GPS原理與應(yīng)用5.21教學(xué)提綱

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。GPS原理與應(yīng)用5.21-GPS原理與應(yīng)用名詞解釋（2.510）原子時：由原子鐘導(dǎo)出的時間叫原子時預(yù)報星歷：又稱廣播星歷。通常包括相對某一參考?xì)v元的開普勒軌道參數(shù)和必要的軌道攝動改正項參數(shù)。升交點：當(dāng)衛(wèi)星由南向北運(yùn)動時，其軌道與地球赤道面的一個交點。黃道：地月系質(zhì)心繞太陽公轉(zhuǎn)的瞬時平均軌道平面與天球相交的大圓。黃道是天球上黃道坐標(biāo)系的基圈。截止高度角：在GPS測量中，為了屏蔽遮擋物（如建筑物、樹木等）及多路徑效應(yīng)的影響所設(shè)定的蔽遮高度角，低于此角視空域的衛(wèi)星不予跟蹤。同步觀測：兩臺或兩臺以上接收機(jī)同時對

2、一組衛(wèi)星進(jìn)行的觀測。10.章動：由于日月引力以及地球非規(guī)劃球體因素，使瞬時北天極繞平天極運(yùn)動的現(xiàn)象。偽距：衛(wèi)星發(fā)射的測距碼信號到達(dá)GPS接收機(jī)的傳播時間乘以光速所得出的量測距離。等效距離誤差：距離測量誤差與接收機(jī)和外界條件有關(guān)，與衛(wèi)星星歷誤差有關(guān)。多種誤差對接收機(jī)至衛(wèi)星間的距離綜合影響，又叫等效距離誤差0歲差：由于日月引力以及地球非規(guī)劃球體因素，使北天極繞北黃極運(yùn)動的現(xiàn)象。9.整周跳變：如果由于某種原因在兩個觀測歷元之間的某一段時間工作計數(shù)器中止了正常的累積工作,從而使整周計數(shù)較應(yīng)有值少了n周,那么當(dāng)計數(shù)器恢復(fù)正常工作后,所有的載波相位觀測值中的整周計數(shù)Int()便都會含有同一偏差值較正常值少

3、n周.這種整周計數(shù)Int()出現(xiàn)系統(tǒng)偏差而不足一周的部分Fr()仍然保持正確的現(xiàn)象稱為整周跳變,簡稱周跳.偽距：就是由衛(wèi)星發(fā)射的測距碼信號到達(dá)GPS接收機(jī)的傳播時間乘以光速所得出的量側(cè)距離。由于衛(wèi)星鐘、接收機(jī)鐘的誤差以及信號經(jīng)過電離層和對流層的延遲，量側(cè)距離的距離與衛(wèi)星到接收機(jī)的幾何距離有一定的差值，因此，稱量側(cè)距離的偽距。GPS相對定位：是至少用兩臺GPS接收機(jī)，同步觀測相同的GPS衛(wèi)星，確定兩臺接收機(jī)天線之間的相對位置。觀測時段：測站上開始接收衛(wèi)星信號到觀測停止，連續(xù)工作的時間段稱為觀測時段，簡稱時段。同步觀測環(huán)：三臺或三臺以上接收機(jī)同步觀測獲得的基線向量所構(gòu)成的閉合環(huán)。后處理星歷：一些國

4、家某些部門，根據(jù)各自建立的衛(wèi)星跟蹤占所獲得的對GPS衛(wèi)星的精密觀測資料，應(yīng)用與確定廣播星歷相似的方法而計算的衛(wèi)星星歷。靜態(tài)定位：如果在定位時，接收機(jī)的天線在跟蹤GPS衛(wèi)星過程中，位置處于固定不動的靜止?fàn)顟B(tài)，這種定位方式稱為靜態(tài)定位。GPS衛(wèi)星的導(dǎo)航電文：GPS衛(wèi)星的導(dǎo)航電文是用戶用來定位和導(dǎo)航的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。它主要包括：衛(wèi)星星歷、時鐘改正、電離層時延改正、工作狀態(tài)信息以及C/A碼轉(zhuǎn)換到捕捉P碼的信息。GPS全球定位系統(tǒng)：GPS全球定位系統(tǒng)是一個空基全天候?qū)Ш较到y(tǒng)，它由美國國防部開發(fā)，用以滿足軍方在地面或近地空間獲取一個通用參照系中的位置，速度和時間信息的要求。星歷誤差：實際上就是衛(wèi)星位置的確定誤差

5、。星歷誤差是一種起始數(shù)據(jù)誤差，其大小主要取決于衛(wèi)星跟蹤站的數(shù)量及空間分布、觀測值的數(shù)量及精度、軌道計算時所用的軌道模型及定軌軟件的完善程度等。SA技術(shù)：其主要內(nèi)容是：（1）在廣播星歷中有意地加入誤差，使定位中的已知點（衛(wèi)星）的位置精度大為降低；（2）有意地在衛(wèi)星鐘的鐘頻信號中加入誤差，使鐘的頻率產(chǎn)生快慢變化，導(dǎo)致測距精度大為降低。差分GPS：利用設(shè)置在坐標(biāo)已知的點（基準(zhǔn)站）上測定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相對定位：確定進(jìn)行同步觀測的接收機(jī)之間相對位置的定位方法，稱為相對定位。實測星歷：它是根據(jù)實測資料進(jìn)行擬合處理而直接得出的星歷。它需要

6、在一些已知精確位置的點上跟蹤衛(wèi)星來計算觀測瞬間的衛(wèi)星真實位置，從而獲得準(zhǔn)確可靠的精密星歷.相對論效應(yīng)：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。軌道攝動：衛(wèi)星的真實軌道與正常軌道之間的差異，稱為軌道攝動。極移：地球瞬時自轉(zhuǎn)軸在地球上隨時間而變，稱為地極移動，簡稱極移單點定位：僅單獨利用一臺接收機(jī)確定待定點在地固坐標(biāo)系中的絕對位置的方法天球坐標(biāo)系：是一個不隨地球轉(zhuǎn)動的坐標(biāo)系，原點位于地球質(zhì)心，Z軸與地球自轉(zhuǎn)軸一致，X軸指向赤道上的春分點，Y軸為右手坐標(biāo)系。恒星時：以春分

7、點為參考點，春分點的周日視運(yùn)動所定義的時間系統(tǒng)。異步觀測環(huán)：不同時間段觀測的GPS基線向量所組成的閉合多邊形環(huán)?；蛴瑟毩⒒€組成的閉合多邊形環(huán)。5、雙差觀測值：某一時刻二臺接收機(jī)對同一衛(wèi)星K觀測距離之差為站間單差，同一時刻對J衛(wèi)星也可求站間單差，再在衛(wèi)星間求二次差，得到雙差觀測值。后處理星歷：一些國家某些部門，根據(jù)各自建立的衛(wèi)星跟蹤占所獲得的對GPS衛(wèi)星的精密觀測資料，應(yīng)用與確定廣播星歷相似的方法而計算RTK系統(tǒng)的技術(shù)關(guān)鍵：RTK系統(tǒng)之所以得以實現(xiàn)，其關(guān)鍵技術(shù)是：快速準(zhǔn)確的求解整周未知數(shù)及數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。間隙段：某時某地雖可觀測四顆衛(wèi)星，但是用其定位時，精度要比平時差，甚至不能解算該點的三維坐標(biāo)

