成都理工大學(xué)GPS課程本科試題庫第一章緒論

1、第一章緒論一、填空題1、GPS系統(tǒng)包括（）、（）、和（）三大部分組成。答案：空間星座地面監(jiān)控部分用戶設(shè)備部分2、GPS用戶設(shè)備的核心部分由（）和（）組成答案：GPS接收機(jī)、天線3、歐盟GALILEO定位系統(tǒng)的空間星座由平均分布在（）個軌道面上的 30 顆衛(wèi)星組成。答案：34、GPS是（）的簡稱。答案：Global Positioning System。5、我國“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)具有（）（）和（）的功能。答案：快速定位、簡短通信、精密授時6、多普勒效應(yīng)是指（）答案：物體輻射的波長因為光源和觀測者的相對運(yùn)動而產(chǎn)生變化。7、SA技術(shù)是（）答案：選擇可用性技術(shù)，即人為的將誤差引入衛(wèi)星鐘和衛(wèi)星數(shù)據(jù)

2、中，故意降低GPS定位精度。8、GNSS主要包括（）、（）、（）、（）四大衛(wèi)星系統(tǒng)。答案：GPS、GLONASS、Galileo、北斗導(dǎo)航系統(tǒng)9、GPS定位系統(tǒng)衛(wèi)星有（）顆，平均分配在（）個軌道上。答案：24 、 610、GPS定位技術(shù)相對于經(jīng)典定位技術(shù)有（）、（）、（）、（）優(yōu)點。答案：高精度、全天候、全球性、三維坐標(biāo)、操作簡單、應(yīng)用廣泛（選四個即可）二、單選1、我國自行建立第一代衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng) “北斗導(dǎo)航系統(tǒng)”是全天候、全天時提供衛(wèi)星導(dǎo)航信息的區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)，它由()組成了完整的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。A、兩顆工作衛(wèi)星 B、兩顆工作衛(wèi)星和一顆備份星C、三顆工作衛(wèi)星 D、三顆工作衛(wèi)星和一顆備份星答

3、案：B2、GPS地面監(jiān)控部分是由主控站、監(jiān)測站、注入站和（）組成。A、監(jiān)控站 B、接收機(jī) C、世界時(UT2) D、通信及輔助系答案：D3、.在20 世紀(jì)50 年代我國建立的1954 年北京坐標(biāo)系是( )坐標(biāo)系。A、地心坐標(biāo)系 B、球面坐標(biāo)系C、參心坐標(biāo)系D、天球坐標(biāo)系答案：C4、GPS 系統(tǒng)的空間部分由21 顆工作衛(wèi)星3 顆備用衛(wèi)星組成，它們均勻分布在()相對與赤道的傾角為55的近似圓形軌道上，它們距地面的平均高度為20200Km，運(yùn)行周期為11 小時58 分。A、3 個 B、4個 C、5個 D、6 個答案：D5、GPS衛(wèi)星星座配置有（）顆在軌衛(wèi)星A、21 B、12 C、18 D、24答案：

4、D6、中國自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是（）A、GALILEO B、GLONASS C、BDS D、GPS時答案：C7、AS政策是指（）A、緊密定位服務(wù)B、標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)C、選擇可用性D、反電子服務(wù)答案：D8、不是聯(lián)合國衛(wèi)星導(dǎo)航委員會已認(rèn)定的導(dǎo)航供應(yīng)商有（）A、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)BDS B、美國GPS C、俄羅斯GLONASS D、BD答：D9、根據(jù)GPS定位原理，至少需要接收到（）顆衛(wèi)星的信號才能定位。A、5 B、4 C、3 D、2答案：B10、與傳統(tǒng)的手工測量手段相比，GPS技術(shù)具有的特點是（）A、測量精度高，操作復(fù)雜B、儀器體積大，不便于攜帶C、全天候操作，信息自動接收、存儲D、中間處理環(huán)節(jié)較

5、多且復(fù)雜答案：C11、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間段、（）和用戶段三部分組成A、地面段 B、接收機(jī)C、衛(wèi)星星座 D、等距圓錐投影答案：A12、GPS信號接收機(jī)，按用途的不同，可分為（）、測地型和授時型三種。A、大地型 B、軍事型 C、民用型 D、導(dǎo)航型答案：D13、GPS具有測量三維位置、三維速度和（）的功能。A、三維坐標(biāo) B、導(dǎo)航定位 C、坐標(biāo)增量 D、時間答案：B14、GPS工作衛(wèi)星，均分布在（）個軌道上。A、4 B、5 C、6 D、7答案：C15、GPS目前采用的坐標(biāo)系統(tǒng)是（）A、WGS-72系 B、WGS-84系 C、西安80系 D、北京54系答案：B三、多選題1、下面屬于GPS地面監(jiān)控組成

