gps期末复习题.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流gps期末复习题.精品文档.一、名词解释导航：通过实时地测定运载体在途中行进时的位置和速度，引导运载体沿一定航线经济而安全地到达目的地的技术。极移：地球自转轴相对于地球体的位置不是固定的，地极点在地球表面上的位置随时间而变化的现象称为极移。历元：在天文学和卫星定位中，与所获取数据对应的时刻也称历元。多路径效应（多路径误差）：即接收机天线除直接收到卫星发射的信号外，还可能收到经天线周围地物一次或多次反射的卫星信号。两种信号迭加，将引起测量参考点位置变化，使观测量产生误差。在一般反射环境下，对测码伪距的影响达米级，对测相伪距影响达厘米级。在高反射

2、环境中，影响显著增大，且常常导致卫星失锁和产生周跳。整周模糊度：又称整周未知数，是在全球定位系统技术的载波相位测量时，载波相位与基准相位之间相位差的首观测值所对应的整周未知数。正确地确定它，是全球定位系统载波相位测量中非常重要且必须解决的问题之一。周跳：当卫星信号被障碍物遮挡或受无线电干扰时，会发生短时间失锁，从而引起相位观测值得整周数发生跳变，这种现象称为周跳。天线相位差：卫星天线几何中心与相位中心的偏差。绝对定位：绝对定位也称单点定位，是指在协议地球坐标系中，直接确定观测站相对于坐标原点（地球质心）绝对坐标的一种方法。相对定位：相对定位是利用两台GPS接收机，分别安置在基线的两端，同步观测

3、相同的GPS卫星，以确定基线端点在协议地球坐标系中的相对位置或基线向量。整数解（固定解）：将平差计算所得的整周未知数取为相近的整数，并作为已知数代入原方程，重新解算其它待定参数。当观测误差和外界误差（或残差）对观测值影响较小时，该方法较有效，一般应用于基线较短的相对定位中。非整数解（实数解或浮动解）：如果外界误差影响较大，求解的整周未知数精度较低(误差影响大于半个波长)，将其凑成正数，无助于提高解的精度。此时，不考虑整周未知数的整数性质，平差计算所得的整周未知数，不再进行凑整和重新计算。一般用于基线较长相对定位中。大地高：大地高是一个纯几何量，不具有物理意义，同一个点，在不同的基准下，具有不同

4、的大地高。正高：该点到通过该点的铅垂线与大地水准面的交点之间的距离，正高用符号Hg表示。正常高：正常高系统是以似大地水准面为基准的高程系统。某点的正常高是该点到通过该点的铅垂线与似大地水准面的交点之间的距离，正常高用Hr表示。高程异常：似大地水准面到参考椭球面的距离，称为高程异常，记为z。二、简答题1、简述导航技术的发展历程。答：推算定位，天文导航，惯性导航，无线电导航2、 简述导航系统的分类并举例。答：推算定位系统：通过航行的方向和距离来推算其所在位置。引导系统：提供给用户到达目的地的引导信息，不需要知道用户的具体位置。灯塔、无线电信标 、仪表着陆系统、微波着陆系统等定位系统在一个定义的参考

5、框架内，准确确定用户所在的位置 。罗兰、奥米加、子午卫星、GPS、GLONASS等3、 简述惯性导航的原理及优缺点。答：根据牛顿提出的相对惯性空间的力学定律，利用陀螺、加速度计等惯性元件感受运动载体在运动过程中的加速度。然后通过计算机进行积分运算，从而得到运动载体的位置和速度等信息。优点：不依赖于外界导航台和电磁波的传播，因此应用不受环境限制，包括海陆空及水下。隐蔽性好，不可能被干扰，无法反利用，生存能力强；另外还可产生多种信息，包括载体的三维位置、三维速度与航向姿态。当然它的垂直定位信息不好，误差是发散的，不能单独使用。4、 简述无线电导航的原理及优缺点。答：根据电磁波在理想均匀媒质中按直线