8、，這個時間段為間隙段。原子時：1967年國際計量委員會決定采用銫原子零場在基態(tài)的兩個超精細(xì)能級結(jié)構(gòu)間躍遷輻射頻率9192631770個周期的時間間隔為1秒，這樣長度的秒，定義為原子時秒，以此為基準(zhǔn)的時間系統(tǒng)，稱為原子時。UT2世界時：在UT1世界時中雖然考慮了極移改正，但尚存在地球自轉(zhuǎn)速度不均勻的影響。為此，在UT1中加入觀測瞬間的季節(jié)性變化改正數(shù)。對流層折射：對流層的折射率與大氣壓力、溫度和濕度密切相關(guān)。由于大氣的對流作用很強(qiáng)，大氣狀態(tài)變化復(fù)雜，所以大氣折射率的變化及其影響，難以準(zhǔn)確地模型化。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。主動式測

9、距：電磁波測距儀發(fā)射測距信號，通過另一端的反射器反射回來，再由測距儀接收。根據(jù)測距信號的往、返傳播時間推求出往返距離。由于測站點需主動發(fā)出測距信號，故稱這種測距方式為主動式測距。圖形強(qiáng)度因子：圖形強(qiáng)度因子是一個直接影響定位精度、但又獨立于觀測值和其它誤差之外的一個量。其值恒大于1，最大值可達(dá)10，其大小隨時間和測站位置而變化。在GPS測量中，希望DOP越小越好。實測星歷：它是根據(jù)實測資料進(jìn)行擬合處理而直接得出的星歷。它需要在一些已知精確位置的點上跟蹤衛(wèi)星來計算觀測瞬間的衛(wèi)星真實位置，從而獲得準(zhǔn)確可靠的精密星歷。廣播星歷：衛(wèi)星將地面監(jiān)測站注入的有關(guān)衛(wèi)星運(yùn)行軌道的信息，通過發(fā)射導(dǎo)航電文傳遞給用戶，

10、用戶接收到這些信號進(jìn)行解碼即可獲得所需要的衛(wèi)星星歷，這種星歷就是廣播星歷。星歷誤差：實際上就是衛(wèi)星位置的確定誤差。星歷誤差是一種起始數(shù)據(jù)誤差，其大小主要取決于衛(wèi)星跟蹤站的數(shù)量及空間分布、觀測值的數(shù)量及精度、軌道計算時所用的軌道模型及定軌軟件的完善程度等。被動式測距：發(fā)射站在規(guī)定的時刻內(nèi)準(zhǔn)確地發(fā)出信號，用戶則根據(jù)自己的時鐘記錄信號到達(dá)的時間，根據(jù)這一時差求得單程距離。由于用戶只需被動的接收信號，故將這種測距方式稱為被動式測距。采樣間隔：接收機(jī)連續(xù)兩個觀測歷元間的時間間隔。獨立基線：由相互函數(shù)獨立的差分觀測值所確定出的基線向量。當(dāng)某一時段有m臺接收機(jī)進(jìn)行同步觀測時，可得到m-1條獨立基線。同步觀測

11、環(huán)：由同一時段觀測所得到的基線向量構(gòu)成的閉合環(huán)。獨立觀測環(huán)：由相互獨立的基線所構(gòu)成的閉合環(huán)，也稱為異步環(huán)。重復(fù)基線（復(fù)測基線）：具有兩個時段以上同步觀測結(jié)果的基線向量。GPS網(wǎng)是由GPS基線向量所形成的一種網(wǎng)絡(luò)。1.參考站:在一定的觀測時間內(nèi)，一臺或幾臺接收機(jī)分別固定在一個或幾個測站上，一直保持跟蹤衛(wèi)星，其余接收機(jī)在這些測站的一定范圍內(nèi)流動站作業(yè)，這些固定測站就稱為參考站。2.主控站的作用：主控站擁有以大型電子計算機(jī)為主體的數(shù)據(jù)收集、計算、傳播等設(shè)備。3.區(qū)域性GPS大地控制網(wǎng)：區(qū)域GPS大地控制網(wǎng)是指國家C、D、E級GPS網(wǎng)或?qū)ｉT為工程項目布測的工程GPS網(wǎng)。1.SA技術(shù)：其主要內(nèi)容是：（1

12、）在廣播星歷中有意地加入誤差，使定位中的已知點（衛(wèi)星）的位置精度大為降低；（2）有意地在衛(wèi)星鐘的鐘頻信號中加入誤差，使鐘的頻率產(chǎn)生快慢變化，導(dǎo)致測距精度大為降低。二、填空（0.550）1主控站的作用主要由有（1）收集數(shù)據(jù)；（2）數(shù)據(jù)處理；（3）監(jiān)測與協(xié)調(diào)；（4）控制衛(wèi)星。廣播星歷中包括的17個衛(wèi)星星歷參數(shù)為：二個參考時刻參數(shù)，六個開普勒軌道參數(shù)，九個反映攝動力影響參數(shù)。5GPS接收機(jī)按照信號通道的工作原理可分為：多通道接收機(jī)、序貫通道接收機(jī)、多路多用通道接收機(jī)。6在圖形強(qiáng)度因子中，HDOP代表平面位置精度因子，VDOP代表高程精度因子，PDOP代表空間位置精度因子，GDOP代表幾何精度因子。7

13、GPS提供的兩種服務(wù)是定位和導(dǎo)航。8同步網(wǎng)的三種連接方式是：點連式、邊連式、網(wǎng)連式。9GPS測量數(shù)據(jù)處理的基本過程可分為：_數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、預(yù)處理、基線解算、GPS網(wǎng)平差等基本步驟。10在預(yù)處理的數(shù)據(jù)分流中，自動生成的四個數(shù)據(jù)文件是：載波相位和偽距觀測值文件、星歷參數(shù)文件、電離層參數(shù)和UTC文件、測站信息文件。11描述衛(wèi)星運(yùn)行軌道的六個參數(shù)分別是：、升交點赤徑、軌道面傾角、近地點角距、真近點角、橢圓長半軸、偏心率12載波L1上調(diào)制的信號有C/A碼、P碼和D碼；載波L2上調(diào)制的信號有P碼和D碼。13JYD表示地極原點，BJ54表示北京54坐標(biāo)系14RTK表示實時動態(tài)，GDZ80表示國家80坐

14、標(biāo)系，UTC表示協(xié)調(diào)世界時。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)；用戶部分GPS接收機(jī)。GPS系統(tǒng)的空間部分由21顆工作衛(wèi)星及3顆備用衛(wèi)星組成，它們均勻分布在6個近似圓形軌道上。；GPS工作衛(wèi)星的地面監(jiān)控系統(tǒng)包括一個主控站、三個注入站和五個監(jiān)測站GPS衛(wèi)星位置采用WGS-84大地坐標(biāo)系。GPS系統(tǒng)中衛(wèi)星鐘和接收機(jī)鐘均采用穩(wěn)定而連續(xù)GPS時間系統(tǒng)。GPS衛(wèi)星星歷分為預(yù)報星歷；后處理星歷GPS接收機(jī)依據(jù)其用途可分為導(dǎo)航型接收機(jī)、測地型接收機(jī)和授時型接收機(jī)。；在GPS定位工作中，由于某種原因，如衛(wèi)星信號被暫時阻擋，或受到外界干擾影響，引起衛(wèi)星跟蹤的暫時中斷，使計數(shù)

