2025年GPS異?？己朔治稣骖}卷考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.以下哪種現(xiàn)象通常表明GPS接收機(jī)丟失了鎖定狀態(tài)？A.周跳發(fā)生B.偽距殘差突然增大且無規(guī)律C.接收機(jī)載波相位測量值固定D.GDOP值持續(xù)為無窮大2.導(dǎo)致GPS信號偽距測量值系統(tǒng)性偏大，且通常與電離層電子密度密切相關(guān)的是？A.多路徑效應(yīng)B.對流層延遲C.信號傳播速度變化D.接收機(jī)鐘差3.在GPS數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)控指標(biāo)中，PDOP值主要反映的是？A.接收機(jī)天線相位中心穩(wěn)定性B.衛(wèi)星星位幾何分布質(zhì)量C.電離層延遲的大小D.對流層延遲的大小4.當(dāng)GPS接收機(jī)在短時(shí)間內(nèi)丟失并重新鎖定衛(wèi)星信號時(shí)，載波相位測量值可能會出現(xiàn)？A.偽距跳變B.載波相位整周模糊度突然改變C.數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)志（Q）變差D.衛(wèi)星可見數(shù)量顯著減少5.對于精密單點(diǎn)定位（PPP）而言，電離層延遲是主要的誤差來源之一，以下哪種方法可以有效削弱其影響？A.采用雙頻觀測B.增加觀測衛(wèi)星數(shù)量C.使用高精度的衛(wèi)星鐘差產(chǎn)品D.降低觀測數(shù)據(jù)的采樣率6.在GPS信號傳播過程中，由周圍環(huán)境中的反射面引起的信號失真和衰減現(xiàn)象稱為？A.鐘差B.周跳C.多路徑效應(yīng)D.軌道誤差7.接收機(jī)自主完好性監(jiān)測（RAIM）系統(tǒng)的主要功能是？A.提高定位精度B.提供差分修正信息C.監(jiān)測定位結(jié)果是否因故障數(shù)據(jù)而失效D.增加可見衛(wèi)星數(shù)量8.若GPS接收機(jī)觀測到某顆衛(wèi)星的PDOP值遠(yuǎn)高于其他衛(wèi)星或平均水平，最可能的原因是？A.該衛(wèi)星信號強(qiáng)度較弱B.該衛(wèi)星軌道高度較低C.該衛(wèi)星幾何位置與其他可見衛(wèi)星過于接近D.該衛(wèi)星正處于電離層異常活躍區(qū)域9.RINEX數(shù)據(jù)文件中，通常用哪個(gè)數(shù)據(jù)標(biāo)識符（Type）表示載波相位觀測值？A.L1CB.L2PC.GSVD.CPH10.在排查GPS接收機(jī)定位精度突然大幅下降的問題時(shí)，不應(yīng)首先懷疑的因素是？A.接收機(jī)天線被遮擋B.附近存在強(qiáng)電磁干擾源C.基準(zhǔn)站坐標(biāo)設(shè)置錯(cuò)誤D.衛(wèi)星可見衛(wèi)星數(shù)量過少二、填空題（每空1分，共15分）1.GPS信號受到強(qiáng)烈的無線電干擾時(shí)，接收機(jī)可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是信號丟失或信號質(zhì)量嚴(yán)重下降。2.產(chǎn)生周跳的主要原因是接收機(jī)或衛(wèi)星發(fā)生運(yùn)動突變，導(dǎo)致載波相位測量值出現(xiàn)突然的跳躍。3.為了削弱多路徑效應(yīng)的影響，通常建議選擇高增益、寬波束角或圓極化的GPS接收機(jī)天線。4.GPS定位結(jié)果的質(zhì)量通常通過PDOP、GDOP、HDOP等指標(biāo)來評價(jià)，這些指標(biāo)統(tǒng)稱為位置精度因子（PDOP）。