GPS原理及其應(yīng)用重要名詞解釋填空題與簡答題

1、GPS原理及其應(yīng)用、名詞解釋1、 定位星座：在用 GPS衛(wèi)星進行導(dǎo)航定位時，為了求得測站的三維位置，必須觀測4顆GPS 衛(wèi)星，稱之為定位星座。2、衛(wèi)星星歷：是一系列描述衛(wèi)星運動及其軌道的參數(shù)。3、 GPS信號接收機：是一種能夠接收、跟蹤、變換和測量GPS衛(wèi)星信號的接收設(shè)備，稱之為GPS信號接收機。4、春分點：當太陽在黃道上從天球南半球向北半球運行時，黃道與地球赤道的交點。5、升交點赤經(jīng)：在地球平面上，升交點與春分點之間的地心夾角。6、近地點角距：在軌道平面上近地點與升交點之間的地心角距。7、衛(wèi)星無攝運動：僅考慮地球質(zhì)心引力作用的衛(wèi)星運動。8、 廣播星歷：預(yù)報星歷，通常包括相對某一參考歷元的開普

2、勒軌道參數(shù)和必要的軌道攝動改 正參數(shù)。9、 導(dǎo)航電文：用戶用來定位和導(dǎo)航的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，包括衛(wèi)星星歷、時鐘改正、電離層延時改正、 工作狀態(tài)信息以及 C/A碼轉(zhuǎn)換到捕獲 P碼的信息。10、 偽距：由衛(wèi)星發(fā)射的測距碼信號到達GPS接收機的傳播時間乘以光速所得岀的占星局。11、偽距測量：通過測定測距碼得到站星距離的方法。12、 載波相位測量：把測定載波傳播時間t轉(zhuǎn)化為測定載波傳播過程中經(jīng)歷的向位移，通過時間和相位移之間的關(guān)系達到測距的目的。13、 基線：兩測量點之間的連線，在這兩點上同步接收相同的GPS衛(wèi)星信號并采集觀測數(shù)據(jù)。14、 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

3、。同步觀 測：兩臺或兩臺以上接收機同時對同一組衛(wèi)星進行的觀測。同步觀測環(huán)：三臺或三臺以上接收機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)。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，則稱該多邊 形環(huán)路為異步觀測環(huán)，簡稱異步環(huán)。獨立觀測環(huán)：由非同步觀測所獲得的基線向量構(gòu)成的閉合環(huán)，簡稱獨立環(huán)。15、衛(wèi)星的軌道參數(shù)：描述衛(wèi)星軌道位置和狀態(tài)的參數(shù)，稱為軌道參數(shù)。16、絕對定位（或單點定位）：根據(jù)一臺接收機的觀測數(shù)據(jù)來確定接收機位置的方式，它只能 采用偽距觀測量，可用于車船等的概略導(dǎo)航定位。相對定位：通過在多個測站上進行同步觀測，測定測站之間相對位置的定位。靜態(tài)定位：

4、在定位過程中，接收機天線的位置是固定的，處于靜止狀態(tài)時的定位方法。動態(tài)定位（RTK :在定位過程中，接收機天線處于運動狀態(tài)的定位方法。17、周跳：在觀測過程中，如果衛(wèi)星信號被阻擋或受到干擾，則接收機對衛(wèi)星的跟蹤便可能中斷（失鎖），而當衛(wèi)星被重新鎖定后，載波相位的小數(shù)部分是連續(xù)正確的，而這時整周數(shù)卻不正確，這種現(xiàn)象稱為周跳。18、信號失鎖：接收機對衛(wèi)星信號的跟蹤被阻擋或受到干擾導(dǎo)致信號中斷現(xiàn)象稱為信號失鎖。19、 整周模糊度（未知數(shù)）：又稱整周未知數(shù)，是在全球定位系統(tǒng)技術(shù)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(yīng)的整周未知數(shù)。20、必要參數(shù)：解算載波相位測量的基本方程中必要