15、器無法累積計數(shù)，這種現(xiàn)象稱為整周跳變（周跳）根據(jù)不同的用途，GPS網(wǎng)的圖形布設(shè)通常有：點連式、邊連式；網(wǎng)連式和邊點混合連接四種基本方式。選擇什么樣的組網(wǎng)，取決于工程所要求的精度、野外條件及GPS接收機(jī)臺數(shù)等因素。描述地球幾何和物理特性的四個參數(shù)是橢球的長半徑、引力常數(shù)與地球質(zhì)量的乘積GM、地球重力場二階帶球諧系數(shù)J2、地球自轉(zhuǎn)角速度。5GPS定位誤差的三大來源是：多臺接收機(jī)公有的誤差、傳播延遲誤差、接收機(jī)固有的誤差。7載波相位測量的兩個特有問題是重建載波和整周未知數(shù)N0的確定。13CIO表示國際協(xié)定原點，BIH表示國際時間局。1.子午衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)采用6顆衛(wèi)星，并都通過地球的南北極運(yùn)行。2.按照

16、規(guī)范規(guī)定，我國GPS測量按其精度依次劃分為AA、A、B、C、D、E六級，其中C級網(wǎng)的相鄰點之間的平均距離為1510km，最大距離為40km。3.在GPS定位測量中，觀測值都是以接收機(jī)的相位中心位置為準(zhǔn)的，所以天線的相位中心應(yīng)該與其幾何中心保持一致。4.按照GPS系統(tǒng)的設(shè)計方案，GPS定位系統(tǒng)應(yīng)包括空間衛(wèi)星部分、地面監(jiān)控部分和用戶接收部分。5.在使用GPS軟件進(jìn)行平差計算時，需要選擇橫軸墨卡托投影投影方式.從誤差來源分析，GPS測量誤差大體上可分為以下三類：與GPS衛(wèi)星有關(guān)的誤差與衛(wèi)星信號傳播有關(guān)的誤差與接收機(jī)有關(guān)的誤差當(dāng)使用兩臺或兩臺以上的接收機(jī)，同時對同一組衛(wèi)星所進(jìn)行的觀測稱為同步觀測。雙頻

17、接收機(jī)可以同時接收L1和L2信號，利用雙頻技術(shù)可以消除或減弱電離層折射對觀測量的影響，所以定位精度較高，基線長度不受限制，所以作業(yè)效率較高。.PDOP代表空間位置圖形強(qiáng)度因子.用GPS定位的方法大致有四類：多普勒法、偽距法、射電干涉測量法、載波相位測量法。目前在測量工作中應(yīng)用的主要方法是靜態(tài)定位中的偽距法和載波相位測量法。15.在接收機(jī)和衛(wèi)星間求二次差，可消去兩測站接收機(jī)的相對鐘差改正。在實踐中應(yīng)用甚廣。小時58分。地面的觀測者每天可提前4min見到同一顆衛(wèi)星，可見時間約為5小時。這樣，觀測者至少能觀測到4顆衛(wèi)星，最多可觀測到11顆衛(wèi)星。利用GPS進(jìn)行定位有多種方式，如果就用戶接收機(jī)天線所處的

18、狀態(tài)而言，定位方式分為靜態(tài)定位和動態(tài)定位；若按參考點的不同位置，又可分為單點定位和相對定位。GPS定位的實質(zhì)就是根據(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)，采取空間距離后方交會的方法，確定待定點的空間位置。6數(shù)據(jù)碼即導(dǎo)航電文，它包含著衛(wèi)星的星歷、衛(wèi)星工作狀態(tài)、時間系統(tǒng)衛(wèi)星鐘運(yùn)行狀態(tài)、軌道攝動改正、大氣折射改正、由C/A碼捕獲P碼的信息等。7動態(tài)定位是用GPS信號實時地測得運(yùn)動載體的位置。按照接收機(jī)載體的運(yùn)行速度，又將動態(tài)定位分成低動態(tài)、中等動態(tài)、高動態(tài)三種形式。利用雙頻技術(shù)可以消除或減弱電離層折射對觀測量的影響，基線長度不受限制，所以定位精度和作業(yè)效率較高。6、GPS衛(wèi)星星歷分為預(yù)報星歷(廣

19、播星歷)和后處理星歷（精密星歷）。10、衛(wèi)星定位中常采用空間直角坐標(biāo)系及其相應(yīng)的大地坐標(biāo)系，一般取地球質(zhì)心為坐標(biāo)系原點。12、GPS接收機(jī)的天線類型主要有：單板天線；四螺旋形天線；微帶天線和錐形天線。13、GPS接收機(jī)主要由GPS接收機(jī)天線單元、GPS接收機(jī)主機(jī)單元和電源三部分組成。單站差分按基準(zhǔn)站發(fā)送信息的方式來分，可分為位置差分、偽距差分和載波相位差分。與信號傳播有關(guān)的誤差有電離層折射誤差、對流層折射誤差及多路徑效應(yīng)誤差。GPS的數(shù)據(jù)處理基本流程包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)預(yù)處理、基線結(jié)算、GPS網(wǎng)平差。18、對于N臺GPS接收機(jī)構(gòu)成的同步觀測環(huán)，有J條同步觀測基線，其中獨立基線數(shù)為N-1

20、1957年10月4日，世界上第一顆人造地球衛(wèi)星發(fā)射成功，標(biāo)志著人類進(jìn)入了空間技術(shù)的新時代。我國的GPS衛(wèi)星跟蹤網(wǎng)是由拉薩、烏魯木齊、北京、武漢、上海、長春、昆明等七個跟蹤站組成的。5.1968年國際時間局（BIH）決定，采用通過國際協(xié)議原點（CIO）和原格林尼治天文臺的經(jīng)線為起始子午線。起始子午線與相應(yīng)于CIO的赤道的交點E為經(jīng)度零點。這個系統(tǒng)稱為“1968BIH”系統(tǒng)。協(xié)調(diào)世界時是綜合了世界時與原子時的另一種記時方法，即秒長采用原子時的秒長，時刻采用世界時的時刻。我國西起東經(jīng)72，東至東經(jīng)135，共跨有5個時區(qū)，我國采用東8區(qū)的區(qū)時作為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)時間。稱作北京時間。在對衛(wèi)星所有的作用力中,地

21、球重力場的引力是最重要的。如果將它的引力視為1，則其它作用力均小于10-5。衛(wèi)星星歷誤差實際上就是衛(wèi)星位置的確定誤差。也是一種起始數(shù)據(jù)誤差，其大小主要取決于衛(wèi)星跟蹤站的數(shù)量及空間分布、觀測值的數(shù)量及精度、軌道計算時所用的軌道模型及定軌軟件的完善程度。.理想情況下的衛(wèi)星運(yùn)動，是將地球視作勻質(zhì)球體，且不顧及其它攝動力的影響，衛(wèi)星只是在地球質(zhì)心引力作用下而運(yùn)動。就整個地球空間而言，參心坐標(biāo)系的不足之處主要表現(xiàn)在：它不適合建立全球統(tǒng)一坐標(biāo)系的要求、它不便于研究全球重力場、平、高控制網(wǎng)分離，破壞了空間點三維坐標(biāo)完整性。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)