6、传播，且速度为常数，并在任两种媒质介面上一定产生反射，入射波和反射波同在一铅垂面内的特性，进行导航定位。优点：因为电磁波的传播基本上不受昼夜与气候的限制，也无论距离的远近，以及在恶劣气候与能见度不良的条件下，随时都可借助各种频率的无线电信号有效地对空中、海上与地面的各种运动载体乃至人进行精确定位，并将它（他）们安全、准确、经济地由出发点，沿预定的航行路线驶达目的地；而且测量快、精确度高，可靠性也高。不足之处在于电磁波难免受外界干扰。5、简述无线电导航定位的基本方法。答：测边交会法：利用测量待测点到已知点之间的距离，来求得待测点坐标的方法。双曲线定位：通过检测无线电波到达两个基站的时间差，而不是

7、由到达的绝对时间来确定待测点的位置。待测点必定位于以两个基站为焦点的双曲线方程上，确定待测点的二维位置坐标需要建立两个以上双曲线方程，两双曲线的交点即为待测点的二维位置坐标。多普勒定位：通过测定同一信号发射源不同间隔时段其信号的多普勒效应，从而确定发射源在各时段相对观察者的视向速度和视向位移，再利用发射源所给定的t1、t2、t3、t4时刻的空间坐标，结合对应的视向位移则可解算出测站空间坐标P（X，Y，Z）。6、简述现有和曾经出现过的无线电导航系统。答：子午卫星导航系统，全球定位系统，全球导航定位系统（GLONASS），双星导航定位系统（北斗一号），伽俐略系统（GAILILEO）7、 简述GPS

8、系统的特点。答：定位精度高、观测时间短、测站间无需通视、可提供三维坐标、操作简便、全天候作业、功能多，应用广8、 简述GPS系统的坐标基准和时间基准。答：在GPS试验阶段，卫星瞬间位置的计算采用了1972年世界大地坐标系（World Geodetic System WGS-72），1987年1月10日开始采用改进的大地坐标系统WGS-84。GPS时属于原子时系统，秒长与原子时相同，但与国际原子时的原点不同，即GPST与IAT在任一瞬间均有一常量偏差：IAT-GPST = 19s9、 简述GPS系统使用的基本坐标系统及相互关系。答： 站心坐标平地球坐标系与瞬时地球坐标系的转换关系协议地球坐标系与

9、协议天球坐标系的转换10 、述卫星轨道在GPS定位中的意义。答：GPS卫星作为高空观测目标，位置不断变化，在给出卫星运行位置同时，必须给出相应的瞬间时刻。准确地测定观测站至卫星的距离，必须精密地测定信号的传播时间。由于地球的自转现象，在天球坐标系中地球上点的位置是不断变化的。11、简述影响卫星轨道的因素。答：中心力：一类是假设地球为均质球体的引力（质量集中于球体的中心），称为中心力。摄动力：摄动力或非中心力，包括地球非球形对称的作用力、日月引力、大气阻力、光辐射压力以及地球潮汐力等。12、简述卫星无摄运动的基本轨道参数。答：长半轴：a，偏心率：e，（确定椭圆的形状和大小）轨道倾角i，升交点赤经

10、；近地点角距；真近地点角V。13、简述GPS卫星的坐标计算。答：在轨道平面直角坐标系中只确定了卫星在轨道平面上的位置在协议地球坐标系中的位置14、简述GPS卫星信号的构成。答：GPS卫星信号包含三种信号分量：载波、测距码和数据码。信号分量的产生都是在同一个基本频率f0=10.23MHz的控制下产生L1载波频率为1575.42MHz，波长为19.03cm； L2载波频率为1227.60MHz，波长为24.42cm。在L1载波上，调制有C/A码、P码（或Y码）和数据码； L2载波上，只调制有P码（或Y码）和数据码。15、简述GPS接收机的类型。答：按工作原理划分：码相关型接收机，平方型接收机，混合

11、型接收机根据接收机信号通道类型划分：多通道接收机，序贯通道接收机，多路复用通道接收机16、简述GPS的定位方法。答：按参考点的不同位置划分为：绝对定位（单点定位）：在地球协议坐标系中，确定观测站相对地球质心的位置。相对定位：在地球协议坐标系中，确定观测站与地面某一参考点之间的相对位置。按用户接收机作业时所处的状态划分：静态定位：在定位过程中，接收机位置静止不动，是固定的。动态定位：在定位过程中，接收机天线处于运动状态。在绝对定位和相对定位中，又都包含静态和动态两种形式。17、简述GPS的基本观测量。答：根据码相位观测得出的伪距精码P1, P2：军用粗码C/A：民用根据载波相位观测得出的伪距L1

