GNSS(GPS)復(fù)習(xí)資料課件

1、第一章1、GPS系統(tǒng)組成三大部分：（1）空間部分:GPS衛(wèi)星星座（21+3）（2）地面控制部分：地面監(jiān)控系統(tǒng)（一個主控站MCS、三個注入站、五個監(jiān)測站）（3）用戶設(shè)備部分：GPS信號接收機(jī)2、GPS系統(tǒng)特點(diǎn)：定位精度高、測量時間短、觀測站之間無需通視 、提供三維坐標(biāo) 、操作簡便 、全天候作業(yè)、功能多，應(yīng)用廣第二章1、衛(wèi)星定位中兩種坐標(biāo)系統(tǒng)：天球坐標(biāo)系和地球坐標(biāo)系2、天球：指以地球質(zhì)心為中心，半徑r為任意長度的一個假想球體。3、黃道：地球公轉(zhuǎn)的軌道面與天球相交的大圓，即當(dāng)?shù)厍蚶@太陽公轉(zhuǎn)時，地球上的觀測者所見到的太陽在天球上的運(yùn)動軌跡。黃道面與赤道面的夾角稱為黃赤交角，約23.50º。4

2、、春分點(diǎn)：指太陽由南向北運(yùn)動時，黃道與天球赤道的交點(diǎn)。（當(dāng)太陽在黃道上從天球南半球向北半球運(yùn)行時，黃道與天球赤道的交點(diǎn)g。）天球空間直角坐標(biāo)系與天球球面坐標(biāo)系5、天球坐標(biāo)系由天球空間直角坐標(biāo)系和天球球面坐標(biāo)系組成。（1）天球空間直角坐標(biāo)系的定義：原點(diǎn)位于地球的質(zhì)心，z軸指向天球的北極Pn，x軸指向春分點(diǎn)g，y軸與x、z軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。（2）天球球面坐標(biāo)系的定義：原點(diǎn)位于地球的質(zhì)心，赤經(jīng)a為含天軸和春分點(diǎn)的天球子午面與經(jīng)過天體s的天球子午面之間的交角，赤緯d為原點(diǎn)至天體的連線與天球赤道面的夾角，向徑r為原點(diǎn)至天體的距離。6、歲差：由于日月引力及其它天體引力，平北天極以北黃極為中心做一種順時針圓

3、周運(yùn)動。（在日月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)軸方向不再保持不變，從而使春分點(diǎn)在黃道上產(chǎn)生緩慢西移，此現(xiàn)象在天文學(xué)上稱為歲差。）7、章動：在日月引力等因素的影響下，瞬時北天極將繞瞬時平北天極產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，軌跡大致為橢圓。這種現(xiàn)象稱為章動。8、地球坐標(biāo)系有兩種表達(dá)方式，即空間直角坐標(biāo)系和大地坐標(biāo)系。 地心空間直角坐標(biāo)系的定義:原點(diǎn)與地球質(zhì)心重合，z軸指向地球北極，x軸指向格林尼治平子午面與赤道的交點(diǎn)E，y軸垂直于xoz平面構(gòu)成右手坐標(biāo)系。 地心大地坐標(biāo)系的定義：地球橢球的中心與地球質(zhì)心重合，橢球短軸與地球自轉(zhuǎn)軸重合，大地緯度B為過地面點(diǎn)的橢球法線與橢球赤道面的夾角，大

4、地經(jīng)度L為過地面點(diǎn)的橢球子午面與格林尼治平大地子午面之間的夾角，大地高H為地面點(diǎn)沿橢球法線至橢球面的距離。9、極移：地球自轉(zhuǎn)軸相對于地球體的位置不是固定的，地極點(diǎn)在地球表面上的位置隨時間而變化的現(xiàn)象稱為極移10、地球坐標(biāo)系分類：采用CIO（國際協(xié)議原點(diǎn)）作為協(xié)議地極（conventional Terrestrial PoleCTP），以協(xié)議地極為基準(zhǔn)點(diǎn)的地球坐標(biāo)系稱為協(xié)議地球坐標(biāo)系（Conventional Terrestrial SystemCTS），而與瞬時極相應(yīng)的地球坐標(biāo)系稱為瞬時地球坐標(biāo)系。11、選擇某一時刻t0作為標(biāo)準(zhǔn)歷元，并將此刻地球的瞬時自轉(zhuǎn)軸（指向北極）和地心至瞬時春分點(diǎn)的方向

5、，經(jīng)過該瞬時歲差和章動改正后，作為z軸和x軸，由此構(gòu)成的空固坐標(biāo)系稱為所取標(biāo)準(zhǔn)歷元的平天球坐標(biāo)系，或協(xié)議天球坐標(biāo)系，也稱協(xié)議慣性坐標(biāo)系（Conventional Inertial SystemCIS）12、瞬時極（真）天球坐標(biāo)系到瞬時（真）地球坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換模型13、世界時系統(tǒng)包括恒星時、平太陽時和世界時。 恒星時(Sidereal TimeST)： 以春分點(diǎn)為參考點(diǎn)，由春分點(diǎn)的周日視運(yùn)動所確定的時間稱為恒星時。 平太陽時（MT）：以平太陽為參考點(diǎn)，由平太陽的周日視運(yùn)動所確定的時間世界時（Universal TimeUT）：以平子夜為零時起算的格林尼治平太陽時稱為世界時。UT+極移=UT1 UT