22、域?qū)Ш较到y(tǒng)，它由兩顆工作衛(wèi)星和一顆備份星組成了完整的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。由于地球內(nèi)部和外部的動力學(xué)因素，地球極點在地球表面上的位置隨時間而變化，這種現(xiàn)象叫極移。隨時間而變化的極點叫瞬時極，某一時期瞬時極的平均位置叫平地極，簡稱平極?？紤]到GPS定位時的誤差源，常用的差分法有如下三種：在接收機(jī)間求一次差；在接收機(jī)和衛(wèi)星間求二次差；在接收機(jī),衛(wèi)星和觀測歷元間求三次差。GPS定位精度同衛(wèi)星與測站構(gòu)成的圖形強(qiáng)度有關(guān)，與能同步跟蹤的衛(wèi)星數(shù)和接收機(jī)使用的通道數(shù)有關(guān)。天線的定向標(biāo)志線應(yīng)指向正北。其中A與B級在顧及當(dāng)?shù)卮牌切拚?，定向誤差不應(yīng)大于5。天線底盤上的圓水準(zhǔn)氣泡必須居中。1.20世紀(jì)50年代末期，美

23、國開始研制多普勒衛(wèi)星定位技術(shù)進(jìn)行測速、定位的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，叫做子午衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。2.GPS全球定位系統(tǒng)具有全能性、全球性、全天候、連續(xù)性和實時性的導(dǎo)航、定位和定時功能。能為各類用戶提供精密的三維坐標(biāo)、速度和時間。3.GPS系統(tǒng)的空間部分由21顆工作衛(wèi)星及3顆備用衛(wèi)星組成，它們均勻分布在6個軌道上，距地面的平均高度為20200km，運(yùn)行周期為11小時58分。6.在對衛(wèi)星所有的作用力中，地球重力場的引力是最重要的。如果將它的引力視為1，則其它作用力均小于10-5。7.在定位工作中，可能由于衛(wèi)星信號被暫時阻擋，或受到外界干擾影響，引起衛(wèi)星跟蹤的暫時中斷，使計數(shù)器無法累積計數(shù)，這種現(xiàn)象叫整周跳變。8.

24、按照規(guī)范規(guī)定，我國GPS測量按其精度依次劃分為AA、A、B、C、D、E六級，其中D級網(wǎng)的相鄰點之間的平均距離為105km，最大距離15km。9.GPS工作衛(wèi)星的地面監(jiān)控系統(tǒng)包括一個主控站、三個注入站和五個監(jiān)測站。10.對于衛(wèi)星精密定位來說，只考慮地球質(zhì)心引力來計算衛(wèi)星的運(yùn)動狀態(tài)是不能滿足精度要求的。必須考慮地球引力場攝動力、日月攝動力、大氣阻力、光壓攝動力、潮汐攝動力對衛(wèi)星運(yùn)動狀態(tài)的影響。11.當(dāng)GPS信號通過電離層時，信號的路徑會發(fā)生彎曲，傳播速度會發(fā)生變化。這種距離改正在天頂方向最大可達(dá)50m，在接近地平線方向可達(dá)150m。12.在GPS測量定位中，與接收機(jī)有關(guān)的誤差主要有接收機(jī)鐘誤差、接

25、收機(jī)位置誤差、天線相位中心位置誤差和幾何圖形強(qiáng)度誤差等。13.按照GPS系統(tǒng)的設(shè)計方案，GPS定位系統(tǒng)應(yīng)包括空間衛(wèi)星部分、地面監(jiān)控部分和用戶接收部分。1.子午衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)采用6顆衛(wèi)星，并都通過地球的南北極運(yùn)行。2.自1974年以來，GPS計劃已經(jīng)歷了方案論證、系統(tǒng)論證、生產(chǎn)實驗三個階段?？偼顿Y超過200億美元。3.按照規(guī)范規(guī)定，我國GPS測量按其精度依次劃分為AA、A、B、C、D、E六級，其中C級網(wǎng)的相鄰點之間的平均距離為1510km，最大距離為40km。4.協(xié)調(diào)世界時是綜合了世界時與原子時的另一種記時方法，即秒長采用原子時的秒長，時刻采用世界時的時刻。5.衛(wèi)星鐘采用的是GPS時，它是由主控站

26、按照美國海軍天文臺（USNO）的協(xié)調(diào)世界時（UTC）進(jìn)行調(diào)整的。在1980年1月6日零時對準(zhǔn)，不隨閏秒增加。6.當(dāng)GPS信號通過電離層時，信號的路徑會發(fā)生彎曲，傳播速度會發(fā)生變化。這種距離改正在天頂方向最大可達(dá)50m，在接近地平線方向可達(dá)150m。7.在GPS定位測量中，觀測值都是以接收機(jī)的相位中心位置為準(zhǔn)的，所以天線的相位中心應(yīng)該與其幾何中心保持一致。8.當(dāng)使用兩臺或兩臺以上的接收機(jī)，同時對同一組衛(wèi)星所進(jìn)行的觀測稱為同步觀測。10.在接收機(jī)和衛(wèi)星間求二次差，可消去兩測站接收機(jī)的相對鐘差改正。在實踐中應(yīng)用甚廣。11.衛(wèi)星星歷誤差實際上就是衛(wèi)星位置的確定誤差。也是一種起始數(shù)據(jù)誤差，其大小主要取決

27、于衛(wèi)星跟蹤站的數(shù)量及空間分布、觀測值的數(shù)量及精度、軌道計算時所用的軌道模型及定軌軟件的完善程度。12.GPS網(wǎng)的圖形設(shè)計主要取決于用戶的要求、經(jīng)費(fèi)、時間、人力以及所投入接收機(jī)的類型、數(shù)量和后勤保障條件等。選擇題1在20世紀(jì)50年代我國建立的1954年北京坐標(biāo)系，采用的是克拉索夫斯基橢球元素，其長半徑和扁率分別為（B）。A、a=6378140、=1/298.257B、a=6378245、=1/298.3C、a=6378145、=1/298.357D、a=6377245、=1/298.02.在使用GPS軟件進(jìn)行平差計算時，需要選擇哪種投影方式（A）。A、橫軸墨卡托投影B、高斯投影C、等角圓錐投影D

28、、等距圓錐投影3.在進(jìn)行GPSRTK實時動態(tài)定位時，基準(zhǔn)站放在未知點上，測區(qū)內(nèi)僅有兩個已知點，（C）定位測量的精度最高。A、兩個已知點上B、一個已知點高，一個已知點低C、兩個已知點和它們的連線上D、兩個已知點連線的精度4.單頻接收機(jī)只能接收經(jīng)調(diào)制的L1信號。但由于改正模型的不完善，誤差較大，所以單頻接收機(jī)主要用于（A）的精密定位工作。A、基線較短B、基線較長C、基線40kmD、基線30km5.GPS接收機(jī)天線的定向標(biāo)志線應(yīng)指向（D）。其中A與B級在顧及當(dāng)?shù)卮牌切拚?，定向誤差不應(yīng)大于5。A、正東B、正西C、正南D、正北6.GPS衛(wèi)星信號取無線電波中L波段的兩種不同頻率的電磁波作為載波，它們的

29、頻率和波長分別為（C）：A、B、C、D、7.在GPS測量中，觀測值都是以接收機(jī)的（B）位置為準(zhǔn)的，所以天線的相位中心應(yīng)該與其幾何中心保持一致。A、幾何中心B、相位中心C、點位中心D、高斯投影平面中心8.GPS系統(tǒng)的空間部分由21顆工作衛(wèi)星及3顆備用衛(wèi)星組成，它們均勻分布在（D）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9.計量原子時的時鐘稱為原子鐘，國際上是以（C）為基準(zhǔn)。A、銣原子鐘B、氫原子鐘C、銫原子鐘D、鉑原子鐘10.我國西起東經(jīng)72，東至東經(jīng)135，共跨有5個時區(qū)，我國采用（A）的區(qū)時作為統(tǒng)

