2025年GPS異?？己苏骖}練習(xí)卷考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪一項不屬于GPS觀測值的主要類型？A.載波相位觀測值B.偽距觀測值C.多普勒頻移觀測值D.衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)2.在GPS基線向量解算中，通常采用雙差觀測方程的主要目的是什么？A.提高測量精度B.消除衛(wèi)星鐘差影響C.消除接收機鐘差影響D.以上都是3.GPS測量中，通常所說的“周跳”是指哪種誤差的突然跳躍現(xiàn)象？A.載波相位觀測值B.偽距觀測值C.大氣延遲誤差D.多路徑誤差4.當GPS接收機信號失鎖后，重新建立鎖定狀態(tài)的過程稱為？A.周跳修復(fù)B.模糊度固定C.信號失鎖恢復(fù)D.數(shù)據(jù)編輯5.下列哪個參數(shù)的大小直接反映了GPS定位的幾何精度因子？A.PDOPB.CEPC.RMSD.RMSD6.造成GPS信號多路徑效應(yīng)的主要原因是？A.衛(wèi)星信號強度弱B.接收機天線設(shè)計不良C.信號經(jīng)過建筑物、地面等反射D.電離層閃爍7.在進行高精度GPS定位時，通常需要采用差分GPS技術(shù)，其核心思想是？A.利用多臺接收機同步觀測B.消除或減弱共同誤差的影響C.提高衛(wèi)星可見星數(shù)量D.實現(xiàn)實時動態(tài)定位8.GPS觀測數(shù)據(jù)中，“BadDataFlag”通常用于標識哪種類型的數(shù)據(jù)質(zhì)量問題？A.數(shù)據(jù)丟失B.信號質(zhì)量差C.數(shù)據(jù)格式錯誤D.以上都是9.下列哪種方法常用于解決GPS載波相位觀測值的整數(shù)模糊度問題？A.數(shù)據(jù)平滑B.周跳探測與修復(fù)C.偽距約束D.信號濾波10.GPS接收機在進行數(shù)據(jù)采集過程中，如果短時間內(nèi)無法接收衛(wèi)星信號，可能導(dǎo)致？A.周跳B.模糊度失固定C.信號失鎖D.以上都有可能二、判斷題（每題1分，共10分）1.GPS系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三部分組成。（）2.GPS觀測值中的偽距是指衛(wèi)星信號從發(fā)射到接收機天線的傳播時間乘以光速。（）3.PDOP（位置精度因子）值越小，表示衛(wèi)星幾何構(gòu)型越好，定位精度越高。（）4.周跳只影響載波相位觀測值，對偽距觀測值沒有影響。（）5.多路徑效應(yīng)只會對GPS定位精度產(chǎn)生負面影響。（）6.任何情況下，GPS接收機都能連續(xù)鎖定所有可見衛(wèi)星的信號。（）7.GPS數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)控主要通過分析RINEX數(shù)據(jù)文件頭信息進行。（）8.單差觀測方程可以有效消除衛(wèi)星鐘差的影響。（）9.RTK（實時動態(tài)）技術(shù)可以用于厘米級GPS定位。（）10.GPS模糊度固定失敗是指載波相位觀測值的整數(shù)模糊度無法確定。（）三、名詞解釋（每題3分，共15分）1.偽距觀測值2.周跳（CycleSlip）3.多路徑效應(yīng)（MultipathEffect）4.PDOP（PositionDilutionofPrecision）5.模糊度（Ambiguity）四、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述GPS測量中存在的主要誤差類型及其來源。2.什么是GPS信號失鎖？簡述導(dǎo)致信號失鎖的常見原因。3.簡述GPS觀測值中周跳產(chǎn)生的主要原因及其對定位結(jié)果的影響。4.簡述差分GPS（DGPS）的基本原理及其主要應(yīng)用。五、分析判斷題（每題10分，共20分）1.