东华理工级地信专业gps复习资料.docx

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东华理工级地信专业gps复习资料

10级地信专业GPS复习资料

一、填空

1.20世纪50年代末期，美国开始研制多普勒卫星定位技术进行测速、定位的卫星导航系统，叫做子午卫星导航系统。

2.GPS全球定位系统具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位和定时功能。

能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。

3.GPS系统的空间部分由21颗工作卫星及3颗备用卫星组成，它们均匀分布在6个轨道上，距地面的平均高度为20200km，运行周期为11小时58分。

4.美国国防部制图局（DMA）于1984年发展了一种新的世界大地坐标系，称之为美国国防部1984年世界大地坐标系，简称WGS—84。

5.当使用两台或两台以上的接收机，同时对同一组卫星所进行的观测称为同步观测。

6.在对卫星所有的作用力中，地球重力场的引力是最重要的。

如果将它的引力视为1，则其它作用力均小于10-5。

7.在定位工作中，可能由于卫星信号被暂时阻挡，或受到外界干扰影响，引起卫星跟踪的暂时中断，使计数器无法累积计数，这种现象叫整周跳变。

8.按照《规范》规定，我国GPS测量按其精度依次划分为AA、A、B、C、D、E六级，其中D级网的相邻点之间的平均距离为10～5km，最大距离15km。

9.GPS工作卫星的地面监控系统包括一个主控站、三个注入站和五个监测站。

10.对于卫星精密定位来说，只考虑地球质心引力来计算卫星的运动状态是不能满足精度要求的。

必须考虑地球引力场摄动力、日月摄动力、大气阻力、光压摄动力潮汐摄动力对卫星运动状态的影响。

11.当GPS信号通过电离层时，信号的路径会发生弯曲，传播速度会发生变化。

这种距离改正在天顶方向最大可达50m，在接近地平线方向可达150m。

12.在GPS测量定位中，与接收机有关的误差主要有接收机钟误差

接收机位置误差、天线相位中心位置误差和几何图形强度误差等。

13.PDOP代表空间位置图形强度因子。

1.子午卫星导航系统采用6颗卫星，并都通过地球的南北极运行。

2.自1974年以来，GPS计划已经历了方案论证、系统论证、生产实验三个阶段。

总投资超过200亿美元。

4.协调世界时是综合了世界时与原子时的另一种记时方法，即秒长采用原子时的秒长，时刻采用世界时的时刻。

5.卫星钟采用的是GPS时，它是由主控站按照美国海军天文台（USNO）的协调世界时（UTC）进行调整的。

在1980年1月6日零时对准，不随闰秒增加。

7.在GPS定位测量中，观测值都是以接收机的相位中心位置为准的，所以天线的相位中心应该与其几何中心保持一致。

8.当使用两台或两台以上的接收机，同时对同一组卫星所进行的观测称为同步观测。

9.按照GPS系统的设计方案，GPS定位系统应包括空间卫星部分,地面监控部分和用户接收部分。

11.卫星星历误差实际上就是卫星位置的确定误差。

也是一种起始数据误差，其大小主要取决于卫星跟踪站的数量及空间分布、观测值的数量及精度、轨道计算时所用的轨道模型及定轨软件的完善程度。

12.GPS网的图形设计主要取决于用户的要求、经费、时间、人力以及所投入接收机的类型、数量和后勤保障条件等。

13.根据不同的用途，GPS网的图形布设通常有点连式,边连式,网连式及边点混合连接四种基本方式。

选择什么方式组网，取决于工程所要求的精度、野外条件及GPS接收机台数等因素。

1.GPS定位的实质就是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采取空间距离后方交会的方法，确定待定点的空间位置。

