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文檔簡介
一、 填空題(每空2分,共16分)1、GPS衛(wèi)星信號(hào)是由—載波—測距碼_和_導(dǎo)航電文一三部分組成的。2、 GPS衛(wèi)星信號(hào)調(diào)制采用—二進(jìn)制相位調(diào)制_法,當(dāng)信號(hào)為“0”時(shí)載波的相位-相位不變化當(dāng)信號(hào)為“1”時(shí)載波的相位—相位變化180度_。3、 利用IGS精密星歷進(jìn)行單點(diǎn)定位時(shí),所求得的站坐標(biāo)屬ITRF坐標(biāo)系。4、 GPS觀測值在衛(wèi)星間求差后,可消除接收機(jī)種差。二、 單項(xiàng)選擇題(每題3分,共6分)1、 載波相位觀測值和用C/A碼測定的偽距觀測值所受到的__B__是相同的。A、電離層延遲B、對(duì)流層延遲C、多路徑誤差D、測量噪聲2、GPS觀測值在接收機(jī)間求差后可消除 C__。A、電離層延遲B、接收機(jī)鐘差C、衛(wèi)星鐘差D、對(duì)流層延遲三、 名詞解釋(每小題5分,共30分)1、 被動(dòng)式測距:用戶自己不發(fā)送信號(hào),只是接收發(fā)射源發(fā)射的信號(hào)進(jìn)行距離測量,稱為被動(dòng)式式測距。2、 單點(diǎn)定位:根據(jù)衛(wèi)星星歷以及一臺(tái)接收機(jī)的觀測值來獨(dú)立確定該接收機(jī)在地球坐標(biāo)系中的絕對(duì)坐標(biāo)的方法稱為單點(diǎn)定位,也稱絕對(duì)定位。3、 靜態(tài)定位:在測量時(shí)間內(nèi),如果待定點(diǎn)參數(shù)(待定點(diǎn)的坐標(biāo)或基線向量)沒有可察覺到的變化,將待定參數(shù)作為作為固定不變的常數(shù)求解,確定這種參數(shù)叫做靜態(tài)定位。4、 衛(wèi)星星歷誤差:由衛(wèi)星星歷所給出的衛(wèi)星軌道與衛(wèi)星的實(shí)際軌道之差,叫做衛(wèi)星星歷誤差。5、寬巷觀測值:寬巷觀測值widelanee-為兩個(gè)不同頻率的載波(li,l2)相位觀測值間的一種線性組合,即]widelaneLLeee-=-2。6、 整周跳變:整周計(jì)數(shù)OIng為to時(shí)刻到ti時(shí)刻用計(jì)數(shù)器累計(jì)下來的差頻信號(hào)的整周數(shù)。觀測時(shí)由于某種原因而引起累積工作中斷,則當(dāng)信號(hào)恢復(fù)跟蹤后整周計(jì)數(shù)將會(huì)丟失,即后續(xù)的所有計(jì)數(shù)中含有同一偏差。這種NA()Int申出錯(cuò)的現(xiàn)象稱整周跳變。四、 問答題(每小題12分,共48分)1、什么叫載波相位測量?載波相位測量的實(shí)際觀測值是什么?答:把載波當(dāng)做測距信號(hào)來使用,對(duì)載波進(jìn)行相位測量,稱為載波相位測量。載波相位的實(shí)際觀測值說明如下:對(duì)于第一個(gè)歷元觀測時(shí)刻(t0時(shí)刻),載波相位觀測中,NFrNInt()000eFrttii0i00NF廠e=+~,實(shí)際觀測值是。0(Fr不足一整周的波長)對(duì)于后續(xù)的某一個(gè)歷元觀測時(shí)刻(ti時(shí)刻),載波相位觀測中,fi.NFrlnt^申=++~,實(shí)際觀測值是和。jFr(不足一整周的波長)()/n即(整周計(jì)數(shù))2、列出必要公式來說明怎樣利用雙頻觀測值來消除電離層延遲?答:()()()()()121222,1222122212221222221212121201mn()()()()()121222,1222122212221222221212121201mnAfAfmnAAmnmnmnfffmnffmnfffpppppppp'=+'=+x+xl]〃=?+?=+++1 1\丿丨+丨I+1得:=令可解得:=-+-=+++AAmn其中]p;2p'分別為載波L1,L2相位觀測值,mnp為組合觀測值的波長21Af22Af分別為載波L1,L2的電離層影響。 ;由上面的公式可以得到,當(dāng)設(shè)定m,n為一定的值時(shí),即可以利用雙頻觀測值消去電離層延遲。3、為什么在一般的GPS定位中廣泛采用雙差觀測值?答:在載波相位測量中,多余參數(shù)的數(shù)量往往非常多。