gps期末復習題說課材料

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。gps期末復習題-一、名詞解釋導航：通過實時地測定運載體在途中行進時的位置和速度，引導運載體沿一定航線經濟而安全地到達目的地的技術。極移：地球自轉軸相對于地球體的位置不是固定的，地極點在地球表面上的位置隨時間而變化的現象稱為極移。歷元：在天文學和衛(wèi)星定位中，與所獲取數據對應的時刻也稱歷元。多路徑效應（多路徑誤差）：即接收機天線除直接收到衛(wèi)星發(fā)射的信號外，還可能收到經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，將引起測量參考點位置變化，使觀測量產生誤差。在一般反射環(huán)境下，對測碼偽距的影響達米級，對

2、測相偽距影響達厘米級。在高反射環(huán)境中，影響顯著增大，且常常導致衛(wèi)星失鎖和產生周跳。整周模糊度：又稱整周未知數，是在全球定位系統(tǒng)技術的載波相位測量時，載波相位與基準相位之間相位差的首觀測值所對應的整周未知數。正確地確定它，是全球定位系統(tǒng)載波相位測量中非常重要且必須解決的問題之一。周跳：當衛(wèi)星信號被障礙物遮擋或受無線電干擾時，會發(fā)生短時間失鎖，從而引起相位觀測值得整周數發(fā)生跳變，這種現象稱為周跳。天線相位差：衛(wèi)星天線幾何中心與相位中心的偏差。絕對定位：絕對定位也稱單點定位，是指在協(xié)議地球坐標系中，直接確定觀測站相對于坐標原點（地球質心）絕對坐標的一種方法。相對定位：相對定位是利用兩臺GPS接收機，

3、分別安置在基線的兩端，同步觀測相同的GPS衛(wèi)星，以確定基線端點在協(xié)議地球坐標系中的相對位置或基線向量。整數解（固定解）：將平差計算所得的整周未知數取為相近的整數，并作為已知數代入原方程，重新解算其它待定參數。當觀測誤差和外界誤差（或殘差）對觀測值影響較小時，該方法較有效，一般應用于基線較短的相對定位中。非整數解（實數解或浮動解）：如果外界誤差影響較大，求解的整周未知數精度較低(誤差影響大于半個波長)，將其湊成正數，無助于提高解的精度。此時，不考慮整周未知數的整數性質，平差計算所得的整周未知數，不再進行湊整和重新計算。一般用于基線較長相對定位中。大地高：大地高是一個純幾何量，不具有物理意義，同一

4、個點，在不同的基準下，具有不同的大地高。正高：該點到通過該點的鉛垂線與大地水準面的交點之間的距離，正高用符號Hg表示。正常高：正常高系統(tǒng)是以似大地水準面為基準的高程系統(tǒng)。某點的正常高是該點到通過該點的鉛垂線與似大地水準面的交點之間的距離，正常高用Hr表示。高程異常：似大地水準面到參考橢球面的距離，稱為高程異常，記為z。二、簡答題1、簡述導航技術的發(fā)展歷程。答：推算定位，天文導航，慣性導航，無線電導航2、簡述導航系統(tǒng)的分類并舉例。答：推算定位系統(tǒng)：通過航行的方向和距離來推算其所在位置。引導系統(tǒng)：提供給用戶到達目的地的引導信息，不需要知道用戶的具體位置。燈塔、無線電信標、儀表著陸系統(tǒng)、微波著陸系統(tǒng)

5、等定位系統(tǒng)在一個定義的參考框架內，準確確定用戶所在的位置。羅蘭、奧米加、子午衛(wèi)星、GPS、GLONASS等3、簡述慣性導航的原理及優(yōu)缺點。答：根據牛頓提出的相對慣性空間的力學定律，利用陀螺、加速度計等慣性元件感受運動載體在運動過程中的加速度。然后通過計算機進行積分運算，從而得到運動載體的位置和速度等信息。優(yōu)點：不依賴于外界導航臺和電磁波的傳播，因此應用不受環(huán)境限制，包括海陸空及水下。隱蔽性好，不可能被干擾，無法反利用，生存能力強；另外還可產生多種信息，包括載體的三維位置、三維速度與航向姿態(tài)。當然它的垂直定位信息不好，誤差是發(fā)散的，不能單獨使用。4、簡述無線電導航的原理及優(yōu)缺點。答：根據電磁波在