6、部分有（）A、主控站B、監(jiān)控站C、注入站 D、移動站答案：ABC2、GPS定位技術(shù)的優(yōu)點有（）A、測站間不需要相互通視 B、易于實現(xiàn)全天候觀測C、操作簡單，功能多，應(yīng)用廣 D、經(jīng)濟(jì)效益顯著答案：ABCD3、GPS定位系統(tǒng)的組成（）A、空間部分GPS衛(wèi)星 B、地面監(jiān)控部分地面監(jiān)控系統(tǒng)C、中心控制系統(tǒng) D、用戶部分GPS接收機(jī)答案：ABD4、對于GPS空間衛(wèi)星星座部分下列說法正確的是（）A、由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成GPS衛(wèi)星星座，記作（21+3）GPS星座。B、24顆在軌衛(wèi)星均勻分布在6個軌道平面內(nèi)，軌道傾角為55C、各個軌道平面之間相距120D、在地球表面上任何地點任何時刻，在高度

7、角15以上，平均可同時觀測到6顆衛(wèi)星，最多可達(dá)9顆衛(wèi)星。答案：ABD5、GPS信號接收機(jī)的任務(wù)有（）A、能夠捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測衛(wèi)星的信號，并跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行。B、對所接收到的GPS信號進(jìn)行變換、放大和處理，以便測量出GPS信號從衛(wèi)星到接收機(jī)天線的傳播時間，解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導(dǎo)航電文C、實時地計算出測站的三維位置，甚至三維速度和時間D、用L波段的兩個無線載波向廣大用戶連續(xù)不斷地發(fā)送導(dǎo)航定位信號答案：ABC6、GPS衛(wèi)星的作用有（）A、用L波段的兩個無線載波向廣大用戶連續(xù)不斷地發(fā)送導(dǎo)航定位信號。B、在衛(wèi)星飛越注入站上空時，接收由地面注入站用S波段發(fā)送到衛(wèi)星的導(dǎo)航電文和其

8、他有關(guān)信息，并通過GPS信號電路，適時地發(fā)送給廣大用戶。C、接收地面主控站通過注入站發(fā)送到衛(wèi)星的調(diào)度命令，適時地改正運(yùn)行偏差或啟用備用時鐘等D、能夠捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測衛(wèi)星的信號，并跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行。答案：ABC7、GPS系統(tǒng)的特點有（）A、定位精度高，觀測時間短B、測站間無需通視，可提供三維坐標(biāo)C、操作簡便，全天候作業(yè)，功能多，應(yīng)用廣D、具有通信功能答案：ABC8、當(dāng)前世界上已有的衛(wèi)星定位系統(tǒng)有（）A、GLONASS B、中國“北斗” C、美國GPS D、歐盟“伽利略”答案：ABCD9、下面不屬于GPS地面監(jiān)控系統(tǒng)組成部分的是（）A、注入站 B、移動站 C、GPS接收機(jī)

9、D、監(jiān)控站答案：CB10、下列說法對的是（）A、GPS系統(tǒng)包括三大部分為：空間部分衛(wèi)星星座，地面控制部分地面監(jiān)控系統(tǒng)，用戶設(shè)備部分GPS信號接收機(jī)。B、GPS系統(tǒng)定位精度高，觀測時間短，測站間需通視。C、在地球表面上任何地點任何時刻，在高度角15以上，平均可同時觀測到6顆衛(wèi)星，最多可達(dá)9顆衛(wèi)星。D、24顆在軌GPS衛(wèi)星均勻分布在8個軌道平面內(nèi)，軌道傾角為55，各個軌道平面之間相距65。答案：AC四、判斷判斷下列說法是否正確1、GPS系統(tǒng)包括三大部分：空間部分GPS衛(wèi)星星座，地面控制部分地面監(jiān)控系統(tǒng)，用戶設(shè)備部分GPS信號接收機(jī)。（）答案：對2、GPS衛(wèi)星的的作用之一是用L波段的兩個無線載波向廣