某GPS基線向量解算結(jié)果出現(xiàn)較大偏差，初步分析認為可能存在周跳或接收機故障。請簡述如何判斷是否存在周跳，并說明常用的周跳修復(fù)方法。2.假設(shè)你在進行外業(yè)GPS觀測時，發(fā)現(xiàn)某時段數(shù)據(jù)質(zhì)量較差，表現(xiàn)為PDOP值很大，L1/L2信噪比低，且存在較多“BadDataFlag”。請分析這些現(xiàn)象可能的原因，并提出相應(yīng)的處理措施或改進建議。---試卷答案一、選擇題1.D解析：GPS觀測值主要指由接收機測量的載波相位、偽距等觀測量，衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)是衛(wèi)星廣播的信息，由地面站生成發(fā)送給用戶。2.D解析：雙差觀測方程通過消除衛(wèi)星鐘差、接收機鐘差以及部分大氣延遲等誤差項，主要目的是提高基線解算的精度和可靠性。3.A解析：周跳是指GPS載波相位觀測值由于受到整周未知數(shù)的影響而產(chǎn)生的突然跳躍現(xiàn)象，其本質(zhì)是相位觀測值從整周數(shù)值跨入下一個整周。4.C解析：信號失鎖是指GPS接收機因各種原因（如信號被遮擋、電平過低等）暫時或完全失去對衛(wèi)星信號的跟蹤和鎖定狀態(tài)，恢復(fù)過程即為信號失鎖恢復(fù)。5.A解析：PDOP（位置精度因子）是衡量GPS定位幾何精度的一個綜合性指標，其值越小，表示衛(wèi)星幾何構(gòu)型越好，定位精度越高。6.C解析：多路徑效應(yīng)是指GPS信號在傳播過程中遇到建筑物、地面、水面等反射面產(chǎn)生反射，形成多條路徑到達接收機，干擾原始信號。7.B解析：差分GPS技術(shù)的核心思想是通過基準站精確已知位置，計算差分改正數(shù)，播發(fā)給用戶，用戶利用改正數(shù)消除或減弱共同誤差（如衛(wèi)星鐘差、大氣延遲等）的影響，提高定位精度。8.B解析：“BadDataFlag”是RINEX數(shù)據(jù)文件中用于標識觀測值質(zhì)量差的標志位，通常表示該觀測值可能受到干擾、噪聲過大或滿足某些質(zhì)量閾值條件。9.B解析：解決GPS載波相位觀測值整數(shù)模糊度問題是定位解算的關(guān)鍵，常用的方法是先進行模糊度解算，若無解或解不可靠，再通過周跳探測與修復(fù)技術(shù)來輔助確定模糊度。10.D解析：GPS接收機短時間無法接收衛(wèi)星信號，可能導(dǎo)致跟蹤丟失，引發(fā)周跳或模糊度失固定，嚴重時會導(dǎo)致信號失鎖。二、判斷題1.√解析：GPS系統(tǒng)確實由提供定位服務(wù)的空間段（衛(wèi)星星座）、地面監(jiān)控和注入段（主控站、注入站、監(jiān)測站）以及用戶接收段（GPS接收機）三部分組成。2.√解析：GPS偽距觀測值定義為從衛(wèi)星發(fā)射信號到接收機天線接收信號所經(jīng)過的路徑長度，即傳播時間乘以光速。3.√解析：PDOP是衡量衛(wèi)星幾何構(gòu)型對定位精度影響的一個因子，PDOP值越小，說明衛(wèi)星分布越均勻，定位精度潛力越大。4.√解析：周跳只發(fā)生在載波相位觀測值中，因為載波相位是連續(xù)測量的，當發(fā)生周跳時，相位觀測值會突然跳變一個或多個整周數(shù)，而偽距觀測值不受影響。5.×解析：多路徑效應(yīng)雖然常對定位精度產(chǎn)生負面影響（如導(dǎo)致模糊度不定、測距誤差增大），但在某些特定環(huán)境下，微弱的多路徑反射有時也可被利用（如GPS水文大地測量）。6.×解析：GPS接收機在觀測過程中，由于信號被建筑物遮擋、天氣影響、電離層/對流層干擾等原因，可能會暫時失去對部分甚至全部可見衛(wèi)星的信號鎖定。7.