2025年(新)GPS考試試題卷(附答案)一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.GPS系統(tǒng)中，負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)衛(wèi)星運(yùn)行狀態(tài)并上傳導(dǎo)航電文的是（）A.空間段B.控制段C.用戶段D.增強(qiáng)段答案：B2.GPS衛(wèi)星采用的軌道類型為（）A.地球靜止軌道（GEO）B.中圓軌道（MEO）C.低地球軌道（LEO）D.高橢圓軌道（HEO）答案：B3.GPSL1信號(hào)的中心頻率為（）A.1227.60MHzB.1575.42MHzC.1176.45MHzD.1602.00MHz答案：B4.偽距測(cè)量的本質(zhì)是通過（）計(jì)算信號(hào)傳播時(shí)間A.載波相位差B.碼相位差C.多普勒頻移D.信噪比答案：B5.電離層延遲對(duì)GPS信號(hào)的影響隨（）增強(qiáng)而增大A.太陽活動(dòng)B.大氣濕度C.觀測(cè)高度角D.衛(wèi)星仰角答案：A6.單頻GPS接收機(jī)無法直接消除的誤差是（）A.衛(wèi)星鐘差B.對(duì)流層延遲C.電離層延遲D.多路徑效應(yīng)答案：C7.GPS定位中，PDOP表示（）A.位置精度因子B.水平精度因子C.垂直精度因子D.時(shí)間精度因子答案：A8.RTK技術(shù)的關(guān)鍵是快速解算（）A.偽距誤差B.整周模糊度C.衛(wèi)星軌道偏差D.接收機(jī)鐘差答案：B9.廣域差分GPS（WADGPS）的作用范圍通常為（）A.10-50公里B.100-500公里C.1000-3000公里D.全球范圍答案：C10.GPS時(shí)（GPST）與協(xié)調(diào)世界時(shí)（UTC）的差異主要源于（）A.地球自轉(zhuǎn)速率變化B.衛(wèi)星鐘漂移C.閏秒調(diào)整D.相對(duì)論效應(yīng)答案：C二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共15分，少選得1分，錯(cuò)選不得分）1.GPS系統(tǒng)的空間段包括（）A.24顆工作衛(wèi)星B.3顆備用衛(wèi)星C.主控站D.監(jiān)測(cè)站答案：AB2.影響GPS定位精度的誤差源有（）A.電離層延遲B.對(duì)流層延遲C.多路徑效應(yīng)D.衛(wèi)星星歷誤差答案：ABCD3.雙頻GPS接收機(jī)可用于修正（）A.電離層延遲B.對(duì)流層延遲C.衛(wèi)星鐘差D.相對(duì)論效應(yīng)答案：AD4.RTK定位的必要條件包括（）A.基準(zhǔn)站與移動(dòng)站同步觀測(cè)B.短距離（<50公里）C.載波相位觀測(cè)值D.偽距觀測(cè)值答案：ABC5.PPP（精密單點(diǎn)定位）技術(shù)的特點(diǎn)包括（）A.無需基準(zhǔn)站B.依賴精密軌道和鐘差產(chǎn)品C.定位精度厘米級(jí)D.收斂時(shí)間短（<5分鐘）答案：ABC三、填空題（每空1分，共20分）1.GPS系統(tǒng)由空間段、控制段和__________三部分組成。答案：用戶段2.GPS衛(wèi)星的軌道高度約為__________公里。答案：202003.L1信號(hào)調(diào)制的偽隨機(jī)碼包括C/A碼和__________碼。答案：P(Y)4.偽距測(cè)量的基本單位是__________（物理量）。答案：米（或距離）5.電離層延遲與信號(hào)頻率的__________成反比。答案：平方6.對(duì)流層延遲的修正模型主要有__________和Hopfield模型。答案：Saastamoinen7.多路徑效應(yīng)是由于信號(hào)經(jīng)__________反射后與直射信號(hào)疊加引起的。答案：地面或障礙物8.RTK定位的有效距離通常不超過__________公里。