5、的參數(shù)。多余參數(shù)：用來求算更高精度的必要參數(shù)的參數(shù)。21、精度因子：表示誤差放大的倍數(shù)。22、星歷誤差：由星歷計算的衛(wèi)星位置與其實際位置之差，稱為衛(wèi)星星歷誤差。23、 多路徑誤差（效應(yīng)）：在GPS測量中，如果測站周圍的反射物所反射的衛(wèi)星信號進入接收 機天線，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。24、 GPS網(wǎng)的基準設(shè)計： 在GPS網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計時，必須明確GPS成果所采用的坐標系統(tǒng)和起算數(shù)據(jù)，即明確 GPS網(wǎng)所采用的基準。我們將這項工作稱之為GPS網(wǎng)的基準設(shè)計。25、 相對效應(yīng)：是由于衛(wèi)星鐘和接收機鐘所處的狀態(tài)不同而引起的衛(wèi)星鐘和接收機鐘之間產(chǎn)生 相對鐘誤差的

6、現(xiàn)象。26、 歲差：在日月引力和其它天體引力對地球隆起部分的作用下，地球在繞太陽運行時，自轉(zhuǎn) 軸的方向不再保持不變，從而使春分點在赤道上產(chǎn)生緩慢的西移。27、 章動：如果把觀測時的北天極稱為瞬時北天極（或稱真北天極），而與之相應(yīng)的天球赤道 和春分點稱為瞬時天球赤道和瞬時春分點（或稱真天球赤道和真春分點 ），那么在日月引力等 因素的影響下，瞬時北天極將繞瞬時平北天極產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，大致成橢圓形軌跡，其長半徑約為9.2,周期約為18.6年。28、 極移：地球自轉(zhuǎn)軸相對地球體的位置并不是固定的，地極點在地球表面上的位置是隨時間 而變化的。這種現(xiàn)象稱為地極移動，簡稱極移。29、 協(xié)議天球坐標系： 為了建立一

7、個與慣性坐標系相接近的坐標系，人們通常選擇某一時刻 tO作為標準歷元，并將此時刻地球瞬時自轉(zhuǎn)軸（指向北極）和地心至瞬時春分點的方向，經(jīng)該 時刻的歲差和章動改正后，分別作為 Z軸和X軸的指向。由此所構(gòu)成的空固坐標系，稱為所取標推歷元to的平天球坐標系或協(xié)議天球坐標系，也稱協(xié)議慣性坐標系。30、 WGS-84坐標系：原點在地球質(zhì)心，Z軸指向BIH 1984.0定義的協(xié)議地球極（CTP）方向，X 軸指向BIH 1984.0的零子午面和 CTP赤道的交點，丫軸與Z、X軸構(gòu)成右手系。31、 ITRF 坐標框架：國際地球參考框架ITRF（InternationalTerreetrial Referenee

8、 Frame 的縮寫）是一個地心參考框架。它是由空間大地測量觀測站的坐標和運動速度來定義的，是國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)IERS的地面參考框架。32、恒星時：以春分點為參考點，由春分點的周日視運動所確定的時間。世界時：以平子夜為零時起算的格林尼治平太陽時稱為世界時。世界時與平太陽時的尺度基準相同，其差別僅在于起算點不同。原子時：因為物質(zhì)內(nèi)部的原子躍遷所輻射和吸收的電磁波頻率，具有很高的穩(wěn)定性和復(fù)現(xiàn)性，所以由此而建立的原子時。協(xié)調(diào)世界時：1972年便采用了一種以原子時秒長為基礎(chǔ)，在時刻上盡量接近于世界時的一種折衷的時間系統(tǒng)，這種時間系統(tǒng)稱為協(xié)調(diào)世界時（UTC）,或簡稱協(xié)調(diào)時。GPS時：為了精密導(dǎo)航和定位的

9、需要，全球定位系統(tǒng)（GPS）建立了專用的時間系統(tǒng)。該系統(tǒng)可簡寫為GPST,由GPS的主控站原子鐘所控制。33、后處理星歷： 三臺或三臺以上接收機同步觀測獲得的基線向量所構(gòu)成的閉合環(huán)。34、 廣域差分： 基本思想是對 GPS觀測量的誤差源加以區(qū)分，并單獨對每一種誤差源分別加以“模型化”，然后將計算的每一種誤差源的數(shù)值，通過數(shù)據(jù)鏈傳輸給用戶，以對用戶GPS定位誤差加以改正，達到削弱這些誤差源，改善用戶GPS定位精度的目的。二、填空題1、 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信號接收機）。2、GPS衛(wèi)星位置采用 WGS-84大地坐標系。