6、理想均勻媒質中按直線傳播，且速度為常數，并在任兩種媒質介面上一定產生反射，入射波和反射波同在一鉛垂面內的特性，進行導航定位。優(yōu)點：因為電磁波的傳播基本上不受晝夜與氣候的限制，也無論距離的遠近，以及在惡劣氣候與能見度不良的條件下，隨時都可借助各種頻率的無線電信號有效地對空中、海上與地面的各種運動載體乃至人進行精確定位，并將它（他）們安全、準確、經濟地由出發(fā)點，沿預定的航行路線駛達目的地；而且測量快、精確度高，可靠性也高。不足之處在于電磁波難免受外界干擾。5、簡述無線電導航定位的基本方法。答：測邊交會法：利用測量待測點到已知點之間的距離，來求得待測點坐標的方法。雙曲線定位：通過檢測無線電波到達兩個

7、基站的時間差，而不是由到達的絕對時間來確定待測點的位置。待測點必定位于以兩個基站為焦點的雙曲線方程上，確定待測點的二維位置坐標需要建立兩個以上雙曲線方程，兩雙曲線的交點即為待測點的二維位置坐標。多普勒定位：通過測定同一信號發(fā)射源不同間隔時段其信號的多普勒效應，從而確定發(fā)射源在各時段相對觀察者的視向速度和視向位移，再利用發(fā)射源所給定的t1、t2、t3、t4時刻的空間坐標，結合對應的視向位移則可解算出測站空間坐標P（X，Y，Z）。6、簡述現有和曾經出現過的無線電導航系統(tǒng)。答：子午衛(wèi)星導航系統(tǒng)，全球定位系統(tǒng)，全球導航定位系統(tǒng)（GLONASS），雙星導航定位系統(tǒng)（北斗一號），伽俐略系統(tǒng)（GAILILE

8、O）7、簡述GPS系統(tǒng)的特點。答：定位精度高、觀測時間短、測站間無需通視、可提供三維坐標、操作簡便、全天候作業(yè)、功能多，應用廣8、簡述GPS系統(tǒng)的坐標基準和時間基準。答：在GPS試驗階段，衛(wèi)星瞬間位置的計算采用了1972年世界大地坐標系（WorldGeodeticSystemWGS-72），1987年1月10日開始采用改進的大地坐標系統(tǒng)WGS-84。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不同，即GPST與IAT在任一瞬間均有一常量偏差：IAT-GPST=19s9、簡述GPS系統(tǒng)使用的基本坐標系統(tǒng)及相互關系。答：站心坐標平地球坐標系與瞬時地球坐標系的轉換關系協(xié)議地球坐標系

9、與協(xié)議天球坐標系的轉換10、述衛(wèi)星軌道在GPS定位中的意義。答：GPS衛(wèi)星作為高空觀測目標，位置不斷變化，在給出衛(wèi)星運行位置同時，必須給出相應的瞬間時刻。準確地測定觀測站至衛(wèi)星的距離，必須精密地測定信號的傳播時間。由于地球的自轉現象，在天球坐標系中地球上點的位置是不斷變化的。11、簡述影響衛(wèi)星軌道的因素。答：中心力：一類是假設地球為均質球體的引力（質量集中于球體的中心），稱為中心力。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。12、簡述衛(wèi)星無攝運動的基本軌道參數。答：長半軸：a，偏心率：e，（確定橢圓的形狀和大?。┸壍纼A角i，升交點赤經

10、；近地點角距；真近地點角V。13、簡述GPS衛(wèi)星的坐標計算。答：在軌道平面直角坐標系中只確定了衛(wèi)星在軌道平面上的位置在協(xié)議地球坐標系中的位置14、簡述GPS衛(wèi)星信號的構成。答：GPS衛(wèi)星信號包含三種信號分量：載波、測距碼和數據碼。信號分量的產生都是在同一個基本頻率f0=10.23MHz的控制下產生L1載波頻率為1575.42MHz，波長為19.03cm；L2載波頻率為1227.60MHz，波長為24.42cm。在L1載波上，調制有C/A碼、P碼（或Y碼）和數據碼；L2載波上，只調制有P碼（或Y碼）和數據碼。15、簡述GPS接收機的類型。答：按工作原理劃分：碼相關型接收機，平方型接收機，混合型接

