GPS原理与应用题库1001021说课讲解.doc

Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。GPS原理与应用题库1001021-GPS原理与应用1. 选择题101. （）年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星发射成功，标志着人类进入了空间技术的新时代。19611957197219472. 美国海军导航卫星系统是美国第一代卫星导航系统，由于该系统卫星轨道都通过地球极点，故也称（）卫星系统。子午GPSGLONASSNAVSAT3. GPS系统的空间部分由21颗工作卫星及3颗备用卫星组成，它们均匀分布在（）个相对与赤道的倾角为55°的近似圆形轨道上。36484. .GPS工作卫星的主体呈圆柱形，整体在轨重量为843.68，它的设计寿命为（）年，事实上均能超过该设计寿命而正常工作。10157.595. .GPS定位是一种被动定位，必须建立高稳定的频率标准。因此每颗卫星上都必须安装高精确度的时钟。当有1×10-9s的时间误差时，将引起（）的距离误差。10030801206. .GPS定位的实质就是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离（）交会的方法，确定待定点的空间位置。后方前方侧方方向线7. .当地球自转360°时，卫星绕地球运行两圈，环绕地球运行一圈的时间为11小时58分。卫星在天空中的可见时间约为（）。7小时8小时5小时6小时8. 在卫星大地测量中常用的坐标系是（）。地心坐标系参心坐标系9. 现在，我国使用的大地坐标系除1954年北京坐标系外还使用（）坐标系。WGS-841980年国家大地10. 我国大地坐标系的原点设在（）。山东省青岛市陕西省泾阳县11. .我国采用（）区的区时作为统一的标准时间，称为北京时间。东8东912. .计量原子时的时钟称为原子钟，常用的有铯原子钟、铷原子钟和氢原子钟三种，国际上是以（）原子钟为基准的。铯铷13. 协调世界时的秒长采用（）的秒长，时刻采用世界时的时刻。所以严格地讲，这不是一种时间系统，而是一种使用方法。历书时原子时14. .卫星钟采用的是GPS时，它是由主控站按照美国海军天文台（USNO）的协调世界时（UTC）进行调整的。在（）年1月6日零时对准，不随闰秒增加。1980198515. .1884年在美国华盛顿召开的国际会议决定采用一种分区统一时刻，把全球按经度划分为（）个时区，每个时区的经度差为15。362416. .当GPS定位确定了测站点的大地高H后，可按h=H-N求出该点的正高h，式中N为该点的WGS-84大地水准面（）。差距偏差17. GPS工作卫星的地面监测部分由一个主控站,（）个注入站和五个监测站组成。三四18. .GPS卫星定位是以（）定位原理进行工作的，GPS卫星最根本的作用就是向用户发送用户所需要的信号和电文。主动被动19. 在对卫星所有作用力中,（）的引力是最重要的。若将引力视为1，则其它作用力均小于10-5。地球重力场日月引力20. .确定卫星运动的椭圆轨道至少需要两个参数，一个是轨道椭圆的长半径、一个是（）。扁率偏心率21. .GPS定位是依据GPS卫星的（）位置为起算基准的。已知瞬时已知轨迹22. .开普勒第二定率表明,卫星的地心向径在相同的时间内所扫过的（）相同。弧长面积23. .GPS的导航电文主要包括卫星星历、时钟改正、电离层延时改正、工作状态和C/A码信息。所以导航电文又称为数据码，即（）。P码D码24. 在GPS单点定位中，至少需要同时观测（）颗卫星。4525. .静态相对定位采用的定位方法是（）。伪距法载波相位测量法26. .利用GPS进行定位有多种方式，如果就用户（）所处的状态而言，定位方式分为静态定位和动态定位。接收机天线接收机27. .单点定位就是独立确定待定点在坐标系统中的绝对位置，其定位结果属于（）坐标系统。地方坐标系WGS-8428. （）法定位是利用全球定位系统进行低精度测量及导航的最基本方法。