GPS总结终稿1解析文档格式.docx
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D.夜晚进行GPSI测
2.GPSE星信号的基准频率是多少？
（B）
A1.023MHzB10.23MHzC102.3MHzD1023MHz
3.GPS测量中，卫星钟和接收机钟采用的是哪种时间系统？
A恒星时BGPS寸
4.WGS-84系属于：
（D）
A瞬时天球坐标系
C瞬时地球坐标系
C国际原子时D协调世界时
B协议天球坐标系
D协议地球坐标系
5.载波相位测量值在历元间求差后可消去（D）
A.接收机钟差B卫星钟差C电离层延迟D整周未知数
6.某GPS网采用某型号的GPS^收机指标为：
固定误差为3mm，比例误差为2ppm，对于一条2km的基线，则该基线长度
的中误差为（B）
7.美国GP沖的SA政策对GPSS星钟影响所产生误差可以采用哪种方式减弱（A）
A.测站间求差B.卫星间求差C.历元间求差D.AS
8.在高程应用方面GP阿以直接精确测定测站点的（A）
A.大地高B.正常高C.水准高D.海拔高
9.下列哪种时间标示法最不适合直接用于科学计算？
（A）
A历法B儒略日C约化儒略日D年积日
10.我们可以采用六个轨道根数表示卫星的位置，在无摄运动中，六个轨道根数中会随着时间变化的根数是（
A.轨道长半轴B.轨道倾角C.升交点赤经D.平近点角
11.GPST播星历中包含哪些内容（ACD）
A.GPS2星的六个轨道根数B.GPS观测的差分改正
C.GP卫星钟的改正D.GPSS星的健康状态
12.GPSt位中，为了尽量减弱和消除电离层延迟可以采取以下那些方法（ABC
A.采用差分方式观测B.控制基线长度
C.采用双频改正D.采用水汽辐射计
13.宽巷组合观测值的特点有（ABC）
A波长较长B易于确定整周模糊度
C测量噪声较大D无电离层折射延迟
14.对于导航电文的第三数据块，下列哪些说法正确？
（ABCD）
A第三数据块包含在第四、五子帧中
B给出了其余GPS卫星的概略星历
C由25个页面组成
D可用于拟定观测计划
15.可以通过下列哪些类型的文件获取
A.SP3文件
C.RINEX格式的N文件
16.产生整周跳变的原因包括（
A.接收机在高速动态下运行
GPS卫星位置信息（AC）
B.RINE潴式的M文件
D.RINEX&
式的0文件
ACD）
B.接收机电源故障
C.信号被干扰
17.天顶方向的总电子含量与（
A.卫星高度角
C.太阳活动情况
18.GPS数据处理通常分为（
A.GP删基线处理
C.GP删平差
D.信号被遮挡
BCD）相关
B地方时
D测站地理位置
AC）主要阶段。
B.GPS数据分发
D.GPSRTK
19.GPSi量中的误差按来源不同可以分为（ABC
A.与传播路径有关的误差B.与卫星有关的误差
C与接收设备有关的误差D与测站环境有关的误差
20.GPS^收机天线平均相位中心偏差与（AB）有关
A.天线类型B.接收信号频率
C.卫星天线相位中心偏差D.SA
21、载波相位观测值和用C/A码测定的伪距观测值所受到的__B一是相同的
A、电离层延迟B、对流层延迟C多路径误差D、测量噪声
22、GPS观测值在接收机间求差后可消除___C_o
A、电离层延迟B、接收机钟差C、卫星钟差D、对流层延迟
二、判断题
1.接收机的接收通道采用平方律通道的优点是：
可以获得测码伪距；
可以获得导航电文；
重建的载波是全波长的。
错
2.C/A码的一个码元对应的码元宽度为29.3米。
错
3.导航电文的传输速率为50bit/s，以帧”为单位向外发送，需要12.5分钟才能完整地播发一次。
对
4.单点定位中的DOP!