10、大用戶連續(xù)不斷地發(fā)送導(dǎo)航定位信號。（）答案：對3、GPS系統(tǒng)的特點：定位精度高，觀測時間短，測站間需通視，可提供三維坐標(biāo)，操作簡便，全天候作業(yè)，功能多，應(yīng)用廣。（）答案：錯4、空間部分GPS衛(wèi)星：提供星歷和時間信息，發(fā)射偽距和載表信號，提供其它輔助信息。（）答案：對5、地面監(jiān)控部分地面監(jiān)控系統(tǒng)：中心控制系統(tǒng)、實現(xiàn)時間同步、跟蹤衛(wèi)星進(jìn)行定軌。（）答案：對6用戶部分GPS接收機(jī)：接收并測衛(wèi)星信號、記錄處理數(shù)據(jù)、提供導(dǎo)航定位信息。（）答案：對GPS定位技術(shù)的優(yōu)點有：測站間不需要相互通視，數(shù)學(xué)模型簡單且能同時確定點的三維坐標(biāo)，易于實現(xiàn)全天候觀測。（）答案：對8、GPS衛(wèi)星星座部分：由24顆工作衛(wèi)星組成

11、GPS衛(wèi)星星座。（）答案：錯9、在地球表面上任何地點任何時刻，在高度角15以上，平均可同時觀測到6顆衛(wèi)星，最多可達(dá)9顆衛(wèi)星。（）答案：對10、歐盟的GLONASS項目總共將發(fā)射30顆衛(wèi)星，可以覆蓋全球，位置精度達(dá)幾米，亦可與美國的GPS系統(tǒng)兼容。（）答案：錯五、簡答題1、何謂GPS，簡述GPS測量原理（可以畫圖說明）。答案： GPS(global positioning system),是全球定位系統(tǒng)的英文簡稱。GPS測量的基本原理實質(zhì)上就是一個空間距離交會。也可表述為解算矢量三角形?？梢援媹D說明。2、根據(jù)所學(xué)的專業(yè)知識，闡述GPS 的應(yīng)用概況和應(yīng)用前景。答案:1）、GPS應(yīng)用于導(dǎo)航主要是為船

12、舶,汽車,飛機(jī)等運(yùn)動物體進(jìn)行定位導(dǎo)航。例如:船舶遠(yuǎn)洋導(dǎo)航和進(jìn)港引水飛機(jī)航路引導(dǎo)和進(jìn)場降落汽車自主導(dǎo)航地面車輛跟蹤和城市智能交通管理緊急救生個人旅游及野外探險個人通訊終端(與手機(jī)，PDA，電子地圖等集成一體)2）、GPS應(yīng)用于授時校頻電力，郵電，通訊等網(wǎng)絡(luò)的時間同步準(zhǔn)確時間的授入準(zhǔn)確頻率的授入。3）、GPS應(yīng)用于高精度測量各種等級的大地測量，控制測量道路和各種線路放樣水下地形測量地殼形變測量，大壩和大型建筑物變形監(jiān)測GIS應(yīng)用工程機(jī)械(輪胎吊，推土機(jī)等)控制精細(xì)農(nóng)業(yè)GPS應(yīng)用于智能運(yùn)輸系統(tǒng)(ITS) GPS 車輛監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)正如人們所說:GPS 的應(yīng)用，僅受人們的想象力制約。GPS 問世以來，已

13、充分顯示了其在導(dǎo)航，定位領(lǐng)域的霸主地位。許多領(lǐng)域也由于 GPS 的出現(xiàn)而產(chǎn)生革命性變化。目前，幾乎全世界所有需要導(dǎo)航，定位的用戶，都被GPS 的高精度，全天候，全球覆蓋，方便靈活和優(yōu)質(zhì)價廉所吸引。3、簡要介紹北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)組成部分和特點？答：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三部分組成，可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時服務(wù)，并具短報文通信能力，已經(jīng)初步具備區(qū)域?qū)Ш?、定位和授時能力，定位精度10米，測速精度0.2米/秒，授時精度10納秒。4、舉例說明GNSS在測量領(lǐng)域中的應(yīng)用答：（1）用GPS建立和維持全球性的參考框架；（2）建立各級國家平面控制網(wǎng)

