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1、精品资料GPS最全复习题答案.试说明GPS全球定位系统的组成以及各个部分的作用。1. 空间星座部分：GPS卫星星座由24颗（3颗备用）卫星组成，分布在6个轨道内，每个轨道4颗 1）接收和存储由地面监控站发来的导航信息，接收并执行监控站的控制指令。 2）利用卫星上的微处理机，对部分必要的数据进行处理。 3）通过星载的原子钟提供精密的时间标准。 4）向用户发送定位信息。 5）在地面监控站的指令下，通过推进器调整卫星姿态和启用备用卫星。2. 地面监控部分：地面监控部分由分布在全球的5个地面站组成，包括5个监测站，1个主控站，3个信息注入站。监测站：对GPS卫星进行连续观测，进行数据自动采集并监测卫星
2、的工作状况。主 控 站：协调和管理地面监控系统，主要任务：根据本站和其它监测站的观测资料，推算编制各卫星星历、卫星钟 差和大气修正参数，并将数据传送到注入站；提供全球定位系统时间基准；各监测站和GPS卫星原子钟，均应与主控站原子钟同步，测出其间的钟差，将钟差信息编入导航电文，送入注入站；调整偏离轨道的卫星，使之沿预定轨道运行；启用备用卫星代替失效工作卫星。 注入站：在主控站控制下，将主控站推算和编制的卫星星历、钟差、导航电文和其它控制指令等，注入到相应卫星的存储系统，并监测注入信息的正确性。3. 用户设备部分：由GPS接收机硬件和数据处理软件以及微处理机和终端设备组成。 GPS接收机硬件主要接
3、收GPS卫星发射的信号，以获得必要的导航和定信息及观测量，并经简单数据处理而实现实时导航和定位。GPS软件主要对观测数据进行精加工，以便获得精密定位结果。试说明我国北斗导航卫星系统与GPS的区别1）使用范围不同。“北斗一号”是区域卫星导航系统，只能用于中国及其周边地区，而GPS是全球导航定位系统，在全球的任何一点只要卫星信号未被 遮 蔽 或干扰，都 能 接 收到三维坐标 数 据。2）卫星的数量和轨道是不同的。“北斗一号”有3颗，位于高度近3.6万千米的地球同步轨道。3）定位原理不同。“北斗一号”是用户首先发射要求服务的信号，通过卫星转发至地面控制中心地面控制中心计算出用户机的位置后再通过卫星答
4、复用户，而GPS只需要4个卫星的位置信息，由用户接收机解算出三维坐标，由于“北斗一号”本身是二维导航系统，仅靠2颗星的观测信号尚不能定位，观测信号的获得需要具转发或收发信号功能，而通信功能是GPS不具备的。简述地球人造卫星轨道运动所受到的各种摄动力地球引力场摄动力 :地球体的非球性及其质量分布不均匀而引起的作力 日月引力:日月引力引进的卫星位置摄动主要表现为一各长周期摄动太阳光压力:卫星在运行中将直接或间接受太阳光辐射压力的影响而使轨道产生摄动其他摄动力a固体潮及海洋潮汐摄动:固体潮和海洋潮汐将改变地球重力位对卫星产生摄动加速度b大气的摄动力:大气阻力对低轨道卫星特别敏感试画图并用文字说明开普
5、勒轨道6参数（轨道根数）升交点赤经轨道倾角i长半径a偏心率e近地点角距卫星过近地点的时刻t0试述伪随机噪声码测距原理卫星发射的测距码信号经过t秒传播后到达接收机时，接收机在自己的时钟控制下产生一组结构完全相同的测距码复制码，并通过延时器使其延迟时间t将这两组测距码进行相关处理直到自相关系数R（t）=1,使接收机所产生的复制码与接收到的GPS卫星测距码完全对齐，此时t=t.卫星至接收机的距离为t与c的积。试述C/A码和P码的产生过程及特点1） C/A码 ：是 由 两 个 10 级 反 馈 移 位 寄 存 器 组 合 而 产 生 。特 点 ：码 长 较 短 ，易 于 捕 获 ，通 过 捕 获 C/