10、3、 GPS衛(wèi)星星座配置有 24顆在軌衛(wèi)星。4、GPS系統(tǒng)是測時測距系統(tǒng)。5、GPS衛(wèi)星信號是由載波、測距碼、和導(dǎo)航電文三部分組成的。6、UTC是指協(xié)調(diào)世界時。7、AS政策是指反電子欺騙。8、GPS定位中，信號傳播過程中引起的誤差主要包括大氣折射的影響和影響。9、雙差觀測方程可以消除接收機鐘差的誤差。10、GPS定位的實質(zhì)是空間距離后方交會。11、 根據(jù)GPS定位原理，至少需要接收到4顆衛(wèi)星的信號才能定位。12、實時差分定位一般有分為：位置實時差分、偽距實時差分和載波相13、 在使用GPS軟件進行平差計算時，需要選擇橫軸墨卡托投影 投影方式。14、 GPS具有測量三維位置、三維速度和導(dǎo)航定位的

11、功能。15、 廣域差分主要是為了削弱大氣延時誤差、衛(wèi)星鐘誤差和星歷誤差。16、 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)連式及邊點混合連接四種 基本方式。仃、GPS衛(wèi)星星歷分為 預(yù)報星歷（廣播星歷）和后處理星歷（精密星歷）。18、 GPS接收機依據(jù)其用途可分為：導(dǎo)航型接收機、測地（量）型接收機和授時型接收 19、 PDOP代表空間位置圖形強度因子；VDOP代表垂直分量精度因子；HDOP代表竺面分量精度因子。20、 根據(jù)測距的原理，可將 GPS定位的方法分為偽距法定位、載波相位測量定位和差分GPS 定位三種。21、廣域差分可糾正的誤差種類包括星歷誤差、大氣延時誤差和衛(wèi)星鐘差誤差

12、。22、 單站差分GPS按基準站發(fā)送的信息方式來分，可分為位置差分、偽距差分和相位差分。23、 GPS測量中，與衛(wèi)星有關(guān)的誤差包括衛(wèi)星星歷誤差和衛(wèi)星鐘的鐘誤差和相對論效。24、測距方法分為雙程測距和單程測距。25、載波相位差分技術(shù)是實時處理兩個測站載波相位觀測量的差分方法。26、GPS網(wǎng)技術(shù)設(shè)計的主要依據(jù)是 GPS測量規(guī)范和測量任務(wù)書。三、簡答題1、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(yīng)用廣。2、簡述接收機的主要任務(wù)。答：當GPS衛(wèi)星在用戶視界升起時，接收機能夠捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測衛(wèi)星，并能夠跟蹤這

13、些衛(wèi)星的運行；對所接收到的GPS信號，具有變換、放大和處理的 功能；測量岀GPS信號從衛(wèi)星到接收天線的傳播時間，解譯岀 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。3、簡述無攝運動中開普勒軌道參數(shù)。答：軌道橢圓的長半徑；軌道橢圓偏心率；衛(wèi)星的真近點角；升交點赤經(jīng)；軌道面傾角；近地點角距。4、什么是多路徑誤差？試述消弱多路徑誤差的方法。答：在GPS測量中，如果測站周圍的反射物所反射的衛(wèi)星信號進入接收機天線，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。消除多路徑誤差的方法： （1）選擇合適的站址：測站應(yīng)遠離大面積平靜地水面；測站不宜選

14、擇在山坡、山谷和盆地中；測站應(yīng)離開高層建筑物。（2）對接收機天線的要求：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)該有較強的抑制作用。5、簡述GPS衛(wèi)星的主要作用。答：接收地面注入站發(fā)送的導(dǎo)航電文和其它信號；接收地面主控站的命令，修正其在軌運行偏差及啟用備件等；連續(xù)地向廣大用戶發(fā)送 GPS導(dǎo)航定位信號，并用電文的形式提供衛(wèi)星自身的現(xiàn)勢位置與其它在軌衛(wèi)星的概略位置，以便用戶接收使用。6、簡述確定整周未知數(shù)的四種方法。答：經(jīng)典靜態(tài)相對定位法； “動態(tài) ” 測量法；交換天線法；快速確定整周未知數(shù)法。7 、 簡述快速靜態(tài)定位的作業(yè)方式。答：在測區(qū)中部選擇一個基準站，并安置一臺接收設(shè)備連