14、；（3）布設(shè)城市控制網(wǎng)、工程測量控制網(wǎng)，進(jìn)行各種工程測量（4）在航空攝影測量、地籍測量、海洋測量中的應(yīng)用。5、聯(lián)合國衛(wèi)星導(dǎo)航委員會已認(rèn)定的導(dǎo)航供應(yīng)商？答案：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS）和美國GPS、俄羅斯GLONASS、歐盟GALILEO，是聯(lián)合國衛(wèi)星導(dǎo)航委員會已認(rèn)定的供應(yīng)商。6、說明GPS定位技術(shù)相對于經(jīng)典測量技術(shù)具有哪些優(yōu)點，并簡單說明目前存在和使用的主要衛(wèi)星定位系統(tǒng)有哪幾個？答案：高精度、全天候、全球性、三維坐標(biāo)、操作簡單、應(yīng)用廣泛目前存在和使用的主要衛(wèi)星定位系統(tǒng)有GPS，GLONASS，北斗，伽利略四種。7、GPS系統(tǒng)的研制計劃分哪3個階段實施？答案：（1）原理與可行性試驗階段（2）系統(tǒng)

15、研制與試驗階段（3）工程發(fā)展與完成階段8、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)原則？答案：1）、開放性。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)、發(fā)展和應(yīng)用將對全世界開放，為全球用戶提供高質(zhì)量的免費(fèi)服務(wù)，積極與世界各國開展廣泛而深入的交流與合作，促進(jìn)各衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)間的兼容與互操作，推動衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。2）、自主性。中國將自主建設(shè)和運(yùn)行北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可獨立為全球用戶提供服務(wù)。六、名詞解釋1、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)答案：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三部分組成，可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時服務(wù)，并具短報文通信能力，已經(jīng)初步具備區(qū)域?qū)Ш?、定位和授時能力，

16、定位精度10米，測速精度0.2米/秒，授時精度10納秒。2、GLONASS答案：格洛納斯（GLONASS），是俄語“全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM”的縮寫。格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)作用類似于美國的GPS、歐洲的伽利略衛(wèi)星定位系統(tǒng)和中國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。3、GNSS答案：GNSS：GNSS是Global Navigation Satellite System的縮寫。翻譯為全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)。它是泛指所有的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，包括全球的、區(qū)域的和增強(qiáng)的，如美國的GPS、俄羅斯的Glonass、歐洲的Galileo、中國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

17、，以及相關(guān)的增強(qiáng)系統(tǒng)，如美國的WAAS（廣域增強(qiáng)系統(tǒng)）、歐洲的EGNOS（歐洲靜地導(dǎo)航重疊系統(tǒng)）和日本的MSAS（多功能運(yùn)輸衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)）等，還涵蓋在建和以后要建設(shè)的其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。國際GNSS系統(tǒng)是個多系統(tǒng)、多層面、多模式的復(fù)雜組合系統(tǒng)。4、GPS地面控制站作用答案：地面控制系統(tǒng)由監(jiān)測站(Monitor Station）、主控制站（Master Monitor Station）、地面天線（Ground Antenna）所組成，主控制站位于美國科羅拉多州春田市（Colorado. Springfield）。地面控制站負(fù)責(zé)收集由衛(wèi)星傳回之訊息，并計算衛(wèi)星星歷、相對距離，大氣校正等數(shù)據(jù)。5、WG

18、S-84大地坐標(biāo)系答案：WGS-84大地坐標(biāo)系：是一種協(xié)議地球坐標(biāo)系，原點在地球的質(zhì)量中心，Z軸指向BIH1984.0時元定義的CTP，X軸指向BIH1984.0時元定義的零子午面與CTP相應(yīng)的赤道交點；Y軸垂直XMZ面，構(gòu)成右手系。6、GPS答案：GPS ：GPS(global positioning system),是全球定位系統(tǒng)的英文簡稱。GPS測量的基本原理實質(zhì)上就是一個空間距離交會。也可表述為解算矢量三角形。7、多普勒定位法答案：多普勒定位法: 根據(jù)多普勒效應(yīng)原理，利用 GPS 衛(wèi)星較高的射電頻率，由積分多普勒計數(shù)得出偽距差。8、相對論效應(yīng)答案：相對論效應(yīng):GPS 測量中由于衛(wèi)星鐘和

