GPS期末考試試卷(兩套含答案)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上GPS測(cè)量 試卷A卷一、填空（每空0.5分，共10分） 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接收機(jī)。2、GPS系統(tǒng)的空間部分由21顆工作衛(wèi)星及3顆備用衛(wèi)星組成，它們均勻分布在6個(gè)近似圓形軌道上。3、GPS工作衛(wèi)星的地面監(jiān)控系統(tǒng)包括一個(gè)主控站、三個(gè)注入站和五個(gè)監(jiān)測(cè)站。4、GPS衛(wèi)星位置采用WGS-84大地坐標(biāo)系。5、GPS系統(tǒng)中衛(wèi)星鐘和接收機(jī)鐘均采用穩(wěn)定而連續(xù)的GPS時(shí)間系統(tǒng)。6、GPS衛(wèi)星星歷分為預(yù)報(bào)星歷(廣播星歷)和后處理星歷（精密星歷）。7、GPS接收機(jī)依據(jù)其用途可分為：導(dǎo)航型接收機(jī)、測(cè)地（量）型接收機(jī)和授時(shí)

2、型接收機(jī)。8、在GPS定位工作中，由于某種原因，如衛(wèi)星信號(hào)被暫時(shí)阻擋，或受到外界干擾影響，引起衛(wèi)星跟蹤的暫時(shí)中斷，使計(jì)數(shù)器無(wú)法累積計(jì)數(shù)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為整周跳變（周跳）。9、根據(jù)不同的用途，GPS網(wǎng)的圖形布設(shè)通常有：點(diǎn)連式、邊連式、網(wǎng)連式和邊點(diǎn)混合連接四種基本方式。選擇什么樣的組網(wǎng)，取決于工程所要求的精度、野外條件及GPS接收機(jī)臺(tái)數(shù)等因素。二 、名詞解釋?zhuān)款}3分，共18分） 1、偽距：就是由衛(wèi)星發(fā)射的測(cè)距碼信號(hào)到達(dá)GPS接收機(jī)的傳播時(shí)間乘以光速所得出的量側(cè)距離。由于衛(wèi)星鐘、接收機(jī)鐘的誤差以及信號(hào)經(jīng)過(guò)電離層和對(duì)流層的延遲，量側(cè)距離的距離與衛(wèi)星到接收機(jī)的幾何距離有一定的差值，因此，稱(chēng)量側(cè)距離的偽距。

3、2、GPS相對(duì)定位：是至少用兩臺(tái)GPS接收機(jī)，同步觀測(cè)相同的GPS衛(wèi)星，確定兩臺(tái)接收機(jī)天線之間的相對(duì)位置。3、觀測(cè)時(shí)段：測(cè)站上開(kāi)始接收衛(wèi)星信號(hào)到觀測(cè)停止，連續(xù)工作的時(shí)間段稱(chēng)為觀測(cè)時(shí)段，簡(jiǎn)稱(chēng)時(shí)段。4、同步觀測(cè)環(huán)：三臺(tái)或三臺(tái)以上接收機(jī)同步觀測(cè)獲得的基線向量所構(gòu)成的閉合環(huán)。5、后處理星歷：一些國(guó)家某些部門(mén)，根據(jù)各自建立的衛(wèi)星跟蹤占所獲得的對(duì)GPS衛(wèi)星的精密觀測(cè)資料，應(yīng)用與確定廣播星歷相似的方法而計(jì)算的衛(wèi)星星歷。由于這種星歷是在事后向用戶提供的在其觀測(cè)時(shí)間內(nèi)的精密軌道信息，因此稱(chēng)為后處理星歷。6、靜態(tài)定位：如果在定位時(shí)，接收機(jī)的天線在跟蹤GPS衛(wèi)星過(guò)程中，位置處于固定不動(dòng)的靜止?fàn)顟B(tài)，這種定位方式稱(chēng)為靜