2.我国自行建立第一代卫星导航定位系统“北斗导航系统”是全天候、全天时提供卫星导航信息的区域导航系统，它由两颗工作卫星和一颗备份星组成了完整的卫星导航定位系统。

3.由于地球内部和外部的动力学因素，地球极点在地球表面上的位置随时间而变化，这种现象叫极移。

随时间而变化的极点叫瞬时极，某一时期瞬时极的平均位置叫平地极，简称平极。

4.就整个地球空间而言，参心坐标系的不足之处主要表现在：

它不适合建立全球统一坐标系的要求、它不便于研究全球重力场、平、高控制网分离，破坏了空间点三维坐标完整性。

5.GPS信号接收机，按用途的不同，可分为导航型、测地型和授时型等三种。

6.数据码即导航电文，它包含着卫星的星历、卫星工作状态、时间系统、卫星钟运行状态、轨道摄动改正、大气折射改正、由C/A码捕获P码的信息等。

7.动态定位是用GPS信号实时地测得运动载体的位置。

按照接

收机载体的运行速度，又将动态定位分成低动态、中等动态、高动态三种形式。

8.单点定位就是独立确定待定点在坐标系统中的绝对位置其定位结果属WGS－84坐标系统。

9.考虑到GPS定位时的误差源，常用的差分法有如下三种：

在接收机间求一次差；在接收机和卫星间求二次差；在接收机、卫星和观测历元间求三次差。

11.在进行GPS测量时，观测量中存在着系统误差和偶然误差。

其中系统误差影响尤其显著。

12.GPS网一般是求得测站点的三维坐标，其中高程为大地高，而实际应用的高程系统为正常高系统。

13.GPS定位精度同卫星与测站构成的图形强度有关，与能同步跟踪的卫星数和接收机使用的通道数有关。

14.天线的定向标志线应指向正北。

其中A与B级在顾及当地磁偏角修正后，定向误差不应大于±5°天线底盘上的圆水准气泡必须居中。

15.利用双频技术可以消除或减弱电离层折射对观测量的影响，基线长度不受限制，所以定位精度和作业效率较高。

2．HDOP代表水平分量精度因子。

VDOP代表垂直分量精度因子。

3.在GPS定位测量中，观测值都是以接收机的相位中心位置为准的，所以天线的相位中心应该与其几何中心保持一致。

7．动态定位是用GPS信号实时地测得运动载体的位置。

按照接收机载体的运行速度，又将动态定位分成低动态中等动态高动态三种形式。

8．GPS网一般是求得测站点的三维坐标，其中

高程为大地高，而实际应用的高程系统为正常高系统。

7．利用GPS进行定位有多种方式，如果就用户接收机天线所处的状态而言，定位方式分为静态定位和动态定位；若按参考点的不同位置，又可分为单点定位和相对定位。

8．GPS定位的实质就是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采取空间距离后方交会的方法，确定待定点的空间位置。

