2025年GPS軌跡異常處理模擬卷考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪一項不是GPS衛(wèi)星信號的主要誤差來源？A.衛(wèi)星星歷誤差B.接收機內(nèi)部噪聲C.電離層延遲D.天線安裝傾斜2.在GPS軌跡數(shù)據(jù)中，突然出現(xiàn)位置坐標數(shù)值急劇增大或減小的現(xiàn)象，通常被稱為？A.軌跡漂移B.位置跳變C.速度突變D.平滑度差3.適用于處理軌跡斷裂（數(shù)據(jù)缺失）的方法是？A.高斯濾波B.中值濾波C.插值法D.奇異值分解4.基于統(tǒng)計學原理，通過設定閾值來識別異常值的方法通常屬于？A.機器學習方法B.傳統(tǒng)信號處理方法C.圖像識別方法D.物理模型方法5.在車輛GPS軌跡監(jiān)控中，常見的“幽靈軌跡”（GhostTrack）現(xiàn)象通常與哪種因素關聯(lián)？A.衛(wèi)星幾何構型差B.基站信號干擾C.車輛高速行駛D.數(shù)據(jù)傳輸延遲6.使用卡爾曼濾波處理GPS軌跡數(shù)據(jù)，其主要目的是？A.完全消除所有誤差B.平滑高頻噪聲，融合多源數(shù)據(jù)C.識別所有異常點D.增加軌跡數(shù)據(jù)量7.將軌跡數(shù)據(jù)中的異常值替換為其鄰域內(nèi)其他數(shù)據(jù)點的平均值，這種方法最可能是？A.移動平均濾波B.線性插值C.最小二乘法擬合D.數(shù)據(jù)清洗中的均值替換8.下列哪種坐標系統(tǒng)通常用于表示GPS接收機接收到的衛(wèi)星信號原始觀測值？A.WGS-84B.ECEFC.獨立坐標系D.原始觀測值坐標系（如NED）9.在進行軌跡數(shù)據(jù)質(zhì)量評估時，除了位置精度，通常還會關注？A.軌跡的直線度B.軌跡的平滑度C.速度的大小D.時間戳的準確性10.將兩段時間連續(xù)的軌跡數(shù)據(jù)連接起來，形成完整軌跡的過程，可以稱為？A.軌跡拼接B.軌跡糾偏C.軌跡預測D.軌跡加密二、判斷題（每題1分，共10分，請在括號內(nèi)打√或×）1.GPS信號的多路徑效應是指衛(wèi)星信號經(jīng)過電離層反射到達接收機。（）2.任何超出預設閾值的GPS數(shù)據(jù)點都應被視為異常點。（）3.使用線性插值可以很好地恢復軌跡中的短期斷裂。（）4.GPS軌跡異常處理在測繪領域不重要，但在車輛監(jiān)控領域非常重要。（）5.軌跡數(shù)據(jù)的平滑度越低，說明數(shù)據(jù)質(zhì)量越好。（）6.基于機器學習的異常檢測方法不需要先驗知識。（）7.高斯濾波和中值濾波都屬于非線性濾波方法。（）8.軌跡異常處理的目標是修正所有與實際運動不符的數(shù)據(jù)點。（）9.UTC時間與GPS時間存在固定的偏移量。（）10.軌跡異常處理是一個完全自動化的過程，不需要人工干預。（）三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述GPS信號傳播過程中主要存在哪些誤差類型，并說明其中至少兩種誤差對軌跡數(shù)據(jù)可能產(chǎn)生什么影響。2.描述兩種不同的GPS軌跡異常類型，并簡要說明如何通過可視化方法初步判斷這些異常。3.解釋什么是軌跡數(shù)據(jù)的平滑度，并列舉至少兩種可以提高軌跡平滑度的方法及其基本原理。4.在處理GPS軌跡數(shù)據(jù)時，進行數(shù)據(jù)清洗（異常處理）的重要性體現(xiàn)在哪些方面？四、分析題（共30分）1.（15分）假設你獲得了一段車輛GPS軌跡數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)記錄了車輛每隔10秒的位置（經(jīng)緯度）和速度。在分析這段數(shù)據(jù)時，你發(fā)現(xiàn)：*在時間點t=100s時，車輛位置坐標突然跳變到遠離實際行駛路線的地點，隨后在t=110s時又跳回接近正常路線的位置。*在時間點t=200s至t=210s期間，車輛速度數(shù)據(jù)顯示為0，但根據(jù)常識判斷此時車輛應仍在行駛。*在時間點t=300s時，車輛位置數(shù)據(jù)完全缺失。請分析上述三種現(xiàn)象分別可能是什么原因造成的（至少提出一種可能性），并針對每種現(xiàn)象，提出一種可能的處理或修正方法，并簡述該方法的基本思路。