4、態(tài)定位。三 、簡(jiǎn)答（每題6分，共36分）1、簡(jiǎn)述GPS系統(tǒng)的特點(diǎn)。答：定位精度高；（1分）觀測(cè)時(shí)間短；（1分）測(cè)站間無(wú)需通視；（1分）可提供三維坐標(biāo)；（1分）操作簡(jiǎn)便；（0.5分）全天候作業(yè)；（1分）功能多，應(yīng)用廣；（0.5分）（回答：全能性、全球性、連續(xù)性和實(shí)時(shí)性的也各1分。）2、簡(jiǎn)述接收機(jī)的主要任務(wù)。答：當(dāng)GPS衛(wèi)星在用戶視界升起時(shí)，接收機(jī)能夠捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測(cè)衛(wèi)星，并能夠跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行（2分）；對(duì)所接收到的GPS信號(hào)，具有變換、放大和處理的功能（2分）；測(cè)量出GPS信號(hào)從衛(wèi)星到接收天線的傳播時(shí)間，解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導(dǎo)航電文，實(shí)時(shí)地計(jì)算出測(cè)站的三維位置，甚至三

5、維速度和時(shí)間（2分）。3、簡(jiǎn)述無(wú)攝運(yùn)動(dòng)中開(kāi)普勒軌道參數(shù)。答：軌道橢圓的長(zhǎng)半徑；（1分）軌道橢圓偏心率（或軌道橢圓的短半徑）；（1分）衛(wèi)星的真近點(diǎn)角；（1分）升交點(diǎn)赤經(jīng)；（1分）軌道面傾角；（1分）近地點(diǎn)角距。（1分）4、簡(jiǎn)述偽距定位觀測(cè)方程中劃?rùn)M線參數(shù)的含義。 式中，j 為衛(wèi)星數(shù)，j = 1 , 2 , 3 ,答：接收機(jī)鐘差（1分）； ：（對(duì)j號(hào)衛(wèi)星的）偽距觀測(cè)值（2分）； 、：分別為電離層延遲和對(duì)流層延遲的改正數(shù)（2分）； ：為衛(wèi)星鐘差（1分）。5、減弱電離層影響的措施。答：利用雙頻觀測(cè);（2分）利用電離層改正模型加以改正;（2分）利用同步觀測(cè)值求差。 （2分）6、簡(jiǎn)述快速靜態(tài)定位的作業(yè)方式

6、。答：在測(cè)區(qū)中部選擇一個(gè)基準(zhǔn)站，并安置一臺(tái)接收設(shè)備連續(xù)跟蹤所有可見(jiàn)衛(wèi)星(3分)；另一臺(tái)接收機(jī)依次到各點(diǎn)流動(dòng)設(shè)站，每點(diǎn)觀測(cè)數(shù)分鐘(3分)。 四 、論述（共23分） 1、什么是偽距單點(diǎn)定位？說(shuō)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(cè)至少4顆GPS衛(wèi)星？（13分）答：根據(jù)GPS衛(wèi)星星歷和一臺(tái)GPS接收機(jī)的偽距測(cè)量觀測(cè)值來(lái)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。（5分）由于進(jìn)行偽距單點(diǎn)定位時(shí)，每顆衛(wèi)星的偽距測(cè)量觀測(cè)值中都包含有接收機(jī)鐘差這一誤差，造成距離測(cè)量觀測(cè)值很不準(zhǔn)確。（4分）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)

7、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(cè)值，即需要同時(shí)觀測(cè)至少4顆GPS衛(wèi)星。 （4分）2、什么是多路徑誤差?試述消弱多路徑誤差的方法。（10分）答：在GPS測(cè)量中，如果測(cè)站周?chē)姆瓷湮锼瓷涞男l(wèi)星信號(hào)進(jìn)入接收機(jī)天線，這就和直接來(lái)自衛(wèi)星的信號(hào)產(chǎn)生干涉，從而使觀測(cè)值偏離真值，產(chǎn)生多路徑誤差。（5分）消弱多路徑誤差的方法:（1）選擇合適的站址 a、測(cè)站應(yīng)遠(yuǎn)離大面積平靜地水面; （1分）b、測(cè)站不宜選擇在山坡、山谷和盆地中; （1分）c、測(cè)站應(yīng)離開(kāi)高層建筑物 . （1分）（2）對(duì)接收機(jī)天線的要求 a、在天線中設(shè)置抑徑板（1分）b、接收天線對(duì)于極化特性不同的反射信號(hào)應(yīng)該有較強(qiáng)的抑制作用。（