19、接收機(jī)鐘在慣性空間鐘的運(yùn)動速度不同以及所處的位置引力位的不同而引起的測量誤差。9、開普勒第一定律答案：開普勒第一定律:衛(wèi)星運(yùn)行的軌道是一個橢圓，而該橢圓的一個焦點與地球的質(zhì)心相重合。這一定律表明，在中心引力場中，衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的軌道面，是一個通過地球質(zhì)心的靜止平面。10、恒星時答案：恒星時:以春分點為參考點，由春分點的周日視運(yùn)動所確定的時間，稱為恒星時。恒星時是地方時。11、GPS衛(wèi)星星座答案：由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成GPS衛(wèi)星星座，記作（21+3）GPS星座。24顆在軌衛(wèi)星均勻分布在6個軌道平面內(nèi)，軌道傾角為55，各個軌道平面之間相距60。在地球表面上任何地點任何時刻，在高度角

20、15以上，平均可同時觀測到6顆衛(wèi)星，最多可達(dá)9顆衛(wèi)星。12、GPS全球定位系統(tǒng)的參數(shù)答案：基本的衛(wèi)星數(shù)為21+3，衛(wèi)星軌道面的個數(shù)為6，衛(wèi)星高度為20200Km,軌道傾角為55，運(yùn)行周期為11h58min，頻率為1575.42MHZ和1227.60MHZ13、GPS的組成答案：整套GPS定位系統(tǒng)由三個部分組成的，即由GPS衛(wèi)星組成的空中部分、由若干地面站組成的地面監(jiān)控系統(tǒng)、以接收機(jī)為主體的用戶設(shè)備。14、歲差答案：在日月引力和其它天體引力對地球隆起部分的作用下，地球在繞太陽運(yùn)行時，自轉(zhuǎn)軸的方向不再保持不變，從而使春分點在赤道上產(chǎn)生緩慢的西移，這種現(xiàn)象在天文學(xué)中稱為歲差。15、開普勒第二定律答案

21、：衛(wèi)星的地心向徑，即地球質(zhì)心與衛(wèi)星質(zhì)心間的距離向量，在相同的時間內(nèi)所掃過的面積相等。16、GPS空間部分答案：GPS的空間部分是由24顆衛(wèi)星組成（21顆工作衛(wèi)星；3顆備用衛(wèi)星），它位于距地表20200km的上空，運(yùn)行周期為12h。衛(wèi)星均勻分布在6個軌道面上（每個軌道面4顆），軌道傾角為55。 17、GPS實用組網(wǎng)階段答案：1989年2月4日第一顆GPS工作衛(wèi)星發(fā)射成功，這一階段的衛(wèi)星稱為“BLOCK II” 和 “BLOCK IIA”。此階段宣告GPS系統(tǒng)進(jìn)入工程建設(shè)狀態(tài)。1993年底實用的GPS網(wǎng)即（21+3）GPS星座已經(jīng)建成，今后將根據(jù)計劃更換失效的衛(wèi)星。18、GPS地面監(jiān)控部分答案：G

22、PS的控制部分由分布在全球的若干個跟蹤站所組成的監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成，根據(jù)其作用不同，這些跟蹤站又被分為主控站、監(jiān)控站和注入站。19、歐盟GALILEO答案：Galileo(伽利略)系統(tǒng)是歐洲自己的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng),是一個提供民用控制的高精度、有承諾的全球定位服務(wù),并能與GPS和GLONASS全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)實現(xiàn)互操作的系統(tǒng)。20、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空間段答案：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空間段由5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星組成。七、計算題1、關(guān)于開普勒定律開普勒定律：衛(wèi)星運(yùn)動周期的平方與軌道橢圓長半徑的立方之比為一個常數(shù)，而該常數(shù)等于地球引力常數(shù)和地球質(zhì)量的乘積GM的倒數(shù)。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：（） (1-1

23、)在這個式子當(dāng)中，為衛(wèi)星的運(yùn)行周期.如果我們假設(shè)衛(wèi)星的平均角速度為N,則有:( ) (1-2)于是，開普勒定律 1-2就可以寫成：( ) (1-3)或者表示為常用的形式：N= (1-4)顯然，當(dāng)開普勒的長半徑確定了過后，衛(wèi)星運(yùn)動的平均角速度就得到了確定，且保持不變。填寫括號中的公式：(1-1) (1-2) (1-3)答案：（1-1） (1-2)N= (1-3)2、衛(wèi)星繞地球質(zhì)心運(yùn)動的軌道方程為：R=當(dāng)開普勒橢圓的長半徑5000,開普勒橢圓的偏心率為2，真近點角60度是，計算衛(wèi)星的地心距離R？答案：公式中：as為開普勒橢圓的長半徑；es為開普勒橢圓的偏心率；fs為真近點角。帶入公式R=有R=75