6、1+自轉(zhuǎn)速度季節(jié)性變化=UT214、原子時（AIT）：原子時的原點(diǎn)為AT=UT2-0.0039s 國際原子時（International Atomic TimeIAT）15、力學(xué)時（Dynamic TimeDT）：太陽系質(zhì)心力學(xué)時（BarycentricDynamic TimeTDB）是相對于太陽系質(zhì)心的運(yùn)動方程所采用的時間參數(shù)。地球質(zhì)心力學(xué)時（Terrestrial Dynamic TimeTDT）是相對于地球質(zhì)心的運(yùn)動方程所采用的時間參數(shù)。TDT=IAT+32.184S 若以DT表示地球質(zhì)心力學(xué)時TDT與世界時UT1之間的時差，則可得： DT=TDT-UT1=IAT-UT1+32.184S

7、 16、協(xié)調(diào)世界時（Coordinate universal TimeUTC）：由于地球自轉(zhuǎn)速度有長期變慢的趨勢，近20年，世界時每年比原子時慢約1秒，且兩者之差逐年積累。為避免發(fā)播的原子時與世界時之間產(chǎn)生過大偏差，從1972年采用了一種以原子時秒長為基礎(chǔ)，在時刻上盡量接近于世界時的一種折衷時間系統(tǒng)，稱為世界協(xié)調(diào)時或協(xié)調(diào)時。 協(xié)調(diào)時與國際原子時的關(guān)系定義為： IAT=UTC+1S ´nn為調(diào)整參數(shù)，由IERS發(fā)布民用時間為UTC17、GPS時屬于原子時系統(tǒng)，秒長與原子時相同，但與國際原子時的原點(diǎn)不同，即GPST與IAT在任一瞬間均有一常量偏差。 IAT-GPST = 19s時間系統(tǒng)及

8、其關(guān)系圖第三章1、衛(wèi)星軌道：衛(wèi)星在空間運(yùn)行的軌跡稱為軌道2、攝動力：攝動力或非中心力，包括地球非球形對稱的作用力、日月引力、大氣阻力、光輻射壓力以及地球潮汐力等。3、在攝動力的作用下的衛(wèi)星運(yùn)動稱為受攝運(yùn)動，相應(yīng)的衛(wèi)星軌道稱為受攝軌道。4、開普勒軌道參數(shù)：（描述衛(wèi)星無攝運(yùn)動）（1）a 軌道的長半徑 es 軌道橢圓偏心率 這兩個參數(shù)確定了開普勒橢圓的形狀和大小。（2）升交點(diǎn)赤經(jīng)W：即地球赤道面上升交點(diǎn)與春分點(diǎn)之間的地心夾角。 軌道面傾角i ：即衛(wèi)星軌道平面與地球赤道面之間的夾角。 這兩個參數(shù)唯一地確定了衛(wèi)星軌道平面與地球體之間的相對定向。 (3) ws為近地點(diǎn)角距：即在軌道平面上，升交點(diǎn)與近地點(diǎn)之

9、間的地心夾角，表達(dá)了開普勒橢圓在軌道平面上的定向。(4) fs為衛(wèi)星的真近點(diǎn)角:即軌道平面上衛(wèi)星與近地點(diǎn)之間的地心角距。該參數(shù)為時間的函數(shù)，確定衛(wèi)星在軌道上的瞬時位置。 由上述6個參數(shù)所構(gòu)成的坐標(biāo)系統(tǒng)稱為軌道坐標(biāo)系，廣泛用于描述衛(wèi)星運(yùn)動。在描述衛(wèi)星無攝運(yùn)動的6個開普勒軌道參數(shù)中，只有真近點(diǎn)角是時間的函數(shù)，其余均為常數(shù)。故衛(wèi)星瞬間位置的計(jì)算，關(guān)鍵在于計(jì)算真近點(diǎn)角。第四章GPS衛(wèi)星的導(dǎo)航電文和衛(wèi)星信號1、導(dǎo)航電文也稱數(shù)據(jù)碼（D碼、衛(wèi)星電文），是用戶用來定位和導(dǎo)航的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，由衛(wèi)星星歷、衛(wèi)星工作狀態(tài)、時間系統(tǒng)、衛(wèi)星鐘的運(yùn)行狀態(tài)、軌道攝動改正、大氣折射改正和由C/A碼搜索P碼的信息等組成。是GPS定位

10、的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，是以二進(jìn)制碼的形式，按幀發(fā)送的。2、衛(wèi)星電文是以二進(jìn)制碼的形式，按幀發(fā)送的。 每幀電文包含5個子幀，其中1，2，3子幀的內(nèi)容每小時更新一次，而子幀4和子幀5 的內(nèi)容又各分為25頁，每幀電文里的子幀4和5只取其中一頁，25幀為一個子幀，發(fā)送的時間為12.5min。電文的內(nèi)容 （1）遙測碼（TLWTelemetry Word） 遙測碼位于各子幀開頭， 其中所含的同步信號為 各子幀提供一個同步起點(diǎn)，便于用戶從此起點(diǎn)譯出電文 （2）轉(zhuǎn)換碼（HOWHand Over Word）轉(zhuǎn)換碼緊接著遙測碼，提供如何由C/A捕獲P碼的信息，以便捕獲跟蹤P碼 第一數(shù)據(jù)塊1中包含了衛(wèi)星鐘的改正數(shù)及其數(shù)據(jù)的齡