30、一的標(biāo)準(zhǔn)時間。稱作北京時間。A、東8區(qū)B、西8區(qū)C、東6區(qū)D、西6區(qū)1.雙頻接收機(jī)可以同時接收L1和L2信號，利用雙頻技術(shù)可以消除或減弱（C）對觀測量的影響，所以定位精度較高，基線長度不受限制，所以作業(yè)效率較高。A、對流層折射B、多路徑誤差C、電離層折射D、相對論效應(yīng)2.在進(jìn)行GPSRTK實時動態(tài)定位時，需要計算在開闊地帶流動站工作的最遠(yuǎn)距離，已知TRIMMRK（UHF）數(shù)據(jù)鏈無線電發(fā)射機(jī)天線的高度為9m，流動站天線的高度為2m，則流動站工作的最遠(yuǎn)距離為（A）。A、18.72mB、16.72mC、18.61mD、16.61m3.在定位工作中，可能由于衛(wèi)星信號被暫時阻擋，或受到外界干擾影響，引起

31、衛(wèi)星跟蹤的暫時中斷，使計數(shù)器無法累積計數(shù)，這種現(xiàn)象叫（A）。A、整周跳變B、相對論效應(yīng)C、地球潮汐D、負(fù)荷潮8.測量工作的直接目的是要確定地面點在空間的位置。早期解決這一問題都是采用(B)測量的方法。衛(wèi)星B、天文C、大地D、無線電9.GPS衛(wèi)星信號取無線電波中L波段的兩種不同頻率的電磁波作為載波,在載波上調(diào)制有（A）。A、P碼和數(shù)據(jù)碼B、C/A碼、P碼和數(shù)據(jù)碼C、C/A和數(shù)據(jù)碼D、C/A碼、P碼10.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（B）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)

32、星D、三顆工作衛(wèi)星和一顆備份星判斷題1.20世紀(jì)50年代末期，美國開始研制多普勒衛(wèi)星定位技術(shù)進(jìn)行測速、定位的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，叫做子午衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。（）2.計量原子時的時鐘稱為原子鐘，常用的有銫原子鐘、銣原子鐘和氫原子鐘三種，國際上是以銣原子鐘為基準(zhǔn)的。（）3.載波相位測量法定位是利用全球定位系統(tǒng)進(jìn)行低精度測量及導(dǎo)航的最基本方法。它的優(yōu)點是速度快、無多值性問題，利用增加觀測時間可以提高定位精度，足以滿足部分用戶的需要。（）4.在接收機(jī)和衛(wèi)星間求二次差，可消去兩測站接收機(jī)的相對鐘差改正。在實踐中應(yīng)用甚廣。（）5.當(dāng)利用兩臺或多臺接收機(jī)對同一組衛(wèi)星的同步觀測值求差時，可以有效的減弱電離層折射的影響，即

33、使不對電離層折射進(jìn)行改正，對基線成果的影響一般也不會超過1ppm，所以在短基線上用單頻接收機(jī)也能獲得很好的定位結(jié)果。（）6.圖形強(qiáng)度因子是一個直接影響定位精度、但又獨立于觀測值和其它誤差之外的一個量。其值恒大于1，最大值可達(dá)100，其大小隨時間和測站位置而變化。在GPS測量中，希望DOP越小越好。（）7.對于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。精度指標(biāo)通常是以相臨點間弦長的標(biāo)準(zhǔn)差來表示。（）8.在一個觀測時段要幾次更換跟蹤的衛(wèi)星。我們將時段中任一衛(wèi)星有效觀測時間符合要求的衛(wèi)星，稱為有效觀測衛(wèi)星。（）9.GPS網(wǎng)與地面網(wǎng)的聯(lián)測點最少應(yīng)有兩個。其中一個作為GPS在地面網(wǎng)

34、坐標(biāo)系內(nèi)的定位起算點，兩個點間的方位和距離作為GPS網(wǎng)在地面坐標(biāo)系內(nèi)定向、長度的起算數(shù)據(jù)。（）10.由于GPS網(wǎng)的平差及精度評定，主要是由不同時段觀測的基線組成異步閉合環(huán)的多少及閉合差大小所決定的，與基線邊長度和其間所夾角度有關(guān)，所以異步網(wǎng)的網(wǎng)形結(jié)構(gòu)與多余觀測密切相關(guān)。（）問答題（60分）布設(shè)GPS網(wǎng)的目的1易于引入外部基準(zhǔn)，基線向量無法提供位置基準(zhǔn)，必須從外部引入，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，易于基準(zhǔn)的傳遞。2評定測量成果的質(zhì)量，提供檢核條件（閉合環(huán)、重復(fù)基線、附和路線）。3提高測量成果的質(zhì)量，探測、剔除粗差、分配誤差簡述接收機(jī)的主要任務(wù)。當(dāng)GPS衛(wèi)星在用戶視界升起時，接收機(jī)能夠捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選

35、擇的待測衛(wèi)星，并能夠跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行（2分）；對所接收到的GPS信號，具有變換、放大和處理的功能（2分）；測量出GPS信號從衛(wèi)星到接收天線的傳播時間，解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導(dǎo)航電文，實時地計算出測站的三維位置，甚至三維速度和時間（2分）。簡述無攝運(yùn)動中開普勒軌道參數(shù)。軌道橢圓的長半徑；（a）（1分）軌道橢圓偏心率（e）或軌道橢圓的短半徑）；（1分）衛(wèi)星的真近點角；（V）（1分）升交點赤經(jīng)；（）（1分）軌道面傾角；（i）（1分）近地點角距。（）（1分）減弱電離層影響的措施。利用雙頻觀測;（2分）利用電離層改正模型加以改正;（2分）利用同步觀測值求差。簡述快速靜態(tài)定位的作業(yè)方式。在測區(qū)中部選擇

36、一個基準(zhǔn)站，并安置一臺接收設(shè)備連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星(3分)；另一臺接收機(jī)依次到各點流動設(shè)站，每點觀測數(shù)分鐘簡述地面控制部分的工作程序。簡述GPS接收機(jī)的設(shè)備組成。:GPS接收機(jī)天線單元，GPS接收機(jī)主機(jī)單元和電源三部分。接收機(jī)主機(jī)由變頻器、信號通道、微處理器、存儲器及顯示器組成載波相位測量常用的差分法以及它們所消除的參數(shù)是什么？修正法2）差分法以國家大地坐標(biāo)系或地方坐標(biāo)系的某些點的固定坐標(biāo)，、固定邊長和方位角為網(wǎng)的基準(zhǔn)，將其作為平差中的約束條件，并在平差中考慮GPS網(wǎng)與地面網(wǎng)之間的轉(zhuǎn)換系數(shù)，因此，這種形式的平差是在地面參考坐標(biāo)系中進(jìn)行的，故稱為GPS三維約束平差。簡述GPS衛(wèi)星在空間直角坐標(biāo)系