2.（15分）簡要闡述在一個典型的GPS軌跡異常檢測與處理流程中，通常包含哪些主要步驟？對于每個步驟，說明其目的和可能使用的技術或方法。例如，可以包括數(shù)據(jù)預處理、異常識別、異常分類、異常處理、結果驗證等環(huán)節(jié)。試卷答案一、選擇題1.D2.B3.C4.B5.B6.B7.D8.D9.B10.A二、判斷題1.×2.×3.√4.×5.×6.×7.√8.×9.√10.×三、簡答題1.誤差類型：主要包括衛(wèi)星鐘差、接收機鐘差、大氣延遲（電離層和對流層）、多路徑效應、軌道誤差（星歷誤差）、接收機位置誤差等。影響：例如，大氣延遲會導致測距誤差，使定位點偏離真實位置；多路徑效應會引入虛假信號，造成軌跡數(shù)據(jù)抖動或錯誤；軌道誤差會使衛(wèi)星位置信息不準確，從而影響計算出的地面點位。衛(wèi)星鐘差和接收機鐘差影響測距的精度基礎。2.異常類型1：位置跳變?？梢暬袛啵涸谲壽E圖上表現(xiàn)為點與點之間出現(xiàn)不連續(xù)的大距離跳躍，與車輛預期行駛路徑明顯不符。異常類型2：速度突變或停滯?？梢暬袛啵涸谒俣?時間圖上表現(xiàn)為速度值出現(xiàn)瞬間急劇升高、降低或變?yōu)榱?，且與車輛實際狀態(tài)不符；在軌跡圖上可能表現(xiàn)為短時間內(nèi)的異常彎曲或折點。3.平滑度：指軌跡線條的連續(xù)性和光滑程度，反映數(shù)據(jù)受隨機噪聲干擾的大小。提高方法1：高斯濾波（GaussianFiltering），原理：利用高斯函數(shù)對數(shù)據(jù)進行加權平均，給予近鄰數(shù)據(jù)點更大權重，從而抑制高頻噪聲，使曲線變平滑。提高方法2：移動平均濾波（MovingAverageFiltering），原理：對數(shù)據(jù)序列中的每個點，取其及其周圍鄰近點的平均值作為該點的輸出值，通過犧牲部分時間分辨率來平滑數(shù)據(jù)。4.重要性：保證數(shù)據(jù)質(zhì)量，為后續(xù)分析（如路徑規(guī)劃、速度計算、里程統(tǒng)計）提供可靠依據(jù)；消除錯誤數(shù)據(jù)對結果造成的誤導；滿足不同應用場景對數(shù)據(jù)精度的要求（如高精度測繪、安全監(jiān)控）；提升數(shù)據(jù)分析算法的效率和準確性。四、分析題1.分析與處理：*t=100s位置跳變：可能原因：信號丟失與重新鎖定、短暫的強干擾、數(shù)據(jù)傳輸錯誤、粗差。處理方法：軌跡拼接/斷點連接。思路：找到跳變前后的有效連續(xù)數(shù)據(jù)點，使用線性或曲線插值連接這兩個點，或根據(jù)上下文軌跡趨勢進行修正。*t=200s-210s速度為0：可能原因：信號丟失、數(shù)據(jù)錯誤、車輛短暫?？浚ǖc“應仍在行駛”矛盾）、算法計算偏差。處理方法：速度插值/修正。思路：如果認為是信號丟失，可用前后時間段的有效速度數(shù)據(jù)進行線性插值；如果認為是錯誤，可按前后速度趨勢修正；如果存在短暫?？靠赡埽杞Y合具體應用場景判斷是否保留或修正為0。*t=300s數(shù)據(jù)缺失：可能原因：信號丟失、數(shù)據(jù)傳輸中斷、接收機故障、記錄錯誤。處理方法：軌跡插值/斷點填充。思路：使用t=300s前后有效時間點及其對應的位置數(shù)據(jù)，采用線性插值、樣條插值等方法估算并填充缺失位置信息，形成連續(xù)軌跡。2.軌跡異常處理流程步驟與說明：*步驟1：數(shù)據(jù)預處理。目的：準備數(shù)據(jù)格式，便于后續(xù)處理。方法：數(shù)據(jù)清洗（去除明顯錯誤）、格式轉換（統(tǒng)一坐標/時間系統(tǒng)）、時間對齊、坐標轉換（如地理坐標轉平面坐標）。*步驟2：異常識別。目的：檢測數(shù)據(jù)中偏離正常模式的點或段。方法：基于統(tǒng)計閾值（如標準差）、基于波形/形態(tài)特征（如平滑度指標）、基于機器學習模型（如孤立森林、聚類）、可視化檢查。*步驟3：異常分類/定位。目的：判斷異常的類型（跳變、斷裂、噪聲等）和位置。方法：根據(jù)識別結果，結合上下文信息或特定規(guī)則進行分類，精確定位異常區(qū)間。*步驟4：異常處理/修正。目的：根據(jù)異常類型和嚴重程度，采用適當方法進行處理。方法：插