11、期、星期的周數(shù)編號和衛(wèi)星的工作狀態(tài)。第二數(shù)據(jù)塊2由子幀2 和子幀3 組成，包含了廣播星歷的參數(shù)，提供衛(wèi)星的軌道信息。 第三數(shù)據(jù)塊3由子幀4 和子幀5 組成，包含了衛(wèi)星的概略星歷、衛(wèi)星的工作狀態(tài)等，用于選擇適當(dāng)?shù)挠^測衛(wèi)星，提高定位精度。3、碼：用以表示各種不同信息的二進(jìn)制數(shù)及其組合碼元：在數(shù)字通信中常常用時間間隔相同的符號來表示一個二進(jìn)制數(shù)字，這樣的時間間隔內(nèi)的信號稱為(二進(jìn)制）碼元。4、隨機(jī)噪聲碼：碼元的出現(xiàn)無規(guī)律，不能復(fù)制5、自相關(guān)系數(shù)：設(shè)有一碼序列U(t),經(jīng)過j次平移后,變成U(t)序列,將兩個碼序列碼元對齊,其中碼元完全相同的個數(shù)為A個,碼元不相同的為B個,則自相關(guān)系數(shù)R(t)為6、粗

12、碼C/A碼，用于粗測距和捕獲GPS衛(wèi)星信號的偽隨機(jī)碼，由兩個10級反饋移位寄存器構(gòu)成的G碼產(chǎn)生7、偽隨機(jī)噪聲碼：具有良好的自相關(guān)性并且按某種確定的編碼規(guī)則編碼，可人工復(fù)制的碼序列。偽隨機(jī)噪聲碼的產(chǎn)生 （四級反饋移位寄存器）8、P碼為衛(wèi)星精測碼，由兩個偽隨機(jī)碼的乘積得到第五章 GPS衛(wèi)星定位基本原理1、GPS定位分類：（1）按用戶接收機(jī)作業(yè)時所處的狀態(tài)劃分為靜態(tài)定位和動態(tài)定位（2）按參考點(diǎn)的不同位置分為絕對定位（單點(diǎn)定位）和相對定位（3）2、測碼偽距觀測方程的常用形式如下：式中j為衛(wèi)星數(shù)，j1，2，3。忽略衛(wèi)星之間鐘差影響，并考慮電離層、對流層折射等影響，可得：3、載波相位觀測方程4、整周未知數(shù)

13、：在信號被接收機(jī)收到之前，衛(wèi)星信號在空中傳播的整相位數(shù)。5、周跳（cycle clips）是指在GPS全球定位系統(tǒng)技術(shù)的載波相位測量中，由于衛(wèi)星信號的失鎖而導(dǎo)致的整周計(jì)數(shù)的跳變或中斷。6、靜態(tài)絕對定位: 也稱單點(diǎn)定位，是指在協(xié)議地球坐標(biāo)系中，直接確定觀測站相對于坐標(biāo)原點(diǎn)（地球質(zhì)心）絕對坐標(biāo)的一種方法。 偽距觀測方程的線性化:靜態(tài)絕對定位時觀測站是固定的，可以于不同歷元同步觀測不同衛(wèi)星，取得充分多的偽距觀測量，通過最小二乘平差，提高定位精度。由于接收機(jī)時鐘與衛(wèi)星鐘存在同步誤差，所以要同步觀測4顆衛(wèi)星，解算四個未知參數(shù)：緯度j, 經(jīng)度l,大地高程 h , 鐘差t定位精度主要取決于 （1）所測衛(wèi)星在

14、空間的幾何分布（通常稱為衛(wèi)星分布的幾何圖形） （2）觀測量精度。精度描述使用精度因子（精度衰減因子、精度系數(shù)、精度彌散）DOP-Dilution Of Precision精度mx=DOP.s00，DOP是權(quán)系數(shù)陣主對角線元素的函數(shù),s00偽距測量中誤差 平面位置精度因子HDOP(horizontal DOP)：相應(yīng)的平面位置精度 高程精度因子VDOP(Vertical DOP):相應(yīng)的高程精度為： 空間位置精度因子PDOP(Position DOP)：相應(yīng)的三維定位精度： 接收機(jī)鐘差精度因子TDOP(Time DOP)，鐘差精度：幾何精度因子GDOP(Geometric DOP)，描述空間位置

15、誤差和時間誤差綜合影響的精度因子，相應(yīng)的中誤差：衛(wèi)星六面體的體積越大，所測衛(wèi)星在空間的分布范圍也越大，GDOP值越??；反之，衛(wèi)星分布范圍越小，GDOP值越大 7、靜態(tài)相對定位載波觀測方程8、單差（Single-DifferenceSD）:在不同觀測站，同步觀測相同衛(wèi)星所得觀測量之差。表示為9、雙差（Double-DifferenceDD）：在不同觀測站，同步觀測同一組衛(wèi)星，所得單差之差。符號表示為10、三差（Triple-DifferenceTD）：于不同歷元，同步觀測同一組衛(wèi)星，所得觀測量的雙差之差。表達(dá)式為：11、一般是采用雙差法求解最終結(jié)果，而三差法則只是用于確定整周未知數(shù)或求得測站坐標(biāo)