6、A码 所 得 信 息 ，可以方便捕 获P码（ 捕 获 码 ）；码 元 宽 度 较 大 ，精度较底（粗捕获码）。2） 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。特点：多通过C/A码捕获，码长更短，周期长，精度高，用于较精密导航和定位（精码）。试述导航电文的组成格式导航电文是二进制码，依规定格式组成，按帧向外播送。每帧电文含有1500比特，播送速度50bit/s，每帧播送时间30s。每帧导航电文含5子帧，每子帧含10字，每字30比特，每子帧300比特，播发时间6s。子帧4、5各含25页。子 帧 1、2、3和子 帧 4、5的每页构成一个主帧。主帧中1
7、、2、3的内容每小时更新一次，4、5的内容仅当给卫星注入新的导航电文后才更新什么是预报星历?什么是后处理星历?【6、什么是广播星历？什么是精密星历？两者区别是什么？ 】预报星历：通过卫星发射的含有轨道信息的导航电文传递给用户，经解码获得所需的卫星星历（广播星历或参星历）。后处理星历：一些国家某些部门根据各自建立的跟踪站所获得的精密观测资料，应用与确定预报星历相似的方法而计算的卫星星历，它不包括外推误差（精密星历）。P38 1天球：以地球质心为中心，半径r为任意长的一个假想的球体。大地经纬度：大地经度是指通过参考椭球面上某一点的大地子午面与本初子午面之间的二面角，大地纬度是指过参考椭球面上某一点
8、的法线与赤道面的夹角天文经纬度：天文经度是指本初子午面与过观测点的子午面所夹的二面角，天文纬度是指过某点的铅垂线与赤道平面之间的夹角。黄道：地球公转的轨道面与天球相交的大圆即地球绕太阳公转时，地球上观测者所见到太阳在天球上运动的轨迹春分点：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赤经：从春分点沿着天赤道向东到天体时圈与天赤道的交点所夹的角度赤纬：从天赤道沿着天体的时圈至天体的角度岁差：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在绕太阳运行时自转轴方向不再保持不变，使春分点在黄道上产生缓慢的西移现象章动：在日月引力等因素的影响下，瞬时北平天极将绕瞬时平北天极产生旋转
9、，形成椭圆轨迹，其长半径约为9.2，周期约为18.6年的现象极移：由于地球自转轴相对地球体的位置并不是固定的，因而地极点在地球表面上的位置是随时间而变化的，这种现象称为极移。世界时系统：是以地球自转为基准的一种时间系统。包括恒星时，平太阳时，世界时。原子时：以物质内部原子运动的特征为基础的时间系统。世界时：以平子夜为零时起算的格林尼治平太阳称为世界时原子时（AT）：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。力学时：根据行星在太阳系中的运动所得到的时
10、间称为力学时。协调世界时：为避免发播的原子时与世界时之间产生过大偏差，从1972年起采用的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的时间系统。（协调世界时的秒长等于原子时的秒长，当协调时与世界时的时刻差超过+/-0. 9秒（s）时便在协调时中引入一闰秒）GPS时间系统：GPST，为精密导航和测量需要建立的专用时间系统，由GPS主控站的原子钟控制 ，属于原子时系统，其秒长与原子时相同，但与国际原子时的原点不同IAT（国际原子时）-GPST=19S.2 简述天球坐标系与地球坐标系的区别天球坐标系是一种惯性坐标系，其坐标原点及各坐标轴指向在空间保持不变，用于描述卫星运行位置和状态。
11、地球坐标系则是与地球相关联的坐标系，用于描述地面点的位置。二者区别：天球坐标是天文用的，地球坐标是地理用的 ;天球坐标 能 描 述 星 体 相 对 于 地 球 的 角 度 位 置 ，地 球 坐 标 只 描 述 物 体 在 地 球 表 面 的 位 置 。它 们 都 是 角 坐 标 系 ，但 是 地 球 坐 标 是 以 地 球 表 面 为 球 面 的 ，是有半 径 的 ；而 天 球 坐 标半 径 无 关 ，只 要 是 某 一 球 面 即 可4简述国家坐标系与独立坐标系的不同国家坐标系按规定进行投影分带，通常是是6带或3带，投影面为国家大地基准所确定的参考椭球面，投影带中央经线的投影为纵轴，赤道投影