1.1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星发射成功，标志着人类进入了空间技术的新时代。

2.GPS工作卫星的主体呈圆柱形，整体在轨重量为843.68㎏，它的设计寿命为7.5年。

3.我国的GPS卫星跟踪网是由拉萨、乌鲁木齐、北京、武汉、上海、长春、昆明等七个跟踪站组成的。

4.当地球自转360°时，卫星绕地球运行两圈，环绕地球运行一圈的时间为11小时58分。

地面的观测者每天可提前4min见到同一颗卫星，可见时间约为5小时。

这样，观测者至少能观测到4颗卫星，最多可观测到11颗卫星。

5.1968年国际时间局（BIH）决定，采用通过国际协议原点（CIO）和原格林尼治天文台的经线为起始子午线。

起始子午线与相应于CIO的赤道的交点E为经度零点。

这个系统称为“1968BIH”系统。

6.利用GPS进行定位有多种方式，如果就用户接收机天线所处的状态而言，定位方式分为静态定位和动态定位；若按参考点的不同位置，又可分为单点定位和相对定位。

8.协调世界时是综合了世界时与原子时的另一种记时方法，即秒长采用原子时的秒长，时刻采用世界时的时刻。

9.我国西起东经72°，东至东经135°，共跨有5个时区，我国采用东8区的区时作为统一的标准时间。

称作北京时间。

11.用GPS定位的方法大致有四类：

多普勒法、伪距法、射电干涉测量法、载波相位测量法。

目前在测量工作中应用的主要方法是静态定位中的伪距法和载波相位测量法。

12.在接收机和卫星间求二次差，可消去两测站接收机的相对钟差改正。

在实践中应用甚广。

13.卫星星历误差实际上就是卫星位置的确定误差。

也是一种起始数据误差，其大小主要取决于卫星跟踪站的数量及空间分布、观测值的数量及精度、轨道计算时所用的轨道模型及定轨软件的完善程度。

14.理想情况下的卫星运动，是将地球视作匀质球体，且不顾及其它摄动力的影响，卫星只是在地球质心引力作用下而运动。

15.就整个地球空间而言，参心坐标系的不足之处主要表现在：

它不适合建立全球统一坐标系的要求、它不便于研究全球重力场、平、高控制网分离，破坏了空间点三维坐标完整性。

二判断题

2.理想情况下的卫星运动，是将地球视作非匀

质球体，且不顾及其它摄动力的影响，卫星只

是在地球质心引力作用下而运动。

（×）

3.开普勒第一定律告诉我们：

卫星的地心向

径，在相等的时间内所扫过的面积相等。

（×）

4.协调世界时是综合了世界时与原子时的另一

种记时方法，即秒长用原子时的秒长，时刻采

用世界时的时刻。

（√）

5.C/A码的码长较短，易于捕获，但码元宽度

较大，测距精度较低，所以C/A码又称为捕获

码或粗码。

（√）

6.图形强度因子是一个直接影响定位精度、但又独立于观测值和其它误差之外的一个量。

其值恒大于1，最大值可达100，其大小随时间和测站位置而变化。

在GPS测量中，希望DOP越小越好。

（×）

7.对于GPS网的精度要求，主要取决于网的

用途和定位技术所能达到的精度。

精度指标通

常是以相临点间弦长的标准差来表示。

（√）

8.在一个观测时段要几次更换跟踪的卫星。

我们将时段中任一卫星有效观测时间符合要求的卫星，称为有效观测卫星。

（√）

9.GPS网与地面网的联测点最少应有两个。

其中一个作为GPS在地面网坐标系内的定位起算点，两个点间的方位和距离作为GPS网在地面坐标系内定向、长度的起算数据。

（√）

10.由于GPS网的平差及精度评定，主要是由不同时段观测的基线组成异步闭合环的多少及闭合差大小所决定的，与基线边长度和其间所夹角度有关，所以异步网的网形结构与多余观测密切相关。

（×）

1.20世纪50年代末期，美国开始研制多普勒卫星定位技术进行测速、定位的卫星导航系统，叫做子午卫星导航系统。

（√）

3.载波相位测量法定位是利用全球定位系统进行低精度测量及导航的最基本方法。

它的优点是速度快、无多值性问题，利用增加观测时间可以提高定位精度，足以满足部分用户的需要。

（×）

4.在接收机和卫星间求二次差，可消去两测站接收机的相对钟差改正。

在实践中应用甚广。

（√）

5.当利用两台或多台接收机对同一组卫星的同步观测值求差时，可以有效的减弱电离层折射的影响，即使不对电离层折射进行改正，对基线成果的影响一般也不会超过1ppm，所以在短基线上用单频接收机也能获得很好的定位结果。

