------------密------------------------------封----------------------------------線-----------------------------------------------------------8．GPS定位的實質就是根據高速運動的衛(wèi)星瞬間位置作為已知的起算數據，采取______空間距離后方交會______

的方法，確定待定點的空間位置。

9．GPS信號接收機，按用途的不同，可分為

_____導航_____型、__測地型_____

和___授時型______

等三種。五、論述與綜合分析題（共6題，共39分）1、試述WGS—84坐標系的幾何定義（4分）

答：坐標系的原點是地球的質心，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軸構成右手坐標系。

2、什么是相對論效應？（5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和廣義相對論效應的影響，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。3、

GPS技術設計中應考慮哪些因素？（5分）答：技術設計主要是根據上級主管部門下達的測量任務書和GPS測量規(guī)范來進行的。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。4、簡述GPS網的布網原則（5分）答：為了用戶的利益，GPS網圖形設計時應遵循以下原則：（1）GPS網的布設應視其目的，作業(yè)時衛(wèi)星狀況，預期達到的精度，成果的可靠性以及工作效率，按照優(yōu)化設計原則進行。（2）GPS網一般應通過獨立觀測邊構成閉合圖形，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，提高網的可靠性。（3）GPS網內點與點之間雖不要求通視，但應有利于按常規(guī)測量方法進行加密控制時應用。（4）可能條件下，新布設的GPS網應與附近已有的GPS點進行聯(lián)測；新布設的GPS網點應盡量與地面原有控制網點相聯(lián)接，聯(lián)接處的重合點數不應少于三個，且分布均勻，以便可靠地確定GPS網與原有網之間的轉換參數。（5）GPS網點，應利用已有水準點聯(lián)測高程。5、

什么是偽距單點定位？說明用戶在使用GPS接收機進行偽距單點定位時，為何需要同時觀測至少4顆GPS衛(wèi)星？（10分）

答：

根據GPS衛(wèi)星星歷和一臺GPS接收機的偽距測量觀測值來直接獨立確定用戶接收機天線在WGS-84坐標系中的絕對坐標的方法叫單點定位，也叫絕對定位。由于進行偽距單點定位時，每顆衛(wèi)星的偽距測量觀測值中都包含有接收機鐘差這一誤差，造成距離測量觀測值很不準確。需要將接收機鐘差作為一個未知數加入到偽距單點定位的計算中，再加上坐標三個未知數，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。6、圖2是一設計的小型GPS控制網。當采用R1～R4四臺GPS接收機進行觀測：(10分)

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