16、的近似解。 雙差可以消去衛(wèi)星鐘的系統(tǒng)偏差、接收機(jī)時鐘的誤差、可以消去軌道(星歷)誤差的影響以及大氣折射對觀測值的影響 單差可消除與衛(wèi)星相關(guān)的載波相位及其鐘誤差，雙差可消除與接收機(jī)相關(guān)的載波相位及其鐘誤差，三差可消除與衛(wèi)星接收機(jī)有關(guān)的初始整周模糊度N。第七章GPS測量的誤差來源及其影響（考察各類誤差定義和消弱消除方法）1、GPS定位中，影響觀測量精度的主要誤差來源分為三類：與衛(wèi)星有關(guān)的誤差、與信號傳播有關(guān)的誤差、與接收設(shè)備有關(guān)的誤差。2、根據(jù)誤差的性質(zhì)分類： （1）系統(tǒng)誤差：主要包括衛(wèi)星的軌道誤差、衛(wèi)星鐘差、接收機(jī)鐘差、以及大氣折射的誤差等。為了減弱和修正系統(tǒng)誤差對觀測量的影響，一般根據(jù)系統(tǒng)誤差

17、產(chǎn)生的原因而采取不同的措施，包括：引入相應(yīng)的未知參數(shù)，在數(shù)據(jù)處理中聯(lián)同其它未知參數(shù)一并求解。建立系統(tǒng)誤差模型，對觀測量加以修正。將不同觀測站，對相同衛(wèi)星的同步觀測值求差，以減弱和消除系統(tǒng)誤差的影響。簡單地忽略某些系統(tǒng)誤差的影響。（2）偶然誤差：包括多路徑效應(yīng)誤差和觀測誤差等。3、與信號傳播有關(guān)的誤差 （1）電離層折射影響 通常采取的措施：利用雙頻觀測利用電離層模型加以修正利用同步觀測值求差 （2）對流層的影響 對流層影響的處理方法：定位精度要求不高時，忽略不計(jì)。采用對流層模型加以改正引入描述對流層的附加待估參數(shù)，在數(shù)據(jù)處理中求解。觀測量求差。 （3）多路徑效應(yīng)：也稱多路徑誤差，即接收機(jī)天線除直

18、接收到衛(wèi)星發(fā)射的信號外，還可能收到經(jīng)天線周圍地物一次或多次反射的衛(wèi)星信號。兩種信號迭加，將引起測量參考點(diǎn)位置變化，使觀測量產(chǎn)生誤差。在一般反射環(huán)境下，對測碼偽距的影響達(dá)米級，對測相偽距影響達(dá)厘米級。在高反射環(huán)境中，影響顯著增大，且常常導(dǎo)致衛(wèi)星失鎖和產(chǎn)生周跳。措施：安置接收機(jī)天線的環(huán)境應(yīng)避開較強(qiáng)反射面，如水面、平坦光滑的地面和建筑表面。選擇造型適宜且屏蔽良好的天線如扼流圈天線。適當(dāng)延長觀測時間，削弱周期性影響。4、與衛(wèi)星有關(guān)的誤差 （1）衛(wèi)星鐘差 （2）衛(wèi)星軌道偏差（星歷誤差）（衛(wèi)星的軌道誤差是當(dāng)前GPS定位的重要誤差來源之一） 處理軌道誤差的方法原則上有三種； 忽略軌道誤差 采用軌道改進(jìn)法處理

19、觀測數(shù)據(jù)：分為短弧法和半短弧法。 同步觀測值求差5、接收設(shè)備有關(guān)的誤差 （1）觀測誤差：除分辨誤差外，還包括接收天線相對測站點(diǎn)的安置誤差。 （2）接收機(jī)鐘差處理接收機(jī)鐘差的方法：作為未知數(shù)，在數(shù)據(jù)處理中求解。利用觀測值求差方法，減弱接收機(jī)鐘差影響。定位精度要求較高時，可采用外接頻標(biāo)，如銣、銫原子鐘，提高接收機(jī)時間標(biāo)準(zhǔn)精度。 （3）天線相位中心位置偏差6、其他誤差：地球自轉(zhuǎn)影響、相對論效應(yīng)第八章 GPS測量的技術(shù)與實(shí)施1、GPS布網(wǎng)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)采集的技術(shù)依據(jù)主要是GPS測量規(guī)范和測量任務(wù)書。二者同時也是數(shù)據(jù)處理等后續(xù)工作的技術(shù)依據(jù)。2、GPS網(wǎng)的精度要求，主要取決于網(wǎng)的用途和定位技術(shù)所能達(dá)到的精度