37、中位置的計算過程。求出衛(wèi)星在軌道平面指教坐標(biāo)系中坐標(biāo)；轉(zhuǎn)換成軌道空間直角坐標(biāo)；旋轉(zhuǎn)，首先以軌道面傾角進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，再以升交點的赤徑進(jìn)行轉(zhuǎn)換。減弱電離層折射的主要措施有哪些？利用雙頻觀測利用電離層改正模型加以修正利用同步觀測值求差10簡述多路徑誤差的概念及如何消除多路徑誤差？在GPS測量中，如果測站被周圍的反射物所反射的衛(wèi)星信號進(jìn)入接收機(jī)天線，這就將和直接來自衛(wèi)星的信號產(chǎn)生干涉，從而使觀測值偏離真值產(chǎn)生所謂的“多路徑誤差”。選擇合適的站址：測站應(yīng)原理大面積平靜的水面；測站不宜選擇在山坡、山谷和盆地中；測站應(yīng)離開高層建筑物對接收機(jī)天線的要求：在天線中設(shè)置抑徑板；接收天線對于極化特性不同的反射信號應(yīng)該有

38、較強(qiáng)的抑制作用。簡述美國政府的GPS政策及擺脫GPS政策的途徑。SA政策，即有選擇可用性技術(shù)，人為地將誤差引入衛(wèi)星鐘和衛(wèi)星數(shù)據(jù)中，故意降低GPS定位精度，是C/A碼定位精度從原來的20m降低到100mAS政策，反電子欺騙技術(shù)。其方法是：將P碼與保密的W碼相加成Y碼，Y碼嚴(yán)格保密。目的是：防止敵方使用P碼進(jìn)行精密導(dǎo)航定位。擺脫途徑：應(yīng)用P-W技術(shù)和L1和L2交叉相關(guān)技術(shù)，使L2載波相位觀測值得到恢復(fù)，其精度與使用P碼相同。研制能同時接收GPS和GLONASS信號的接收機(jī)。發(fā)展DGPS和WADGPS差分GPS系統(tǒng)。建立獨立的GPS衛(wèi)星測軌系統(tǒng)。建立獨立的衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。簡述GPS接收機(jī)的分類。

39、按接收機(jī)用途分：導(dǎo)航型接收機(jī)、測地型接收機(jī)、授時型接收機(jī)按接收機(jī)的載波頻率分：單頻接收機(jī)、雙頻接收機(jī)按接收機(jī)通道數(shù)分：多通道接收機(jī)、序貫通道接收機(jī)、多路多用通道接收機(jī)按接收機(jī)工作原理分：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)什么叫三維聯(lián)合平差？。平差中除了GPS基線向量觀測值和地面基準(zhǔn)約束外，還包含了地面常規(guī)網(wǎng)觀測值，將這些數(shù)據(jù)一并進(jìn)行平差，也就是GPS網(wǎng)和地面觀測數(shù)據(jù)的聯(lián)合平差。簡述差分GPS的原理及其分類。將一臺GPS接收機(jī)安置在基準(zhǔn)站上進(jìn)行觀測，根據(jù)基準(zhǔn)站已知精密坐標(biāo)，計算出基準(zhǔn)站到衛(wèi)星的距離改正數(shù)，并由基準(zhǔn)站實時的將這一改正數(shù)發(fā)送出去，用戶接收機(jī)在進(jìn)行GPS觀測的同時

40、，也接收到基準(zhǔn)站的改正數(shù)，并對其定位結(jié)果進(jìn)行改正，從而提高定位精度。分類：單基準(zhǔn)站差分、具有多個基準(zhǔn)站的局部區(qū)域差分和廣域差分。簡述GPS系統(tǒng)的特點定位精度高（1分）觀測時間短（1分）測站間無需通視（1分可提供三維坐標(biāo)（1分）操作簡便（0.5分）全天候作業(yè)（1分）功能多，應(yīng)用廣（0.5分）簡述無攝運(yùn)動中開普勒軌道參數(shù)。軌道橢圓的長半徑；（1分軌道橢圓偏心率（或軌道橢圓的短半徑）；（1分衛(wèi)星的真近點角；（1分）升交點赤經(jīng)；（1分）軌道面傾角；（1分）近地點角距。（1分）減弱電離層影響的措施。利用雙頻觀測;（2分）利用電離層改正模型加以改正;（2分）利用同步觀測值求差。（2分）簡述快速靜態(tài)定位的作

41、業(yè)方式。在測區(qū)中部選擇一個基準(zhǔn)站，并安置一臺接收設(shè)備連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星(3分)；另一臺接收機(jī)依次到各點流動設(shè)站，每點觀測數(shù)分鐘(3分)。1.如何減弱多路徑誤差（10分）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擇站址，避開信號反射物。例如：（1）選設(shè)點位時應(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。簡述電離層的概念及其影響（10分）答：所謂電離層，系指地球上空大氣圈的上

42、層，距離地面高度在50km至1000km之間的大氣層。電離層中的氣體分子由于受到太陽等天體各種射線作用，產(chǎn)生強(qiáng)烈的電離，形成大量的自由電子和正離子。當(dāng)GPS信號通過電離層時，如同其它電磁波一樣，信號的路徑會發(fā)生彎曲，傳播速度會發(fā)生變化。此時再用光速乘上信號傳播時間就不會等于衛(wèi)星至接收機(jī)的實際距離。對于GPS信號，這種距離差在天頂方向最大可達(dá)50m，在接近地平方向時可達(dá)150m。可見它對觀測量的精度影響較大，必須采取有效措施削弱它的影響。試述WGS84坐標(biāo)系的幾何定義（10分）答：坐標(biāo)系的原點是地球的質(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

43、子午面和CTP赤道的交點，Y軸和Z、X軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。1.簡述地心直角坐標(biāo)系的建立。答：原點O與地球質(zhì)心重合；Z軸指向國際協(xié)議原點CIO，X軸指向1968BIH定義的格林尼治平均天文臺的起始子午線與CIO的赤道焦點E，Y軸垂直于XOZ平面構(gòu)成右手坐標(biāo)系。3.簡述GPS信號接收設(shè)備的其結(jié)構(gòu)和作用。答：（1）天線（帶前置放大器）；（2）信號處理器，用于信號接收、識別和處理；（3）微處理器，用于接收機(jī)的控制、數(shù)據(jù)采集和導(dǎo)航計算；（4）用戶信息傳輸，包括操作板、顯示板和數(shù)據(jù)存儲器；（5）精密振蕩器，用以產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)頻率；（6）電源。4.在用GPS信號傳遞時間時，存在著哪三種時間尺度（時標(biāo)）？答：其一為G

44、PS時間，它是一種全球性的時間信號源，用以進(jìn)行精確的時間比對；二是每顆GPS衛(wèi)星的時鐘；三是用戶的接收機(jī)時鐘。GPS定時的實質(zhì)是測定用戶時鐘相對于GPS時間的偏差，并根據(jù)衛(wèi)星電文給出的有關(guān)參數(shù)，計算出世界協(xié)調(diào)時（UTC）。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。四、論述（共23分）什么是偽距單點定位？說明用戶在使用GPS接收機(jī)進(jìn)行偽距單點定位時，為何需要同時觀測至少4顆GPS衛(wèi)星？（13分）根據(jù)GPS衛(wèi)星星歷和一臺GPS接收機(jī)的偽距測量觀測值來直接獨立確定用戶