解算數(shù)千個(gè)未知數(shù)時(shí)不僅數(shù)據(jù)處理的工作量十分龐大,而且對(duì)計(jì)算機(jī)以及作業(yè)人員的素質(zhì)也會(huì)提出較高的要求,此外,此外未知參數(shù)過多對(duì)解的穩(wěn)定性也會(huì)產(chǎn)生不利的影響。采用雙差觀測值可以消去接收機(jī)鐘差和衛(wèi)星鐘差,還會(huì)消弱電離層延遲和對(duì)流層延遲,在進(jìn)行一般的GPS測量時(shí)(如布設(shè)城市控制網(wǎng)和工程測量等),由于邊長較短,精度要求也不是很高,因而在觀測方程中通常只需引入基線向量,整周模糊度,接收機(jī)鐘差和衛(wèi)星鐘差,采用雙差觀測值進(jìn)行單基線解算時(shí),未知參數(shù)一般只有10個(gè)左右(基線向量3個(gè)分量及4-8個(gè)整周模糊度參數(shù)),多基線解算時(shí)也只有數(shù)十個(gè)位置參數(shù),用一般的計(jì)算機(jī)就可以勝任數(shù)據(jù)處理工作。因而在一般的GPS定位中廣泛采用雙差觀測值。4、什么叫多路徑誤差?在GPS測量中可采用哪些方法來消除或削弱多路徑誤差?答:經(jīng)測站附近的反射物反射后的衛(wèi)星信號(hào)若進(jìn)入GPS接收機(jī)就將與直接進(jìn)入接收機(jī)的信號(hào)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。解決方法有選擇合適的站址,遠(yuǎn)離信號(hào)反射物;選擇合適的接收機(jī)(裝抑徑板、抑徑圈,抑制反射信號(hào)等);適當(dāng)延長觀測時(shí)間;一、填空題目前正在運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)有GPS和GLONASS。我國組建的第一代衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)稱為北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng),歐盟計(jì)劃組建的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)稱為GALILEO。GPS衛(wèi)星發(fā)送的信號(hào)是由載波、測距碼、導(dǎo)航電文三部分組成的。2000年5月初美國政府中止了已實(shí)施多年的SA政策。L載波的波長約為型厘米,L載波的波長約為24厘米。12GPS定位誤差按誤差的來源分類,跟衛(wèi)星有關(guān)的誤差有衛(wèi)星星歷誤差、衛(wèi)星鐘差、相對(duì)論效應(yīng);跟信號(hào)傳播有關(guān)的誤差有電離層延遲誤差、對(duì)流層延遲誤差、多路徑誤差;跟接收機(jī)有關(guān)的誤差有接收機(jī)鐘差、接收機(jī)的位置誤差、接收機(jī)的測量噪聲。單站差分GPS按基準(zhǔn)站發(fā)送的信息方式來分,可分為位置差分、偽距差分、相位差分。對(duì)流層延遲改正模型中的大氣折射指數(shù)N與溫度、氣壓、濕度等因素有關(guān)。二、判斷題接收機(jī)的接收通道采用平方律通道的優(yōu)點(diǎn)是:可以獲得測碼偽距;可以獲得導(dǎo)航電文;重建的載波是全波長的。C/A碼的一個(gè)碼元對(duì)應(yīng)的碼元寬度為29.3米。錯(cuò)導(dǎo)航電文的傳輸速率為50bit/s,以“幀”為單位向外發(fā)送,需要12.5分鐘才能完整地播發(fā)一次。對(duì)單點(diǎn)定位中的DOP值與衛(wèi)星的數(shù)量和幾何圖形以及觀測值的精度有關(guān)。錯(cuò)通過GPS相對(duì)定位,可消除衛(wèi)星鐘差和多路徑誤差的影響。1錯(cuò)同一時(shí)刻L1載波相位測量觀測值與C/A碼偽距測量觀測值所受到的電離層延遲是相同的。錯(cuò)同一時(shí)刻L1載波相位測量觀測值與C/A碼偽距測量觀測值所受到的對(duì)流層延遲是相同的。對(duì)同一時(shí)刻L1載波相位測量觀測值與C/A碼偽距測量觀測值所受到的多路徑誤差是相同的。錯(cuò)常用的對(duì)流層延遲模型有霍普菲爾德(Hopfield)改正模型、薩斯塔莫寧(Saastamoinen)改正模型和克羅布歇(Klobuchar)改正模型。