2025年大學(xué)《空間科學(xué)與技術(shù)》專業(yè)題庫(kù)——衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與定位服務(wù)考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)測(cè)距的基礎(chǔ)是接收機(jī)接收衛(wèi)星信號(hào)并測(cè)量其傳播所經(jīng)歷的（）。A.相位變化B.頻率偏移C.時(shí)間延遲D.碼序列重復(fù)2.下列哪一項(xiàng)不屬于衛(wèi)星導(dǎo)航定位的主要誤差來(lái)源？A.衛(wèi)星星位誤差B.接收機(jī)鐘差C.多普勒頻移D.電離層延遲3.能夠提供全球覆蓋、高精度定位服務(wù)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是（）。A.GLONASSB.BeiDou（北斗）區(qū)域系統(tǒng)C.GalileoD.QZSS4.在載波相位測(cè)量的偽距方程中，除了衛(wèi)星到接收機(jī)的真實(shí)距離外，主要包含哪幾項(xiàng)改正項(xiàng)？（請(qǐng)至少列出兩項(xiàng)）A.衛(wèi)星鐘差改正B.接收機(jī)鐘差改正C.電離層延遲改正D.對(duì)流層延遲改正E.多路徑效應(yīng)改正5.與單點(diǎn)定位（SPS）相比，精密單點(diǎn)定位（PPP）的主要優(yōu)勢(shì)在于（）。A.定位速度快B.無(wú)需地面基準(zhǔn)站C.定位精度更高D.成本更低6.下列哪種服務(wù)是Galileo系統(tǒng)特有的服務(wù)類(lèi)型？A.開(kāi)放服務(wù)（OS）B.商業(yè)服務(wù)（CS）C.公共管制服務(wù)（PRS）D.以上都是7.能夠顯著提高衛(wèi)星導(dǎo)航定位精度的技術(shù)是（）。A.軟件無(wú)線電技術(shù)B.星基增強(qiáng)系統(tǒng)（SBAS）C.多頻接收技術(shù)D.GPS輔助設(shè)備8.衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)中的導(dǎo)航電文主要包含了哪些信息？（請(qǐng)至少列出兩項(xiàng)）A.衛(wèi)星星歷B.衛(wèi)星時(shí)鐘校正參數(shù)C.電離層模型參數(shù)D.導(dǎo)航電文標(biāo)識(shí)符E.接收機(jī)狀態(tài)信息9.以下哪個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域不屬于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的主要應(yīng)用范疇？A.航空航天導(dǎo)航B.車(chē)輛交通管理C.心率監(jiān)測(cè)D.精密農(nóng)業(yè)10.隨著衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的進(jìn)步，未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)之一是（）。A.單系統(tǒng)定位成為主流B.衛(wèi)星導(dǎo)航與其他空間技術(shù)（如通信、遙感）的深度融合C.降低衛(wèi)星發(fā)射成本D.減少對(duì)高精度的需求二、填空題（每空1分，共15分）1.衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)通過(guò)測(cè)量衛(wèi)星信號(hào)的______和時(shí)間來(lái)計(jì)算用戶的位置。2.誤差來(lái)源中，______和______通常被認(rèn)為是影響定位精度的兩大主要誤差源。3.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國(guó)自主建設(shè)的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，其服務(wù)類(lèi)型包括開(kāi)放服務(wù)、______和______。4.利用載波相位進(jìn)行定位時(shí)，需要解決整周模糊度的問(wèn)題，常用的技術(shù)包括______和______。5.衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)為了補(bǔ)償電離層延遲，通常會(huì)采用______接收機(jī)或差分技術(shù)。6.實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)（RTK）技術(shù)能夠提供高精度的定位結(jié)果，其基本原理是利用______站提供的差分改正信息。7.衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)結(jié)構(gòu)中，______碼主要用于測(cè)距，而______碼主要用于導(dǎo)航電文的傳輸。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述衛(wèi)星導(dǎo)航定位的三種基本觀測(cè)方程（偽距觀測(cè)方程、載波相位觀測(cè)方程、載波相位整周模糊度觀測(cè)方程）。2.簡(jiǎn)要說(shuō)明電離層延遲和對(duì)流層延遲對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航定位的主要影響。3.比較GPS和北斗（BeiDou）衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的主要異同點(diǎn)。4.簡(jiǎn)述衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在交通運(yùn)輸領(lǐng)域的主要應(yīng)用方式。