11、收機根據接收機信號通道類型劃分：多通道接收機，序貫通道接收機，多路復用通道接收機16、簡述GPS的定位方法。答：按參考點的不同位置劃分為：絕對定位（單點定位）：在地球協(xié)議坐標系中，確定觀測站相對地球質心的位置。相對定位：在地球協(xié)議坐標系中，確定觀測站與地面某一參考點之間的相對位置。按用戶接收機作業(yè)時所處的狀態(tài)劃分：靜態(tài)定位：在定位過程中，接收機位置靜止不動，是固定的。動態(tài)定位：在定位過程中，接收機天線處于運動狀態(tài)。在絕對定位和相對定位中，又都包含靜態(tài)和動態(tài)兩種形式。17、簡述GPS的基本觀測量。答：根據碼相位觀測得出的偽距精碼P1,P2：軍用粗碼C/A：民用根據載波相位觀測得出的偽距L1,L2

12、載波相位：大地測量、測繪工程基本觀測量主要有碼相位觀測量和載波相位觀測量。18、簡述載波相位觀測的主要問題。答：無法直接測定衛(wèi)星載波信號在傳播路徑上相位變化的整周數，存在整周不確定性問題。在接收機跟蹤GPS衛(wèi)星進行觀測過程中，常常由于接收機天線被遮擋、外界噪聲信號干擾等原因，還可能產生整周跳變現象。19、根據提供的偽距測量的觀測方程，試標記出每一項改正數的名稱及意義。答：20、根據提供的載波相位測量的觀測方程，試標記出每一項改正數的名稱及意義。答：21、簡述觀測量的誤差來源及其影響。答：1與衛(wèi)星有關的誤差：衛(wèi)星鐘差：盡管衛(wèi)星上設有高精度的原子鐘，仍不可避免地存在鐘差和漂移，偏差總量約在1ms內

13、，引起的等效距離誤差可達300km。衛(wèi)星軌道偏差：由于衛(wèi)星在運動中受多種攝動力的復雜影響，而通過地面監(jiān)測站又難以可靠地測定這些作用力并掌握其作用規(guī)律。2衛(wèi)星信號傳播誤差：電離層折射影響對流層的影響：干分量主要與大氣溫度和壓力有關，而濕分量主要與信號傳播路徑上的大氣濕度和高度有關多路徑效應：收到經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，將引起測量參考點位置變化，使觀測量產生誤差。3接收設備有關的誤差：觀測誤差：分辨誤差一般認為約為信號波長的1%。安置誤差主要有天線的置平與對中誤差和量取天線相位中心高度（天線高）誤差。接收機鐘差：如果接收機鐘與衛(wèi)星鐘之間的同步差為1ms，則引起的等效距

14、離誤差為300m。載波相位觀測的整周未知數天線相位中心位置偏差：隨著信號輸入的強度和方向不同而有所變化，同時與天線的質量有關，可達數毫米至數厘米。4、其它誤差來源：地球自轉影響：衛(wèi)星信號傳播到觀測站的時間延遲相對論效應：狹義相對論：時鐘變慢廣義相對論：處于不同等位面的震蕩器，其頻率f0將由于引力位不同而產生變化，稱引力頻移。22、簡述GPS系統(tǒng)誤差的處理方式。答：衛(wèi)星的軌道誤差、衛(wèi)星鐘差、接收機鐘差、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，一般根據系統(tǒng)誤差產生的原因而采取不同的措施，包括：1引入相應的未知參數，在數據處理中聯同其它未知參數一并求解。2建立系統(tǒng)誤差模型，對觀測

