gps期末复习汇总.docx

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gps期末复习汇总

期末总复习

2020.6.30题型：

单选题、填空题、论述题和计算题

第一章

一、GPS系统组成及作用。

（1）GPS卫星星座（空间部分）

（2）地面监控系统（地面控制部分）

（3）GPS信号接收机（用户设备部分）。

二、中国的北斗导航定位系统（BDS系统）星座特点。

（1）北斗导航轨道是个特殊的混合轨道，可提供更多的可见卫星的数目。

卫星越多，导航定位的精度越高，能支持更长的连续观测时间和更高精度导航数据。

北斗卫星导航系统开放服务可以向全球免费提供定位、测速和授时服务。

（2）北斗卫星导航系统和美国的GPS、俄罗斯的GLONASS相比，增加了通讯功能，一次可传送多达120个汉字的信息，即通过卫星导航终端设备可及时报告用户所处位置。

这个功能在远洋航行、救灾等方面都有重要的应用价值。

（3）用户与用户之间可实现数据交换。

比如物流公司监控，把车上所有货物的信息通过传感器发到信息中心，就可以用北斗链路完成信息收集后进行发射。

只要到了信息中心，可以自动算出发射时间和位置，信息量比GPS强得多。

（4）北斗卫星导航系统功能具备与GPS、GALILEO广泛的互操作性。

北斗用户机可接收北斗、GPS、GALILEO卫星信号，并且实现多种原理的位置报告，稳定性更高。

第二章

一、答：

在天球坐标系中，任一天体的位置可用天球空间直角坐标系和天球球面坐标系来描述。

天球空间直角坐标系：

原点位于地球的质心，z轴指向天球的北极Pn，x轴指向春分点，y轴与x、z轴构成右手坐标系。

天球球面坐标系：

原点位于地球的质心，赤经为含天轴和春分点的天球子午面与经过天体s的天球子午面之间的交角，赤纬为原点至天体的连线与天球赤道面的夹角，向径r为原点至天体的距离。

春分点：

当太阳在黄道上从天球南半球向北半球运行时，黄道与天球赤道的交点。

在天文学和卫星大地测量学中，春分点和天球赤道面是建立参考系的重要基准点和基准面。

黄道：

地球公转的轨道面与天球相交的大圆，即当地球绕太阳公转时，地球上的观测者所见到的太阳在天球上的运动轨迹。

黄道面与赤道面的夹角称为黄赤交角，约23.50。

二、在日月和其它天体引力对地球隆起部分的作用下，地球在绕太阳运行时，自转轴方向不再保持不变，从而使春分点在黄道上产生缓慢西移，此现象在天文学上称为岁差。

在日月引力等因素的影响下，瞬时北天极将绕瞬时平北天极产生旋转，轨迹大致为椭圆。

这种现象称为章动。

三、为了描述地面观测点的位置，有必要建立与地球体相固联的坐标系—地球坐标系（有时称地固坐标系）。

地球坐标系有两种表达方式，即空间直角坐标系和大地坐标系。

地心空间直角坐标系：

原点与地球质心重合，z轴指向地球北极，x轴指向格林尼治平子午面与赤道的交点E，y轴垂直于xoz平面构成右手坐标系。

地心大地坐标系：

地球椭球的中心与地球质心重合，椭球短轴与地球自转轴重合，大地纬度B为过地面点的椭球法线与椭球赤道面的夹角，大地经度L为过地面点的椭球子午面与格林尼治平大地子午面之间的夹角，大地高H为地面点沿椭球法线至椭球面的距离。

