2025年GPS異常追溯與處理練習(xí)考核卷考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題號(hào)后的括號(hào)內(nèi)。）1.以下哪種現(xiàn)象通常表明GPS接收機(jī)丟失了衛(wèi)星信號(hào)鎖相？()A.偽距測(cè)量值突然變得非常大B.星位dilutionofprecision(GDOP)值急劇升高C.接收機(jī)載波相噪急劇惡化D.信號(hào)強(qiáng)度指示（RSSI）從滿格突然跌落至低格2.在GPS定位解算過(guò)程中，發(fā)生周跳（WeekSkip）時(shí)，主要影響的是什么？()A.偽距觀測(cè)值的精度B.載波相位觀測(cè)值的整數(shù)周模糊度C.衛(wèi)星星歷信息的準(zhǔn)確性D.接收機(jī)時(shí)鐘的穩(wěn)定性3.電離層延遲誤差對(duì)GPS信號(hào)的影響主要體現(xiàn)在哪個(gè)方面？()A.使測(cè)距碼延遲變小B.只影響水平方向定位精度C.誤差大小與頻率有關(guān)，且通常無(wú)法精確修正D.主要導(dǎo)致接收機(jī)失鎖4.對(duì)于需要高精度定位且周圍環(huán)境信號(hào)遮擋嚴(yán)重的應(yīng)用場(chǎng)景，以下哪種輔助定位技術(shù)通常效果較好？()A.GLONASS系統(tǒng)B.短基線差分（SBAS）C.實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)（RTK）技術(shù)D.藍(lán)牙定位5.當(dāng)GPS接收機(jī)處于電離層閃爍區(qū)域時(shí)，最可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是：()A.定位精度突然顯著變好B.信號(hào)載波頻率發(fā)生快速、隨機(jī)變化C.偽距測(cè)量值穩(wěn)定但存在系統(tǒng)性偏差D.接收機(jī)無(wú)法獲取任何衛(wèi)星信號(hào)6.在進(jìn)行GPS外業(yè)數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)某時(shí)段數(shù)據(jù)存在大量跳變較大的偽距觀測(cè)值，初步判斷可能的原因是：()A.接收機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘嚴(yán)重失準(zhǔn)B.衛(wèi)星發(fā)生短時(shí)信號(hào)丟失（LossofSignal,LOS）C.接收機(jī)天線附近存在強(qiáng)多徑干擾D.電離層活動(dòng)劇烈變化7.使用雙頻GPS接收機(jī)相比單頻接收機(jī)，其主要優(yōu)勢(shì)在于：()A.可以同時(shí)接收更多顆衛(wèi)星信號(hào)B.能夠更有效地消除或減弱電離層延遲誤差的影響C.接收機(jī)硬件成本顯著降低D.定位更新率更高8.以下哪項(xiàng)是GPS接收機(jī)在進(jìn)行載波相位差分定位（如RTK）時(shí)，通常需要精確同步的參數(shù)？()A.各參考站接收機(jī)的精確坐標(biāo)B.各參考站接收機(jī)的載波相位整周模糊度C.基線向量D.參考站間的時(shí)間同步誤差9.在GPS故障排查流程中，通常建議的優(yōu)先檢查順序是：()A.電源->天線->接收機(jī)->軟件B.接收機(jī)->天線->電源->軟件C.軟件->天線->電源->接收機(jī)D.天線->電源->軟件->接收機(jī)10.導(dǎo)致GPS接收機(jī)測(cè)量值出現(xiàn)系統(tǒng)性偏差（如固定誤差）的主要原因可能包括：()A.接收機(jī)內(nèi)部噪聲增大B.衛(wèi)星星鐘誤差C.天線安裝位置的地形高程誤差D.接收機(jī)天線與信號(hào)源之間的路徑遮擋二、判斷題（每題1分，共10分。請(qǐng)將“正確”或“錯(cuò)誤”填在題號(hào)后的括號(hào)內(nèi)。）1.GPS衛(wèi)星播發(fā)的導(dǎo)航電文包含了衛(wèi)星的精確軌道參數(shù)和時(shí)鐘校正參數(shù)。()2.多路徑效應(yīng)是指GPS信號(hào)在傳播路徑上經(jīng)歷了多次反射和折射，導(dǎo)致信號(hào)到達(dá)接收機(jī)的時(shí)間延遲。()3.當(dāng)GPS接收機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，其載波相位觀測(cè)值不會(huì)發(fā)生任何變化。()4.