GPS测量原理与应用试卷及答案(共5套).doc

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第一套

一、单项选择题（每小题1分，共10分）

1.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

2.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

3.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）

（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）

4.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

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

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、JYD1968.0C、JYD1978.0D、JYD1988.0

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.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=1/298.257B、a=6378245、α=1/298.3

C、a=6378145、α=1/298.357D、a=6377245、α=1/298.0

9.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、四个C、五个D、6个

10.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2L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

二、名词解释（5×4分）

1、SA技术:

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。

2、多普勒定位法:

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。

3、整周跳变：

接收机在信号跟踪接收过程出现信号中断使计数器无法连续计数，恢复正常后小数部分正确，但整周数发生跳跃，即出现整周跳变。

4、相对论效应：

GPS测量中由于卫星钟和接收机钟在惯性空间钟的运动速度不同以及所处的位置引力位的不同而引起的测量误差。

5、赤经：

指赤道坐标系的经向坐标，过天球上一点的赤经圈与过春分点的二分圈所交的球面角。

三、填空（20×1分）

1、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。

2、GPS定位误差中跟卫星有关的误差主要有星历误差、钟误差、相对论效应。

3、在一般的GPS短基线测量中，向量解的形式应尽量采用双差固定解。

4、GPS控制网的网形主要有：

点连式、边连式、网连式。

5、测地型GPS测量时，其基本观测量是伪距、载波相位。

6、数据码即导航电文，它包含着卫星的星历、卫星、时间系统、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、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通用数据交换格式的名称为：

Rinex。

四、简答题（50分）

1.简述GPS信号接收设备的其结构和作用。

（10分）

答：

（1）天线（带前置放大器）；

（2）信号处理器，用于信号接收、识别和处理；（3）微处理器，用于接收机的控制、数据采集和导航计算；（4）用户信息传输，包括操作板、显示板和数据存储器；（5）精密振荡器，用以产生标准频率；（6）电源。

2.在用GPS信号传递时间时，存在着哪三种时间尺度（时标）？

（10分）

答：

其一为GPS时间，它是一种全球性的时间信号源，用以进行精确的时间比对；二是每颗GPS卫星的时钟；三是用户的接收机时钟。

GPS定时的实质是测定用户时钟相对于GPS时间的偏差，并根据卫星电文给出的有关参数，计算出世界协调时（UTC）。

3、试述历元平天球坐标系到协议地球坐标系的转换过程（15分）

答：

（1）岁差旋转变换

ZM（t0）表示历元J2000.0年平天球坐标系z轴指向，ZM（t）表示所论历元时刻t真天球坐标系z轴指向。

两个坐标系间的变换式为：

式中：

ζA，θA，ZA为岁差参数。

（2）章动旋转变换

类似地有章动旋转变换式：

式中：

ε为所论历元的平黄赤交角，⊿ψ，⊿ε分别为黄经章动和交角章动参数。

（3）瞬时极天球坐标系与瞬时极地球坐标系的转换关系为：

下标et表示对应t时刻的瞬时极地球坐标系，ct表示对应t时刻的瞬时极天球坐标系。

θG为对应平格林尼治子午面的真春分点时角。

（4）平地球坐标系与瞬时地球坐标系的转换公式：

下标em表示平地球坐标系，et表示t时的瞬时地球坐标系，为t时刻以角度表示的极移值。

4、简述所学南方GPS基线处理软件进行控制网内业平差的步骤。

（15分）

答：

一、基线向量解算程序：

（1）.获取观测数据：

a.选择相应接收机类型后进入文件对话框，找到任意一个GPS数据文件

b.对GPS数据文件取名

（2）信息编辑：

输入天线高，测站名和测站坐标。

（3）解算方法及参数选择：

a.L1、L2单频解算；双频宽项（Widelane）解算

b.控制参数（起始历元、总共历元、采样频率、截止角、卫星删除）

（4）解算

（5）解算成果查询

二、网平差程序：

（1）获取基线数据：

建立基线目录，统一基线结果文件格式；选择一个基线结果文件调入。

（2）计算闭合差：

选择基线各种不同解以及编辑删除基线;计算基线闭合差;查询计算结果文件

（3）参数选择：

①坐标系选择;

②输入中央子午线和确定投影方式

③选择坐标转换类型。

求平移参数（shift）,求尺度比参数（scale）,求旋转参数（rot）

④选择海拔高拟合方式。

简单平移（C）；平面拟和（C+X+Y）；XY二次曲面拟和（C+X+Y+XY）；二次曲面拟和（C+X+Y+XY+XX+YY）

（4）平差计算

（5）平差成果查询

第二套

一、单项选择题（每小题1分，共10分）

1.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

2.在使用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.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

4.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

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

6.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

7.我国在1978年以后建立了1980年国家大地坐标系，采用的是1975年国际大地测量与地球物理联合会第十六届大会的推荐值，其长半径和扁率分别为（A）。

A、a=6378140、α=1/298.257B、a=6378245、α=1/298.3

C、a=6378145、α=1/298.357D、a=6377245、α=1/298.0

8.我国西起东经72°，东至东经135°，共跨有（D）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。

A、2B、3C、4D、5

9.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.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

二、名词解释（5×4分）

1、WGS-84大地坐标系:

坐标系的原点是地球的质心,Z轴指向BIH1984.0定义的协议地球极（CTP）方向,X轴指向BIH1984.0的零度子午面和CTP赤道的交点,Y轴和Z,X轴构成右手坐标系。

2、多路径效应:

在GPS测量中，测站周围的反射物所反射的卫星信号进入接收机天线，并和直接来自卫星信号产生干涉，从而使观测值偏离真值。

这种由于多路径的信号传播所引起的干涉时延效应称为多路径效应。

3、伪距:

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。

4、静态定位:

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。

5、广播星历:

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