12、为横轴，它们的交点为原点。独立坐标系不按国家坐标系方法进行定义。（它分为地方坐标系和工程坐标系。地方坐标系采用标准投影公式，投影中央经线根据具体要求人为指定，投影面为当地的平均高程面，工程坐标系的坐标原点和坐标轴的指向都根据具体要求人为指定，坐标归化到指定的高程面上。）6简述高斯平面直角坐标系与UTM坐标系之间的区别1、从投影几何方式看，高斯-克吕格投影是“等角横切圆柱投影”， UTM投影是“等角横轴割圆柱投影”高斯投影带中中央经线保持长度不变，UTM投影带中有南纬80度、北纬84度两条等高圈，投影后两条割线上没有变形，中央经线上长度比 0.9996。2、从分带方式看，两者的分带起点不同，高斯
13、-克吕格投影自0度子午线起每隔经差6度自西向东分带，第1带的中央经度为3；UTM投影自西经180起每隔经差6度自西向东分带，第1带的中央经度为-177，因此高斯-克吕格投影的第1带是UTM的第31带4我国大于等于50万的大中比例尺地形图多采用六度带高斯-克吕格投影，三度带高斯-克吕格投影多用于大比例尺测图。而卫星影像资料常采用UTM投影。3、 UTM投影带内变形差异比高斯投影更小。7简述GPS定位时间系统与协调世界时UTC之间的区别 UTC ：原 子 时 虽 然 是 秒 长 均 匀 的 ，稳 定 度 很 高 的 时 间 系 统 ，但 其 与 地 球 自 转 无 关 。世界时虽不均匀，但与地球自
14、转紧密相关，原 子 时 的 秒 长 与 世 界 时 的 秒 长 不 相 等 ，两 者 每 年 相 差 1秒，如 此 积 累 下 去 两 者 会 愈 差 愈 大 。为 了 协 调 原 子 时 与 世 界 时 的 关 系 ，建 立 了 一 种 折 衷 的 时 间 系 统 称 之 为 协 调 世 界 时 UTC 。 GPS定位时由GPS主 控 站 的 高 精 度 原 子 钟 守 时 与 授 时 。长 采 用 原 子 时 秒 长 。起 点 ：1 9 8 0 年1月6日0时 。表 示 方 法 ：GP S周+ 一周内的秒数 二 者 的 关 系：GPST = UTC + n119 (s) 1980年1月6日
15、0时, n =19,GPST与UTC时 相 一 至8简述恒星时，真太阳时与平太阳时的区别。恒星时是以春分点为参考点，同春分点的周日视运动所确定的时间，春分点两次经过地方上子午圈的时间间隔为一恒星日。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。真太阳时以真正的太阳为参考点，太阳视圆面中心连续两次上中天的时间间隔叫一个真太阳日，一个真太阳日分为24小时。由于真太阳的运行速度和时角变化率不均匀，不适于作为计量均匀时间的基准。一个恒星日=一个平太阳日-355.909。真太阳时与平太阳时的时刻之差即为时差。P782开普勒三定律开普勒第一定律:卫星运行的轨道为一椭圆，该椭圆的一
16、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。综合：通过GPS观测得到WGS84下的UTM投影坐标，如何转换到北京54下的高斯克吕格投影坐标？分已知和未知转换参数两种情况讨论（可以画图表示）1：已知参数的情况（B，L）wgs84经纬度坐标-（X,Y,Z）wgs84空间直角坐标，带入已知参数-(X,Y,Z)bj54-(B,L)bj54,在通过高斯正算-(x,y)bj54平面坐标2：未知参数的情况利用bj54和wgs84下的4对控制点，利用最小二乘法迭代多次，求得布尔莎7参数，