5.接收機(jī)鐘差是指接收機(jī)時(shí)鐘相對于標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的偏差，它是一個(gè)需要通過數(shù)據(jù)處理進(jìn)行消除的誤差項(xiàng)。6.電離層延遲隨頻率的變化而變化，利用雙頻觀測可以通過差分方法有效地消除或減弱電離層延遲的影響。7.當(dāng)GPS接收機(jī)處于初始化狀態(tài)，尚未成功鎖定足夠數(shù)量的衛(wèi)星時(shí)，其定位解稱為非差分定位解或模糊度固定前的解。三、名詞解釋（每題3分，共12分）1.偽距2.多路徑效應(yīng)3.周跳4.接收機(jī)自主完好性監(jiān)測（RAIM）四、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述GPS信號受到電磁干擾的常見類型及其對定位可能產(chǎn)生的影響。2.簡要說明什么是載波相位整周模糊度，為什么它是一個(gè)需要解決的關(guān)鍵問題？3.當(dāng)GPS接收機(jī)報(bào)告“失鎖”時(shí)，可能的原因有哪些？請至少列舉三種。4.簡述進(jìn)行GPS數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查時(shí)，通常會關(guān)注哪些關(guān)鍵指標(biāo)？五、分析題（每題10分，共30分）1.某用戶進(jìn)行外業(yè)GPS測量時(shí)，發(fā)現(xiàn)某一時(shí)段內(nèi)定位結(jié)果精度持續(xù)極差，RINEX數(shù)據(jù)摘要文件顯示可見衛(wèi)星數(shù)穩(wěn)定在4-5顆，大部分衛(wèi)星的PDOP值遠(yuǎn)超正常范圍（如PDOP>6），且定位坐標(biāo)跳變頻繁。請分析可能的原因，并說明應(yīng)采取哪些檢查步驟來排查問題。2.在分析一段GPS觀測數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)載波相位觀測值在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)附近出現(xiàn)了一次明顯的、約180度的跳變。請解釋這種現(xiàn)象可能是由什么引起的，并簡述在數(shù)據(jù)處理中通常如何處理這種周跳。3.用戶報(bào)告其車載GPS接收機(jī)在高速公路行駛時(shí)，定位精度有時(shí)會瞬間變得很差，但很快又能恢復(fù)正常。結(jié)合可能的環(huán)境因素，分析這種現(xiàn)象的原因，并探討接收機(jī)或數(shù)據(jù)處理軟件可以采取哪些措施來提高在類似環(huán)境下的定位可靠性。試卷答案一、選擇題1.B2.C3.B4.B5.A6.C7.C8.C9.D10.C二、填空題1.強(qiáng)烈干擾2.運(yùn)動突變3.高增益、寬波束角或圓極化4.位置精度因子（PDOP）5.偏差6.差分方法7.非差分定位解或模糊度固定前的解三、名詞解釋1.偽距：指衛(wèi)星中心至接收機(jī)天線的空間距離的測量值，它是在信號傳播時(shí)間的基礎(chǔ)上計(jì)算得到的，包含了接收機(jī)鐘差和衛(wèi)星鐘差的影響。*解析思路：考察對基本測量概念的理解。偽距是GPS定位的核心觀測值之一，其定義基于信號傳播時(shí)間和光速。2.多路徑效應(yīng)：指GPS信號在傳播路徑中遇到地面、建筑物等反射面，產(chǎn)生反射信號，并與直接信號在接收機(jī)天線處疊加，導(dǎo)致信號失真和衰減的現(xiàn)象。