15、量加以修正。3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。4簡單地忽略某些系統(tǒng)誤差的影響。23、避免多路徑效應的主要措施。答：1.安置接收機天線的環(huán)境應避開較強發(fā)射面，如水面、平坦光滑的地面和建筑表面。2.選擇造型適宜且屏蔽良好的天線如扼流圈天線。3.適當延長觀測時間，削弱周期性影響。4改善接收機的電路設計。24、簡述處理接收機鐘差的方法。答：1.作為未知數，在數據處理中求解。2.利用觀測值求差方法，減弱接收機鐘差影響。3.定位精度要求較高時，可采用外接頻標，如銣、銫原子鐘，提高接收機時間標準精度。25、什么叫電離層折射誤差？怎樣消除電離層折射的影響？答：相折射率和群

16、折射率與一之差，其值大小相等而符號相反，因此造成群波延遲和相波提前現象。利用雙頻觀測：電離層影響是信號頻率的函數，利用不同頻率電磁波信號進行觀測，可確定其影響大小，并對觀測量加以修正。其有效性不低于95%.利用電離層模型加以修正：對單頻接收機，一般采用由導航電文提供的或其它適宜電離層模型對觀測量進行改正。目前模型改正的有效性約為75%，至今仍在完善中。利用同步觀測值求差：當觀測站間的距離較近（小于20km）時，衛(wèi)星信號到達不同觀測站的路徑相近，通過同步求差，殘差不超過10-626、什么叫對流層折射？怎樣消除對流層折射的影響？答：中性大氣層的影響。定位精度要求不高時，忽略不計。2.采用對流層模型

17、加以改正。3.引入描述對流層的附加待估參數，在數據處理中求解。4.觀測量求差。27、載波相位原始觀測量的不同線性組合（如單差、雙差和三差），都可作為相對定位的相關觀測量，試述其優(yōu)點和缺點。答：單差：優(yōu)點：衛(wèi)星鐘差的影響已經消除缺點：減少觀測方程雙差：優(yōu)點：消除了接收機鐘差的影響缺點：觀測方程進一步減少三差：優(yōu)點：消除了整周未知數的影響缺點：三差模型使觀測方程數目明顯減少，對未知參數的解算可能產生不利影響28、試述GPS快速解算法包括哪些。答：交換天線法、P碼雙頻技術、濾波法、搜索法和模糊函數法等，所需觀測時間較短，一般為數分鐘。29、簡述周跳探測修復的基本方法。答：多項式擬合法、卡爾曼濾波、歷

18、元間差分、三差選權迭代法、小波分析法30、按網的位置基準不同，GPS平差的方法包括哪些。答：經典自由網平差：僅具有一個起始點，其坐標值在平差中保持不變自由網偽逆平差：網的位置基準為整網的重心自由網擬穩(wěn)平差：擬穩(wěn)點的重心31、GPS構網的基本圖形。答：三角形網環(huán)形網32、GPS網平差中位置基準選取方法。答：1.選取網中一點的坐標值并加以固定，或給以適當的權；2.網中的點均不固定，通過自由網偽逆平差或擬穩(wěn)平差，確定網的位置基準；3.在網中選若干點的坐標值并加以固定；4.選網中若干點（直至全部點）的坐標值并給以適當的權。33、GPS選點的工作原則答：1觀測站（即接收天線安置點）應遠離大功率的無線電發(fā)

19、射臺和高壓輸電線，以避免其周圍磁場對GPS衛(wèi)星信號的干擾。接收機天線與其距離，一般不得小于200m；2觀測站附近不應有大面積的水域，或對電磁波反射（或吸收）強烈的物體，以減弱多路徑效應的影響；3觀測站應設在易于安置接收設備的地方，且視場開闊。在視場內周圍障礙物的高度角，根據情況一般應小于1015；4觀測站應選在交通方便的地方，并且便于用其它測量手段聯測和擴展；5對于基線較長的GPS網，還應考慮觀測站附近，應具有良好的通信設施（電話與電報、郵電）和電力供應，以供觀測站之間的聯絡和設備用電；6點位選定后（包括方位點），均應按規(guī)定繪制點之記，其主要內容包括，點位及點位略圖，點位的交通情況以及選點情況