任一地面点在地球坐标系中可表示为（X，Y，Z）和（B，L，H），两者可进行互换。

地球自转轴相对于地球体的位置不是固定的，地极点在地球表面上的位置随时间而变化的现象称为极移。

☐以春分点为参考点，由春分点的周日视运动所确定的时间称为恒星时。

☐平太阳连续两次经过本地子午圈的时间间隔为一平太阳日，包含24个平太阳时。

平太阳时也具有地方性，常称为地方平太阳时或地方平时。

1恒星日=0.9972696太阳日=23h56min4.1s

☐以平子夜为零时起算的格林尼治平太阳时称为世界时。

世界时与平太阳时的时间尺度相同，起算点不同

☐年积日：

从当年1月1日开始的累积天数，常用于GPS测量观测计时,第一天测的GPS数据就是仪器标识号+年积日号+当天的时段号。

第三章

在摄动力的作用下的卫星运动称为受摄运动，相应的卫星轨道称为受摄轨道。

而在理想状态下的卫星轨道则称为无摄轨道。

开普勒第一定律卫星运行的轨道为一椭圆，该椭圆的一个焦点与地球质心重合。

开普勒第二定律：

卫星的地心向径在单位时间内所扫过的面积相等。

开普勒第三定律：

卫星运行周期的平方与轨道椭圆长半径的立方之比为一常量，等于GM的倒数。

卫星星历是描述卫星运动轨道的信息，是一组对应某一时刻的卫星轨道参数及其变率。

根据卫星星历可以计算出任一时刻的卫星位置及其速度。

GPS卫星星历分为预报星历和后处理星历。

第四章

C/A码：

是由两个10级反馈移位寄存器组合而产生。

C/A码的码长短，易于捕获；C/A码元宽度大，测距误差低。

P码产生的原理与C/A码相似，但更复杂。

发生电路采用的是两组各由12级反馈移位寄存器构成。

周期长，先捕获C/A码，再根据导航电文信息捕获P码。

载波是一种电磁波，由GPS卫星上原子钟的振荡器产生，其数学表达式为一正弦波。

因此，当码状态+1与载波相乘时，显然不会改变载波的相位；而当码状态取-1与载波相乘时，载波相位将改变180°。

所以当码值由0变为1，或由1变为0时，都会使调制后的载波相位改变180°，称为相位跃迁。

重建载波相位（Reconstructedcarrierphase）是输入的（经多普勒位移的）GPS载波相位与接收仪产生的（名为固定的）参考频率相位，两者之的差。

信号解调的两种方法：

（1）复制码与卫星信号相乘（码相关法）

（2）平方解调技术

GPS接收机

按工作原理划分：

码相关型接收机、平方型接收机、混合型接收机、多路复用通道接收机

根据所接收的卫星信号频率划分：

单频接收机（L1）、双频接收机（L1+L2）

按接收机用途划分：

导航型、测量型接收机、授时型接收机

按接收机性能划分：

X型接收机、Y型接收机、Z型接收机

第五章

伪距：

由GPS卫星发射的测距码信号到达GPS接收机的传播时间乘以光速所得出的站星量测距离。

含有卫星钟与接收机钟钟差、两个钟的非同步误差的影响及电离层和对流层等对信号的传播延迟等的影响，并非站星的真实距离。

时刻载波在空间传输的整周期数它是一个无法通过观测获得的未知数,因而也称为整周未知数.每一个相位观测值中都包含了一个相同的整周未知数,此值不知就不可能精确地解算出定位结果.

周跳：

在GPS载波相位观测中，因卫星信号失锁引起的相位整周跳变。

PDOP值：

空间位置精度因子。

一、名词解释

整周模糊度周跳DGPS伪距固定解（短基线，考虑整周未知数整数特性）浮动解

二、简答

1、为了评价ＧＰＳ定位结果，在导航学中一般采用有关精度因子DOP（DilutionofPrecision）的概念，其定义是什么？

根据不同的要求，采用哪几种不同的精度评价模型和相应的精度因子。

简述PDOP与卫星几何空间分布的关系及其对GPS定位结果的影响。

为了评价定位结果，在导航学中，一般采用有关精度因子（精度衰减因子、精度系数、精度弥散）DOP（DilutionOfPrecision）的概念，其定义：

描述卫星的几何位置对误差贡献的因子。

GPS的误差为测距误差与精度因子之乘积。

平面位置精度因子HDOP（horizontalDOP）：

表征卫星几何位置布局对GPS平面位置精度影响的精度因子

高程精度因子VDOP（VerticalDOP）:

表征卫星几何位置布局对GPS高程定位精度影响的精度因子，

空间位置精度因子PDOP（PositionDOP）：

表征卫星几何位置布局对GPS三维位置精度影响的精度因子

接收机钟差精度因子TDOP（TimeDOP），表征卫星几何位置布局对GPS时间精度影响的精度因子。

几何精度因子GDOP（GeometricDOP），表征卫星几何位置布局对GPS三维位置误差和时间误差综合影响的精度因子

2、何为伪距测量？

写出伪距定位观测方程并解释其式中各项的含义。

1、何为载波相位观测量？

写出载波相位测量观测方程，并解释其各项含义。

2、什么是单差、双差和三差，它们各有什么特点？

3、请简述差分GPS的基本原理。

何为位置差分？

何为距离差分？

三、计算

1、当观测卫星数为5颗，观测历元数为10时，在任一观测站Ti可得观测量的总数是多少？

同时待解的未知数有哪些？

当观测时间较短，定位精度要求不高时，可把接收机钟差视为常数，则此时的未知数又有哪些？

理论上至少必须对相同卫星同步观测几个历元才可解出这些未知数？

第六章

电离层折射误差削弱方法:

a.利用双频观测：

b.利用电离层改正模型加以修正c.利用同步观测值求差d.采用具有CCD技术的单频接收机e.选择最佳观测时间

对流层折射误差:

削弱方法:

a.采用对流层模型加以改正b.引入描述对流层影响的附加待估参数，在数据处理中一并求解。

c.利用同步观测量求差（原理和削弱电离层相同）d.利用水汽辐射计直接测定对流层对信号传播的影响。

多路径效应误差:

削弱方法：

a.选点时要尽量避开高反射体，如垂直面、平面、斜面、水体等。

b.尽量选用能削弱多路径效应的天线。

c.适当延长观测时间，以削弱多路径效应的周期性影响。

d.通过改进跟踪环路削弱多路径。

接收机钟差消弱方法：

a.把每个观测时刻的接收机钟差当作一个独立的未知数，在数据处理中与观测站的位置参数一并求解。

b.和卫星钟差一样，将接收机钟差也表示为多项式形式，并在观测量的平差计算中求解多项式的系数，从而构建接收机钟差模型。

c.通过对同一测站观测到的不同卫星间求差来消除接收机的钟差（如载波相位观测中的双差观测方程）。

接收机的位置误差、天线相位中心位置的偏差

地球自转的影响、GPS控制部分人为或计算机造成的影响地、数据处理软件的影响、球潮汐改正

第七章

◆观测时段（observationsession）：

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

◆同步观测（simulateousobservation）：

两台或两台以上接收机同时对同一组卫星进行的观测。

◆同步观测环（simulateousobservableloop）：

三台或三台以上接收机同步观测所获得的基线向量构成的闭合环。

◆独立观测环（independentobservableloop）：

由独立观测获得的基线向量构成的闭合环。

◆异步观测环（non-simultaneousobservationloop）：

不是完全由同步观测基线所组成的闭合环（即在构成多边形环路的所有基线向量中，只要有非同步观测基线向量）称为异步观测环，简称异步环。

◆独立基线：

对于有N台GPS接收机构成的同步观测环，共可获得J条同步观测基线（J=N·（N-1）/2），其中独立基线数为N-1，即这N-1条边不构成任何检核条件，所以称独立基线。