与卫星的数量和几何图形以及观测值的精度有关。
5.通过GPS1对定位，可消除卫星钟差和多路径误差的影响。
6.同一时刻L1载波相位测量观测值与C/A码伪距测量观测值所受到的电离层延迟是相同的。
7.同一时刻L1载波相位测量观测值与C/A码伪距测量观测值所受到的对流层延迟是相同的。
8.同一时刻L1载波相位测量观测值与C/A码伪距测量观测值所受到的多路径误差是相同的。
9.常用的对流层延迟模型有霍普菲尔德（Hopfield）改正模型、萨斯塔莫宁（Saastamoinen）改正模型和克罗布歇
（Klobuchar）改正模型。
10.电离层延迟改正中用到的总电子含量与高程、地方时、太阳活动程度等有关。
三、填空题
1.全球定位系统是由空间部分、地面监控部分和用户部分组成的。
其中地面监控部分是由主控站、监测
站、注入站、和通信及辅助系统组成的。
2.GPSE星信号是由载波、测距码、和导航电文三部分组成的。
3.测码伪距观测值所受到的电离层延迟与总电子含量仃EC）成正比，与信号频率的平方成反比。
4.在软件控制下能依次对多个卫星进行观测，且循环观测一次的时间大于20mS的通道称为序贯通道。
5.在接收机间求一次差后可消除卫星钟差参数，继续在卫星间求二次差后可消除接收机间的相对钟差参数，
再在历元间求三次差后可消除双差整周模糊度参数。
6.目前正在运行的全球卫星导航定位系统有GPS和GLONASS。
我国组建的第一代卫星导航定位系统称为北
斗卫星导航定位系统，欧盟计划组建的卫星导航定位系统称为GALILEO。
7.2000年5月初美国政府中止了已实施多年的SA政策。
8.L载波的波长约为19厘米，L载波的波长约为24厘米。
12
9.GPS定位误差按误差的来源分类，跟卫星有关的误差有卫星星历误差、卫星钟差、相对论效应；
跟信号
传播有关的误差有电离层延迟误差、对流层延迟误差、多路径误差；
跟接收机有关的误差有接收机钟差、接收机的安置误差、接收机的测量噪声。
10、单站差分GPS按基准站发送的信息方式来分，可分为位置差分、伪距差分、相位差分。
11、对流层延迟改正模型中的大气折射指数N与温度、气压、湿度等因素有关。
12、GPS卫星信号调制采用二进制相位调制法，当信号为“0时载波的相位不变化,当信号为“1时载波的相位相位变化180度。
13、利用IGS精密星历进行单点定位时，所求得的站坐标属ITRF坐标系。
14、GPS观测值在卫星间求差后，可消除接收机种差。
四、名词解释
卫星信号被挡等原因而引起累积工作中断，则当信号恢复跟踪后整周计数将会丢失，这种'
'
，?
■'
岀错"
正确
的现象称整周跳变。
2、接收通道：
跟踪、量测、处理卫星信号的设备，由无线电元器件、数字电路等硬件和常用软件组成，一个接收通道在同
时间内只能接收一个卫星信号，据工作方式不同，可分为序贯通道、多路复用通道、多通道等。
3、导航电文：
由卫星向用户发送的有关卫星的位置、工作状态、卫星钟差及电离层延迟参数等信息的一组二进制代码，也
称数据码。
4、重建载波：
由于载波上已用二进制相位调制法调制了测距码和导航电文，故接收到的卫星信号的相位也不连续，所以在
进行载波相位测量前，必须设法将调制信号去掉，恢复载波，此项工作称重建载波，一般可采用码相关法、平方法等方法进行。
5、相对论效应：
由于卫星钟和接收机钟所处的重力位不同，运动速度不同而导致钟的误差，前者为广义相对论效应，后者
为狭义相对论效应，对GPS2星而言，其综合影响平均为4.45X10—10•f,可在生产原子钟时调低其频率的方法来解决，其变化部分需用公式加以改正。
6、广域差分GPS:
在相当大的区域中均匀布设少量GP基准站，各基准站均将观测值送往数据处理中心以便卫星星历误差、
卫星钟将、电离层延迟模型等分离岀来，并播发给用户的差分GPS系统称广域差分GPS
7、天线平均相位中心偏差：
天线对中是以其几何中心为准的，而不以平均相位中心为准，两者之差称天线平均相位中心偏差，一般可采用归心改正法或相对定位时天线统一指北的方法等消除其影响。
8整周计数：
载波相位测量的实际观测值为'
厂^⑴小、「门，由两部分组成。
其中■■■■■■■■'
的值为接收机计数
器自动记录的载波相位测量的整波段数，称为整周计数。
9.单点定位：