它的优点是速度快、无多值性问题，利用增加观测时间可以提高定位精度，足以满足部分用户的需要。伪距载波相位29. 在进行GPS测量时，观测量中存在着系统误差和偶然误差。其中（）影响尤其显著。偶然误差系统误差30. .在定位工作中，可能由于卫星信号被暂时阻挡，或受到外界干扰影响，引起卫星跟踪的暂时中断，使计数器无法累积计数，这种现象叫（）。整周跳变信号漂移31. 差分的数据类型有伪距差分、坐标差分和相位差分三类。其中RTK技术采用（）。伪距差分相位差分32. 4GPS卫星星座配置有（D）颗在轨卫星。A21B.12C.18D.2433. UTC是指（C）。A.协议天球坐标系B.协议地球坐标系C.协调世界时D.国际原子时34. SA政策是指（D）。A.紧密定位服务B.标准定位服务C.选择可用性D.反电子欺骗35. GPS定位中，信号传播过程中引起的误差主要包括大气折射的影响和（A）影响。A.多路径效应B.对流层折射C.电离层折射D.卫星中差36. 双差观测方程可以消除（D）。A.整周未知数B.多路径效应C.轨道误差D.接收机钟差37. C/A码的周期是（A）。A.1msB.7天C.38星期D.1ns38. 在GPS测量中，观测值都是以接收机的（B）位置为准的，所以天线的相位中心应该与其几何中心保持一致。A、几何中心B、相位中心C、点位中心D、高斯投影平面中心39. GPS定位的实质就是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知数据，采用（A）的方法，确定待定点的空间位置。A、空间距离后方交会B、空间距离前方交会C、空间角度交会D、空间直角坐标交会40. 根据GPS定位原理，至少需要接收到（B）颗卫星的信号才能定位。A、5B、4C、3D、241. 在以下定位方式中，精度较高的是（C）。A、绝对定位B、相对定位C、载波相位实时差分D、伪距实时差分42. GPS技术给测绘界带来了一场革命，下列说法不正确的是（A）A利用GPS技术，测量精度可以达到毫米级的程度B、与传统的手工测量手段相比，GPS技术有着测量精度高的优点C、GPS技术操作简便，仪器体积小，便于携带D、当前，GPS技术已广泛应用于大地测量、资源勘查、地壳运动观测等领域43. 与传统的手工测量手段相比，GPS技术具有的特点是（C）A测量精度高，操作复杂B、仪器体积大，不便于携带C、全天候操作，信息自动接收、存储D、中间处理环节较多且复杂44. GPS测量中，在测区中部选择一个基准站安置一台接收设备连续跟踪所有可见卫星，另一台接收机依次到各点流动设站，每点观测数分钟。该作业模式是（B）A、经典静态定位模式B快速静态定位C、准动态定位D、动态定位45. GPS卫星信号的基准频率是多少？（B）A1.023MHzB10.23MHzC102.3MHzD1023MHz46. 周跳产生的原因（）A建筑物或树木等障碍物的遮挡B、电离层电子活动剧烈C、多路径效应的影响D、卫星信噪比(SNR)太高47. 以下哪个因素不会削弱GPS定位的精度（D）48. A晴天为了不让太阳直射接收机，将测站点置于树荫下进行观测B.测站设在大型蓄水的水库旁边C.在SA期间进行GPS导航定位D.夜晚进行GPS观测地球在绕太阳运行时，地球自转轴的方向在天球上缓慢地移动，春分点在黄道上随之缓慢移动，这种现象称为（A）。49. A、岁差B、黄赤交角C、黄极D、黄道GPS目前所采用的坐标系统，是（）。BAWGS-72系B)WGS-84系C)西安80系D)北京54系50. 广域差分主要是为了削弱这些误差源，它们分别是大气延时误差、卫星钟误差（）。A2. A星历误差B)接收机误差C)电离层误差D)系统误差判断题101. GPS系统是测时测距系统。（）2. GPS卫星的测距码和数据码是采用调相技术调制到载波上的。（）3. 利用双频对电离层延迟的不一样，可以消除电离层对电磁波信号延迟的影响，因此双频接收机可用于长达几千公里的精密定位。（）4. 全球定位系统具有高精度和自动测量的特点，但是受地形、天气等自然因素影响较大。