45、接收機(jī)天線在WGS-84坐標(biāo)系中的絕對坐標(biāo)的方法叫單點定位，也叫絕對定位。（5分）由于進(jìn)行偽距單點定位時，每顆衛(wèi)星的偽距測量觀測值中都包含有接收機(jī)鐘差這一誤差，造成距離測量觀測值很不準(zhǔn)確。（4分）需要將接收機(jī)鐘差作為一個未知數(shù)加入到偽距單點定位的計算中，再加上坐標(biāo)三個未知數(shù)，所以至少需要4個偽距觀測值，即需要同時觀測至少4顆GPS衛(wèi)星。（4分）什么是多路徑誤差?試述消弱多路徑誤差的方法。（10分）在GPS測量中，如果測站周圍的反射物所反射的衛(wèi)星信號進(jìn)入接收機(jī)天線，這就和直接來自衛(wèi)星的信號產(chǎn)生干涉，從而使觀測值偏離真值，產(chǎn)生多路徑誤差。（5分）消多路徑誤差的方法:選擇合適的站址測站應(yīng)遠(yuǎn)離大面積平

46、靜地水面;（1分）測站不宜選擇在山坡、山谷和盆地中;（1分）測站應(yīng)離開高層建筑物.（1分）（2）對接收機(jī)天線的要求在天線中設(shè)置抑徑板（1分）接收天線對于極化特性不同的反射信號應(yīng)該有較強(qiáng)的抑制作用。（1分）廣播星歷：衛(wèi)星發(fā)播的預(yù)報一定時間內(nèi)衛(wèi)星軌道信息的電文信息。精密星歷：供衛(wèi)星精密定位所使用的衛(wèi)星軌道信息。區(qū)別是，前者是預(yù)報星歷，后者是后處理星歷載波相位測量的原理：載波信號量測精度優(yōu)于波長的1/100，載波波長（L1=19cm,L2=24cm）比C/A碼波長(C/A=293m)短得多，所以GPS測量采用載波相位觀測值可以獲得比偽距（C/A碼或P碼）定位高得多的成果精度。偽距測量的原理：GPS接

47、收機(jī)對測距碼的量測就可得到衛(wèi)星到接收機(jī)的距離，由于含有接收機(jī)衛(wèi)星鐘的誤差及大氣傳播誤差，故稱為偽距。對C/A碼測得的偽距稱為C/A碼偽距，精度約為20米左右，對P碼測得的偽距稱為P碼偽距，精度約為2米左右。絕對定位又稱為單點定位，這是一種采用一臺接收機(jī)進(jìn)行定位的模式，它所確定的是接收機(jī)天線的絕對坐標(biāo)。這種定位模式的特點是作業(yè)方式簡單，可以單機(jī)作業(yè)。絕對定位一般用于導(dǎo)航和精度要求不高的應(yīng)用中。相對定位又稱為差分定位，這種定位模式采用兩臺以上的接收機(jī)，同時對一組相同的衛(wèi)星進(jìn)行觀測，以確定接收機(jī)天線間的相互位置關(guān)系。接收設(shè)備安置在運(yùn)動的載體上的定位成為動態(tài)定位Gps定位原理：GPS的基本定位原理是：

48、衛(wèi)星不間斷地發(fā)送自身的星歷參數(shù)和時間信息，用戶接收到這些信息后，經(jīng)過計算求出接收機(jī)的三維位置，三維方向以及運(yùn)動速度和時間信息。Gps誤差來源有哪些：（1）與GPS衛(wèi)星有關(guān)的因素（2）與傳播路徑有關(guān)的因素（3）接收機(jī)有關(guān)的因素（4）GPS控制部分人為或計算機(jī)造成的影響，數(shù)據(jù)處理軟件的影響，固體潮、極潮和海水負(fù)荷的影響，相對論效應(yīng)。Gps控制網(wǎng)布點原則：（1）周圍應(yīng)便于安置接收設(shè)備和操作，視野開闊，視場內(nèi)障礙物的高度角不宜超過15度；（2）遠(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射源（如電視臺、電臺、微波站等），其距離不小于200m；遠(yuǎn)離高壓輸電線和微波無線電信號傳送通道，其距離不小于50m；（3）附近不應(yīng)有強(qiáng)烈反射衛(wèi)

49、星信號的物件（如大型建筑物等）；（4）交通方便，并有利于其他測量手段擴(kuò)展和聯(lián)測；（5）地面基礎(chǔ)穩(wěn)定，易于點的保存；（6）AA、A、B級GPS點，應(yīng)選在能長期保存的地點；（7）充分利用符合要求的舊有控制點；（8）選站時應(yīng)盡可能使測站附近的小環(huán)境（地形，地貌，植被等）與周圍的大環(huán)境保持一致，以減少氣象元素的代表性誤差。基線：三角測量中推算三角鎖、網(wǎng)起算邊長所依據(jù)的基本長度邊。觀測時段：測站上開始接收衛(wèi)星信號到觀測停止，連續(xù)工作的時間段，簡稱時段。同步觀測：兩臺或兩臺以上接收機(jī)同時對同一組衛(wèi)星進(jìn)行的觀測。同步觀測環(huán)：三臺或三臺以上接收機(jī)同步觀測獲得的基線向量所構(gòu)成的閉合環(huán)，簡稱同步環(huán)。獨立觀測環(huán)：由

50、獨立觀測所獲得的基線向量構(gòu)成的閉合環(huán)，簡稱獨立環(huán)。異步觀測環(huán)：在構(gòu)成多邊形環(huán)路的所有基線向量中，只要有非同步觀測基線向量，則該多邊形環(huán)路叫異步觀測環(huán)，簡稱異步環(huán)。獨立基線：對于N臺GPS接收機(jī)的同步觀測環(huán)，有J條同步觀測基線，其中獨立基線數(shù)為N-1。非獨立基線：除獨立基線外的其它基線叫非獨立基線，總基線數(shù)與獨立基線之差即為非獨立基線數(shù)。同步網(wǎng)之間的連接方式有哪些？對于由N臺GPS接收機(jī)構(gòu)成的同步圖形中一個時斷包含的GPS基線數(shù)為：但其中僅有N-1條是獨立的GPS邊，其余為非獨立邊。當(dāng)接收機(jī)數(shù)N=25時所構(gòu)成的同步圖形當(dāng)同步觀測的GPS接收機(jī)數(shù)N3時，同步閉合環(huán)的最少數(shù)應(yīng)為：Gps網(wǎng)形設(shè)計原則：

51、（1）GPS網(wǎng)中不應(yīng)存在自由基線。所謂自由基線是指不構(gòu)成閉合圖形的基線，由于自由基線不具備發(fā)現(xiàn)粗差的能力，因而必須避免出現(xiàn)，也就是GPS網(wǎng)一般應(yīng)通過獨立基線構(gòu)成閉合圖形。（2）GPS網(wǎng)中的閉合條件中基線數(shù)不可過多。網(wǎng)中各點最好有三條或更多基線分支，以保證檢核條件，提高網(wǎng)的可靠性，使網(wǎng)中的精度、可靠性較均勻。（3）GPS網(wǎng)應(yīng)以“每個點至少獨立設(shè)站觀測兩次”的原則布網(wǎng)。這樣不同接收機(jī)數(shù)測量構(gòu)成的網(wǎng)之精度和可靠性指標(biāo)比較接近。（4）為了實現(xiàn)GPS網(wǎng)與地面網(wǎng)之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換GPS網(wǎng)至少應(yīng)與地面網(wǎng)有2個重合點。Gps測量定位技術(shù)設(shè)計及技術(shù)總結(jié)包括那些內(nèi)容？在gps測量工作完成后，應(yīng)按要求編寫技術(shù)總結(jié)報告，