◆非独立基线：

除独立基线外的其他基线叫非独立基线，总基线数与独立基线数之差既为非独立基线数。

点连式、边连式、混连式、网连式

基线的质量检验需要通过RATIO、RDOP、RMS、同步环闭和差、异步环闭和差和重复基线较差来进行。

第八章

大地高=正常高+高程异常

大地高=正高高程+大地水准面差距

选择题

1以下关于GPS的说法中正确的是（ C）。

A、GPS是目前世界上唯一的全球定位导航系统。

B、GPS是由美国研制的第一代卫星导航定位系统。

C、GPS目前在轨运行的卫星已多达32颗。

D、GPS在一些低纬地区还不能实现实时定位。

2.GPS系统由以下哪三部分组成（D）

A、卫星，接收机，监控站

B、卫星，接收机，注入站

C、卫星，接收机，计算中心

D、卫星，接收机，地面控制站

3在GPS系统中，以下不是卫星作用的是（ ）。

A、向地面发射卫星星历数据。

B、在定位过程中卫星坐标已知。

C、向地面发射高精度时间信息。

D、获取地面测站信息从而完成定位。

4以下关于GPS地面控制部分的说法中错误的是（  ）。

A、地面控制部分细分为计算中心、监控站和注入站。

B、GPS地面控制站有5个，且各站功能固定，不能重复。

C、计算中心既负责计算各种卫星数据，还负责监控卫星。

D、注入站除了负责向卫星发送信息，还接收卫星发射的信息。

5以下关于GPS定位原理的说法中，正确的是（  ）。

A、理论上只要锁定了3颗卫星信号就可实现定位。

B、定位时除了地面测站坐标未知，其它参数都是已知。

C、定位原理中卫星到测站的距离也是待求量。

D、定位精度并不会受到大气层影响。

1以下关于全球导航定位系统的说法中，错误的是（D）。

A、北斗1号属于主动式定位。

B、北斗2号是服务于亚太区域的定位系统。

C、北斗3号于2018年12月27日开始面向全球服务。

D、北斗3号卫星轨道有两种，分别是地球同步静止卫星和中地球轨道卫星。

2以下不是我国的北斗卫星导航定位系统和其他卫星导航定位系统的区别是（   ）

A、北斗有短报文功能，其他系统没有。

B、北斗保留了有源测距方式，其他系统没有。

C、北斗主要是被动式定位，其他系统是主动式定位。

D、北斗在中国区域内定位精度更高，其他系统理论上全球定位精度均匀。

二.填空题（共2题,50.0分）

1为限制非特许用户，美国对这些用户施加了（SA）政策，降低了其定位精度，但是这一政策在2000年5月被取消。

为军事保密的需要，美国又施加了（AS）政策，加强了GPS卫星信号的保密性。

（填字母缩写）

2我国的北斗卫星全球导航定位系统由（33）颗卫星组成，其中地球轨道卫星有（27）颗，地球同步静止卫星有（5）颗，地球倾斜同步卫星有（3）颗。

1以下关于GPS定位时坐标系的说法中错误的是（   ）。

A、描述卫星运行位置和状态时用空固坐标系较合适。

B、描述地面接收机的位置时用地固坐标系较合适。

。

C、天球坐标系和地球坐标系的坐标原点都是地球质心。

。

D、天球坐标系与地球坐标系的z轴指向不同。

2在GPS定位中，坐标系原点一般取地球质心，而坐标轴的指向具有一定的选择性，为了使用上的方便，国际上都通过协议来确定某些全球性坐标系统的坐标轴指向，这种共同确认的坐标系称为（    ）。

A、协议坐标系。

B、天球坐标系。

C、地球坐标系。

D、世界大地坐标系。

3以下关于黄道的说法中，错误的是（   ）。

A、黄道是地球公转的轨道面与天球相交的大圆。

B、黄道是当地球绕太阳公转时，地球上的观测者所见到的太阳在天球上的运动轨迹。

C、黄道面与天球赤道面的夹角称为黄赤交角，约23.5°。

D、垂直于黄道面的直线与天球的交点称为天极。

4以下关于瞬时天球坐标系与瞬时地球坐标系的说法中错误的是（  ）。

A、两种坐标系的坐标原点一样，都是地球质心。

B、两种坐标系的z轴都与地球自转轴重合。

C、瞬时地球坐标系的x轴指向春分点。

D、两种坐标系可通过旋转真春分点时角实现转换。

5以下关于WGS-84坐标系与CGCS2000坐标系的说法中错误的是（   ）。

A、两种坐标系都采用ITRF参考框架。

B、两种坐标系的参考框架历元不一样。

C、两种坐标系可以实现相互转换。

D、WGS-84坐标系属于地心坐标系，CGCS2000坐标系属于参心坐标系。

二.填空题（共5题,50.0分）

1当太阳在黄道上从天球南半球向北半球运行时，黄道与天球赤道的交点称为（ 春分点  ），地球公转至该点时，这一天的昼夜平分。

2在日月和其他天体引力对地球隆起部分的作用下，地球在绕太阳运行时，自转轴方向不再保持不变，从而使（  春分点 ）在黄道上产生缓慢西移，此现象在天文学上称为（ 岁差  ）。