（×）5. 全球定位系统使用的卫星轨道均为近圆型，运行的周期约为24小时。（×）6. C/A码的码长较短，易于捕获，但码元宽度较大，测距精度较低，所以C/A码又称为捕获码或粗码。（）7. 在接收机和卫星间求二次差，可消去两测站接收机的相对钟差改正。在实践中应用甚广。（）8. 开普勒第一定律告诉我们：卫星的地心向径，在相等的时间内所扫过的面积相等。（×）9. 子午卫星导航系统采用24颗卫星，并都通过地球的南北极运行。（×）10. GPS定位精度同卫星与测站构成的图形强度有关，与能同步跟踪的卫星数和接收机使用的通道数无关。（×）11. GPS的测距码（C/A码和P码）是随机噪声码。（×）12. 在载波相位双差（先测站之间求差，后卫星之间求差）观测方程中，整周未知数已被消去。（×）13. GPS卫星向全球用户播发的星历，是通过交付民用的p码和用于军事目的导航定位的C/A码两种波码进行传送的。（×）14. GPS定位直接获得的高程是似大地水准面上的正常高。（×）15. 协调世界时是综合了世界时与原子时的另一种记时方法，即秒长采用原子时的秒长，时刻采用世界时的时刻。（）16. 观测作业的主要任务是捕获GPS卫星信号，并对其进行跟踪、处理和量测，以获得所需要的定位信息和观测数据。（）17. 当使用两台或两台以上的接收机，同时对同一组卫星所进行的观测称为同步观测。（）18. 20世纪50年代末期，美国开始研制多普勒卫星定位技术进行测速、定位的卫星导航系统，叫做子午卫星导航系统（）19. 对GPS信号来说，电离层是色散介质，对流层是非色散介质。（）20. 电磁波在电离层中的传播速度有群速度和相速度之分。（）21. 对流层折射对伪距测量和载波相位测量的影响相同。（）22. 双频改正的方法能消除对流层延迟。（×）23. 子午卫星导航系统采用12颗卫星，并都通过地球的南北极运行。（×）24. GPS静态定位之所以需要观测较长时间，其主要目的是为了正确确定整周未知数。（）25. 整周模糊度的可能组合数的多少取决于初始平差后所得到的整周模糊度方差的大小和观测的卫星数。（）3. 名词解释51. SA技术：答：其主要内容是：（1）在广播星历中有意地加入误差，使定位中的已知点（卫星）的位置精度大为降低；（2）有意地在卫星钟的钟频信号中加入误差，使钟的频率产生快慢变化，导致测距精度大为降低。2. 原子时：答：1967年国际计量委员会决定采用铯原子零场在基态的两个超精细能级结构间跃迁辐射频率9192631770个周期的时间间隔为1秒，这样长度的秒，定义为原子时秒，以此为基准的时间系统，称为原子时。3. 世界时答：是以平太阳时为基准的。它基于假想的平太阳，是从经度为0°的格林尼治子午圈起算的一种地方时，这种地方时属于包含格林尼治的零时区，所以称为世界时。4. 导航电文：答：GPS卫星的导航电文是用户用来定位和导航的数据基础。它主要包括：卫星星历、时钟改正、电离层时延改正、工作状态信息以及C/A码转换到捕捉P码的信息。5. 多路径效应：答：接收机天线在直接收到卫星信号的同时，还可能收到经天线周围地物反射的卫星信号，两种信号叠加就会引起测量参考点的位置变化，这种由于多路径的信号传播所引起的干涉时延效应称作多路径效应。6. 观测时段：答：测站上开始接收卫星信号到停止接收，连续观测的时间间隔称为观测时段，简称时段。7. 黄道：答：地球绕太阳公转的轨道平面称为黄道面，它与天球相交的大圆称为黄道。它就是当地球绕太阳公转时，观测者所看到的太阳在天球上运动的轨迹。8. 星历误差：答：实际上就是卫星位置的确定误差。星历误差是一种起始数据误差，其大小主要取决于卫星跟踪站的数量及空间分布、观测值的数量及精度、轨道计算时所用的轨道模型及定轨软件的完善程度等。9. 静态定位：答：如果在定位时，接收机的天线在跟踪GPS卫星过程中，位置处于固定不动的静止状态，这种定位方式称为静态定位。10. 伪距：答：GPS定位采用的是被动式单程测距。它的信号发射时刻是由卫星钟确定的，收到时刻则是由接收机钟确定的，这就在测定的卫星至接收机的距离中，不可避免地包含着两台钟不同步的误差影响，所以称其为伪距。