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1、-武大GPS复习资料-第 6 页一、填空（每空0.5分，共20分）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。3.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C级网的相邻点之间的平均距离为1510km，最大距离为40km。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
2、零时对准，不随闰秒增加。6.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。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。10.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。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
3、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。二、单项选择题（每小题1分，共10分）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2.我国在1978年以后建立了1980年国家大地坐标系
4、，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、=1/298.257B、a=6378245、=1/298.3C、a=6378145、=1/298.357D、a=6377245、=1/298.03.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、54.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
5、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
6、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GPSRTK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TRIMMRK（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、16.61m10.基准站GPS接收机与TRIMMRK（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
7、、38400三、名词、概念解释（15分）1.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。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：是一些国家根据自己的卫星跟踪站观测资料，经过事后处理直接计算的卫星星历，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12个星期才能得到，对导航和动态定位毫无意义，但是在静态精密定位中具有重要作用。4.观测
8、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。四、简答题（30分）1.简述GPS网的布网原则。（10分）答：为了用户的利益，GPS网图形设计时应遵循以下原则：（1）GPS网的布设应视其目的，作业时卫星状况，预期达到的精度，成果的可靠性以及工作效率，按照优化设计原则进行。（2）GPS网一般应通过独立观测边构成闭合图形，例如一个或若干个独立观测环，或者附合路线形式，以增加检核条件，提高网的可靠性。（3）GPS网内点与点之
9、间虽不要求通视，但应有利于按常规测量方法进行加密控制时应用。（4）可能条件下，新布设的GPS网应与附近已有的GPS点进行联测；新布设的GPS网点应尽量与地面原有控制网点相联接，联接处的重合点数不应少于三个，且分布均匀，以便可靠地确定GPS网与原有网之间的转换参数。（5）GPS网点，应利用已有水准点联测高程。2.如何减弱GPS接收机钟差。（10分）答：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。认为各观测时刻的接收机钟差间是相关的，像卫星钟那样，将接收机钟差表示为时间多项式，并在观测量的平差计算中求解多项式的系数。此法可大大减少未知数，其成功与否关键在
10、与钟误差模型的有效程度。通过在卫星间求一次差来消除接收机的钟差。3.如何重建载波？其方法和作用如何？（10分）答：在GPS信号中由于已用相位调整的方法在载波上调制了测距码和导航电文，因而接收到的载波的相位已不在连续，所以在进行载波相位测量之前，首先要进行解调工作，设法将调制在载波上的测距码和卫星电文去掉，重新获取载波。重建载波一般可采用两种方法：一是码相关法，另一种是平方法。采用前者，用户可同时提取测距信号和卫星电文，但用户必须知道测距码的结构；采用后者，用户无须掌握测距码的结构，但只能获得载波信号而无法获得测距码和卫星电文。五、论述及分析题（25分）1.根据下列控制网的图形，用三台双频GPS
11、接收机作业，相临点之间的距离约1km，仪器迁移时间约2030分钟，已得分知接收机的使用序号和天线编号如下表，时间为2005年1月17日。请回答下列问题。（20分）根据右图编写定位的先后次序，并根据考试当天的时间在相应位置上写出GPS文件格式；根据下图PDOP值选择最佳的观测时段，填入GPS作业调度表中；根据控制网的图形的观测顺序和观测时间填写GPS作业调度表；序号机号129192293035306武汉大学测绘学院20062007学年第二学期期末考试GPS原理及其应用课程试卷标准答案A卷一、填空题（每空1分，共18分）1.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
12、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。2.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。3.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。4.测码伪距观测值所受到的电离层延迟与总电子含量(TEC)成正比，与信号频率的平方成反比。5.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，载波的相位变化180度。6.在GPS定位中，我们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
13、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。二、名词解释（每小题5分，共30分）1、整周跳变：在载波相位测量中，整周计数是0,itt时间段内的累积值，()rFf则是一个瞬时观测值，观测时若由于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ND，这种()Intf出错()rFf正确的现象称整周跳变。2、多路径误差：经测站附近的反射物反射后的卫星信号若进入GPS接收机就将与直接进入接收机的信号产生干涉，从而使观测值产生偏差，这就是所谓的多路径误差。3、静态相对定位载波测量：利用载波相位测量的观测值，确定处于静止状态，同步跟踪相同的GPS卫星的若干台接收
14、机之间的相对位置（坐标差）的定位方法，成为静态相对定位载波测量。4、导航电文：是GPS卫星发播的用于导航定位的信息，包括卫星在空间的位置、卫星钟差、卫星工作状态、电离层延迟等，是二进制代码。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GPS卫星而言，其综合影响平均为4.451010f，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、GPSRTK技术：是GPS差分测量中的实时动态定位技术，他的组成由参考基准站、流动站、以及数据通信链。参考站把伪距和载波相位观测值以及站坐标信息实时发送给流动
15、用户，流动用户结合本身的观测值进行实时结算，获得精确的坐标。三、问答题（每小题10分，共30分）1为什么在一般的GPS定位中广泛采用双差观测值？答：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出较高的要求，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。采用双差观测值可以消去接收机钟差和卫星钟差，还会削弱电离层延迟和对流层延迟，在进行一般的GPS测量时（如布设城市控制网和工程测量等），由于边长较短，精度要求也不是很高，因而在观测方程中通常只需引入基线向量，整周模糊度，接收机钟差和卫星钟差，采用双差观测值进
16、行单基线解算时，未知参数一般只有10个左右（基线向量3个分量及48个整周模糊度参数），多基线解算时也只有数十个位置参数，用一般的计算机就可以胜任数据处理工作。因而在一般的GPS定位中广泛采用双差观测值。2为什么说快速而准确地确定整周模糊度是载波相位测量中的关键问题？答：(1)精确的()rFf及修复周跳后的整周计数只有与正确的N配合使用才有意义，N出错将严重损害定位精度和可靠性。(2)在一般的GPS测量中，定位所需的时间即为确定模糊度所需的时间，快速确定N对提高GPS定位速度，提高作业效率具有重要作用。3什么是宽巷观测值？如何利用宽巷观测值？答：宽巷观测值widelanej-为两个不同频率的载波12()LL-相位观测值间的一种线性组合，即12widelaneLL。其对应的频率为12347.82widelaneLLfffMHz，对应的波长为86.19widelanecm，对应的整周模糊度为12widelaneLLNNN。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1N和2N。