24、003、已知衛(wèi)星運(yùn)動周期T=8，求軌道橢圓長半徑？令已知常數(shù)=1答案：開普勒定律知軌道橢圓長半徑為44、當(dāng)衛(wèi)星的地心距離R=7500,開普勒橢圓的偏心率為2，真近點角60度是，計算開普勒橢圓的長半徑？答案：由星繞地球質(zhì)心運(yùn)動的軌道方程為：R=將已知衛(wèi)星的地心距離R=7500,開普勒橢圓的偏心率為2，真近點角60度代入方程得：開普勒橢圓的長半徑50005、當(dāng)開普勒橢圓的偏心率為2，衛(wèi)星的地心距離R=7500,開普勒橢圓的長半徑5000，計算真近點角是？答案：由由星繞地球質(zhì)心運(yùn)動的軌道方程為：R=當(dāng)開普勒橢圓的偏心率為2，衛(wèi)星的地心距離R=7500,開普勒橢圓的長半徑5000時代入公式得：真近點角

25、為60度八、證明題1、GPS測量為什么至少要4顆衛(wèi)星才能定位？答案：按照空間幾何的原理GPS測量中不是只要3顆衛(wèi)星就可以確定出地面點的坐標(biāo)了嘛，怎么書上寫的確實至少要4顆衛(wèi)星？回復(fù)：從理論上來說，以地面點的三維坐標(biāo)（N，E，H）為待定參數(shù)，確實只需要測出3顆衛(wèi)星到地面點的距離就可以確定該點的三維坐標(biāo)了。但是，衛(wèi)地距離是通過信號的傳播時間差t乘以信號的傳播速度v而得到的。其中，信號的傳播速度v接近于真空中的光速，量值非常大。因此，這就要求對時間差t進(jìn)行非常準(zhǔn)確的測定，如果稍有偏差，那么測得的衛(wèi)地距離就會謬以千里。而時間差t是通過將衛(wèi)星處測得的信號發(fā)射時間tS與接收機(jī)處測得的信號達(dá)到的時間tR求差

26、得到的。其中，衛(wèi)星上安置的原子鐘，穩(wěn)定度很高，我們認(rèn)為這種鐘的時間與GPS時吻合；接收機(jī)處的時鐘是石英鐘，穩(wěn)定度一般，我們認(rèn)為它的時鐘時間與GPS時存在時間同步誤差，并將這種誤差作為一個待定參數(shù)。這樣，對于每個地面點實際上需要求解就有4個待定參數(shù)，因此至少需要觀測4顆衛(wèi)星至地面點的衛(wèi)地距離數(shù)據(jù)。2、論證大地測量的發(fā)展各階段的特點。答：1）、最初，人造地球衛(wèi)星僅僅作為一種空間觀測目標(biāo)，由地面的觀測站對瞬間位置進(jìn)行攝影測量，測定測站至衛(wèi)星的距離，建立衛(wèi)星三角網(wǎng)，同時可利用機(jī)關(guān)技術(shù)測定觀測站至衛(wèi)星的距離，建立衛(wèi)星測距網(wǎng)。這種觀測和成果換算許耗費(fèi)大量的時間，同時定位精度較低，且不能得到點位的地心坐標(biāo)。

27、2）、19581967年，美國研制了美國海軍導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)（NNSS系統(tǒng)）。該系統(tǒng)不能進(jìn)行三維連續(xù)導(dǎo)航，定位速度慢，精度較低。3）、1973年，美國國防部開始研究建立新一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，即為“授時與測距導(dǎo)航系統(tǒng)/全球定位系統(tǒng)”（NAVSTAR/GPS），該系統(tǒng)功能多，用途廣，定位精度高，可以進(jìn)行實時定位。3、GPS定位系統(tǒng)由哪幾部分組成的？各部分的作用是什么？答：整個GPS系統(tǒng)，它包括三部分：(1)空間部分 GPS衛(wèi)星及其星座;(2)地面控制部分 地面監(jiān)控系統(tǒng);(3)用戶設(shè)備部分 GPS信號接收機(jī)。各部分作用：空間部分GPS衛(wèi)星及其星座：接收地面站發(fā)來的導(dǎo)航電文和其他信號；（2）接收地面站的指令