11. 区域性GPS大地控制网答：区域GPS大地控制网是指国家C、D、E级GPS网或专门为工程项目布测的工程GPS网。12. GPS卫星的导航电文答：GPS卫星的导航电文是用户用来定位和导航的数据基础。它主要包括：卫星星历、时钟改正、电离层时延改正、工作状态信息以及C/A码转换到捕捉P码的信息。13. 参考站答：在一定的观测时间内，一台或几台接收机分别固定在一个或几个测站上，一直保持跟踪卫星，其余接收机在这些测站的一定范围内流动站作业，这些固定测站就称为参考站。14. 主控站的作用4. 答：主控站拥有以大型电子计算机为主体的数据收集、计算、传播等设备，其主要作用为：（1）收集数据；（2）数据处理；（3）监测与协调；（4）控制卫星。填空题151. 目前正在运行的全球卫星导航定位系统有美国的（GPS）和俄罗斯的（GLONASS）。我国的第一代卫星导航定位系统称为（北斗卫星导航定位系统），欧盟计划组建的卫星导航定位系统称为（GALILEO）。2. GPS卫星系统由空间部分、（地面控制部分）和（用户部分）三部分组成。3. 按用途，可将GPS接收机分为（导航型接收机）、（测地型接收机）和（授时型接收机）三种。4. 根据测距的原理，可将GPS定位的方法分为（伪距法定位）、载波相位测量定位和（差分GPS定位）三种。5. GPS卫星发送的信号是由载波、（测距码）和（导航电文）三部分组成的。6. 广域差分可纠正的误差种类包括（星历误差）、（大气延时误差）和（卫星钟差误差）。7. 单站差分GPS按基准站发送的信息方式来分，可分为（位置差分）、（伪距差分）和相位差分。8. 在定位工作中，可能由于卫星信号被暂时阻挡，或受到外界干扰影响，引起卫星跟踪的暂时中断，使计数器无法累积计数，这种现象叫整周跳变。9. 我国目前常用的两个国家大地坐标系是（1954年北京坐标系）和（1980年国家大地坐标系）。10. GLONASS系统由空间卫星星座，（地面控制）和（用户设备）三大部分组成。11. .GPS卫星位置采用（WGS-84）大地坐标系。12. GPS卫星星历分为（预报星历）和（后处理星历）。13. GPS定位的实质就是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采取（空间距离后方交会）的方法，确定待定点的空间位置。14. 北斗导航定位系统的组成（空间部分）、（地面控制部分）、（用户接收部分）。15. （载波相位差分技术）是实时处理两个测站载波相位观测量的差分方法。16. 卫星星历的数据来源有（广播星历）和（实测星历）两类。5. 简答题3*10分1. 简述GPS信号接收设备的其结构和作用。答：（1）天线（带前置放大器）；（2）信号处理器，用于信号接收、识别和处理；（3）微处理器，用于接收机的控制、数据采集和导航计算；（4）用户信息传输，包括操作板、显示板和数据存储器；（5）精密振荡器，用以产生标准频率；（6）电源。2. 如何减弱GPS接收机钟差。答：把每个观测时刻的接收机钟差当作一个独立的未知数，在数据处理中与观测站的位置参数一并求解。认为各观测时刻的接收机钟差间是相关的，像卫星钟那样，将接收机钟差表示为时间多项式，并在观测量的平差计算中求解多项式的系数。此法可大大减少未知数，其成功与否关键在与钟误差模型的有效程度。通过在卫星间求一次差来消除接收机的钟差。3. 如何减弱多路径误差答：多路径误差不仅与反射系数有关，也和反射物离测站的距离及卫星信号方向有关，无法建立准确的误差改正模型，只能恰当地选择站址，避开信号反射物。例如：（1）选设点位时应远离平静的水面，地面有草丛、农作物等植被时能较好吸收微波信号的能量，反射较弱，是较好的站址。（2）测站不宜选在山坡、山谷和盆地中。（3）测站附近不应有高层建筑物，观测时也不要在测站附近停放汽车。4. 举例说明GPS在测量领域中的应用。答：（1）用GPS建立和维持全球性的参考框架；（2）建立各级国家平面控制网；（3）布设城市控制网、工程测量控制网，进行各种工程测量；（4）在航空摄影测量、地籍测量、海洋测量中的应用。