*解析思路：考察對信號干擾現(xiàn)象的理解。多路徑是導(dǎo)致定位精度下降的常見誤差源之一，需要解釋其產(chǎn)生機(jī)制和影響。3.周跳：指GPS接收機(jī)載波相位測量值發(fā)生的突然、跳躍性的變化，通常表現(xiàn)為整周數(shù)的改變，其幅值通常為±2π弧度。*解析思路：考察對載波相位測量特性和誤差的理解。周跳是相位測量的特有現(xiàn)象，需要解釋其產(chǎn)生原因（如信號失鎖再鎖定）和表現(xiàn)形式。4.接收機(jī)自主完好性監(jiān)測（RAIM）：指GPS接收機(jī)無需外部輔助，自主地監(jiān)測其定位結(jié)果是否因衛(wèi)星故障或異常數(shù)據(jù)而失效的一種功能。*解析思路：考察對系統(tǒng)功能的理解。RAIM是保障定位安全可靠的重要技術(shù)，需要解釋其定義和核心目的。四、簡答題1.電磁干擾類型主要包括同頻干擾、鄰頻干擾和互調(diào)干擾等。同頻干擾是干擾信號頻率與GPS信號頻率完全相同，會直接疊加，導(dǎo)致信號丟失或質(zhì)量下降；鄰頻干擾是頻率相近的強(qiáng)干擾信號，可能通過接收機(jī)前端選擇性差而進(jìn)入，產(chǎn)生混淆；互調(diào)干擾是兩個(gè)或多個(gè)強(qiáng)干擾信號在接收機(jī)內(nèi)部非線性器件作用下產(chǎn)生新的干擾頻率，恰好落入GPS信號頻帶內(nèi)。這些干擾都會導(dǎo)致接收機(jī)無法正確解調(diào)或處理GPS信號，從而引起定位精度下降、位置跳變甚至完全失鎖。*解析思路：要求列舉并解釋常見的干擾類型及其對定位的基本影響。需覆蓋干擾方式、產(chǎn)生機(jī)制及其后果。2.載波相位整周模糊度是指載波相位觀測值是一個(gè)未知的、整數(shù)的弧度值，其真實(shí)值等于觀測值加上一個(gè)或多個(gè)2π的整數(shù)倍。由于相位測量只能分辨2π弧度以內(nèi)的變化，無法直接確定整周數(shù)，這個(gè)未知的整數(shù)值被稱為模糊度。在精密定位中，模糊度是一個(gè)必須精確確定的未知數(shù)，如果模糊度值估計(jì)錯(cuò)誤，會導(dǎo)致定位結(jié)果產(chǎn)生長達(dá)數(shù)個(gè)甚至數(shù)十公里的誤差。因此，如何快速、準(zhǔn)確地固定（確定）整周模糊度是GPS精密定位中的關(guān)鍵問題。*解析思路：要求解釋模糊度的定義、存在原因及其在精密定位中的重要性。需說明模糊度的本質(zhì)和它為何需要被解決。3.接收機(jī)報(bào)告“失鎖”可能的原因包括：①觀測環(huán)境惡化，如進(jìn)入隧道、高樓密集的峽谷或茂密樹叢，導(dǎo)致衛(wèi)星信號被遮擋或嚴(yán)重多路徑；②信號強(qiáng)度過低，如接收機(jī)天線高度過低、被物體遮擋或附近存在干擾；③接收機(jī)內(nèi)部故障，如天線連接不良、接收機(jī)硬件損壞或軟件錯(cuò)誤；④觀測衛(wèi)星幾何構(gòu)型不佳，如GDOP值過大導(dǎo)致定位精度極差，接收機(jī)可能自動放棄解算；⑤電離層或?qū)α鲗赢惓_動導(dǎo)致信號傳播路徑劇烈變化。*解析思路：要求列舉導(dǎo)致失鎖的多種可能因素，涵蓋環(huán)境、信號、設(shè)備、幾何和大氣等方面。4.