15、續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星；另一臺接收 機 依次到各點流動設(shè)站，每點觀測數(shù)分鐘。8、GPS 數(shù)據(jù)處理的目的和特點？ 目的：得到控制點坐標。 特點：數(shù)據(jù)量大；處理過程復(fù)雜；數(shù)學(xué)模型多樣；自動化程度高。9、了解偽距絕對定位的基本方法。答：利用 GPS 進行定位的基本原理，是以 GPS 衛(wèi)星和用戶接收機天線之間距離 （ 或距離差 ） 的 觀測量為基礎(chǔ)，并根據(jù)己知的衛(wèi)星瞬時坐標，來確定用戶接收機天線所對應(yīng)的點位，即觀 測站 的位置。10、GPS 測量中的誤差分為哪幾類？答：與衛(wèi)星有關(guān)的誤差與傳播路徑有關(guān)的誤差與接收設(shè)備有關(guān)的誤差其它誤差11、 什么叫GPS網(wǎng)的基準設(shè)計？GPS網(wǎng)的基準包括哪些？GPS 網(wǎng)的基準

16、設(shè)計：在 GPS 網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計時，必須明確 GPS 成果所采用的坐標系統(tǒng)和起算 數(shù) 據(jù)，即明確 GPS網(wǎng)所采用的基準。我們將這項工作稱之為GPS網(wǎng)的基準設(shè)計。GPS 網(wǎng)的基準包括位置基準、方位基準和尺度基準。12、GPS誤差來源。答：與衛(wèi)星有關(guān)的誤差：衛(wèi)星軌道誤差，衛(wèi)星鐘差，相對論效應(yīng) 與傳播途徑有關(guān)的誤差：電離層延遲，對流層延遲，多路徑效應(yīng) 與接收設(shè)備有關(guān)的誤差：接收機天線相位中心的偏差和變化，接收機鐘差，接收機內(nèi)部噪聲13、GPS 網(wǎng)平差計算的主要內(nèi)容是什么？答：同步觀測的基線邊平差GPS網(wǎng)平差坐標系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換或與地面網(wǎng)的聯(lián)合平差14、 什么叫GPS網(wǎng)的基準設(shè)計？GPS網(wǎng)的基準包括哪些？GP

17、S 網(wǎng)的基準設(shè)計：在 GPS 網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計時，必須明確 GPS 成果所采用的坐標系統(tǒng)和起算 數(shù)據(jù)，即明確 GPS網(wǎng)所采用的基準。我們將這項工作稱之為GPS網(wǎng)的基準設(shè)計。GPS 網(wǎng)的基準包括位置基準、方位基準和尺度基準。15、如何重建載波？其方法和作用如何？答：在 GPS 信號中由于已用相位調(diào)整的方法在載波上調(diào)制了測距碼和導(dǎo)航電文，因而接收到的載波的相位已不在連續(xù)，所以在進行載波相位測量之前，首先要進行解調(diào)工作，設(shè)法將調(diào)制在載波上的測距碼和衛(wèi)星電文去掉，重新獲取載波。重建載波一般可采用兩種方法：一是碼相關(guān)法，另一種是平方法。采用前者，用戶可同時提取測距信號和衛(wèi)星電文，但用戶必須知道測距碼的結(jié)構(gòu)；

18、采用后者，用戶無須掌握測距碼的結(jié)構(gòu)，但只能獲得載波信號而無法獲得測距碼和衛(wèi)星電文。16、簡述 GPS 網(wǎng)的布網(wǎng)原則。答：（ 1 ） 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)計原則進行。（2） 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。（3） 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)測量方法進行加密控制時應(yīng)用。（4） 可能條件下，新布設(shè)的 GPS網(wǎng)應(yīng)與附近己有的 GPS點進行聯(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)。（ 5）GPS網(wǎng)點，應(yīng)利用已有水準點聯(lián)測高程。3、17、GPS網(wǎng)圖形設(shè)計的一般原則是什么？GPS網(wǎng)圖形的基本類型有哪些？答：GPS網(wǎng)