利用卫星星历及一台GPS接收机的观测值来独立确定该接收机在地球坐标系中绝对坐标的方法。
10.物理同步误差：
卫星钟钟面时与标准GPS寸之间的差异。
11.SA:
美国政府为了限制非特许用户利用GPS勺定位精度的一种政策。
包括"
及门技术。
前者是在广播星历中人为加入误差，以降低卫星星历的精度；
后者是在卫星钟频中引入快速抖动。
12•卫星星历误差：
由卫星星历所给岀的卫星轨道与卫星的实际轨道之差，叫做卫星星历误差
13、被动式测距：
用户自己不发送信号，只是接收发射源发射的信号进行距离测量，称为被动式式测距。
14、单点定位：
根据卫星星历以及一台接收机的观测值来独立确定该接收机在地球坐标系中的绝对坐标的方法称为单点定位，也称绝对定位。
15、静态定位：
在测量时间内，如果待定点参数（待定点的坐标或基线向量）没有可察觉到的变化，将待定参数作为作为固定不变的常数求解，确定这种参数叫做静态定位。
五、简答题
1、举例说明GPS在测量领域中的应用。
答：
（1）用GPS建立和维持全球性的参考框架；
（2）建立各级国家平面控制网；
（3）布设城市控制网、工程测量控制网，进行各种工程测量；
（4）在航空摄影测量、地籍测量、海洋测量中的应用。
2、GPS系统由哪几部分组成，并说明其作用？
GPS系统由三个部分组成：
空间部分（GPS卫星）、地面监控部分和用户部分。
各部分作用如下：
（1）GPS卫星可连续向用户播发用于进行导航定位的测距信号和导航电文，并接收来自地面监控系统的各种信息和命令以维持正常运转。
（2）地面监控系统的主要功能是：
跟踪GPS卫星，确定卫星的运行轨道及卫星钟改正数，进行预报后再按规定格式编制成导航电文，并通过注入站送往卫星。
地面监控系统还能通过注入站向卫星发布各种指令，调整卫星的轨道及时钟读数，修复
故障或启用备用件等。
（3）用户则用GPS接收机来测定从接收机至GPS卫星的距离，并根据卫星星历所给岀的观测瞬间卫星在空间的位置等信息求岀自己的三维位置、三维运动速度和钟差等参数。
3、什么是接收通道？
序贯通道与多路复用通道的工作原理有何区别？
接收机中用来跟踪、处理、量测卫星信号的部件，由无线电元器件、数字电路等硬件和专用软件所组成，称为接收通道。
一个通道在一个时刻只能跟踪一个卫星某一频率的信号。
序贯通道的循环周期大于20ms；
多路复用通道的循环周期小于或等于20ms。
由于导航电文中每个比特持续的时间为20ms,
故多路复用通道可同时采集到各卫星的导航电文，而序贯通道则不能（必须通过其他渠道获得导航电文）。
4、GPS卫星信号由哪几部分组成？
GPS卫星发射的信号由载波、测距码和导航电文三部分组成。
其中：
（1）可运载调制信号的高频振荡波称为载波。
GPS卫星所用的载波有两个：
L1（一1-）和L2
（2）测距码是用于测定从卫星至接收机间的距离的二进制码，包括C/A码和P码。
（3）导航电文是由GPS卫星向用户播发的一组反映卫星在空间的位置、卫星的工作状态、卫星钟的修正参数、电离层延迟
修正参数等重要数据的二进制代码，也称数据码（D码）。
5.测距码调制到载波上的基本原理是怎样的？
GPS卫星信号采用的是二进制相位调制法。
其基本原理是先将导航电文调制在测距码上，然后再将组合码调制到载波
上。
6.与卫星有关的误差包括哪几类？
与卫星有关的误差包括：
卫星星历误差；
卫星钟的钟误差；
相对论效应。
7.总体而言，消除和减弱各种误差影响的方法有哪些？
消除和减弱各种误差影响的主要方法有：
（1）模型改正法
原理：
利用模型计算岀误差影响的大小，直接对观测值进行修正。
适用情况：
对误差的特性、机制及产生原因有较深刻了解，能建立理论或经验公式。
所针对的误差源：
相对论效应，电离层延迟，对流层延迟，卫星钟差。
限制：
有些误差难以模型化。
（2）求差法
通过观测值间一定方式的相互求差，消去或消弱求差观测值中所包含的相同或相似的误差影响。
误差具有较强的空间、时间或其它类型的相关性。
对流层延迟、电离层延迟、卫星轨道误差、卫星钟差、接收机钟差。
空间相关性将随着测站间距离的增加而减弱。
（3）参数法
采用参数估计的方法，将系统性偏差求定岀来。
几乎适用于任何的情况。
不能同时将所有影响均作为参数来估计。
（4）选择较好且适用的软硬件和选择合适的测量地点与方法。