20、。3、GPS網(wǎng)的基準(zhǔn)包括位置基準(zhǔn)、尺度基準(zhǔn)、方位基準(zhǔn)。4、設(shè)計(jì)的一般原則是GPS網(wǎng)一般應(yīng)采用獨(dú)立觀測邊構(gòu)成閉合圖形，例如三角形、多邊形或附合線路，以增加檢核條件，提高網(wǎng)的可靠性。GPS網(wǎng)作為測量控制網(wǎng)，其相鄰點(diǎn)間基線向量的精度，應(yīng)分布均勻。GPS網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)盡量與原有地面控制網(wǎng)點(diǎn)相重合。重合點(diǎn)一般不應(yīng)少于3個（不足時應(yīng)聯(lián)測），且在網(wǎng)中應(yīng)分布均勻，以利于可靠地確定GPS網(wǎng)與地面網(wǎng)之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。GPS網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)考慮與水準(zhǔn)點(diǎn)相重合，而非重合點(diǎn)，一般應(yīng)根據(jù)要求以水準(zhǔn)測量方法（或相當(dāng)精度的方法）進(jìn)行聯(lián)測，或在網(wǎng)中布設(shè)一定密度的水準(zhǔn)聯(lián)測點(diǎn)，以便為大地水準(zhǔn)面的研究提供資料。為了便于GPS的測量觀測和水準(zhǔn)聯(lián)測，GPS

21、網(wǎng)點(diǎn)一般設(shè)在視野開闊和交通便利的地方。為了便于用經(jīng)典方法聯(lián)測或擴(kuò)展，可在GPS網(wǎng)點(diǎn)附近布設(shè)一通視良好的方位點(diǎn)，以建立聯(lián)測方向。方位點(diǎn)與觀測站的距離，一般應(yīng)大于300m。5、圖形及其特點(diǎn)： 三角形網(wǎng): GPS網(wǎng)中的三角形邊由獨(dú)立觀測邊組成。根據(jù)經(jīng)典測量的經(jīng)驗(yàn)已知，這種圖形的幾何結(jié)構(gòu)強(qiáng)，具有良好的自檢能力，能夠有效地發(fā)現(xiàn)觀測成果的粗差，以保障網(wǎng)的可靠性。同時，經(jīng)平差后網(wǎng)中的相鄰點(diǎn)間基線向量的精度分布均勻。 這種網(wǎng)形的主要缺點(diǎn)是觀測工作量較大，尤其當(dāng)接收機(jī)的數(shù)量較少時，將使觀測工作的總時間大為延長。因此通常只有當(dāng)網(wǎng)的精度和可靠性要求較高時，才單獨(dú)采用這種圖形。 環(huán)形網(wǎng): 由若干含有多條獨(dú)立觀測邊的閉

22、合環(huán)所組成的網(wǎng)，稱為環(huán)形網(wǎng)。這種網(wǎng)形與經(jīng)典測量中的導(dǎo)線網(wǎng)相似，其圖形的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度比三角網(wǎng)為差。 環(huán)形網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)是觀測工作量較小，且具有較好的自檢性和可靠性，其缺點(diǎn)主要是，非直接觀測的基線邊（或間接邊）精度比直接觀測邊低，相鄰點(diǎn)間的基本精度分布不均勻。 星形網(wǎng) 星形網(wǎng)的幾何圖形簡單，但其直接觀測邊之間，一般不構(gòu)成閉合圖形，所以其檢驗(yàn)與發(fā)現(xiàn)粗差的能力差。 這種網(wǎng)形的主要優(yōu)點(diǎn)，是觀測中通常只需要兩臺GPS接收機(jī)，作業(yè)簡單。因此在快速靜態(tài)定位和準(zhǔn)動態(tài)定位等快速作業(yè)模式中，大都采用這種網(wǎng)形，它被廣泛地應(yīng)用于工程放樣、邊界測量、地籍測量和碎部測量等。6、擬訂觀測計(jì)劃的主要依據(jù)GPS網(wǎng)的規(guī)模大小點(diǎn)位精度要求GP

23、S衛(wèi)星星座幾何圖形強(qiáng)度參加作業(yè)的接收機(jī)數(shù)量交通、通信及后勤保障7、觀測計(jì)劃的主要內(nèi)容應(yīng)包括：編制GPS衛(wèi)星的可見性預(yù)報圖選擇衛(wèi)星的幾何圖形強(qiáng)度選擇最佳的觀測時段觀測區(qū)域的設(shè)計(jì)與劃分編排作業(yè)調(diào)度表8、技術(shù)設(shè)計(jì)書的編寫1、任務(wù)來源及工作量2、測區(qū)概況3、布網(wǎng)方案4、選點(diǎn)與埋標(biāo)5、觀測6、數(shù)據(jù)處理7、完成任務(wù)的措施9、選點(diǎn)原則：GPS選點(diǎn)應(yīng)符合下列要求： （1）點(diǎn)位應(yīng)選設(shè)在易于安置接收設(shè)備和便于操作的地方，視野應(yīng)開闊。被測衛(wèi)星的地平高度角一般應(yīng)大于10°15°，以減弱對流層折射的影響。 （2）點(diǎn)位應(yīng)遠(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射源（如電視臺、微波站等，其距離不得小于200m；并應(yīng)遠(yuǎn)離高壓輸