對(duì)于靜態(tài)定位，只要接收機(jī)能鎖定4顆以上衛(wèi)星，就能獲得高精度的三維坐標(biāo)。()5.GPS信號(hào)的L1和L2頻率分別對(duì)應(yīng)不同的波長(zhǎng)，這使得它們對(duì)不同頻率的干擾敏感度不同。()6.周跳修復(fù)算法通常依賴于連續(xù)觀測(cè)的載波相位觀測(cè)值之差（ΔΦ）是否出現(xiàn)跳變。()7.在進(jìn)行載波相位差分定位時(shí)，所有差分觀測(cè)方程中相同的項(xiàng)（如衛(wèi)星鐘差、接收機(jī)鐘差）在求差時(shí)會(huì)相互抵消。()8.GPS接收機(jī)的GDOP值越小，表明其當(dāng)前觀測(cè)值的幾何分布越差，定位精度越差。()9.接收機(jī)天線接地不良可能導(dǎo)致信號(hào)接收性能下降，甚至引發(fā)接收機(jī)死鎖。()10.高級(jí)的天線故障，如線圈斷路，通常會(huì)導(dǎo)致接收機(jī)完全無(wú)法接收任何衛(wèi)星信號(hào)。()三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分。）1.簡(jiǎn)述GPS信號(hào)受到電離層延遲影響的基本原理及其對(duì)定位精度的主要影響。2.列舉至少三種常見的GPS接收機(jī)硬件故障，并簡(jiǎn)述相應(yīng)的初步排查步驟。3.什么是載波相位整周模糊度？為什么它在靜態(tài)相對(duì)定位中可以被固定解算出來(lái)？4.在GPS外業(yè)作業(yè)中，如何通過(guò)觀察現(xiàn)象來(lái)判斷接收機(jī)可能存在多路徑干擾？四、案例分析題（每題10分，共20分。）1.某用戶反映其車載GPS接收機(jī)在高速公路行駛時(shí)，定位精度時(shí)好時(shí)壞，有時(shí)甚至出現(xiàn)位置跳變，但信號(hào)強(qiáng)度指示正常。請(qǐng)分析可能的原因，并說(shuō)明應(yīng)如何進(jìn)行排查。2.在進(jìn)行某項(xiàng)目靜態(tài)基線測(cè)量時(shí)，使用雙頻GPS接收機(jī)進(jìn)行觀測(cè)。數(shù)據(jù)下載后，發(fā)現(xiàn)某測(cè)站的部分時(shí)段載波相位觀測(cè)值存在較大的周跳，但偽距觀測(cè)值相對(duì)穩(wěn)定。請(qǐng)簡(jiǎn)述使用雙頻數(shù)據(jù)修復(fù)該周跳的基本原理和方法步驟。五、論述題（10分。）結(jié)合實(shí)際，論述在GPS異常處理過(guò)程中，系統(tǒng)性排查思路和方法的重要性。試卷答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分。）1.D2.B3.C4.C5.B6.B7.B8.B9.A10.C二、判斷題（每題1分，共10分。）1.正確2.正確3.錯(cuò)誤4.錯(cuò)誤5.正確6.正確7.正確8.錯(cuò)誤9.正確10.正確三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分。）1.解析：電離層是地球外層大氣的一部分，GPS信號(hào)在通過(guò)電離層時(shí)，會(huì)與離子發(fā)生相互作用，導(dǎo)致信號(hào)傳播速度發(fā)生變化，即發(fā)生延遲。這種延遲與信號(hào)頻率、信號(hào)路徑上電離層電子密度有關(guān)。由于L1和L2頻率不同，它們受到的延遲也不同。定位解算時(shí)，通常假設(shè)電離層延遲與頻率成線性關(guān)系（通過(guò)Klobuchar模型等修正），但實(shí)際非線性和閃爍會(huì)導(dǎo)致殘差，影響定位精度，尤其在高緯度或電離層活動(dòng)劇烈時(shí)。2.解析：常見硬件故障及排查步驟：*天線故障：如無(wú)信號(hào)、信號(hào)弱、極化方向錯(cuò)誤、防水防塵性能失效。排查：檢查天線連接器、電纜、電源，替換測(cè)試，檢查安裝角度和高度。*接收機(jī)死鎖/死機(jī)：無(wú)反應(yīng)、無(wú)輸出。排查：斷電重啟，檢查電源適配器，更換電池（若為便攜式），嘗試連接不同計(jì)算機(jī)或端口。*電源模塊故障：供電不穩(wěn)或不足。排查：檢查電源線、插座，測(cè)量輸出電壓，更換電源適配器或電池。3.解析：載波相位整周模糊度是指觀測(cè)值計(jì)算的相位值相對(duì)于整周數(shù)的不確定整數(shù)部分。由于載波相位測(cè)量的是連續(xù)的相位變化，只能測(cè)量不足一個(gè)整周的小數(shù)部分（ΔΦ），而無(wú)法直接得知其整周數(shù)（N）。