17、3个平移参数，3个旋转参数，1个缩放参数然后同1差分动态定位方式是用安设在一个运动载体的上GPS信号接收机,及安设在一个基准点上的另一台GPS信号接收机,联合测得该运动载体的实时位置,从而描绘出该运动载体的运行轨迹,故差分动态定位又称为相对动态定位。试写出伪距观测量的表达式（顾及大气折射影响），并说明各项符号的意义？1.测码伪距动态绝对定位法如果于历元t观测站至所测卫星之间的伪距已经经过卫星钟差改正：其中,分别的意思是：卫星Sj到测站Ti间的几何距离，接收机钟与卫星钟之间相对钟差的等效距离误差。电离层折射延迟等效距离误差和对流层折射延迟等效距离误差。2.测相伪距动态绝对定位法在协议地球坐标系中
18、，测相伪距的观测方程为为：（GPS5，30，书上在p82，书上的具体）简述载波相位测量的原理，试述整周未知数的确定有哪几种方法？并简要说明各种方法的含义？载波相位测量的观测量是GPS接收机所接收的卫星载波信号与接收机产生的基准信号的相位差。 整周未知数的确定方法：按解算时间长短划分：经典静态相对定位法和快速解算法。经典静态相对定位法：将其作为待定量，在平差计算中求解，为提高解的可靠性，所需观测时间较长。快速解算法包括：交换天线法：在观测之前，先在基准站附近5-10m处选择一个天线交换点，将两台接收机天线分别安置在该基线两端，同步观测2-8个历元后，相互交换天线，并继续观测若干历元；最后将两天线
19、恢复到原来位置。此时固定站与天线交换点之间的基线向量视为起始基线向量，利用天线交换前后的同步观测量，求解基线向量，进而确定整周未知数。P码双频技术;通过P码与载波相位观测量的综合处理来确定整周未知数的方法。搜索法:以数理统计理论的参数估计和假设检验为基础，利用初始平差的解向量（点的坐标和整周未知数的实数解）及其精度信息（方差与协方差和单位权中误差），确定在某一置信区间整周未知数可能的整数解的组合，然后将整周未知数的每一组合作为已知值，重复进行平差计算，其中使估值的验后方差（或方差和）为最小的一组整周未知数就是所搜索的整周未知数的最佳估值。滤波法、模糊函数法等，所需观测时间较短，一般为数分钟。按
20、接收机状态区分；静态法和动态法。前述的快速算法，虽然观测时间很短，仍属静态法，动态法是在接收机载体的运动过程中确定整周未知数的方法动态法：根据运动过程中GPS对卫星载波信号的短时间观测值与参考站的同步观测值一起，利用快速解算整周未知数技术确定初始整周未知数。简述伪距差分和位置差分的概念，并说明其缺点或不足之处伪距差分：利用基准站已知坐标求出测站至卫星的距离，将其与有误差的测量值比较，滤波后将所有卫星偏差值发送给用户，用户以此修正伪距，进而求出自身坐标。随用户与基准站距离增大，精度降低。 位置差分：利用已知点GPS接收4颗或以上卫星信号，求出基准站坐标，将它与已知点坐标差值（改正数）发给用户，用
21、户以此修正观测坐标。要求基准站和用户同时观测相同卫星，难度大，且效果不如伪距差分。试述载波相位差分的基本原理在基准站上安置一台GPS接收机，对卫星进行连续观测，并通过无线电设备实时地将观测数据及测站坐标信息传送给用户，用户站一方面通过接收GPS卫星信号，另一方面通过无线电接收机设备接收基准站传送的信息，根据相对定位原理进行数据处理，实时地以厘米级的精度给出用户站三维坐标。（载波相位差分方法分为两类：修正法：基准站将载波相位的改正量发送给用户站并对用户站的载波相位进行改正实现定位。求差法：将基准站的载波相位发送给用户站，并由用户站对观测值求差进行坐标解算。）什么是单差、双差、三差模型？并说明它们
22、各自有哪些特点？单差模型：在不同观测站同步观测相同卫星所得观测量之差。卫星钟差的影响已经消除同时削弱卫星星历误差，电离层对流层折射影响。双差模型：在不同观测站同步观测同一组卫星所得单差之差。消除了接收机钟差的影响但可能组成的双差观测方程数将进一步减少。三差模型: 于不同历元同步观测同一组卫星所得观测量的双差之差。消除了整周未知数的影响但使观测的方程的数量进一步减少。试写出单差、双差、三差观测方程单差：在不同观测站同步观测相同卫星所得观测量之差。双差：在不同观测站同步观测同一组卫星所得单差之差。三差：于不同历元同步观测同一组卫星所得观测量的双差之差。试述RTK的定位原理及RTK系统的组成RTK测