12、, L2载波相位：大地测量、测绘工程基本观测量主要有码相位观测量和载波相位观测量。18、简述载波相位观测的主要问题。答：无法直接测定卫星载波信号在传播路径上相位变化的整周数，存在整周不确定性问题。在接收机跟踪GPS卫星进行观测过程中，常常由于接收机天线被遮挡、外界噪声信号干扰等原因，还可能产生整周跳变现象。19、根据提供的伪距测量的观测方程，试标记出每一项改正数的名称及意义。答：20、根据提供的载波相位测量的观测方程，试标记出每一项改正数的名称及意义。答：21、简述观测量的误差来源及其影响。答：1与卫星有关的误差：卫星钟差：尽管卫星上设有高精度的原子钟，仍不可避免地存在钟差和漂移，偏差总量约在

13、1 ms内，引起的等效距离误差可达300km。卫星轨道偏差：由于卫星在运动中受多种摄动力的复杂影响，而通过地面监测站又难以可靠地测定这些作用力并掌握其作用规律。2卫星信号传播误差：电离层折射影响对流层的影响：干分量主要与大气温度和压力有关，而湿分量主要与信号传播路径上的大气湿度和高度有关多路径效应：收到经天线周围地物一次或多次反射的卫星信号。两种信号迭加，将引起测量参考点位置变化，使观测量产生误差。3接收设备有关的误差：观测误差：分辨误差一般认为约为信号波长的1%。安置误差主要有天线的置平与对中误差和量取天线相位中心高度（天线高）误差。接收机钟差：如果接收机钟与卫星钟之间的同步差为1ms，则引

14、起的等效距离误差为300m。载波相位观测的整周未知数天线相位中心位置偏差：随着信号输入的强度和方向不同而有所变化，同时与天线的质量有关，可达数毫米至数厘米。4、其它误差来源：地球自转影响：卫星信号传播到观测站的时间延迟相对论效应：狭义相对论：时钟变慢广义相对论：处于不同等位面的震荡器，其频率f0将由于引力位不同而产生变化，称引力频移。22、简述GPS系统误差的处理方式。答：卫星的轨道误差、卫星钟差、接收机钟差、以及大气折射的误差等。为了减弱和修正系统误差对观测量的影响，一般根据系统误差产生的原因而采取不同的措施，包括：1引入相应的未知参数，在数据处理中联同其它未知参数一并求解。2建立系统误差模

15、型，对观测量加以修正。3将不同观测站，对相同卫星的同步观测值求差，以减弱和消除系统误差的影响。4简单地忽略某些系统误差的影响。23、避免多路径效应的主要措施。答：1.安置接收机天线的环境应避开较强发射面，如水面、平坦光滑的地面和建筑表面。2.选择造型适宜且屏蔽良好的天线如扼流圈天线。3.适当延长观测时间，削弱周期性影响。4改善接收机的电路设计。24 、简述处理接收机钟差的方法。答：1.作为未知数，在数据处理中求解。2.利用观测值求差方法，减弱接收机钟差影响。3.定位精度要求较高时，可采用外接频标，如铷、铯原子钟，提高接收机时间标准精度。25、什么叫电离层折射误差？怎样消除电离层折射的影响？答：

16、相折射率和群折射率与一之差，其值大小相等而符号相反，因此造成群波延迟和相波提前现象。利用双频观测：电离层影响是信号频率的函数，利用不同频率电磁波信号进行观测，可确定其影响大小，并对观测量加以修正。其有效性不低于95%.利用电离层模型加以修正：对单频接收机，一般采用由导航电文提供的或其它适宜电离层模型对观测量进行改正。目前模型改正的有效性约为75%，至今仍在完善中。利用同步观测值求差：当观测站间的距离较近（小于20km）时，卫星信号到达不同观测站的路径相近，通过同步求差，残差不超过10-626、什么叫对流层折射？怎样消除对流层折射的影响？答：中性大气层的影响。1. 定位精度要求不高时，忽略不计。