28、，修正軌道偏差并啟動備用設(shè)備；（3）連續(xù)不斷向地面發(fā)送GPS導(dǎo)航和定位信號；地面控制部分地面監(jiān)控系統(tǒng)，包括1個主控站、3個注入站和5個監(jiān)測站。主控站主要作用（1）收集數(shù)據(jù)：收集本站及各監(jiān)測站獲得的各種數(shù)據(jù)；（2）處理數(shù)據(jù)：處理收集的數(shù)據(jù)，按一定格式編制成導(dǎo)航電文；（3）監(jiān)測協(xié)調(diào)：控制和協(xié)調(diào)監(jiān)測站、注入站和衛(wèi)星的工作；（4）控制衛(wèi)星：修正衛(wèi)星的運(yùn)行軌道，發(fā)送啟動備用設(shè)備指令。監(jiān)測站主要作用接受衛(wèi)星信號，為主控站提供衛(wèi)星的觀測數(shù)據(jù)。注入站主要作用：將主控站發(fā)來的導(dǎo)航電文注入到相應(yīng)衛(wèi)星的存儲器中。用戶設(shè)備部分GPS信號接收機(jī)捕獲衛(wèi)星信號，計算出測站的三維位置，甚至三維速度和時間，達(dá)到導(dǎo)航和定位的目的

29、。4、論證GPS定位技術(shù)在我國有廣闊的應(yīng)用前景。答：GPS定位技術(shù)在我國的應(yīng)用是多方面的：在大地測量方面，利用GPS技術(shù)開展國際聯(lián)測，建立全球性大地控制網(wǎng)，提供高精度的地心坐標(biāo)，測定和精化大地水準(zhǔn)面；在工程測量方面，應(yīng)用GPS靜態(tài)相對定位技術(shù)，布設(shè)精密工程控制網(wǎng)，用于城市和礦區(qū)油田地面沉降監(jiān)測、大壩變形監(jiān)測、高層建筑變形監(jiān)測、隧道貫通測量等精密工程；在航空攝影測量方面，我國測繪工作者也應(yīng)用GPS技術(shù)進(jìn)行航測外業(yè)控制測量、航攝飛行導(dǎo)航、機(jī)載GPS航測等航測成圖的各個階段；在地球動力學(xué)方面，GPS技術(shù)用于全球板塊運(yùn)動監(jiān)測和區(qū)域板塊運(yùn)動監(jiān)測；此外，GPS技術(shù)還用于海洋測量、水下地形測繪、軍事國防、智

30、能交通、郵電通信、地礦、煤礦、石油、建筑以及農(nóng)業(yè)、氣象、土地管理、環(huán)境監(jiān)測、金融、公安等部門和行業(yè)。5、論證和GPS相比，北斗導(dǎo)航的優(yōu)越性。答：我們的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)相比美國的GPS在技術(shù)上優(yōu)勢主要是兩個方面：第一是北斗系統(tǒng)有斜軌道衛(wèi)星，在遮擋物復(fù)雜的地形、地表的定位信號更強(qiáng)、精度更高（比如城市高樓集中的CBD）；第二是北斗系統(tǒng)支持短報文傳訊功能，終端設(shè)備不僅能接受到北斗的定位信號，還能發(fā)送終端訊息到衛(wèi)星或者到調(diào)控中心，這個功能是GPS不支持的。現(xiàn)在群眾接觸最多的北斗應(yīng)用應(yīng)該是個人汽車導(dǎo)航這塊，比如凱立德研發(fā)的北斗導(dǎo)航儀，以北斗+GPS雙模進(jìn)行定位，比一般GPS導(dǎo)航定位更快更準(zhǔn)。九、圖題1、根

31、據(jù)下圖回答北斗定位原理。答：北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)的基本原理是根據(jù)高速運(yùn)動的衛(wèi)星瞬間位置作為已知的起算數(shù)據(jù)，采用空間距離后方交會的方法，確定待測點的位置。假設(shè)t時刻在地面待測點上安置北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)，可以測定北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)信號到達(dá)接收機(jī)的時間t，再加上接收機(jī)所接收到的衛(wèi)星星歷等其它數(shù)據(jù)可以確定四個方程式。四個方程式中待測點坐標(biāo)x、 y、 z 和Vto為未知參數(shù)，其中di=cti (i=1、2、3、4)。di (i=1、2、3、4) 分別為衛(wèi)星1、衛(wèi)星2、衛(wèi)星3、衛(wèi)星4到接收機(jī)之間的距離。ti (i=1、2、3、4) 分別為衛(wèi)星1、衛(wèi)星2、衛(wèi)星3、衛(wèi)星4的信號到達(dá)接收機(jī)所經(jīng)歷的時間。c為GPS