5. GPS系统由哪几部分组成，并说明其作用？答：GPS系统由三个部分组成：空间部分（GPS卫星）、地面监控部分和用户部分。各部分作用如下：（1）GPS卫星可连续向用户播发用于进行导航定位的测距信号和导航电文，并接收来自地面监控系统的各种信息和命令以维持正常运转。（2）地面监控系统的主要功能是：跟踪GPS卫星，确定卫星的运行轨道及卫星钟改正数，进行预报后再按规定格式编制成导航电文，并通过注入站送往卫星。地面监控系统还能通过注入站向卫星发布各种指令，调整卫星的轨道及时钟读数，修复故障或启用备用件等。（3）用户则用GPS接收机来测定从接收机至GPS卫星的距离，并根据卫星星历所给出的观测瞬间卫星在空间的位置等信息求出自己的三维位置、三维运动速度和钟差等参数。6. 什么叫多路径误差？答：在GPS测量中，被测站附近的物体所反射的卫星信号（反射波）被接收机天线所接收，与直接来自卫星的信号（直接波）产生干涉，从而使观测值偏离真值产生所谓的“多路径误差”。这种由于多路径的信号传播所引起的干涉时延效应被称做多路径效应。  多路径效应将严重损害GPS测量的精度，严重时还将引起信号的失锁，是GPS测量中的一种重要的误差源。要消除或削弱多路径误差影响可采取的方法和措施有：7. 在GPS系统是如何用测距码来测定伪距的？答：测距码是用以测定从卫星至地面测站间距离的一种二进制码序列。利用测距码测定伪距，首先假设卫星钟和接收机钟均无误差，都能与标准的GPS时间保持严格同步。在某一时刻t卫星在卫星钟的控制下发出某一结构的测距码，与此同时接收机则在接收机钟的控制下产生或者说复制出结构完全相同的测距码（简称复制码）。由卫星所产生的测距码经t时间的传播后到达接收机并被接收机所接收。由接收机所产生的复制码则经过一个时间延迟器延迟时间后与接收到的危险能够信号进行比对。如果这两个信号尚未对齐，就调整延迟时间，直至这两个信号对齐为止。此时复制码的延迟时间就等于卫星信号的传播时间t，将其乘以真空中的光速c后即可得卫星至地面的距离：=·c=t·c。由于卫星钟与接收机钟不同步，以及信号在传播过程中受到大气层的影响使得Vc，所以求得的距离并不等于卫星到地面测站的实际距离，故将其称为伪距。8. 什么叫整周跳变？在GPS测量中应如何来解决整周周跳问题？答：如果由于某种原因使计数器在某段时间内的累计工作产生中断，那么恢复累计后的所有计数中都含有同一偏差，该偏差为中断期间所丢失的整周数。对于不足一周部分而言，由于接收机的正常工作，仍然是正确的，这种整周计数出现错误而不足一周部分仍然正确的现象称为整周跳变，简称周跳。周跳会影响结果精度，应该进行探测和修复。主要有高次差法，多项式拟合法，用双频P码探测修复以及三次差法。9. 请简述差分GPS的基本原理。何为位置差分？何为距离差分？答：差分GPS的基本原理：利用基准站（设在坐标精确已知的点上）测定具有空间相关性的误差或其对测量定位结果的影响，供流动站改正其观测值或定位结果差分改正数的类型：距离改正数：利用基准站坐标和卫星星历可计算出站星间的计算距离，计算距离减去观测距离即为距离改正数。这种方法称为距离差分。位置（坐标改正数）改正数：基准站上的接收机对GPS卫星进行观测，确定出测站的观测坐标，测站的已知坐标与观测坐标之差即为位置的改正数。这种方法称为位置差分。10. 什么是广域差分GPS及其组成？答：在一个相当大的区域中，较为均匀的布设少量的基准站组成一个系数的差分GPS网，各基准站独立进行观测并将求得的距离差分改正数传送给数据处理中心，由数据处理中心进行统一处理，以便将各种误差分离开来，然后再将卫星星历改正数、卫星钟差改正数以及大气延迟模型等播发给用户，这种差分系统称为广域差分系统。广域差分系统主要由基准站、数据处理中心、数据通信链、监测站及用户等部分组成。基准站的数量视覆盖面积及用途而定，广域差分GPS系统（WAAS）的数据通信链包括两个部分：一是基准站，监测站，数据处理中心等固定站间的数据通信链；二是系统与用户之间的数据通信链。-