24、電線，其距離不得小于50m），以避免周圍磁場對GPS衛(wèi)星信號的干擾。 （3）點(diǎn)位附近不應(yīng)有強(qiáng)烈干擾接收衛(wèi)星信號的物體，并盡量避免大面積水域，以減弱多路徑誤差的影響。 （4）點(diǎn)位應(yīng)選在交通方便的地方，有利于用其他測量手段聯(lián)測或擴(kuò)展。 （5）地面基礎(chǔ)穩(wěn)定，利于點(diǎn)位保存。 （6）應(yīng)充分利用符合要求的舊有控制點(diǎn)。10、常用的定位方法：（1）靜態(tài)定位采用兩套接收設(shè)備，分別安置在一條基線的兩個端點(diǎn)，同步觀測4顆衛(wèi)星1h左右，或同步觀測5顆衛(wèi)星20min左右。注意事項(xiàng) 所有觀測過的基線應(yīng)組成一系列封閉圖形，以利于外業(yè)檢核，提高成果可靠度。并且可以通過平差，有助于進(jìn)一步提高定位精度。（2）快速靜態(tài)定位在測區(qū)中

25、部選擇一個基準(zhǔn)站，并安置一套接收設(shè)備連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星；另一臺接收機(jī)依次到各點(diǎn)流動設(shè)站，每點(diǎn)觀測12min。在觀測時段內(nèi)應(yīng)確保有5顆以上衛(wèi)星可供觀測；流動點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)相距應(yīng)不超過20km；流動站上的接收機(jī)在轉(zhuǎn)移時，不必保持對所測衛(wèi)星連續(xù)跟蹤，可關(guān)閉電源以降低能耗。（3）準(zhǔn)動態(tài)定位在測區(qū)選擇一個基準(zhǔn)站，安置接收機(jī)連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星；將另一臺接收機(jī)先置于1號站觀測12min；在保持對所測衛(wèi)星連續(xù)跟蹤而不失鎖的情況下，將流動接收機(jī)分別在2、3、4各點(diǎn)觀測數(shù)秒鐘。應(yīng)確保在觀測時段上有5顆以上衛(wèi)星可供觀測；流動點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)距離不超過20km；觀測過程中流動接收機(jī)不能失鎖，否則應(yīng)在失鎖的流動點(diǎn)上延長觀測時

26、間12min。（4）往返式重復(fù)設(shè)站建立一個基準(zhǔn)點(diǎn)安置接收機(jī)連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星；流動接收機(jī)依次到每點(diǎn)觀測12min；1h后逆序返測各流動點(diǎn)12min。流動點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)相距不超過20km；基準(zhǔn)點(diǎn)上空開闊，能正常跟蹤3顆及以上的衛(wèi)星。（5）動態(tài)定位建立一個基準(zhǔn)點(diǎn)安置接收機(jī)連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星；流動接收機(jī)先在出發(fā)點(diǎn)上靜態(tài)觀測12min；然后流動接收機(jī)從出發(fā)點(diǎn)開始連續(xù)運(yùn)動；按指定的時間間隔自動測定運(yùn)動載體的實(shí)時位置。 需同步觀測5顆衛(wèi)星，其中至少4顆衛(wèi)星要連續(xù)跟蹤；流動點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)相距不超過20km。11、RTK:實(shí)時動態(tài)定位技術(shù) RTK測量的作業(yè)模式有哪幾種？RTK測量系統(tǒng)一般由哪三部分構(gòu)成?（1）作業(yè)

27、模式：A快速靜態(tài)相對定位（主要應(yīng)于用工程測量中）。B準(zhǔn)動態(tài)相對定位（要求保持對所測衛(wèi)星連續(xù)跟蹤，不常用）。C動態(tài)相對定位（主要用于小區(qū)域精密導(dǎo)航中）。（2）構(gòu)成：GPS 接收機(jī)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。12、技術(shù)總結(jié)內(nèi)容： （1）測區(qū)范圍與位置，自然地理?xiàng)l件，氣候特點(diǎn)，交通及電訊、電源等情況； （2）任務(wù)來源，測區(qū)已有測量情況，項(xiàng)目名稱，施測目的和基本精度要求； （3）施測單位，施測起訖時間，技術(shù)依據(jù)，作業(yè)人員情況； （4）接收設(shè)備類型與數(shù)量以及檢驗(yàn)情況； （5）選點(diǎn)所遇障礙物和環(huán)境影響的評價，埋石與重合點(diǎn)情況； （6）觀測方法要點(diǎn)與補(bǔ)測、重測情況，以及野外作業(yè)發(fā)生與存在問題的說明； （7）野

28、外數(shù)據(jù)檢核，起算數(shù)據(jù)情況和數(shù)據(jù)后處理內(nèi)容、方法及軟件情況； （8）工作量、工日及定額計(jì)算； （9）方案實(shí)施與規(guī)范執(zhí)行情況； （10）上交成果尚存問題和需要說明的其它問題； （11）各種附表與附圖。11、GPS接收機(jī)分類 （1）按接收機(jī)用途：導(dǎo)航型接收機(jī)、測地型接收機(jī)、授時型接收機(jī) （2）按接收機(jī)載波頻率：單頻接收機(jī)、雙頻接收機(jī) （3）按工作原理：碼相關(guān)型接收機(jī)、平方型接收機(jī)、混合型接收機(jī)、干涉型接收機(jī)12、GPS高程系統(tǒng) 1 大地高程：是以參考橢球面為基準(zhǔn)面的高程系統(tǒng)，地面某點(diǎn)的大地高程第一位由地面點(diǎn)沿通過該點(diǎn)的 橢球法線到橢球面的距離。 2 正高系統(tǒng)：是以大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)面的高程系統(tǒng)，地面某