3在日月引力等因素的影响下，（ 瞬时北天极   ）将绕（  瞬时平北天极 ）产生旋转，轨迹大致为椭圆，这种现象称为章动。

4为了将协议天球坐标系的卫星坐标转换为观测历元t时刻的瞬时天球坐标，首先要将其进行（ 岁差  ）旋转变换到（ 瞬时平天球坐标系），然后再进行（ 章动  ）旋转变换到瞬时天球坐标系。

5瞬时地球坐标系可以通过（  极移 ）旋转变换到协议地球坐标系。

1以下关于恒星时的说法中，错误的是（     ）。

A、春分点连续两次经过本地子午圈的时间间隔为一恒星日。

B、同一刻不同地方的恒星时不同，因此恒星时具有地方性。

C、恒星时可分为真恒星时和平恒星时。

D、恒星时是以地球公转为基准的时间系统。

22020年5月20日的年积日是（     ）。

A、140

B、141

C、142

D、143

3以下关于平太阳时与恒星时的说法中错误的是（     ）。

A、平太阳时和恒星时都是以地球自转为基准的时间系统。

B、平太阳时选择的参考点是平太阳，恒星时选择的参考点是春分点。

C、在平太阳时里一年约有365天，在恒星时里一年约有366天。

D、一恒星日的时间约大于一平太阳日的时间。

二.填空题（共5题,62.5分）

1.GPS时属于原子时系统，（  秒长  ）与原子时相同，但与国际原子时的原点不同，因此GPS时与国际原子时在任一瞬间均有一常量偏差为（    19  ）秒。

GPS时与协调时的时刻，规定在1980年1月6日0时一致，随着时间的积累，两者的差异将表现为秒的整数倍。

2为避免发播的原子时与世界时之间产生过大偏差，从1972年采用了一种以（   原子时    ）秒长为基础，在时刻上尽量接近于（   世界时   ）的一种折衷时间系统，称为（   协调世界时    ）。

3原子时的秒长采用国际制秒作为时间单位，它的起点定在1958年1月1日零时零分零秒（经过两次改正后的世界时即UT2），即规定在这一刻原子时与世界时时刻重合。

但事后发现，在该瞬间原子时与世界时的时刻之差为（    0.0039   ）秒。

考虑到不同的地方，原子时之间有差异，为此国际时间局通过国际上大约100座原子钟，通过相互比对及数据处理推算出统一的原子时系统称为（    国际原子时  ）。

4我们现在用的北京时间，实际上是一种世界时，是以平子夜为零时起算的格林尼治（  平太阳时    ）。

5为了使协调时与世界时的时刻相接近，国际上采用（    润秒或跳秒;   ）的方法，即当协调时与世界时的时刻差超过±0.9s时，便在协调时中引入一润秒。

1以下关于无摄卫星轨道参数的描述，错误的是（ D  ）。

•A、轨道长半径和偏心率确定了开普勒椭圆的形状和大小。

•B、升交点赤经和轨道面倾角唯一确定了卫星轨道平面与地球体之间的相对定向。

•C、近地点角距表达了开普勒椭圆在轨道平面上的定向。

•D、升交点赤经和真近点角都是时间的函数，其他都是固定参数。

2为了保证卫星预报星历的必要精度，一般采用（  A  ）的方法。

•A、限制预报星历外推时间间隔。

•B、不断缩短星历更新时间。

•C、对预报星历里面的参数施加各种改正。

•D、增加测站观测时间。

3以下关于卫星星历的说法中错误的是（ C   ）。

•A、预报星历用户在观测时可以通过导航电文实时得到。

•B、广播星历对精密定位服务难以满足其精度要求。

•C、精密星历只有GPS的特许用户才能从信号中获得。

•D、后处理星历是测后自行到相关网站下载得到。

4以下关于卫星运动的说法中错误的是（  D  ）。

•A、只要卫星运行轨道的长半径确定，卫星运动的平均角速度就是个定值。

•B、卫星在椭圆轨道上的运行速度是不断变化的，在近地点处速度最大，在远地点处，速度最小。

•C、真近点角描述了任意时刻卫星在轨道上相对近地点的位置，是时间的函数。

•D、卫星在绕椭圆轨道运行时，各种摄动力决定了它运动的基本规律和特征。

二.填空题（共4题,50.0分）

1当卫星由南向北运行时，其轨道与地球赤道面的交点称为（ 升交点  ），它与春分点之间的地心夹角称为（ 升交点赤经 ），它以近地点之间的地心夹角称为（近地点角距）。