（√）

6.在测站间求二次差，可以消去卫星钟差参

数。

同时，对于短基线也可大大减弱电离层折

射、对流层折射以及卫星星历误差的影响（×）

7.在GPS定位测量中，观测值都是以接收机的相位中心位置为准的，所以天线的相位中心应该与其几何中心保持一致。

（√）

8.当使用两台或两台以上的接收机，同时对同一组卫星所进行的观测称为同步观测。

（√）

9.GPS定位精度同卫星与测站构成的图形强度有关，与能同步跟踪的卫星数和接收机使用的通道数无关。

（×）

10.观测作业的主要任务是捕获GPS卫星信号，并对其进行跟踪、处理和量测，以获得所需要的定位信息和观测数据。

（√）

4.子午卫星导航系统采用12颗卫星，并都通过地球的南北极运行。

（×）

三、单项选择题

1在20世纪50年代我国建立的1954年北京坐标系，采用的是克拉索夫斯基椭球元素，其长半径和扁率分别为（B）。

A、a=6378140、α=1/298.257

B、a=6378245、α=1/298.3

C、a=6378145、α=1/298.357

D、a=6377245、α=1/298.0

2.使用GPS软件进行平差计算时，需要选择哪种投影方式（A）。

A、横轴墨卡托投影B、高斯投影

C、等角圆锥投影D、等距圆锥投影

3.在进行GPS—RTK实时动态定位时，基准站放在未知点上，测区内仅有两个已知点，（C）定位测量的精度最高。

A、两个已知点上

B、一个已知点高，一个已知点低

C、两个已知点和它们的连线上

D、两个已知点连线的精度

4.单频接收机只能接收经调制的L1信号。

但由于改正模型的不完善，误差较大，所以单频接收机主要用于（A）的精密定位工作。

A、基线较短B、基线较长C、基线≥40kmD、基线≥30km

6.GPS卫星信号取无线电波中L波段的两种不同频率的电磁波作为载波，它们的频率和波长分别为（C）：

A

B、

C、

D、

7.在GPS测量中，观测值都是以接收机的（B）位置为准的，所以天线的相位中心应该与其几何中心保持一致。

A、几何中心B、相位中心

C、点位中心D、高斯投影平面中心

8.GPS系统的空间部分由21颗工作卫星及3颗备用卫星组成，它们均匀分布在（D）相对与赤道的倾角为55°的近似圆形轨道上，它们距地面的平均高度为20200Km，运行周期为11小时58分。

A、3个B、4个C、5个D、6个

9.计量原子时的时钟称为原子钟，国际上是以（C）为基准。

A铷原子钟B氢原子钟C铯原子钟D铂原子钟

10.我国西起东经72°，东至东经135°，共跨有5个时区，我国采用（A）的区时作为统一的标准时间。

称作北京时间。

A、东8区B、西8区C、东6区D、西6区

1.在20世纪50年代我国建立的1954年北京坐标系是（C）坐标系。

A、地心坐标系B、球面坐标系

C、参心坐标系D、天球坐标系

4.双频接收机可以同时接收L1和L2信号，利用双频技术可以消除或减弱（C）对观测量的影响，所以定位精度较高，基线长度不受限制，所以作业效率较高。

A、对流层折射B、多路径误差

C、电离层折射D、相对论效应

5.GPS卫星信号取无线电波中L波段的两种不同频率的电磁波作为载波，在载波L2上调制有（A）。

A、P码和数据码B、C/A码、P码和数据码

C、C/A和数据码D、C/A码、P码

6.在定位工作中可能由于卫星信号被暂时阻挡，或受到外界干扰影响，引起卫星跟踪的暂时中断，使计数器无法累积计数，这种现象叫（A）。

A、整周跳变B、相对论效应

C、地球潮汐D、负荷潮

7.我国自行建立第一代卫星导航定位系统“北斗导航系统”是全天候、全天时提供卫星导航信息的区域导航系统，它由（B）组成了完整的卫星导航定位系统。

A、两颗工作卫星

B、两颗工作卫星和一颗备份星

C、三颗工作卫星

D、三颗工作卫星和一颗备份星

8.卫星钟采用的是GPS时，它是由主控站按照美国海军天文台（USNO）的（D）进行调整的。

在1980年1月6日零时对准，不随闰秒增加。

A、世界时（UT0）B、世界时（UT1）

C、世界时（UT2）D、协调世界时（UTC）

9.在进行GPS—RTK实时动态定位时，需要计算在开阔地带流动站工作的最远距离，已知TRIMMRKⅡ（UHF）数据链无线电发射机天线的高度为9m，流动站天线的高度为2m，则流动站工作的最远距离为（A）。

A、18.72mB、16.72mC、18.61mD、16.61m

10.基准站GPS接收机与TRIMMRKⅡ（UHF）数据链无线电发射机之间的数据传输波特率为（D）。

A、4800B、9600C、19200D、38400

2.在进行GPS—RTK实时动态定位时，需要计算在开阔地带流动站工作的最远距离，已知TRIMMRKⅡ（UHF）数据链无线电发射机天线的高度为9m，流动站天线的高度为2m，则流动站工作的最远距离为（A）。