√解析：RINEX數(shù)據(jù)文件頭包含了豐富的元數(shù)據(jù)信息，如觀測時間、觀測站信息、衛(wèi)星信息、歷書參數(shù)、觀測值質(zhì)量標志等，是進行數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)控和預(yù)處理的重要依據(jù)。8.√解析：單差觀測方程通過取不同測站對不同衛(wèi)星的觀測值之差，可以有效地消除衛(wèi)星鐘差的影響。9.√解析：RTK（實時動態(tài)）技術(shù)利用載波相位觀測值差分，可以實現(xiàn)厘米級或更高精度的實時定位，廣泛應(yīng)用于測繪、導(dǎo)航等領(lǐng)域。10.√解析：模糊度是指載波相位觀測值中未知的整數(shù)倍整周常數(shù)，模糊度固定失敗意味著接收機無法確定這個整數(shù)模糊度值，是RTK定位中需要解決的關(guān)鍵問題之一。三、名詞解釋1.偽距觀測值：指GPS接收機測量衛(wèi)星信號從衛(wèi)星發(fā)射到接收機天線到達所經(jīng)歷的時間（真?zhèn)尉嘀睿┏艘怨馑俚玫降木嚯x值。2.周跳（CycleSlip）：指GPS載波相位觀測值由于受到未知的整數(shù)周模糊度的影響，在觀測過程中發(fā)生突然的、大于半個周期的相位跳變現(xiàn)象。3.多路徑效應(yīng)：指GPS信號在傳播路徑上遇到地面、建筑物、水面等反射面產(chǎn)生反射，形成多條路徑（直接路徑和反射路徑）同時到達接收機，導(dǎo)致信號失真和干擾的現(xiàn)象。4.PDOP（PositionDilutionofPrecision）：位置精度因子，是衡量GPS定位幾何精度的一個無量綱因子，反映衛(wèi)星幾何構(gòu)型對定位精度的影響程度，PDOP值越小越好。5.模糊度：指在GPS載波相位測量的觀測方程中，存在的未知整數(shù)倍整周常數(shù)（整周載波相位參考值），需要通過特定方法（如差分、歷書章、模糊度固定）來確定其值。四、簡答題1.GPS測量中存在的主要誤差類型及其來源：*衛(wèi)星星歷誤差：指衛(wèi)星實際運行軌道與廣播星歷所描述軌道之間的偏差，主要來源于軌道預(yù)報精度和衛(wèi)星鐘差修正的不完善。來源：地面監(jiān)控系統(tǒng)測定和預(yù)報誤差。*衛(wèi)星鐘差：指衛(wèi)星原子鐘的實際鐘速與標準鐘速之間的差異。來源：衛(wèi)星鐘本身的漂移和老化。*接收機鐘差：指接收機時鐘與標準時間之間的差異。來源：接收機時鐘精度限制和漂移。*電離層延遲誤差：指GPS信號通過電離層時，由于信號頻率的變化而產(chǎn)生的傳播時間延遲。來源：電離層電子密度的不確定性。*對流層延遲誤差：指GPS信號通過對流層時，由于信號路徑彎曲和速度變化而產(chǎn)生的傳播時間延遲。來源：對流層大氣參數(shù)（溫度、壓力、濕度）的不確定性。*多路徑誤差：指由信號反射引起的附加延遲和相位調(diào)制誤差。來源：信號遇到地面、建筑物、水面等反射面。*接收機噪聲：指接收機內(nèi)部產(chǎn)生的隨機噪聲，影響信號的信噪比。來源：接收機內(nèi)部電子元件和電路。*天線相位中心誤差：指接收機天線相位中心位置與幾何中心不一致引起的誤差。來源：天線設(shè)計、制造和安裝偏差。*幾何精度因子（PDOP）影響：指衛(wèi)星幾何構(gòu)型對定位精度的影響，PDOP值越大，影響越嚴重。來源：可見衛(wèi)星數(shù)量和分布。2.什么是GPS信號失鎖？簡述導(dǎo)致信號失鎖的常見原因。GPS信號失鎖是指GPS接收機因各種原因暫時或完全失去對所跟蹤衛(wèi)星信號的穩(wěn)定鎖定和跟蹤狀態(tài)，無法獲取有效的觀測數(shù)據(jù)。常見原因包括：*信號被遮擋：接收機天線被建筑物、地形、車輛等障礙物遮擋，導(dǎo)致信號強度過低或中斷。*信號質(zhì)量差：接收機附近存在強烈的干擾源（如無線電發(fā)射設(shè)備），或衛(wèi)星信號被嚴重多路徑效應(yīng)干擾，導(dǎo)致信噪比（SNR）低于接收機門限。*衛(wèi)星信號丟失：衛(wèi)星信號因電離層/對流層擾動、對地面遮擋等暫時性原因而無法被接收機接收。