20、等。7選點工作結束后，應提交的技術資料主要包括：點之記及點的環(huán)視圖；GPS網選點圖；選點工作技術總結。34、接收機內部噪聲水平的檢驗方法包括哪些。答：零基線檢驗法超短基線檢驗法35、天線相位中心穩(wěn)定性的檢驗方法包括哪些。答：旋轉天線法相對定位法36、GPS測量系統(tǒng)的野外檢定場建立的主要原則包括哪些答：1為了滿足用戶對不同測程和不同檢驗內容的要求，檢定場通常應由超短邊（5m10m），短邊（500km)構成。2檢定場不同長度的基線，應分別構成閉合圖形（如三角形或大地四邊形），以便進行圖形條件檢驗，提高檢定的可靠性；3檢定場應位于地質結構堅固、穩(wěn)定的地區(qū)，以利長期保存；4檢定場的點位選擇，除應滿足G

21、PS測量選點的一般要求外，尤應注意設在交通方便，通信與電力供應條件良好，視野（對空）開闊的地區(qū)，以方便使用；37、GPS測量的作業(yè)模式包括哪些。答：靜態(tài)相對定位、快速靜態(tài)相對定位、準動態(tài)相對定位和動態(tài)相對定位等38、GPS觀測數據的預處理包括哪些工作答：數據傳輸數據分流觀測數據的平滑、濾波統(tǒng)一數據文件格式衛(wèi)星軌道的標準化探測周跳、修復載波相位觀測值對觀測值進行各項必要的改正39、GPS的技術總結應該包括哪些內容答：1項目名稱，任務來源，施測目的與精度要求；2測區(qū)范圍與位置、自然地理條件、氣候特點、交通及電信、電源情況；3測區(qū)已有測量標志情況；4施測單位，作業(yè)時間，技術依據及作業(yè)人員情況；5接收

22、設備的類型、數量和檢驗情況；6選點與埋石情況，觀測環(huán)境評價及與原有測量標志的重合情況；7觀測實施情況，觀測時段選擇，補測與重測情況及作業(yè)中發(fā)生與存在的問題說明；8觀測數據質量的檢核情況，起算數據，數據處理的內容、方法及所采用的軟件情況；9工作量與定額計算；10成果中尚在的問題與必須說明的其它問題；11必要的附表與附圖。40、GPS測量項目應上交的資料。答：1測量任務書與技術設計；2報表及觀測計劃；3外業(yè)觀測記錄，測量手簿及其它記錄（如歸心元素）；4接收設備及氣象儀器等的檢驗資料；5外業(yè)觀測數據的質量評價和外業(yè)檢核資料；6數據處理資料和成果表；7技術總結與成果驗收報告。41、簡述GPS現代化信號

23、結構改進有哪些方面？有何優(yōu)點？答：目前信號BlockII/IIA/IIR2nd民用;M-碼BlockIIR-M3rd民用BlockIIF42、GPS增強系統(tǒng)包括哪些.答：陸基增強系統(tǒng)空基增強系統(tǒng)Internet增強系統(tǒng)。43、GPS陸基和空基增強系統(tǒng)的基本原理答：陸基增強系統(tǒng)以地面?zhèn)涡l(wèi)星平臺傳送類GPS信號、誤差改正、完整性監(jiān)測等信息，如局域增強系統(tǒng)（LAAS）空基增強系統(tǒng)以靜地衛(wèi)星為平臺傳送類GPS信號、誤差改正、完整性監(jiān)測等信息，如廣域增強系統(tǒng)（WAAS）三、論述題1、詳細闡述GPS系統(tǒng)的基本組成，并說明每一部分的具體作用。答：空間部分：24顆衛(wèi)星（21顆工作衛(wèi)星+3顆備用衛(wèi)星）控制部分：1個主控站、5個監(jiān)測站、3個注入站用戶設備部分：GPS接收機，它由天線前置放大器、信號處理、控制與顯示、記錄和供電單元組成。2、詳細闡述載波相位測量中包含哪些測量誤差，及如何消除或消弱這些誤差。答：因為gps采用單程測距方式，所以存在衛(wèi)星鐘差和接收機鐘誤差。而載波是正弦波，相位測量只能測出不足一周的相位，存在整周不確定性問題。無法直接測定衛(wèi)星