8•用广播星历钟的卫星钟差改正数进行改正后，卫星钟差残余量在什么量级？
进一步进行改正的方法有哪些？
答:
用广播星历的卫星钟差改正数改正后，卫星钟差残余量为5〜10ns,对测距的影响为1.5〜3.0m。
为了适应更高精度的应用，
进一步的改进方法有：
1.利用测码伪距单点定位方法来确定接收机钟的钟差，精度估计可以达到0.1〜0.2二。
2.通过各种渠道获得精确的卫星钟钟差值，一般IGS是比较好的数据来源，目前IGS给岀的卫星钟差的精度可以达到0.1ns。
9•为什么GPS测量中必须仔细地消除钟误差？
在GPS测量中我们是以及卫星信号的传播时间丄-来确定从卫星至接收机的距离的。
其中［为卫星钟所测定的
信号离开卫星的时刻，"
j为接收机钟所测定的信号到达接收机的时刻。
若信号理论卫星时卫星钟相对于标准的GPS时的钟
差为匚『，信号到达接收机时接收机钟相对于标准的
GPS时的钟差为…一：
，那么上述钟误差对测距所造成的影响为
。
由于信号的传播速度c的值很大，因此在GPS测量中必须十分仔细地消除钟误差。
10、什么叫多路径误差？
在GPS测量中可采用哪些方法来消除或削弱多路径误差？
在GPS测量中，被测站附近的物体所反射的卫星信号（反射波）被接收机天线所接收，与直接来自卫星的信号（直接
波）产生干涉，从而使观测值偏离真值产生所谓的多路径效应。
多路径误差”。
这种由于多路径的信号传播所引起的干涉时延效应被称做
多路径效应将严重损害GPS测量的精度，严重时还将引起信号的失锁，是GPS测量中的一种重要的误差源。
要消除或削
弱多路径误差影响可采取的方法和措施有：
1）选择合适的测站
1、避免临近水域；
2、不宜选择山坡上；
3、注意离开高层建筑
二）选择合适的GPS接收机
1、在天线下设置抑径板或抑径圈；
2、接收机天线对极化方向相反的反射信号应有较强的抑制能力；
3、改进接收机的软、硬件
三）适当延长观测时间
11.什么叫GPS接收天线相位中心偏差？
在GPS测量中可用哪些方法来消除其影响？
GPS测量和定位时，天线对中是以接收机天线的几何中心为准的，天线的相位中心与其几何中心在理论应保持一致。
然而，天线的相位中心实际上是随信号输入的强度和方向不同而变化的，即观测时相位中心的瞬时位置（一般称相位中心）与理论上的相位中心将不一致，这种偏差称为天线相位中心偏差。
亦可以将天线相位中心偏差分成两部分考虑：
平均相位中心与天线几何中心的偏差和瞬时相位中心与平均相位中心的偏差。
对于前者的改正可以通过：
1）采用归心改正的方法，这种方法主要用于进行高精度单点定位以及采用不同类型的接收机天线进行相对定位时；
2）对于采用同一类型的接收机天线进行相对定位时，则可通过天线指北的方法来予以消除。
而瞬时相位中心与平均相位中心的差异是随着卫星高度角的不同而变化，且主要表现在高程方向上，平面上一般忽略不计，
它的差异值一般均由接收机生产厂家直接给出，以方便用户使用。
12.在GPS系统是如何用测距码来测定伪距的？
测距码是用以测定从卫星至地面测站间距离的一种二进制码序列。
利用测距码测定伪距，首先假设卫星钟和接收机钟均
无误差，都能与标准的GPS时间保持严格同步。
在某一时刻t卫星在卫星钟的控制下发出某一结构的测距码，与此同时接收机则在接收机钟的控制下产生或者说复制出结构完全相同的测距码（简称复制码）。
由卫星所产生的测距码经△t时间的
传播后到达接收机并被接收机所接收。
由接收机所产生的复制码则经过一个时间延迟器延迟时间t后与接收到的危险能够信
号进行比对。
如果这两个信号尚未对齐，就调整延迟时间T，直至这两个信号对齐为止。
此时复制码的延迟时间T就等于卫
星信号的传播时间△t，将其乘以真空中的光速c后即可得卫星至地面的距离p：
p=T^c=c。
由于卫星钟与接收机钟不同步，以及信号在传播过程中受到大气层的影响使得0C,所以求得的距离p并不等于卫星到地面测站的实际距离，故将其称为伪
距。
13.在全球定位系统中为何要用测距码来测定伪距？
答：
全球定位系统采用测距码来进行伪距测量，而不采用其他手段（如脉冲法），这是因为用测距码来测定伪距具有以下几个优点：
1）易于将微弱的卫星信号提取出来。
卫星信号的发射功率有限，很容易被一些干扰信号（如电视台、移动电话台、微波中继站等）所掩盖，卫星信号的强度一般只有这些噪声信号强度的万分之一或更低。