2.卫星星历是描述卫星运动轨道的信息，是一组对应于某一时刻的（卫星轨道参数及其变率），GPS卫星星历分为（预报星历）和（精密星历），根据卫星星历可以计算出任一时刻的（ 卫星位置及其速度 ）。

3.卫星在空中运行时，考虑了各种摄动力对卫星运动状态的影响的运动称为卫星的（受摄运动）。

在这种运动中，卫星轨道参数不再是常数，而是随时间变化的轨道参数。

4.在描述卫星无摄运动的6个开普勒轨道参数中，只有（ 真近点角）是时间的函数，其余均为常数，所以卫星瞬间位置的计算关键在于计算（ 真近点角）。

1以下关于GPS卫星信号的说法中错误的是（ A    ）。

•A、在L1和L2载波上调制的信号内容一样。

•B、GPS卫星信号分量的产生都是在同一个基本频率的控制下产生的。

•C、导航电文是包含有关卫星的星历、卫星工作状态、时间、各种改正等一些信息在里面。

•D、导航电文就是数据码或D码

2以下关于GPS测距码的说法中错误的是（ D     ）。

•A、C/A码的码长短，码元宽度大。

•B、C/A码的测距误差约为2.9m，精度低。

•C、要捕获P码，一般是先捕获C/A码。

•D、P码码元宽度小，所以周期短。

二.填空题（共4题,66.8分）

1.为进行载波相位测量，当用户接收到卫星发布的信号后，需要对载波相位进行恢复或重建载波，目前主要有两种方法，那么分别是（  码相关法   ）和（ 平方法   ）。

2.GPS测距码是一种（  伪码    ），它的特点是具有随机码的良好自相关性，又具有某种确定的编码规则，容易复制。

3.在调制GPS信号时，当码状态+1与载波相乘时不会改变载波的相位，当码状态-1与载波相乘时载波相位将改变180度，这种现象成为（ 相位跃迁）。

4.GPS卫星所发射的信号包括（  载波信号 ）、（ 数据码 ）和测距码三种信号分量，其中测距码又分为（C/A码）和（ P码   ）。

1以下关于GPS接收机的说法中错误的是（ D  ）。

•A、GPS接收机的天线主要作用是将GPS卫星信号转化成电流，并进行放大和变频处理。

•B、GPS接收机天线的增益性，主要是指的是信号放大能力。

。

•C、GPS接收机的天线一般带有前置放大器。

•D、GPS数据处理软件一般指的是内软件。

2以下关于GPS天线相位中心的说法中，错误的是（C    ）。

•A、天线相位中心和天线几何中心可能不一致。

•B、一个天线可能有相位中心，也可能没有相位中心。

•C、天线相位中心的变化主要与信号入射的方位角有关，而与入射的高度角关系较小。

•D、旋转天线法是目前操作最为简单、方便、成本最低的一种天线相位中心检测方法。

正确答案：

 C 我的答案：

C得分：

 25.0分

答案解析：

二.填空题（共2题,50.0分）

1按工作原理分，GPS接收机可分为（码相关型接收机）、（平方型接收机）、（混合型接收机）三种。

（按顺序回答）

2根据所接收的卫星信号频率划分，GPS接收机可分为（单频接收机）和（双频接收机） 

1.以下关于载波相位测量的说法中错误的是（ B   ）。

•A、载波相位测量是目前最精确的GPS测量方法。

•B、载波相位测量不存在多值性问题，因此精度高。

•C、进行载波相位测量前必须进行载波重建。

•D、载波相位测量数据处理复杂。

2.以下关于测码伪距测量的说法中错误的是（  C  ）。

•A、测码伪距测量定