在靜態(tài)相對(duì)定位中，基線長(zhǎng)度遠(yuǎn)小于衛(wèi)星間距，相鄰歷元的載波相位觀測(cè)值之差（ΔΦ=Φ(t)-Φ(t-1)）非常小，幾乎不會(huì)跨越整周。因此，可以假設(shè)整周數(shù)N在觀測(cè)期間保持不變或變化極小，通過(guò)差分或組合觀測(cè)方程，逐步累加或固定整周模糊度。4.解析：判斷多路徑干擾的現(xiàn)象：*信號(hào)強(qiáng)度異常：信號(hào)強(qiáng)度（RSSI）或信噪比（SNR）在無(wú)遮擋區(qū)域異常高，甚至超過(guò)真實(shí)值。*偽距跳變：偽距測(cè)量值出現(xiàn)無(wú)規(guī)律的大幅度、快速跳變，尤其在信號(hào)邊緣區(qū)域。*載波相位模糊度跳變或解算困難：載波相位觀測(cè)值出現(xiàn)意外的周跳，或整周模糊度難以固定。*定位精度惡化：定位結(jié)果精度顯著下降，出現(xiàn)位置漂移或偏移，誤差分布無(wú)規(guī)律。*觀測(cè)值殘差分析：差分定位或歷元間求差后，殘差出現(xiàn)異常大的峰值。四、案例分析題（每題10分，共20分。）1.解析：可能原因：*多路徑干擾：高速行駛在高速公路上，車輛周圍環(huán)境相對(duì)單調(diào)，易產(chǎn)生鏡面反射和地面反射，信號(hào)經(jīng)不同路徑到達(dá)接收機(jī)，造成干擾。*信號(hào)遮擋/中斷：穿過(guò)隧道、橋梁下方或大型建筑物邊緣時(shí)，暫時(shí)性失鎖或信號(hào)強(qiáng)度減弱。*接收機(jī)內(nèi)部參數(shù)設(shè)置不當(dāng)：如濾波器參數(shù)、動(dòng)態(tài)閾值設(shè)置不合理。*軟件算法問(wèn)題：動(dòng)態(tài)定位算法在快速運(yùn)動(dòng)下的適應(yīng)性。排查步驟：*檢查天線安裝是否牢固，高度是否合適，有無(wú)遮擋物。*查看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)或歷史數(shù)據(jù)，確認(rèn)是否在特定路段或環(huán)境下出現(xiàn)問(wèn)題，結(jié)合現(xiàn)象初步判斷原因（如信號(hào)強(qiáng)度變化與定位精度變差同步）。*嘗試調(diào)整接收機(jī)參數(shù)（如增大動(dòng)態(tài)閾值）。*更換不同類型的接收機(jī)天線（如不同極化方向、帶抑制多徑設(shè)計(jì)）進(jìn)行測(cè)試。*如果懷疑軟件問(wèn)題，嘗試更新固件或軟件版本，或使用其他接收機(jī)軟件進(jìn)行對(duì)比。2.解析：雙頻數(shù)據(jù)修復(fù)周跳的基本原理：*電離層延遲與信號(hào)頻率有關(guān)（L1頻率不同于L2）。設(shè)L1、L2信號(hào)的電離層延遲分別為τ1、τ2，它們與頻率之差（f1-f2）成正比。*周跳表現(xiàn)為相鄰歷元載波相位觀測(cè)值的整數(shù)周變化。對(duì)雙頻載波相位觀測(cè)值進(jìn)行組合（如L1-L2），理論上可以消除或顯著減弱共同受影響的電離層延遲項(xiàng)，使得組合觀測(cè)值受周跳的影響減小。方法步驟：*計(jì)算雙頻載波相位觀測(cè)值之差：ΔΦ=ΦL1-ΦL2。*計(jì)算偽距觀測(cè)值之差：Δρ=ρL1-ρL2。偽距差主要包含雙頻共有的衛(wèi)星鐘差、接收機(jī)鐘差、電離層延遲差、對(duì)流層延遲差和幾何距離差。*利用差分觀測(cè)方程，建立包含ΔΦ和Δρ的方程組。由于電離層延遲差的存在，該方程組可能存在周跳。*采用如LAMBDA算法、雙差法（如L1-L2載波相位雙差）等數(shù)學(xué)方法，求解該方程組。這些方法利用觀測(cè)值的線性組合和幾何約束，能夠有效分離并修復(fù)周跳，同時(shí)解算出精確的基線向量或定位參數(shù)。五、論述題（10分。）解析：系統(tǒng)性排查思路和方法在GPS異常處理中至關(guān)重要，原因如下：1.邏輯性與效率：系統(tǒng)性排查遵循從易到難、從外部到內(nèi)部、從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的邏輯順序（如：檢查天線、電源、信號(hào)、配置、軟件、算法）。這避免了盲目嘗試，提高了排查效率，節(jié)省了時(shí)間和資源。2.全面性：系統(tǒng)性方法能確保覆蓋所有可能引起異常的環(huán)節(jié)，防止遺漏關(guān)鍵因素。GPS系統(tǒng)涉及硬件、軟件、環(huán)境、信號(hào)、用戶操作等多個(gè)方面，缺乏系統(tǒng)性的排查可能導(dǎo)致問(wèn)題根源未被找到。3.準(zhǔn)確性：通過(guò)逐步排除法和對(duì)比