錯(cuò)電離層延遲改正中用到的總電子含量與高程、地方時(shí)、太陽活動(dòng)程度等有關(guān)。對(duì)三、簡答題什么是寬巷觀測值?如何利用寬巷觀測值?(4分)答:寬巷觀測值wid湎沖_為兩個(gè)不同頻率的載波(L,L)相位觀測值間的一widelane12種線性組合,即iwideianeLL"""一。其對(duì)應(yīng)的頻率為小了血“皿山‘圖沁商一二,對(duì)應(yīng)的波長為86.19沁山,血皿^,對(duì)應(yīng)的整周模糊度為1widelaneLLNN一一。由于寬巷觀測值的波長達(dá)86cm,利用它可以很容易準(zhǔn)確確定其整周模糊度,進(jìn)而準(zhǔn)確確定N和N。122?什么是偽距單點(diǎn)定位?說明用戶在使用GPS接收機(jī)進(jìn)行偽距單點(diǎn)定位時(shí),為何需要同時(shí)觀測至少4顆GPS衛(wèi)星?答:根據(jù)GPS衛(wèi)星星歷和一臺(tái)GPS接收機(jī)的偽距測量觀測值來直接獨(dú)立
確定用戶接收機(jī)天線在WGS-84坐標(biāo)系中的絕對(duì)坐標(biāo)的方法叫單點(diǎn)
定位,也叫絕對(duì)定位。由于進(jìn)行偽距單點(diǎn)定位時(shí),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。需要將接收機(jī)鐘差作為一個(gè)未知數(shù)加入到偽距單點(diǎn)定位的計(jì)算中,再加上坐標(biāo)三個(gè)未知數(shù),所以至少需要4個(gè)偽距觀測值,即需要同時(shí)觀測至少4顆GPS衛(wèi)星。根據(jù)下面的圖一,說明載波相位觀測中的實(shí)際觀測值是什么?并繪圖示意說明之。同時(shí)借助該圖解釋什么是整周跳變和整周未知數(shù)?答:繪圖如下:2對(duì)于第一個(gè)歷元觀測時(shí)刻(t時(shí)刻),載波相位觀測中,00NFr0=+~,實(shí)際觀測值是。0(Fr不足一整周的波長)對(duì)于后續(xù)的某一個(gè)歷元觀測時(shí)刻(t時(shí)刻),載波相位觀測中,iogNFrln迪申=++~,實(shí)際觀測值是和。jFr(不足一整周的波長)().Ing(整周計(jì)數(shù))從圖中可知:整周計(jì)數(shù)()/ng為t時(shí)刻到t時(shí)刻用計(jì)數(shù)器累計(jì)下來的差頻信號(hào)的整0i周數(shù)。觀測時(shí)由于某種原因而引起累積工作中斷,則當(dāng)信號(hào)恢復(fù)跟蹤后整周計(jì)數(shù)將會(huì)丟失,即后續(xù)的所有計(jì)數(shù)中含有同一偏差。這種NA()Ing出錯(cuò)的現(xiàn)象稱整周跳變。載波相位觀測中的第一個(gè)歷元觀測時(shí)刻,用戶無法知道從衛(wèi)星至接收機(jī)的距離觀測值中包含了多少個(gè)整數(shù)的波長相位,即的值。用戶需設(shè)法解出后,才能準(zhǔn)確求得從衛(wèi)星至接收機(jī)的距離,這個(gè)就叫做整周未知數(shù)。0N0N0N四、問答題NFrNInt()0Frtt000ii0i3根據(jù)下面表一中第一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)-子午衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(TRANSIT系統(tǒng))和第二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)一GPS系統(tǒng)的相關(guān)系統(tǒng)參數(shù),說明子午衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的局限性和GPS系統(tǒng)的優(yōu)越性?(15分)表參數(shù)TRANSIT系統(tǒng)NAVSTARGPS系統(tǒng)中的衛(wèi)星數(shù)621+3軌道平面數(shù)66軌道傾角90°55°軌道咼度1075km20180km軌道周期(恒星時(shí))107min12hL1頻率149.988MHz1575MHzL2頻率399.968MHz1228MHz一、填空題1.全球定位系統(tǒng)是由空間部分、地面監(jiān)控部分和用戶部分組成的。其中地面監(jiān)控部分是由主控站、監(jiān)測站、注入站、和通信及輔助系統(tǒng)組成的。