23、量技术是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量技术。在基准站再安置一台GPS接收机对所有可见GPS卫星进行连续观测，并将其观测数据通过无线电传输设备实时地发送给用户观测站。在用户观测站上GPS接收机在接收卫星信号的同时通过无线电接收设备接收基准站传输的观测数据，对其定位结果进行改正，从而提高定位精度。系统组成：GPS接收机（基准站接收机，用户接收机），数据传输系统，软件系统试述GPS测量定位中误差的种类，并说明产生的原因（1）误差来源：与卫星有关的误差（卫星轨道误差、卫星钟差、相对论效应）、与传播途径有关的误差（电离层延迟、对流层延迟、多路径效应）、与接收设备有关的误差（接收机天线相位中心
24、的偏差和变化、接收机钟差、接收机内部噪声）。 （2）a.卫星星历误差：由星历所给出的卫星在空间中的位置与其实际位置之差。 b.卫星钟差：卫星钟读数与真实的GPS时间之差。 c.相对论效应：相对论效应是由于卫星钟和接收机钟所处的状态（运动速度和重力位）不同而引起卫星钟与接收机钟之间产生相对钟误差的现象。 d.电离层折射：当GPS信号通过电离层时，信号的路径会发生弯曲，传播速度也会发生变化，所以用信号的传播时间乘上真空中光速而得到的距离就会不等于卫星至接收机间的几何距离，这种偏差叫电离层折射误差。 e.对流层折射：当GPS信号通过对流层时，信号的路径会发生弯曲，传播速度也会发生变化，所以用信号的传
25、播时间乘上真空中光速而得到的距离就会不等于卫星至接收机间的几何距离，这种偏差叫对流层折射误差。 f.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“多路径误差”。 g.接收机钟误差：接收机钟读数与真实的GPS时间之差。 h.接收机的位置误差：特点与对中、整平、量高有关。 i.天线相位中心的偏差与变化：天线相位中心与天线几何中心之间的差异。 j.其他误差：地球自转、地球潮汐什么是多路径效应效应，如何消弱其对GPS测量定位的影响？多路径效应：也称多路径误差，即接收机天线除直接收到卫星发
26、射的信号外，还可能收到经天线周围地物一次或多次反射的卫星信号。两种信号迭加，将引起测量参考点位置变化，使观测量产生误差。在一般反射环境下，对测码伪距的影响达米级，对测相伪距影响达厘米级。在高反射环境中，影响显著增大，且常常导致卫星失锁和产生周跳。 措施：（1）安置接收机天线的环境应避开较强发射面，如水面、平坦光滑的地面和建筑表面。（2）选择造型适宜且屏蔽良好的天线如扼流圈天线。（3）适当延长观测时间，削弱周期性影响。（4）改善接收机的电路设计。试述GPS接收机的分类（1）按工作原理：码相关型、平方型、混合型（2）据接收机信号通道类型：多通道、序贯通道、多路复用通道（3）据所接收的卫星信号频率：
27、单频、双频（4）按用途：导航型、测量型、授时型。P114 1GPS定位：即全球定位系统GPS导航：实时测量运动载体位置、速度、方位和时间，引导后续预定目标位置。3.绝对定位：绝对定位是以地球质心为参考点，确定接收机天线在WGS-84坐标系中的绝对位置。作业仅需一台接收机工作，所以也成为单点定位。绝对定位：在地球协议坐标系中，确定观测站相对地球质心的位置。相对定位：是指在协议地球坐标系中，确定观测站与地面某一参考点之间的相对位置。动态定位：在定位过程中，接收机天线处于运动状态。静态绝对定位：接收机天线处于静止状态下确定观测站坐标的方法。静态相对定位：利用两台GPS接收机分别安置在基线的两端，同步