只有依据伪距码的独特结构，才能将卫星信号从噪声中提取出来；
2）可提高测距精度。
用测距码进行相关处理所获得的伪距观测值可以视为用积分间隔中的每个码分别测距，然后将测得的结果取平均后所获得的均值，其精度显然要高于脉冲法测距的精度；
3）便于用码分多址技术对卫星信号进行识别和处理。
接收机接受信号时，卫星信号会连同噪声一起进入每个通道。
但接收机在每个通道都规定了所观测卫星的PRN号，因此相应通道只产生相对应卫星的复制码，而其他卫星的测距码及噪声与该复制码可视为相互正交，相关系数的影响趋于零。
这样就可以将其他卫星信号及噪声分离出去。
因此让每个通道皆产生与需要观测的卫星相同的测距码，就能同时对视场中的n颗卫星分别进行伪距观测，从而方便地实现对卫星信号的识别和处理；
4）便于对系统进行控制和管理。
采用测距码后，美国国防部可以通过公开某种码的结构或对某种码结构进行保密来对用户使用该系统的程度加以控制。
14.写岀伪距测量的观测方程并详细阐述方程中各项的含义。
伪距测量观测方程：
苴中：
P:
真实的卫地几何距离
P-伪跑观测值
旳J电离层延迟改正
羽®
:
对流层延迟改正
牛：
卫星钟改正数
%•接收机钟改正数
C：
真空中的光速
15.什么是单差、双差和三差，它们各有什么特点？
将直接观测值相减，所获得的结果被当做虚拟观测值，称为载波相位观测值的单差。
包括在卫星间求一次差，在接收机间求一次差，在不同历元间求一次差三种求差法。
在载波相位测量的一次求差基础上继续求差所获得的结果被当成虚拟观测
值，称为双差。
常见的二次求差也有三种：
在接收机和卫星间求二次差；
在接收机和历元间求二次差；
在卫星和历元间求二次差。
二次差仍可继续求差，称为求三次差。
只有一种三次差，即在卫星、接收机和历元间求三次差。
考虑到GPS定位的误差源，实际上广为采用的求差法有三种：
在接收机间求一次差，在接收机和卫星间求二次差，在卫星、接收机和历元间求三次差。
他们各自的特点分别是：
1）在接收机间求一次差：
可以消除卫星钟差；
接收机钟差参数数量减少，但并不能消除接收机钟差；
卫星星历误差、电离层误差、对流层延迟等的影响也可得以减弱。
2）在接收机和卫星间求二次差：
卫星钟差被消去；
接收机相对钟差也被消去；
在每个历元中双差观测方程的数量均比单差观测方程少一个；
参数较少用一般的计算机就可胜任数据处理工作。
3）在卫星、接收机和历元间求三次差：
在二次差的基础上进一步消去了整周模糊度参数，但这并没有多少实际意义；
三
差解是一种浮点解；
三差方程的几何强度较差。
一般在GPS测量中广泛采用双差固定解而不采用三差解，通常仅被当做较
好的初始值，或用于解决整周跳变的探测与修复、整周模糊度的确定等问题。
16.为什么在一般的GPS定位中广泛采用双差观测值？
由于双差观测存在以下的优点：
消去了卫星钟差；
在每个历元中双差观测方程的数量均比单差观测方程少一个；
参数大大减少，用一般的计算机就可胜任数据处理工作。
在载波相位测量中，多余参数的数量往往非常多。
解算数千个未知数时不仅数据处理的工作量十分庞大，而且对计算机以及作业人员的素质也会提岀较高的要求，此外，此外
未知参数过多对解的稳定性也会产生不利的影响
17.为什么在静态相对定位载波测量中广泛采用求差法？
在载波测量中，多余参数的数量往往非常多，这样数据处理的工作量十分庞大，对计算机及作业人员的素质也会提岀较高
的要求。
此外，未知参数过多使得解的稳定性减弱。
而通过观测值相减即求差法可消除多余观测数，从而大大降低了工作量。
18.
什么是宽巷观测值？
如何利用宽巷观测值？
丄。
由于宽巷观测值的波长达86cm，利用它可以很容易准确确定其整周模糊度，进而准确确定
和N2。
19.什么叫整周跳变？
在GPS测量中应如何来解决整周周跳问题?
如果由于某种原因使计数器在某段时间内的累计工作产生中断，那么恢复累计后的所有计数中都含有同一偏差，该偏差
为中断期间所丢失的整周数。
对于不足一周部分而言，由于接收机的正常工作，仍然是正确的，这种整周计数岀现错误而不足一周部分仍然正确的现象称为整周跳变，简称周跳。
周跳会影响结果精度，应该进行探测和修
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