四、計(jì)算題（共15分）已知某用戶在時(shí)刻t接收到來(lái)自三顆衛(wèi)星（Sat1,Sat2,Sat3）的信號(hào)，已知衛(wèi)星星歷信息（衛(wèi)星位置矢量、時(shí)鐘校正參數(shù)），接收機(jī)時(shí)鐘校正參數(shù)為Δt_r。測(cè)得的三維偽距觀測(cè)值分別為ρ1,ρ2,ρ3。請(qǐng)寫(xiě)出該用戶位置（x,y,z）和接收機(jī)鐘差Δt_r的誤差方程（線性化后的最小二乘形式）。假設(shè)測(cè)距方程為：ρ1=||r1-R|-cΔt_r|+b1ρ2=||r2-R|-cΔt_r|+b2ρ3=||r3-R|-cΔt_r|+b3其中r1,r2,r3分別為三顆衛(wèi)星的位置矢量，R為用戶位置矢量，c為光速，b1,b2,b3為衛(wèi)星和接收機(jī)相關(guān)的硬件延遲項(xiàng)（假設(shè)已知或?yàn)榱悖_r為接收機(jī)鐘差。請(qǐng)將此非線性方程組線性化處理，并寫(xiě)出誤差方程的形式（以未知數(shù)X=[x,y,z,Δt_r]?表示）。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.C4.A,B,C,D,E5.C6.C7.B8.A,B,D9.C10.B二、填空題1.路徑2.衛(wèi)星星位誤差，接收機(jī)鐘差3.商業(yè)服務(wù)，公共管制服務(wù)4.載波相位平滑，差分相位觀測(cè)5.雙頻6.基準(zhǔn)7.P，D三、簡(jiǎn)答題1.偽距觀測(cè)方程：ρ=||r-R|-cΔt_s|+b。其中ρ為偽距觀測(cè)值，r為衛(wèi)星位置矢量，R為用戶位置矢量，c為光速，Δt_s為衛(wèi)星鐘差，b為大氣延遲等誤差項(xiàng)。載波相位觀測(cè)方程：ν=φ-λ*(r-R)/c-λ*Δt_r-N。其中ν為載波相位觀測(cè)值，φ為載波相位測(cè)量值，λ為載波波長(zhǎng)，N為整周模糊度。載波相位整周模糊度觀測(cè)方程：N=N_int（整數(shù)部分）。N_int為整周模糊度的整數(shù)解。2.電離層延遲：電離層中的自由電子會(huì)延遲或加速衛(wèi)星信號(hào)，導(dǎo)致測(cè)距誤差。延遲的大小與信號(hào)頻率、信號(hào)傳播路徑的仰角有關(guān)，通常頻率越高，延遲越小。對(duì)流層延遲：對(duì)流層中的大氣折射也會(huì)影響信號(hào)路徑，導(dǎo)致測(cè)距誤差。對(duì)流層延遲分為干延遲和濕延遲，干延遲與高度角關(guān)系較小，濕延遲與大氣濕度密切相關(guān)。兩者均會(huì)顯著影響定位精度，特別是近距離定位。3.相同點(diǎn)：都提供全球?qū)Ш椒?wù)，具備開(kāi)放服務(wù)能力，使用類(lèi)似L波段頻率，都采用類(lèi)似GPS的測(cè)距原理，都服務(wù)于各種應(yīng)用領(lǐng)域。不同點(diǎn)：星座數(shù)量和分布（GPS最多，Galileo星座密度高），信號(hào)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（Galileo信號(hào)設(shè)計(jì)更優(yōu)，有公開(kāi)服務(wù)、商業(yè)服務(wù)、公共管制服務(wù)三類(lèi)），中國(guó)北斗具有區(qū)域系統(tǒng)先發(fā)優(yōu)勢(shì)，并提供短報(bào)文通信功能，俄羅斯GLONASS系統(tǒng)發(fā)展相對(duì)滯后。4.衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在交通運(yùn)輸領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，主要包括：車(chē)輛導(dǎo)航與調(diào)度（實(shí)時(shí)定位、路徑規(guī)劃、交通流量監(jiān)控），船舶導(dǎo)航與避碰（動(dòng)態(tài)定位、羅經(jīng)修正、航道測(cè)量），航空導(dǎo)航（精密進(jìn)近、航路導(dǎo)航、飛機(jī)定位），鐵路調(diào)度與控制（列車(chē)定位、速度測(cè)量、安全監(jiān)控），智能交通系統(tǒng)（交通信號(hào)優(yōu)化、車(chē)輛信息服務(wù)）。四、計(jì)算題誤差方程為：A*X=L。其中X=[x,y,z,Δt_r]?為未知數(shù)向量。A為設(shè)計(jì)矩陣，L為常數(shù)向量。線性化處理是在用戶位置R和鐘差Δt_r附近取一階泰勒展開(kāi)。原方程可寫(xiě)為：ρ?=f?(R,Δt_r)+b?+ε?(i=1,2,3)其中f?(R,Δt_r)=||r?-R|-cΔt_r|。對(duì)f?(R,Δt_r)進(jìn)行一階泰勒展開(kāi)：f?(R+δR,Δt_r+δΔt_r)≈f?(R,Δt_r)+(?f?/?R)?*δR+(?f?/?Δt_r)*δΔt_r計(jì)算偏導(dǎo)數(shù)：?f?/?R=-(r?-R)/||r?-R||?f?/?Δt_r=-c代入展開(kāi)式：ρ?≈||r?-R|-cΔt_r|+(-(r?-R)/||r?-R||)?*δR-c*δΔt_r+b?令δρ?=ρ?-f?(R,Δt_r)-b?+c*δΔt_r，則δρ?≈(-(r?-R)/||r?-R||)?*δR-c*δΔt_r寫(xiě)成矩陣向量形式：[-(r?-R)/||r?-R||;-(r?-R)/||r?-R||;-(r?-R)/||r?-R||]*[δx;δy;δz]?-c*[1;1;1]*δΔt_r=δρ=[ρ?-||r?-R|-cΔt_r|-b?;ρ?-||r?-R|-cΔt_r|-b?;ρ?-||r?-R|-cΔt_r|-b?]令X=[x;y;z;Δt_r]?，則δX=[δx;δy;δz;δΔt_r]?，并將R和Δt_r在當(dāng)前估值處代入，得到線性化誤差方程：A*X=L其中A=[-(r?-R)/||r?-R||;-(r?-R)/||r?-R||;-(r?-R)/||r?-R||;-c*[1;1;1]