28、观测相同的GPS卫星以确定基线端点在协议地球坐标系中的相对位置或基线向量。差分动态定位：利用基准站接收机和移动载体同步观测实时定位。整周未知数：表示从某一起始观测历元至目标终止历元之间的载波相位整周数（已知量），由于它一般未知，故称整周未知数。整周跳变：在跟踪卫星的过程中，由于某种原因如信号被挡或受无线电干扰造成失锁使计数器无法连续计数而失去一部分整数称为整周跳变。几何分布精度因子：三维位置精度因子PDOP、钟差精度因子TDOP、垂直分量精度因子VDOP、水平分量精度因子HDOP3在静态单点定位中，若观测了一个小时（历元间隔15秒），试问可构成多少个伪距观测方程？并文字符号写出一个伪距观测方程
29、。 由题可知有4个历元，又因为至少要测定4颗卫星的距离才能解算出接收机的三维坐标，所以就设有四颗卫星，那观测方程就有16个。观测方程见下：4试写出单差、双差及三差的观测方程, 并说明各自的特点。各观测方程见下图1.单差的特点：（1）消除了卫星钟误差的影响；（2）大大削弱了卫星星历误差的影响；（3）大大削弱了对流层折射和电离层折射的影响，在短距离内几乎可以完全消除其影响。2.双差的特点：（1）是不同观测站，同步观测的同一组卫星的单差观测量之差；（2）双差观测值中可以消除与接收机有关的载波相位及其钟差项。3.三差的特点：（1）是不同历元，同步观测同一组卫星所得双差观测量之差；（2）其观测方程中不存
30、在整周未知数。（3）三差观测值中可以消除与卫星和接收机有关的初始整周模糊度项N。5试述确定整周未知数的几种方法, 并说明用载波相位观测量的高次差来分析整周跳变过程。整周未知数确定：伪距法 观测：L+CA or PCA or PP=公式多普勒法 原理:波源与观测者相对运动,接收机频率随距离异变 设连续跟踪卫星,三差-消去No 公式 用差值(1-2)定位求解Go and Stop法 原理:初始化确定No,连续跟踪卫星,接收机移动至待定位点I,不需要重新确定No 关键:A:初始化确定No B:连续跟踪卫星不失锁 初始化确定No 基线法-在两已知点上同步观测卫星(5-10分钟),通过基线反算出No经典
31、平差法-消No作为未知待定参数估算 公式 -误差方程增加一个未知参数No,需要五颗卫星定位两次设站法 原理:伪距法原理+误差方程参数优化(卫星几何图形变化)+消弱系统误差方法:标准时段两端少时观测快速模糊度解算法 动态实时OFF 双频L1L2<1分钟确定No 整周跳变的探测与修复方法: 用高次差或多项式拟合法(1)依据:相邻历元载波相位观测值变化规律性、平滑性(2)原理：a、探测放大相邻历元载波相位观测值变化，两相邻历元观测值间求差：一次、二次五次 判断：两相邻历元观测值间求差 无周跳时，高次差变化趋近于0 曲线拟和多项式模型推估载波相位观测值b、修复 根据周跳变化前5-6个正确相位观测
32、值及高次差插值外推求截恢复正常跟踪观测值，整周计数c、实现 两相邻历元观测值间求差+多项式曲线拟合6简述单基准差分、区域差分、广域差分的优缺点。A.单基准差分：优点：结构和算法较为简单。缺点：定位精度将随着用户站与基准站之间的距离增加而迅速降低。此外，由于用户站只是根据单个基准站所提供的改正信息来进行定位改正，精度和可靠性较差。当基准站出现故障，用户站便无法进行差分定位，如果基准站给出的改正信号错误，用户站的定位结果就不正确。B.区域差分：优点：较单基准差分的可靠性和精度均有所提高。缺点：将各种误差综合在一起，用统一的模型进行改正，而不考虑不同的误差对定位精度的影响是不一样的，所以这种差分会存
33、在不合理的因素影响定位精度，并且这种精度将会随着用户到基准站的距离增加而变大，导致定位精度迅速的下降。只有在用户站距基准站不远时，才能获得较好的精度，因而，基准站必须保持一定的密度和均匀度，那么当区域覆盖的面积很大时，所需的基准站的数量将十分惊人的，并且，还存在着某些区域无法建设永久性的基准站问题，这都限制了区域差分的应用范围。C.广域差分：优点：1.其定位精度与用户站至基准站的距离无关；2.在大区域内建立广域差分GPS网比区域GPS网需要的监测站数量少，投资小；3.具有较均匀的精度分布，在其覆盖范围内，任意地区其定位精度大致相当，而且定位精度比区域差分高； 4.其覆盖区域可扩展到区域差分GP