*接收機故障：接收機硬件或軟件出現(xiàn)故障，導(dǎo)致跟蹤環(huán)路失鎖。*初始化過程：接收機剛開機或冷啟動時，需要時間進行搜索、捕獲和鎖定衛(wèi)星信號。3.簡述GPS觀測值中周跳產(chǎn)生的主要原因及其對定位結(jié)果的影響。周跳產(chǎn)生的主要原因是GPS載波相位觀測值本身是一個連續(xù)的、圍繞其真值波峰波谷變化的物理量，但接收機相位測量值只能記錄其相對于某個整周參考值的殘差部分（即不足一個整周的小數(shù)部分）。當信號在傳播路徑上發(fā)生突然的幾何路徑變化（如衛(wèi)星信號被短暫遮擋、電離層閃爍劇烈）或接收機跟蹤環(huán)路發(fā)生暫態(tài)失鎖后，當信號恢復(fù)時，接收機可能丟失了整周計數(shù)，導(dǎo)致后續(xù)測量的相位值突然跳變了一個或多個整周數(shù)。對定位結(jié)果的影響是：如果周跳未被正確探測和修復(fù)，相當于在觀測方程中引入了大的偽值，會導(dǎo)致基線向量解算結(jié)果產(chǎn)生巨大誤差，定位精度嚴重下降甚至失敗。4.簡述差分GPS（DGPS）的基本原理及其主要應(yīng)用。差分GPS（DGPS）的基本原理是：在已知精確坐標的基準站上設(shè)置GPS接收機，實時監(jiān)測所有可見衛(wèi)星的偽距觀測值，計算得出由基準站衛(wèi)星坐標和觀測值引起的誤差改正數(shù)（包括衛(wèi)星鐘差、大氣延遲、衛(wèi)星軌道誤差等系統(tǒng)性誤差，以及部分由接收機引起的誤差）。然后將這些改正數(shù)通過無線電通信鏈路播發(fā)給附近的用戶。用戶GPS接收機在同時進行GPS觀測的同時，接收基準站播發(fā)的改正數(shù)，并將其應(yīng)用于自身的觀測值中，以消除或減弱共同誤差的影響，從而提高定位精度。主要應(yīng)用包括：提高車輛、船舶、飛機等移動目標的導(dǎo)航定位精度；提高陸地測量和工程放樣的精度；進行精密授時等。五、分析判斷題1.某GPS基線向量解算結(jié)果出現(xiàn)較大偏差，初步分析認為可能存在周跳或接收機故障。請簡述如何判斷是否存在周跳，并說明常用的周跳修復(fù)方法。判斷是否存在周跳的方法：*分析殘差：檢查基線向量解算的殘差（觀測值與計算值之差）是否在正常范圍內(nèi)，如果存在某些觀測值殘差異常地大（遠超預(yù)期誤差），可能指示存在周跳。*檢查相位觀測值序列：直接檢查原始載波相位觀測值序列圖或數(shù)據(jù)，看是否存在突然的、大于半個周期的跳變。*利用雙差觀測方程：雙差觀測方程對周跳不敏感（或更加敏感但模式不同），如果單差殘差正常而雙差殘差異常，可能暗示存在與衛(wèi)星選擇或歷元相關(guān)的周跳問題。*周跳探測算法：采用專門的周跳探測算法，如基于殘差平方和、虛擬觀測方程、多歷元擬合等方法，這些算法設(shè)計用于檢測相位序列中的異常跳變。常用的周跳修復(fù)方法：*雙差觀測方程法：利用雙差觀測方程，由于消除了衛(wèi)星鐘差和接收機鐘差，以及部分大氣延遲，雙差觀測方程對周跳不敏感，可以通過雙差觀測方程來計算或修復(fù)含有周跳的單差相位值。*虛擬觀測方程法：構(gòu)造虛擬觀測方程，它不包含原始相位觀測量，而是通過差分和組合得到，對周跳不敏感，可用于輔助修復(fù)相位。*多項式擬合法：對連續(xù)的相位觀測值序列進行多項式擬合（如三次多項式），擬合曲線可以平滑掉小的跳變，或用于估計跳變的大小。*模糊度固定/解算結(jié)合：如果模糊度固定失敗，有時周跳也是原因之一，修復(fù)周跳可能是模糊度能成功固定的前提。2.假設(shè)你在進行外業(yè)GPS觀測時，發(fā)現(xiàn)某時段數(shù)據(jù)質(zhì)量較差，表現(xiàn)為PDOP值很大，L1/L2信噪比低，且存在較多“BadDataFlag”。請分析這些現(xiàn)象可能的原因，并提出相應(yīng)的處理措施或改進建議。分析原因：*