答案：209.PPP技術(shù)需使用__________（單頻/雙頻）接收機(jī)以提高精度。答案：雙頻10.GPS時(shí)的時(shí)間原點(diǎn)為__________年1月6日0時(shí)。答案：198011.載波相位測(cè)量的觀測(cè)值包含整周模糊度和__________。答案：不足一周的小數(shù)部分12.衛(wèi)星可見數(shù)越多，PDOP值越__________（大/?。?。答案：小13.差分GPS（DGPS）通過基準(zhǔn)站計(jì)算__________并播發(fā)給移動(dòng)站。答案：誤差修正量14.GPS導(dǎo)航電文中的星歷數(shù)據(jù)用于計(jì)算衛(wèi)星的__________。答案：空間位置15.相對(duì)論效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致GPS衛(wèi)星鐘每天約__________納秒的偏移。答案：3816.單站定位至少需要觀測(cè)__________顆衛(wèi)星以解算三維坐標(biāo)和鐘差。答案：417.電離層活動(dòng)在__________（白天/夜晚）更強(qiáng)。答案：白天18.載波相位的波長(zhǎng)L1信號(hào)約為__________厘米。答案：1919.控制段的主控站位于美國(guó)__________。答案：科羅拉多斯普林斯20.GPS信號(hào)的調(diào)制方式為__________調(diào)制。答案：BPSK（二進(jìn)制相移鍵控）四、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述GPS絕對(duì)定位的基本原理。答案：絕對(duì)定位（單點(diǎn)定位）通過接收機(jī)測(cè)量到至少4顆衛(wèi)星的偽距（或載波相位），結(jié)合衛(wèi)星的空間坐標(biāo)（由導(dǎo)航電文獲?。?，建立觀測(cè)方程，解算接收機(jī)的三維坐標(biāo)（x,y,z）和鐘差（Δt）。觀測(cè)方程形式為：ρ_i=√[(x_i-x)^2+(y_i-y)^2+(z_i-z)^2]+cΔt，其中ρ_i為第i顆衛(wèi)星的偽距，(x_i,y_i,z_i)為衛(wèi)星坐標(biāo)，c為光速。2.說明雙頻接收機(jī)如何修正電離層延遲。答案：電離層延遲與信號(hào)頻率的平方成反比，即δ_iono=k/f2（k為與電子含量相關(guān)的常數(shù)）。雙頻接收機(jī)同時(shí)接收L1（f1）和L2（f2）信號(hào)，可計(jì)算兩個(gè)頻率的電離層延遲δ1=k/f12和δ2=k/f22。通過聯(lián)立方程消去k，得到真實(shí)延遲δ_iono=(f12δ2-f22δ1)/(f12-f22)，或直接利用雙頻觀測(cè)值組合（如無電離層組合）消除電離層影響。3.多路徑效應(yīng)的主要危害及抑制措施有哪些？答案：危害：導(dǎo)致偽距和載波相位觀測(cè)值產(chǎn)生偏差（可達(dá)數(shù)米），降低定位精度，甚至導(dǎo)致整周模糊度解算失敗。抑制措施：（1）使用扼流圈天線或抗多路徑天線，減少反射信號(hào)接收；（2）采用窄相關(guān)器技術(shù)，提高碼相位測(cè)量精度；（3）選擇觀測(cè)環(huán)境（避開高大建筑物、水面等反射源）；（4）數(shù)據(jù)后處理中剔除異常觀測(cè)值。4.比較RTK與PPP定位技術(shù)的主要差異。答案：（1）基準(zhǔn)站需求：RTK需近距基準(zhǔn)站（<50公里），PPP無需基準(zhǔn)站；（2）依賴數(shù)據(jù)：RTK依賴基準(zhǔn)站實(shí)時(shí)差分?jǐn)?shù)據(jù)，PPP依賴事后或?qū)崟r(shí)精密軌道/鐘差產(chǎn)品；（3）定位精度：RTK實(shí)時(shí)厘米級(jí)，PPP收斂后厘米級(jí)（收斂時(shí)間30分鐘-2小時(shí)）；（4）作用范圍：RTK限于短距離，PPP可全球應(yīng)用；（5）設(shè)備成本：RTK需基準(zhǔn)站設(shè)備，PPP僅需單臺(tái)雙頻接收機(jī)。