32、信號的傳播速度（即光速）。四個方程式中各個參數(shù)意義如下：x、y、z 為待測點坐標(biāo)的空間直角坐標(biāo)。xi 、yi、zi (i=1、2、3、4) 分別為衛(wèi)星1、衛(wèi)星2、衛(wèi)星3、衛(wèi)星4在t時刻的空間直角坐標(biāo)，可由衛(wèi)星導(dǎo)航電文求得。Vt i (i=1、2、3、4) 分別為衛(wèi)星1、衛(wèi)星2、衛(wèi)星3、衛(wèi)星4的衛(wèi)星鐘的鐘差，由衛(wèi)星星歷提供。Vto為接收機(jī)的鐘差。由以上四個方程即可解算出待測點的坐標(biāo)x、y、z 和接收機(jī)的鐘差Vto。2、開普勒軌道圖形可以表示為如下圖：fs圖2衛(wèi)星的橢圓運(yùn)行軌道bsmsMas遠(yuǎn)地點P近地點P 衛(wèi)星繞地球質(zhì)心運(yùn)動的軌道方程為：R=在該式中指出開普勒6個軌道參數(shù)中R、as、es、fs、

33、含義分別是？答案：在該式當(dāng)中，R是衛(wèi)星的地心距離；as為開普勒橢圓的長半徑；es為開普勒橢圓的偏心率；fs為真近點角。3、根據(jù)下圖寫出GPS定位原理。答：利用GPS進(jìn)行定位的基本原理是空間后方交會如圖，即以GPS衛(wèi)星和用戶接收機(jī)天線之間的距離（或距離差）的觀測量為基礎(chǔ)，根據(jù)已知的衛(wèi)星瞬時坐標(biāo)來確定用戶接收機(jī)所對應(yīng)的點位，即待定點的三維坐標(biāo)（X，Y，Z）。4、根據(jù)下圖描述開普勒第三定律。軌道圖形可以表示為如下圖：fs圖4衛(wèi)星的橢圓運(yùn)行軌道bsmsMas遠(yuǎn)地點P近地點P 答案：開普勒第三定律：衛(wèi)星運(yùn)動周期的平方與軌道橢圓長半徑的立方之比為一個常數(shù)，而該常數(shù)等于地球引力常數(shù)和地球質(zhì)量的乘積GM的倒數(shù)

34、。5、開普勒第二定律：衛(wèi)星的地心向徑，即地球質(zhì)心與衛(wèi)星質(zhì)心間的距離向量，在相同的時間內(nèi)所掃過的空間面積是相等的。（如下圖所示）圖衛(wèi)星地心向徑在相同的時間間隔內(nèi)掃描的面積簡要描述衛(wèi)星在近地點和遠(yuǎn)地點的能量和速度變化？答案：當(dāng)衛(wèi)星運(yùn)行到近地點的時候，其動能最大；在遠(yuǎn)地點的時候，其動能最小，由此，開普勒第二定律所包涵的內(nèi)容是：衛(wèi)星在橢圓軌道上的運(yùn)行速度是不斷變化的，在近地點處的速度最大，而在遠(yuǎn)地點的速度最小。十、論述題1、我國的GPS定位技術(shù)在大地測量、工程測量、航空攝影測量、航空攝影測量、在地球動力學(xué)方面的應(yīng)用和發(fā)展情況如何？答案：在大地測量方面，利用GPS技術(shù)開展國際聯(lián)測，建立全球性大地控制網(wǎng)，提供高精度的地心坐標(biāo)，測定和精化大地水準(zhǔn)面；在工程測量方面，應(yīng)用GPS靜態(tài)相對定位技術(shù)，布設(shè)精密工程控制網(wǎng)，用于城市和礦區(qū)油田地面沉降監(jiān)測、大壩變形監(jiān)測、高層建筑變形監(jiān)測、隧道貫通測量等精密工程；在航空攝影測量方面，我國測繪工作者也應(yīng)用GPS技術(shù)進(jìn)行航測外業(yè)控制測量、航攝飛行導(dǎo)航、機(jī)載GPS航測等航測成圖的各個階段；在地球動力學(xué)方面，GPS技術(shù)用于全球板塊運(yùn)動監(jiān)