29、點(diǎn)的正高高程定義為由地面點(diǎn)沿鉛垂面至大 地水準(zhǔn)面的距離。 3 正常高系統(tǒng)：由于正高實(shí)際上無法精確求定，為了使用方便，人們建立了正常高高程系統(tǒng)13、差分 GPS 定位定義：利用設(shè)置在坐標(biāo)已知的點(diǎn)（基準(zhǔn)站）上的GPS接收機(jī)測定 GPS 測量定位誤差，用以提高在一定范圍內(nèi)其它 GPS接收機(jī)（流動站）測量定位精度的方法。14、局域差分&廣域差分 a局域差分 基準(zhǔn)站作用距離：數(shù)百公里。 特點(diǎn)：根據(jù)多個基準(zhǔn)站提供的改正信息，平差后得到自己的改正數(shù)不區(qū)分誤差源。 b廣域差分 基準(zhǔn)站作用距離：數(shù)千公里 特點(diǎn)：將各項(xiàng)誤差分離出來，建立誤差與位置的關(guān)系。 基本思想：對 GPS 觀測量的誤差源加以區(qū)分，并分

30、別每一誤差源模型化，利用該模型計(jì)算出每一誤差源的數(shù)值，通過數(shù)據(jù)鏈將該改正數(shù)值傳遞給用戶，用戶利用該值進(jìn)行改正。 工作流程：在若干監(jiān)測站（基準(zhǔn)站）上觀測數(shù)據(jù)（偽距、載波相位等）；將觀測數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行恼荆恢行恼緦?shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到誤差改正數(shù)；通過數(shù)據(jù)鏈將誤差改正數(shù)傳到用戶站；用戶根據(jù)這些誤差改正觀測數(shù)據(jù)，計(jì)算出高精度的 GPS定位結(jié)果。（觀測站中心站處理得到改正數(shù)用戶站改正計(jì)算高精度定位結(jié)果）15、GPS 數(shù)據(jù)處理流程： 數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)傳輸預(yù)處理基線解算GPS平差16：網(wǎng)絡(luò)RTK為多基準(zhǔn)站RTK，屬于廣域差分問答題1在全球定位系統(tǒng)中為何要用測距碼來測定偽距？ 答：用測距碼測距有下列優(yōu)點(diǎn)： (1) 易

31、于將十分微弱的衛(wèi)星信號從噪聲的汪洋大海中提取出來； (2) 可提高測距精度； (3) 可用碼分多址技術(shù)來區(qū)分、處理不同衛(wèi)星的信號； (4) 便于對整個系統(tǒng)進(jìn)行控制和管理。 2為什么說快速而準(zhǔn)確地確定整周模糊度是載波相位測量中的關(guān)鍵問題？ 答：(1) 精確的()rF及修復(fù)周跳后的整周計(jì)數(shù)只有與正確的N配合使用才有意義，N出錯將嚴(yán)重?fù)p害定位精度和可靠性。 (2) 在一般的GPS測量中，定位所需的時間即為確定模糊度所需的時間，快速確定N對提高GPS定位速度，提高作業(yè)效率具有重要作用。 3什么叫多路徑誤差？在GPS測量中可采用哪些方法來消除或消弱多路徑誤差？ 答：經(jīng)測站附近的反射物反射后的衛(wèi)星信號若進(jìn)

32、入GPS接收機(jī)就將與直接進(jìn)入接收機(jī)的信號產(chǎn)生干涉，從而使觀測值產(chǎn)生偏差，這就是所謂的多路徑誤差。解決方法(1) 選擇合適的站址，遠(yuǎn)離信號反射物； (2) 選擇合適的接收機(jī)（裝抑徑板、抑徑圈，抑制反射信號等）； (3) 適當(dāng)延長觀測時間； 4.試述WGS84坐標(biāo)系的幾何定義答：坐標(biāo)系的原點(diǎn)是地球的質(zhì)心，Z軸指向BIH1984.0定義的協(xié)議地球極（CTP）方向，X軸指向BIH1984.0的零度子午面和CTP赤道的交點(diǎn)，Y軸和Z、X軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。 5.如何減弱多路徑誤差答：多路徑誤差不僅與反射系數(shù)有關(guān)，也和反射物離測站的距離及衛(wèi)星信號方向有關(guān)，無法建立準(zhǔn)確的誤差改正模型，只能恰當(dāng)?shù)剡x擇

33、站址，避開信號反射物。例如：（1）選設(shè)點(diǎn)位時應(yīng)遠(yuǎn)離平靜的水面，地面有草叢、農(nóng)作物等植被時能較好吸收微波信號的能量，反射較弱，是較好的站址。（2）測站不宜選在山坡、山谷和盆地中。（3）測站附近不應(yīng)有高層建筑物，觀測時也不要在測站附近停放汽車。 7.試分別寫出測距碼偽距觀測方程和載波相位偽距觀測方程（標(biāo)明各個符號的含義），并比較它們的異同。偽距觀測方程       drion：電離層延遲改正；       drtrop：對流層延遲改正。載波相位偽距觀測方程 &