5.簡(jiǎn)述GPS控制段的組成及各部分功能。答案：控制段包括1個(gè)主控站、5個(gè)監(jiān)測(cè)站、3個(gè)注入站。（1）監(jiān)測(cè)站：分布全球（如夏威夷、阿森松島等），接收衛(wèi)星信號(hào)，采集數(shù)據(jù)并傳輸至主控站；（2）主控站：處理監(jiān)測(cè)站數(shù)據(jù)，計(jì)算衛(wèi)星軌道和鐘差，提供導(dǎo)航電文；（3）注入站：將主控站提供的導(dǎo)航電文上傳至衛(wèi)星，更新其星歷和鐘差參數(shù)。五、計(jì)算題（共25分）1.（6分）已知某GPS衛(wèi)星的空間坐標(biāo)為（21000,18000,19000）公里，接收機(jī)偽距測(cè)量值為25000公里，衛(wèi)星鐘差為+10納秒，光速c=3×10^5公里/秒，求接收機(jī)到衛(wèi)星的真實(shí)距離（忽略其他誤差）。解：偽距ρ=真實(shí)距離d+c·δt_s（δt_s為衛(wèi)星鐘差）δt_s=10ns=10×10^-9s，c·δt_s=3×10^5×10×10^-9=0.003公里真實(shí)距離d=ρ-c·δt_s=25000-0.003=24999.997公里答案：24999.997公里2.（7分）某雙頻接收機(jī)觀測(cè)到L1（f1=1575.42MHz）和L2（f2=1227.60MHz）的電離層延遲分別為δ1=5米和δ2=8.5米，計(jì)算電離層對(duì)L1信號(hào)的真實(shí)延遲（保留3位小數(shù)）。解：電離層延遲δ=k/f2，故k=δ1·f12=δ2·f22真實(shí)延遲δ_iono=δ1-(δ2-δ1)/(1-(f1/f2)^2)計(jì)算f1/f2=1575.42/1227.60≈1.283(f1/f2)^2≈1.646代入得：δ_iono=5-(8.5-5)/(1-1.646)=5-3.5/(-0.646)≈5+5.418≈10.418米（或用無電離層組合公式：δ_iono=(f12δ2-f22δ1)/(f12-f22)，計(jì)算結(jié)果一致）答案：10.418米3.（6分）某時(shí)刻觀測(cè)到4顆衛(wèi)星的幾何分布矩陣G如下，計(jì)算PDOP值（PDOP=√(Q_xx+Q_yy+Q_zz)，其中Q為(G^TG)^-1）。G=[[0.5,0.3,0.2,1],[0.1,0.6,0.7,1],[0.4,0.5,0.1,1],[0.2,0.4,0.8,1]]（注：前3列為方向余弦，第4列為鐘差系數(shù)）解：取前3列計(jì)算位置部分的G矩陣（忽略鐘差列）：G_pos=[[0.5,0.3,0.2],[0.1,0.6,0.7],[0.4,0.5,0.1],[0.2,0.4,0.8]]計(jì)算G_pos^TG_pos：第一行：0.52+0.12+0.42+0.22=0.25+0.01+0.16+0.04=0.46第二行：0.5×0.3+0.1×0.6+0.4×0.5+0.2×0.4=0.15+0.06+0.2+0.08=0.49第三行：0.5×0.2+0.1×0.7+0.4×0.1+0.2×0.8=0.1+0.07+0.04+0.16=0.37同理得對(duì)稱矩陣：[[0.46,0.49,0.37],[0.49,0.32+0.62+0.52+0.42=0.09+0.36+0.25+0.16=0.86,0.3×0.2+0.6×0.7+0.5×0.1+0.4×0.8=0.06+0.42+0.05+0.32=0.85],[0.37,0.85,0.22+0.72+0.12+0.82=0.04+0.49+0.01+0.64=1.18]]求逆矩陣(Q)后，取對(duì)角線元素和開平方（計(jì)算過程略），假設(shè)Q_xx=2.1,Q_yy=1.8,Q_zz=1.5，則P