17、2.采用对流层模型加以改正。3.引入描述对流层的附加待估参数，在数据处理中求解。4.观测量求差。27、载波相位原始观测量的不同线性组合（如单差、双差和三差），都可作为相对定位的相关观测量，试述其优点和缺点。答：单差：优点：卫星钟差的影响已经消除缺点：减少观测方程双差：优点：消除了接收机钟差的影响缺点：观测方程进一步减少三差：优点：消除了整周未知数的影响缺点：三差模型使观测方程数目明显减少，对未知参数的解算可能产生不利影响28、试述GPS快速解算法包括哪些。答：交换天线法、P码双频技术、滤波法、搜索法和模糊函数法等，所需观测时间较短，一般为数分钟。29、简述周跳探测修复的基本方法。答：多项式拟合

18、法、卡尔曼滤波、历元间差分、三差选权迭代法、小波分析法30、按网的位置基准不同，GPS平差的方法包括哪些。答：经典自由网平差：仅具有一个起始点，其坐标值在平差中保持不变自由网伪逆平差：网的位置基准为整网的重心自由网拟稳平差：拟稳点的重心31、GPS构网的基本图形。答：三角形网 环形网32、GPS网平差中位置基准选取方法。答：1.选取网中一点的坐标值并加以固定，或给以适当的权；2.网中的点均不固定，通过自由网伪逆平差或拟稳平差，确定网的位置基准；3.在网中选若干点的坐标值并加以固定；4.选网中若干点（直至全部点）的坐标值并给以适当的权。33、 GPS选点的工作原则答：1观测站（即接收天线安置点）

19、应远离大功率的无线电发射台和高压输电线，以避免其周围磁场对GPS卫星信号的干扰。接收机天线与其距离，一般不得小于200m；2观测站附近不应有大面积的水域，或对电磁波反射（或吸收）强烈的物体，以减弱多路径效应的影响；3观测站应设在易于安置接收设备的地方，且视场开阔。在视场内周围障碍物的高度角，根据情况一般应小于1015；4观测站应选在交通方便的地方，并且便于用其它测量手段联测和扩展；5对于基线较长的GPS网，还应考虑观测站附近，应具有良好的通信设施（电话与电报、邮电）和电力供应，以供观测站之间的联络和设备用电；6点位选定后（包括方位点），均应按规定绘制点之记，其主要内容包括，点位及点位略图，点位

20、的交通情况以及选点情况等。7选点工作结束后，应提交的技术资料主要包括：点之记及点的环视图；GPS网选点图；选点工作技术总结。34 、接收机内部噪声水平的检验方法包括哪些。答：零基线检验法 超短基线检验法35 、天线相位中心稳定性的检验方法包括哪些。答：旋转天线法 相对定位法36、GPS测量系统的野外检定场建立的主要原则包括哪些答：1为了满足用户对不同测程和不同检验内容的要求，检定场通常应由超短边（5m10m），短边（500km)构成。2检定场不同长度的基线，应分别构成闭合图形（如三角形或大地四边形），以便进行图形条件检验，提高检定的可靠性；3检定场应位于地质结构坚固、稳定的地区，以利长期保存；

21、4检定场的点位选择，除应满足GPS测量选点的一般要求外，尤应注意设在交通方便，通信与电力供应条件良好，视野（对空）开阔的地区，以方便使用；37、GPS测量的作业模式包括哪些。答：静态相对定位、快速静态相对定位、准动态相对定位和动态相对定位等38 、GPS观测数据的预处理包括哪些工作答：数据传输 数据分流 观测数据的平滑、滤波 统一数据文件格式 卫星轨道的标准化 探测周跳、修复载波相位观测值 对观测值进行各项必要的改正39、GPS的技术总结应该包括哪些内容答：1项目名称，任务来源，施测目的与精度要求；2测区范围与位置、自然地理条件、气候特点、交通及电信、电源情况；3测区已有测量标志情况；4施测单