34、#160;：載波相位觀測值（cycle）；：載波波長（m）：站星距（m）；c ：真空中的光速（m/s）：接收機(jī)鐘差（s）； ：衛(wèi)星鐘差（s）：對流層折射（m）； ：電離層折射（m）：衛(wèi)星星歷誤差（m）； ：整周模糊度 （cycle）；t ：觀測歷元時刻。8. GPS技術(shù)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮哪些因素？ 答：技術(shù)設(shè)計(jì)主要是根據(jù)上級主管部門下達(dá)的測量任務(wù)書和GPS測量規(guī)范來進(jìn)行的。它的總的原則是，在滿足用戶要求的情況下，盡可能減少物資、人力和時間的消耗。在工作過程中，要考慮下面一些因素：（1）測站因素；（2）衛(wèi)星因素；（3）儀器因素；（4）后勤因素。9.簡述GPS網(wǎng)的布網(wǎng)原則答：為了用戶的利益，GPS網(wǎng)圖形

35、設(shè)計(jì)時應(yīng)遵循以下原則：（1）GPS網(wǎng)的布設(shè)應(yīng)視其目的，作業(yè)時衛(wèi)星狀況，預(yù)期達(dá)到的精度，成果的可靠性以及工作效率，按照優(yōu)化設(shè)計(jì)原則進(jìn)行。（2）GPS網(wǎng)一般應(yīng)通過獨(dú)立觀測邊構(gòu)成閉合圖形，例如一個或若干個獨(dú)立觀測環(huán)，或者附合路線形式，以增加檢核條件，提高網(wǎng)的可靠性。（3）GPS網(wǎng)內(nèi)點(diǎn)與點(diǎn)之間雖不要求通視，但應(yīng)有利于按常規(guī)測量方法進(jìn)行加密控制時應(yīng)用。（4）可能條件下，新布設(shè)的GPS網(wǎng)應(yīng)與附近已有的GPS點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測；新布設(shè)的GPS網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)盡量與地面原有控制網(wǎng)點(diǎn)相聯(lián)接，聯(lián)接處的重合點(diǎn)數(shù)不應(yīng)少于三個，且分布均勻，以便可靠地確定GPS網(wǎng)與原有網(wǎng)之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。（5）GPS網(wǎng)點(diǎn)，應(yīng)利用已有水準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測高程。

36、0;10什么是相對論效應(yīng)？ 答：GPS衛(wèi)星在高20200km的軌道上運(yùn)行，衛(wèi)星鐘受狹義相對論效應(yīng)和廣義相對論效應(yīng)的影響，其頻率與地面靜止鐘相比，將發(fā)生頻率偏移，這是精密定位中必須顧及的一種誤差影響因素。11整周跳變（周跳）定義，原因以及特點(diǎn)。1） 整周跳變衛(wèi)星信號失鎖，使接收機(jī)的整周計(jì)數(shù)不正確，但不到一整周的相位觀測值仍是正確的。這種現(xiàn)象稱為周跳。2） 周跳產(chǎn)生的原因a.建筑物或樹木等障礙物的遮擋b.電離層電子活動劇烈c.多路徑效應(yīng)的影響d.衛(wèi)星信噪比(SNR)太低e.接收機(jī)的高動態(tài)f.接收機(jī)內(nèi)置軟件的設(shè)計(jì)不周全3） 周跳的特點(diǎn)1周跳只引起載波相位觀測量的整周數(shù)發(fā)生跳躍，小數(shù)部分則是正確的。2

37、周跳具有繼承性，即從發(fā)生周跳的歷元開始，以后所有歷元的相位觀測值都受到這個周跳的影響。  3周跳發(fā)生非常頻繁。12載波相位測量方程以及個參數(shù)代表的意思 ：載波相位觀測值（cycle）；：載波波長（m）：站星距（m）；c ：真空中的光速（m/s）：接收機(jī)鐘差（s）； ：衛(wèi)星鐘差（s）：對流層折射（m）； ：電離層折射（m）：衛(wèi)星星歷誤差（m）； ：整周模糊度 （cycle）；t ：觀測歷元時刻。13. 簡述確定整周未知數(shù) 的四種方法。答：確定整周未知數(shù)的方法很多，這里擇要介紹其中四種：（1）經(jīng)典靜態(tài)相對定位法；（2）“動態(tài)”測量法；（3）交換天線法；（4）快速確定整周未知數(shù)法。14如何減弱GPS接收機(jī)鐘差。答：把每個觀測時刻的接收機(jī)鐘差當(dāng)作一個獨(dú)立的未知數(shù)，在數(shù)據(jù)處理中與觀測站的位置參數(shù)一并求解。認(rèn)為各觀測時刻的接收機(jī)鐘差間是相關(guān)的，像衛(wèi)星鐘那樣，將接收機(jī)鐘差表示為時間多項(xiàng)式，并在觀測量的平差計(jì)算中求解多項(xiàng)式的系數(shù)。此法可大大減少未知數(shù)，其成功與否關(guān)鍵在與鐘誤差模型的有效程度。通過在衛(wèi)星間求一次差來消除接收機(jī)的鐘差。15GPS基線向量網(wǎng)的設(shè)計(jì)原則答：1）選點(diǎn)原則a.為保證對衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤觀測和衛(wèi)星信號的質(zhì)量，要求測站上空應(yīng)盡可能的開闊，在10°15°高度角以上不能有成片的障礙物。b.為減