A、18.72mB、16.72mC、18.61mD、16.61m

5.在GPS测量中，观测值都是以接收机的（B）位置为准的，所以天线的相位中心应该与其几何中心保持一致。

A、几何中心B、相位中心

C、点位中心D、高斯投影平面中心

6.1977年我国极移协作小组确定了我国的地极原点，记作（B）。

A、JYD1958.0B、JYD1968.0

C、JYD1978.0D、JYD1988.0

7.1884年在美国华盛顿召开的国际会议决定采用一种分区统一时刻，把全球按经度划分为24个时区，每个时区的经度差为15 °，则相邻时区的时间相差1h。

这种时刻叫（D）。

A、世界时B、历书时C、恒星时D、区时

8.地球在绕太阳运行时，地球自转轴的方向在天球上缓慢地移动，春分点在黄道上随之缓慢移动，这种现象称为（A）。

A、岁差B、黄赤交角C、黄极D、黄道

10.按照《规范》规定，我国GPS测量按其精度依次划分为AA、A、B、C、D、E六级，最大距离可为平均距离的（B）倍。

A、1～2B、2～3C、1～3D、2～4

5.GPS定位是一种被动定位，必须建立高稳定的频率标准。

因此每颗卫星上都必须安装高精确度的时钟。

当有1×10—9s的时间误差时，将引起（B）㎝的距离误差。

A、20B、30C、40D、50

8.测量工作的直接目的是要确定地面点在空间的位置。

早期解决这一问题都是采用（B）测量的方法。

A、卫星B、天文C、大地D、无线电

四、名词、概念解释

1.参考站

答：

在一定的观测时间内，一台或几台接收机分别固定在一个或几个测站上，一直保持跟踪卫星，其余接收机在这些测站的一定范围内流动站作业，这些固定测站就称为参考站。

2.主控站的作用

答：

主控站拥有以大型电子计算机为主体的数据收集、计算、传播等设备，其主要作用为：

（1）收集数据；

（2）数据处理；（3）监测与协调；（4）控制卫星。

3.区域性GPS大地控制网

答：

区域GPS大地控制网是指国家C、D、E级GPS网或专门为工程项目布测的工程GPS网。

4.同步观测环

答；三台或以上接收机同步观测所获得的基线向量构成的闭合环。

5.GPS卫星的导航电文

答：

GPS卫星的导航电文是用户用来定位和导航的数据基础。

它主要包括：

卫星星历、时钟改正、电离层时延改正、工作状态信息以及C/A码转换到捕捉P码的信息。

1.伪距：

答：

GPS定位采用的是被动式单程测距。

它的信号发射时刻是由卫星钟确定的，收到时刻则是由接收机钟确定的，这就在测定的卫星至接收机的距离中，不可避免地包含着两台钟不同步的误差影响，所以称其为伪距。

2.数据剔除率

答；同一时段中，删除的观测值个数与获取的观测值总数的比值。

3.实测星历

答：

它是根据实测资料进行拟合处理而直接得出的星历。

它需要在一些已知精确位置的点上跟踪卫星来计算观测瞬间的卫星真实位置，从而获得准确可靠的精密星历。

这种星历要在观测后1~2个星期才能得到，这对导航和动态定位无任何意义，但是在静态精密定位中具有重要作用。

4.观测时段

答：

测站上开始接收卫星信号到停止接收，连续观测的时间间隔称为观测时段，简称时段。

5.黄道：

答：

地球绕太阳公转的轨道平面称为黄道面，它与天球相交的大圆称为黄道。

它就是当地球绕太阳公转时，观测者所看到的太阳在天球上运动的轨迹。

1．广播星历：

答：

卫星将地面监测站注入的有关卫星运行轨道的信息，通过发射导航电文传递给用户，用户接收到这些信号进行解码即可获得所需要的卫星星历，这种星历就是广播星历。

3.原子时：

答：

1967年国际计量委员会决定采用铯原子零场在基态的两个超精细能级结构间跃迁辐射频率9192631770个周期的时间间隔为1秒，这样长度的秒，定义为原子时秒，以此为基准的时间系统，称为原子时。