34、S不益发挥作用的地域，例如：海洋、沙漠、森林等。缺点：其运用的软件设备及通信工具昂贵，软件技术复杂，运用和维持费用较区域差分GPS高的多。7简述卫星的空间分布对定位精度的影响。答：在GPS静态定位中其定位精度取决于以下两个因素：一个是单位权中误差（它是由码相关伪距测量的精度、卫星星历精度以及大气折射影响等因素确定的）；另一则为未知参数的协因数矩阵（是由观测卫星的空间几何分布确定）。在导航及定位测量中，记未知参数的协因数矩阵为Q,那矩阵中各元素反映了在不同的卫星空间几何分布情况下，不同参数的定位精度及其相关性信息。利用这些元素来描述卫星空间分布对精度的影响。有：三维位置精度PDOP；钟差精度因子
35、TDOP；垂直分量精度因子VDOP；水平分量精度因子HDOP。这四个因子就反映了卫星的空间位置对定位的精度的影响。8实时动态差分定位有哪几种方法?并说明各自的特点。1、快速静态测量特点：要求接收机在每一用户站上静止进行观测，也就是用户站的接收机在流动过程中不必保持对GPS卫星的连续跟踪，定位精度可达到1-2这种方法可应用于城市、矿山等区域性的控制测量、工程测量、地籍测量等。2、准动态测量特点：要求流动的接收机在观测工作之前，首先在某一起始点上静止地进行观测，以便快速的解算整周未知数实时的进行初始化工作。初始化后，流动的接收机在每一流动的观测站上，只需静止观测几个历元，并连同基准站的同步观测数据
36、，实时的解算出流动站的三维坐标。目前定位的精度可达到厘米级。要保证对卫星的连续跟踪，一旦失锁，便要重新初始化。主要应用于地籍测量、碎步测量、路线测量和工程放样等。3、动态测量特点：一般需要在先在某一起始点上，静止的观测数分钟，以便进行初始化工作。之后，运动的接收机预定的采用时间间隔自动的进行观测，并连同基准站的同步观测数据，实时的确定采样点的空间位置。目前定位的精度可达厘米级，这种模式也需要保持对卫星的连续跟踪。9若在两个测站上同步观测(6颗卫星)7300个历元，试问：可组成多少个单差、双差及三差观测方程?并说明各自所含未知数的个数。 单差方程的个数：n=(n1-1)n2n3=（2-1）673
37、00=43800 未知数个数：u=(n1-1)(3+n2+n3)=(2-1)(3+6+7300)=7309 双差方程的个数：N=(n1-1)(n2-1)n3=36500 未知数个数：u=3(n1-1)+(n2-1)(n1-1)=3+57299=36498 三差方程的个数：n=(n1-1)(n2-1)(n3-1)=36495 未知数个数：u=3(n1-1)=3其中N1表示测站数即为2；N2表示卫星数即为6；N3表示历元数即为7300p130 1试述GPS测量定位中误差的种类，并说明产生的原因按性质分偶然误差:包括多路径效应误差和观测误差等。系统误差:主要包括卫星的轨道误差、卫星钟差、接收机钟差、
38、以及大气折射的误差等。按来源分与卫星有关的误差卫星轨道误差卫星钟差相对论效应与传播途径有关的误差电离层延迟对流层延迟多路径效应与接收设备有关的误差接收机天线相位中心的偏差和变化接收机钟差接收机内部噪声（1）误差来源：与卫星有关的误差（卫星轨道误差、卫星钟差、相对论效应）、与传播途径有关的误差（电离层延迟、对流层延迟、多路径效应）、与接收设备有关的误差（接收机天线相位中心的偏差和变化、接收机钟差、接收机内部噪声）。 （2）a.卫星星历误差：由星历所给出的卫星在空间中的位置与其实际位置之差。 b.卫星钟差：卫星钟读数与真实的GPS时间之差。 c.相对论效应：相对论效应是由于卫星钟和接收机钟所处的状