52、其具體內(nèi)容包括外和內(nèi)業(yè)兩大部分。外業(yè)技術(shù)總結(jié)內(nèi)容測區(qū)范圍與位置，自然地理條件，氣候特點，交通及電信、電源等情況任務(wù)來源，測區(qū)已有測量情況，項目名稱，施測目的和基本精度要求；施測單位，施測起訖時間，技術(shù)依據(jù)，作業(yè)人員情況；接收設(shè)備作業(yè)儀器類型與數(shù)量、精度、檢驗情況；點位觀測質(zhì)量評價，埋石與重合點情況；觀測方法要點與補(bǔ)測、重測情況；外業(yè)觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量分析與野外數(shù)據(jù)檢驗情況內(nèi)業(yè)技術(shù)總結(jié)內(nèi)容：數(shù)據(jù)處理方案、所采用的軟件、所采用的星歷、起算數(shù)據(jù)、坐標(biāo)系統(tǒng)，以及無約束、約束平差情況。誤差檢驗及相關(guān)參數(shù)與平差結(jié)果的精度估計等。上交成果中尚存在的問題和需要說明的其他問題、建議或改進(jìn)意見綜合附表與附圖GPS數(shù)據(jù)預(yù)

53、處理的目的是：對數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑濾波檢驗，剔除粗差；統(tǒng)一數(shù)據(jù)文件格式并將各類數(shù)據(jù)文件加工成標(biāo)準(zhǔn)化文件（如GPS衛(wèi)星軌道方程的標(biāo)準(zhǔn)化，衛(wèi)星時鐘鐘差標(biāo)準(zhǔn)化，觀測值文件標(biāo)準(zhǔn)化等）；找出整周跳變點并修復(fù)觀測值(整周跳變的修復(fù)見5.3.3)；對觀測值進(jìn)行各種模型改正。Gps基線向量網(wǎng)平差有哪些類型：三維無約束平差法，二維約束平差，三維聯(lián)合平差，二維聯(lián)合平差Gps信號接收機(jī)分類：按工作原理分為，碼相關(guān)型接收機(jī)，平方型接收機(jī)，混合型接收機(jī)。按接收機(jī)用途分為：導(dǎo)航型接收機(jī)，測量型接收機(jī)，授時型接收機(jī)。按接收機(jī)接收的載波頻率分為，單頻接收機(jī)，雙頻接收機(jī)。按接收機(jī)的通道數(shù)分為，多通道接收機(jī)，序貫通道接收機(jī)，多路復(fù)用通

54、道接收機(jī)Gps信號接收機(jī)的工作原理：當(dāng)GPS衛(wèi)星在用戶視界升起時，接收機(jī)能夠捕獲到按一不定期衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測衛(wèi)星，并能夠跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行；對所接收到的GPS信號，具有變換、放大和處理的功能，以便測量出GPS信號從衛(wèi)星到接收天線的傳播時間，解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導(dǎo)航電文，實時地計算出測站的三維位置，甚至三維速度和時間。五、綜合分析（共13分）161根據(jù)下列控制網(wǎng)的圖形，用三臺天寶4800雙頻接收機(jī)作業(yè)，相鄰點的距離約1km，儀器遷移時間約20-30分鐘，已知接收機(jī)的使用序號和機(jī)號如下表，要求最少有三個同步觀測環(huán)，同步觀測時間為1小時。序號機(jī)號129192293035306編寫定位的

55、先后次序。（6分）觀測時段1：A點（接收機(jī)1）、B點（接收機(jī)2）、D點（接收機(jī)3）（2分）觀測時段2：A點（接收機(jī)1）、B點（接收機(jī)2）、C點（接收機(jī)3）（2分）觀測時段3：B點（接收機(jī)2）、C點（接收機(jī)3）、D點（接收機(jī)1）（2分）（2）寫出三個同步觀測環(huán)和一個獨立環(huán)。（4分）同步觀測環(huán)：觀測時段1的AB、BD、AD三邊所組成的閉合環(huán)；（1分）觀測時段2的AB、BC、AC三邊所組成的閉合環(huán)；（1分）觀測時段3的BC、CD、BD三邊所組成的閉合環(huán)；（1分）獨立環(huán)：觀測時段1的AB、AD和觀測時段3的BD三邊所組成的閉合環(huán)；（1分）（3）根據(jù)下圖PDOP值選擇每一個同步觀測環(huán)最佳的觀測時段。（3

56、分）在這三個時間段內(nèi)選擇較好：4：00-9：0014：00-16：0018：00-20：00觀測時段1：6：00-7：00（1分）觀測時段2：14：-15：00（1分）觀測時段3：19：00-20：00（1分）簡述GPS網(wǎng)的布網(wǎng)原則（9分）答：為了用戶的利益，GPS網(wǎng)圖形設(shè)計時應(yīng)遵循以下原則：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)計原則進(jìn)行。GPS網(wǎng)一般應(yīng)通過獨立觀測邊構(gòu)成閉合圖形，例如一個或若干個獨立觀測環(huán)，或者附合路線形式，以增加檢核條件，提高網(wǎng)的可靠性。GPS網(wǎng)內(nèi)點與點之間雖不要求通視，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?？?/p>

57、能條件下，新布設(shè)的GPS網(wǎng)應(yīng)與附近已有的GPS點進(jìn)行聯(lián)測；新布設(shè)的GPS網(wǎng)點應(yīng)盡量與地面原有控制網(wǎng)點相聯(lián)接，聯(lián)接處的重合點數(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)。GPS網(wǎng)點，應(yīng)利用已有水準(zhǔn)點聯(lián)測高程。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。（10分）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：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

58、誤差（m）；：整周模糊度（cycle）；t：觀測歷元時刻。GPS技術(shù)設(shè)計中應(yīng)考慮哪些因素？（10分）答：技術(shù)設(shè)計主要是根據(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。結(jié)合專業(yè)知識，論述GPS在GIS中的應(yīng)用（15分）簡述GPS網(wǎng)的布網(wǎng)原則（12分）答：為了用戶的利益，GPS網(wǎng)圖形設(shè)計時應(yīng)遵循以下原則：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)計原則進(jìn)行。GPS網(wǎng)一

59、般應(yīng)通過獨立觀測邊構(gòu)成閉合圖形，例如一個或若干個獨立觀測環(huán)，或者附合路線形式，以增加檢核條件，提高網(wǎng)的可靠性。GPS網(wǎng)內(nèi)點與點之間雖不要求通視，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?？赡軛l件下，新布設(shè)的GPS網(wǎng)應(yīng)與附近已有的GPS點進(jìn)行聯(lián)測；新布設(shè)的GPS網(wǎng)點應(yīng)盡量與地面原有控制網(wǎng)點相聯(lián)接，聯(lián)接處的重合點數(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)。GPS網(wǎng)點，應(yīng)利用已有水準(zhǔn)點聯(lián)測高程。什么是相對論效應(yīng)？（8分）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

60、顧及的一種誤差影響因素。3.簡述確定整周未知數(shù)的四種方法。(8分)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。如何減弱GPS接收機(jī)鐘差。（10分）答：把每個觀測時刻的接收機(jī)鐘差當(dāng)作一個獨立的未知數(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式，并在觀測量的平差計算中求解多項式的系數(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。GPS基線向量網(wǎng)的設(shè)計原則（20分）