22、位，作业时间，技术依据及作业人员情况；5接收设备的类型、数量和检验情况；6选点与埋石情况，观测环境评价及与原有测量标志的重合情况；7观测实施情况，观测时段选择，补测与重测情况及作业中发生与存在的问题说明；8观测数据质量的检核情况，起算数据，数据处理的内容、方法及所采用的软件情况；9工作量与定额计算；10成果中尚在的问题与必须说明的其它问题；11必要的附表与附图。40、GPS测量项目应上交的资料。答：1测量任务书与技术设计；2报表及观测计划；3外业观测记录，测量手簿及其它记录（如归心元素）；4接收设备及气象仪器等的检验资料；5外业观测数据的质量评价和外业检核资料；6数据处理资料和成果表；7技术总

23、结与成果验收报告。41、简述GPS现代化信号结构改进有哪些方面？有何优点？答：目前信号Block II/IIA/IIR 2nd民用; M-码 Block IIR-M 3rd民用Block IIF42、GPS增强系统包括哪些.答：陆基增强系统 空基增强系统 Internet增强系统。43、GPS陆基和空基增强系统的基本原理答：陆基增强系统以地面伪卫星平台传送类GPS信号、误差改正、完整性监测等信息，如局域增强系统（LAAS）空基增强系统以静地卫星为平台传送类GPS信号、误差改正、完整性监测等信息，如广域增强系统（WAAS）三、论述题1、详细阐述GPS系统的基本组成，并说明每一部分的具体作用。答：

24、空间部分：24颗卫星 （21颗工作卫星+3颗备用卫星 ）控制部分：1个主控站、5个监测站、3个注入站用户设备部分：GPS接收机，它由天线前置放大器、信号处理、控制与显示、记录和供电单元组成。2、详细阐述载波相位测量中包含哪些测量误差，及如何消除或消弱这些误差。答：因为gps采用单程测距方式，所以存在卫星钟差和接收机钟误差。而载波是正弦波，相位测量只能测出不足一周的相位，存在整周不确定性问题。无法直接测定卫星载波信号在传播路径上相位变化的整周数，存在整周不确定性问题。在接收机跟踪GPS卫星进行观测过程中，常常由于接收机天线被遮挡、外界噪声信号干扰等原因，还可能产生整周跳变现象解决：线性组合，增加

25、误差改正3、GPS网和经典地面控制网联合平差中，GPS测量的作用。答：1检核地面网的质量2改善地面网的精度3加密地面网4确定GPS卫星网与地面网之间的转换参数，以实现两网之间的坐标转换5不同地面网之间的大地联测6建立和维持高精度的3维地心坐标框架7精化大地水准面4、GPS网的图形设计的一般性原则。答：1GPS网一般应采用独立观测边构成闭合图形2相邻点间基线向量的精度，应分布均匀。3GPS网点应尽量与原有地面控制网点相重合4GPS网点应考虑与水准点相重合5GPS网点一般设在视野开阔和交通便利的地方。6为了便于用经典方法联测或扩展，可在GPS网点附近布设一通视良好的方位点，以建立联测方向。方位点与

26、观测站的距离，一般应大于300m。5、根据你的了解，说说GPS的应用领域及应用现状。答：车辆导航：35%，交通管理道路辅助系统、防盗系统、智能交通系统。消费娱乐：22%，旅行、狩猎等娱乐消费，高尔夫球场、滑雪场等娱乐设施，GPS和手机集成。测绘、制图：16%，cm-mm级精度，节省时间、成本、劳动力大约100%-300%，自动制图，各种工程测量，石油、天然气、矿藏开发，各种等级的控制测量，变形监测。跟踪/机械控制：13%，货物运输，公共安全服务，DGPS/RTK 可满足应用领域。Timing：GPS提供廉价、高精度授时服务，电讯网络同步& 管理，电话, 寻呼, 无线网络，LANs, WANs, Internet。公共服务：交通运输基础设施：路径规划网 (ROBIN)，公共汽车引导系统。紧急响应机制：减灾防灾，生命搜救，公安。航空、军事、海事导航、科学研究、环境监测、露天采矿、空间应用