39、态（运动速度和重力位）不同而引起卫星钟与接收机钟之间产生相对钟误差的现象。 d.电离层折射：当GPS信号通过电离层时，信号的路径会发生弯曲，传播速度也会发生变化，所以用信号的传播时间乘上真空中光速而得到的距离就会不等于卫星至接收机间的几何距离，这种偏差叫电离层折射误差。 e.对流层折射：当GPS信号通过对流层时，信号的路径会发生弯曲，传播速度也会发生变化，所以用信号的传播时间乘上真空中光速而得到的距离就会不等于卫星至接收机间的几何距离，这种偏差叫对流层折射误差。 f.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
40、，从而使观测值偏离真值产生所谓的“多路径误差”。 g.接收机钟误差：接收机钟读数与真实的GPS时间之差。 h.接收机的位置误差：特点与对中、整平、量高有关。 i.天线相位中心的偏差与变化：天线相位中心与天线几何中心之间的差异。 j.其他误差：地球自转、地球潮汐2什么是星历误差?它是怎样产生的?如何削弱或消除其对GPS定位所带来影响?星历误差定义：由星历给出的卫星空间位置与卫星实际位置之差 。A.预报星历误差产生：1.星历参数外推(模型误差+数据误差)2.SA技术特征：系统误差(24h变化一次)2.100300mB.实测星历误差产生：1.跟踪监测网数量2.跟踪监测网空间分布3.跟踪观测量及精度(
41、模型误差+数据误差)4.处理软件性能特征：偶然误差削弱对策：1.建立完善GPS卫星跟踪监测网精密定轨；2.相对定位：差分修正、差值解算。3电离层误差、对流层误差是怎样产生的?你认为采用何种方法对削弱GPS测量定位所带来的影响最为有效。为什么?电离层折射误差的产生：天体强辐射，气体分子电离产生大量自由电子和正电荷（离子），导致介质弥散效应。削弱方法：(1)单频接收机1 相对定位（30km）2 电离层延迟改正（航电文提供模型）3 同步观测求差(2)双频接收机 色散效应对流层折射误差产生：大气密度高于电离层，温度随高度变化。削弱方法：1.对流层模型修正；(水汽辐射计测定参数)2.引入描述附加参数，在
42、数据处理中估算；3.同步观测值求差解算(< 20km) 利用同步观测效果比较好，因为可以同时削弱电离层和对流层误差所带来的影响。4多路径效应效应是怎样产生的，如何消弱其对GPS测量定位的影响？多路径效应：也称多路径误差，即接收机天线除直接收到卫星发射的信号外，还可能收到经天线周围地物一次或多次反射的卫星信号。两种信号迭加，将引起测量参考点位置变化，使观测量产生误差。在一般反射环境下，对测码伪距的影响达米级，对测相伪距影响达厘米级。在高反射环境中，影响显著增大，且常常导致卫星失锁和产生周跳。措施：（1）安置接收机天线的环境应避开较强发射面，如水面、平坦光滑的地面和建筑表面。（2）选择造型适
43、宜且屏蔽良好的天线如扼流圈天线。（3）适当延长观测时间，削弱周期性影响。（4）改善接收机的电路设计。5与接收机有关的误差包括哪几种?怎样削弱其影响?（1）接收机钟误差削弱方法： 1) 作为未知参数求解2) 卫星间求差（2）天线相位中心误差削弱方法：同类同向观测；卫星间求差（3）接收机位置误差请描述或画图说明GPS基线解算外部（或内部）处理流程外部：1原始观测数据的读入：首先读取原始的GPS观测数据，一般需要进行格式转换（转成RINEX格式）2外业输入数据的检查与修改：检查的项目包括：测站名，点号，测站坐标，天线高等。目的是避免外业操作时的误操作。3设定基线解算的控制参数：通过控制参数的设定可以实现基线的精化处理。4基线解算：一般是自动化的。5基线质量的检验：基线的质量检验需要通过RATIORDOPRMS，同步环闭和差，异步环闭和差和重复基线较差来进行。6结束数据准备（GPS观测数据、卫星星历、人工观测数据、先验数据等）处理控制参数设置（星历类型、截止高度角、周跳修复方法）软件处理基线结果质量检验结束合格不合格数据预处理（周跳探测与修复、形成差分观测值）组成观测方程（待定参数包括基线向量、整周模糊度等）平差解算（待定参数包括基线向量、整周模糊度等）是否存在劣值观测值或小周跳能否确定整周模糊度参数确确定基线向量的固定解否确定基线向量的浮动解剔除或修复是请任选5题