進(jìn)行GPS數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查時(shí)，通常會關(guān)注以下關(guān)鍵指標(biāo)：①可見衛(wèi)星數(shù)量：衛(wèi)星數(shù)量多且分布好有助于提高定位精度和可靠性；②位置精度因子（PDOP,GDOP,HDOP,VDOP）：反映衛(wèi)星幾何構(gòu)型對定位精度的影響，值越小越好；③歷書健康（SV健康）：指示各衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)的可靠性，值越接近100%越好；④數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)志（如L1C,L2P,GSV數(shù)據(jù)中的質(zhì)量信息）：指示觀測值和數(shù)據(jù)的可靠性，如周跳探測信息、電離層延遲修正質(zhì)量等；⑤信號強(qiáng)度（C/A碼偽距信噪比PRCSNR、P碼偽距信噪比PRCPSNR）：信號強(qiáng)度低可能影響定位解的穩(wěn)定性和精度；⑥偽距殘差、載波相位殘差：用于評估觀測值與解算位置間的符合程度。*解析思路：要求列舉數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)控的核心關(guān)注點(diǎn)，包括衛(wèi)星、幾何、健康、質(zhì)量標(biāo)志、信號強(qiáng)度及殘差等關(guān)鍵參數(shù)。五、分析題1.定位精度差、PDOP值高、衛(wèi)星數(shù)少且跳變，首先指向衛(wèi)星幾何構(gòu)型不佳和/或部分衛(wèi)星信號質(zhì)量差或丟失?？赡茉颍孩儆^測時(shí)段內(nèi)衛(wèi)星可見性一直不好，尤其在某個(gè)地點(diǎn)或時(shí)間段；②接收機(jī)天線架設(shè)高度低或被嚴(yán)重遮擋；③存在持續(xù)性或間歇性的電磁干擾影響了部分衛(wèi)星信號；④接收機(jī)或天線存在故障。排查步驟：①檢查天線安裝是否牢固、高度是否合適、有無遮擋；②檢查接收機(jī)工作狀態(tài)、電源、天線連接；③觀察是否為特定衛(wèi)星信號問題，檢查衛(wèi)星健康度；④嘗試改變觀測位置或天線方向；⑤使用外部工具（如手機(jī)APP）檢查附近GPS信號強(qiáng)度；⑥如果條件允許，嘗試更換接收機(jī)或天線進(jìn)行測試。*解析思路：要求分析現(xiàn)象背后的多種可能原因，并針對原因提出系統(tǒng)性的排查步驟，體現(xiàn)解決問題的邏輯。2.載波相位觀測值出現(xiàn)約180度的跳變，通常是由于接收機(jī)在跟蹤衛(wèi)星信號過程中發(fā)生了失鎖（如被遮擋），然后重新鎖定時(shí)，丟失了與原始載波相位的連續(xù)跟蹤，導(dǎo)致相位測量值在跳變點(diǎn)突然增加了（或減少了）π弧度。由于相位測量無法分辨±π的跳變，如果處理不當(dāng)，會引入一個(gè)模糊度跳變。在數(shù)據(jù)處理中，通常依賴精密星歷和衛(wèi)星鐘差產(chǎn)品，結(jié)合特定的算法（如LAMBDA算法或雙差觀測方程）來探測和修復(fù)（固定）這種周跳。這些算法利用觀測值的線性關(guān)系特性，即使存在少量未固定的周跳，也能解算出精確的位置?，F(xiàn)代GPS數(shù)據(jù)處理軟件通常內(nèi)置了自動周跳探測和修復(fù)功能。*解析思路：要求解釋周跳產(chǎn)生的物理原因，并說明數(shù)據(jù)處理中常用的解決方法和技術(shù)原理。3.車載GPS在高速行駛（尤其是高速公路）時(shí)受環(huán)境影響大，可能導(dǎo)致定位精度瞬間下降的原因：①信號遮擋：快速通過隧道、橋梁下、隧道口或彎道時(shí)，衛(wèi)星信號被遮擋導(dǎo)致失鎖再鎖定；②多路徑效應(yīng)：車輛高速行駛中，信號在車輛頂棚、引擎蓋、路牌等表面反射，疊加到直接信號上，引起定位誤差；③信號閃爍/干擾：高速行駛中快速穿越不同電離層/對流層區(qū)域，或靠近高壓線