4.静态定位：

答：

如果在定位时，接收机的天线在跟踪GPS卫星过程中，位置处于固定不动的静止状态，这种定位方式称为静态定位。

6.UT0世界时：

答：

是1955年以前各国所使用的一种世界时形式，它是利用天文测量的方法直接对天体观测得到的，其基准是观测台站的瞬时子午圈，所以它既包含了地球自转速度不均匀的影响，也包含了极移的影响。

7.星历误差：

答：

实际上就是卫星位置的确定误差。

星历误差是一种起始数据误差，其大小主要取决于卫星跟踪站的数量及空间分布、观测值的数量及精度、轨道计算时所用的轨道模型及定轨软件的完善程度等。

8.黄极：

答：

过天球中心垂直于黄道面的直线与天球的交点称为黄极。

9.被动式测距：

答：

发射站在规定的时刻内准确地发出信号，用户则根据自己的时钟记录信号到达的时间，根据这一时差

求得单程距离

。

由于用户只需被动的接收信号，故将这种测距方式称为被动式测距。

10.导航电文：

答：

主要包括卫星星历、时钟改正、电离层延时改正、工作状态和C/A码转换到捕获P码的信息。

1.SA技术：

答：

其主要内容是：

（1）在广播星历中有意地加入误差，使定位中的已知点（卫星）的位置精度大为降低；

（2）有意地在卫星钟的钟频信号中加入误差，使钟的频率产生快慢变化，导致测距精度大为降低。

4.UT2世界时：

答：

在UT1世界时中虽然考虑了极移改正，但尚存在地球自转速度不均匀的影响。

为此，在UT1中加入观测瞬间的季节性变化改正数。

5.对流层折射：

答：

对流层的折射率与大气压力、温度和湿度密切相关。

由于大气的对流作用很强，大气状态变化复杂，所以大气折射率的变化及其影响，难以准确地模型化。

6.多普勒定位法：

答：

根据多普勒效应原理，利用GPS卫星较高的射电频率，由积分多普勒计数得出伪距差。

8.图形强度因子：

答：

图形强度因子是一个直接影响定位精度、但又独立于观测值和其它误差之外的一个量。

其值恒大于1，最大值可达10，其大小随时间和测站位置而变化。

在GPS测量中，希望DOP越小越好。

1.多路径效应：

答：

接收机天线在直接收到卫星信号的同时，还可能收到经天线周围地物反射的卫星信号，两种信号叠加就会引起测量参考点的位置变化，这种由于多路径的信号传播所引起的干涉时延效应称作多路径效应。

3.卫星射电干涉测量：

答：

利用GPS卫星射电信号具有白噪声的特性，由两个测站同时观测一颗GPS卫星，通过测量这颗卫星的射电信号到达两个测站的时间差，可以求得站间距离。

4.GPS全球定位系统

答：

GPS全球定位系统是一个空基全天候导航系统，它由美国国防部开发，用以满足军方在地面或近地空间获取一个通用参照系中的位置，速度和时间信息的要求。

5.岁差

答：

在日月引力和其他天体引力对地球隆起部分的作用下，地球自转轴方向不再保持不变，这使春分点在黄道上产生缓慢的西移现象，这种现象在天文学中称为岁差。

1．差分GPS

答：

利用设置在坐标已知的点（基准站）上测定GPS测量定位误差，用以提高在一定范围内其它GPS接收机（流动站）测量定位精度的方法

2．相对定位

答：

确定进行同步观测的接收机之间相对位置的定位方法，称为相对定位。

2．相对论效应

答：

GPS卫星在高20200km的轨道上运行，卫星钟受狭义相对论效应和广义相对论效应的影响，其频率与地面静止钟相比，将发生频率偏移，这是精密定位中必须顾及的一种误差影响因素。

3．轨道摄动

答：

卫星的真实轨道与正常轨道之间的差异，称为轨道摄动。

4．极移

答：

地球瞬时自转轴在地球上随时间而变，称为地极移动，简称极移

五、简答题

1.如何减弱多路径误差

答：

多路径误差不仅与反射系数有关，也和反射物离测站的距离及卫星信号方向有关，无法建立准确的误差改正模型，只能恰当地选择站址，避开信号反射物。

例如：

（1）选设点位时应远离平静的水面，地面有草丛、农作物等植被时能较好吸收微波信号的能量，反