GPS衛(wèi)星信號(hào)是由載波、測距碼、和導(dǎo)航電文三部分組成的。GPS衛(wèi)星是采用二進(jìn)制相位調(diào)制法來進(jìn)行信號(hào)調(diào)制的。4?測碼偽距觀測值所受到的電離層延遲與總電子含量(TEC)成正比,與信號(hào)頻率的平方成反比。在軟件控制下能依次對(duì)多個(gè)衛(wèi)星進(jìn)行觀測,且循環(huán)觀測一次的時(shí)間大于20ms的通道稱為序貫通道。在接收機(jī)間求一次差后可消除衛(wèi)星鐘差參數(shù),繼續(xù)在衛(wèi)星間求二次差后可消除接收機(jī)間的相對(duì)鐘差參數(shù),再在歷元間求三次差后可消除雙差整周模糊度參數(shù)。1、 整周跳變:在載波相位測量中,整周計(jì)數(shù)是口0,.tt時(shí)間段內(nèi)的累積值,()£申則是一個(gè)瞬時(shí)觀測值,觀測時(shí)若由于衛(wèi)星信號(hào)被擋等原因而引起累積工作中斷,則當(dāng)信號(hào)恢復(fù)跟蹤后整周計(jì)數(shù)將會(huì)丟失NA,這種()Int弔出錯(cuò)()rF?正確的現(xiàn)象稱整周跳變。2、 接收通道:跟蹤、量測、處理衛(wèi)星信號(hào)的設(shè)備,由無線電元器件、數(shù)字電路等硬件和常用軟件組成,一個(gè)接收通道在同一時(shí)間內(nèi)只能接收一個(gè)衛(wèi)星信號(hào),據(jù)工作方式不同,可分為序貫通道、多路復(fù)用通道、多通道等。3、 導(dǎo)航電文:由衛(wèi)星向用戶發(fā)送的有關(guān)衛(wèi)星的位置、工作狀態(tài)、衛(wèi)星鐘差及電離層延遲參數(shù)等信息的一組二進(jìn)制代碼,也稱數(shù)據(jù)碼。4、 重建載波:由于載波上已用二進(jìn)制相位調(diào)制法調(diào)制了測距碼和導(dǎo)航電文,故接收到的衛(wèi)星信號(hào)的相位也不連續(xù),所以在進(jìn)行載波相位測量前,必須設(shè)法將調(diào)制信號(hào)去掉,恢復(fù)載波,此項(xiàng)工作稱重建載波,一般可采用碼相關(guān)法、平方法等方法進(jìn)行。5、 相對(duì)論效應(yīng):由于衛(wèi)星鐘和接收機(jī)鐘所處的重力位不同,運(yùn)動(dòng)速度不同而導(dǎo)致鐘的誤差,前者為廣義相對(duì)論效應(yīng),后者為狹義相對(duì)論效應(yīng),對(duì)GPS衛(wèi)星而言,其綜合影響平均為4.45X10-10?f,可在生產(chǎn)原子鐘時(shí)調(diào)低其頻率的方法來解決,其變化部分需用公式加以改正。6、 廣域差分GPS:在相當(dāng)大的區(qū)域中均勻布設(shè)少量GPS基準(zhǔn)站,各基準(zhǔn)站均將觀測值送往數(shù)據(jù)處理中心以便衛(wèi)星星歷誤差、衛(wèi)星鐘將、電離層延遲模型等分離出來,并播發(fā)給用戶的差分GPS系統(tǒng)稱廣域差分GPS。7、 天線平均相位中心偏差:天線對(duì)中是以其幾何中心為準(zhǔn)的,而不以平均相位中心為準(zhǔn),兩者之差稱天線平均相位中心偏差,一般可采用歸心改正法或相對(duì)定位時(shí)天線統(tǒng)一指北的方法等消除其影響。四、問答題(要點(diǎn))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):易于將十分微弱的衛(wèi)星信號(hào)從噪聲的汪洋大海中提取出來可提高測距精度;可用碼分多址技術(shù)來區(qū)分、處理不同衛(wèi)星的信號(hào);便于對(duì)整個(gè)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()尸破修復(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(cuò)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(shí)間即為確定模糊度所需的時(shí)間,快速確定N對(duì)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
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