8、1分）五 、綜合分析（共13分）根據(jù)下列控制網(wǎng)的圖形，用三臺(tái)天寶4800雙頻接收機(jī)作業(yè)，相鄰點(diǎn)的距離約1 km，儀器遷移時(shí)間約20-30分鐘，已知接收機(jī)的使用序號(hào)和機(jī)號(hào)如下表，要求最少有三個(gè)同步觀測(cè)環(huán)，同步觀測(cè)時(shí)間為1小時(shí)。序號(hào)機(jī)號(hào)129192293035306（1）編寫(xiě)定位的先后次序（6分）。（2）寫(xiě)出三個(gè)同步觀測(cè)環(huán)和一個(gè)獨(dú)立環(huán)。（4分）（3）根據(jù)下圖PDOP值選擇每一個(gè)同步觀測(cè)環(huán)最佳的觀測(cè)時(shí)段。（3分）答：（1）觀測(cè)時(shí)段1：A點(diǎn)（接收機(jī)1）、B點(diǎn)（接收機(jī)2）、D點(diǎn)（接收機(jī)3）（2分）觀測(cè)時(shí)段2：A點(diǎn)（接收機(jī)1）、B點(diǎn)（接收機(jī)2）、C點(diǎn)（接收機(jī)3）（2分）觀測(cè)時(shí)段3：B點(diǎn)（接收機(jī)2）、C點(diǎn)（

9、接收機(jī)3）、D點(diǎn)（接收機(jī)1）（2分）（2）同步觀測(cè)環(huán)：觀測(cè)時(shí)段1的AB、BD、AD三邊所組成的閉合環(huán)；（1分）觀測(cè)時(shí)段2的AB、BC、AC三邊所組成的閉合環(huán)；（1分）觀測(cè)時(shí)段3的BC、CD、BD三邊所組成的閉合環(huán)；（1分）獨(dú)立環(huán)：觀測(cè)時(shí)段1的獨(dú)立邊AB、AD和觀測(cè)時(shí)段3的獨(dú)立邊BD三邊所組成的閉合環(huán)；（1分）；（沒(méi)有明確寫(xiě)明是獨(dú)立邊的酌情處理）（3）在這三個(gè)時(shí)間段內(nèi)選擇較好：觀測(cè)時(shí)段1： 5：00 - 6：00（1分）觀測(cè)時(shí)段2： 13：30：- 14：30（1分）觀測(cè)時(shí)段3： 18：00 - 19：00（1分）GPS測(cè)量 試卷B卷 一、填空（每空0.5分，共10分） 1、衛(wèi)星定位中常采用空間

10、直角坐標(biāo)系及其相應(yīng)的大地坐標(biāo)系，一般取地球質(zhì)心為坐標(biāo)系原點(diǎn)。2、我國(guó)目前常采用的兩個(gè)國(guó)家坐標(biāo)系是 1954年北京坐標(biāo)系和1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系 。3、GPS接收機(jī)的天線類(lèi)型主要有：?jiǎn)伟逄炀€、 四螺旋形天線、微帶天線和錐形天線。4、GPS接收機(jī)主要由GPS接收機(jī)天線單元 、GPS接收機(jī)主機(jī)單元和電源三部分組成。5、單站差分按基準(zhǔn)站發(fā)送信息的方式來(lái)分，可分為位置差分、偽距差分 和載波相位差分。6、與信號(hào)傳播有關(guān)的誤差有電離層折射誤差、對(duì)流層折射誤差及多路徑效應(yīng)誤差。7、GPS的數(shù)據(jù)處理基本流程包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)預(yù)處理、基線解算、GPS網(wǎng)平差。8、GPS衛(wèi)星的地面監(jiān)控系統(tǒng)包括一個(gè)主控站、

11、三個(gè)注入站和五個(gè)監(jiān)測(cè)站。9、對(duì)于N臺(tái)GPS接收機(jī)構(gòu)成的同步觀測(cè)環(huán)，有J條同步觀測(cè)基線，其中獨(dú)立基線數(shù)為N-1。10、雙頻接收機(jī)可以同時(shí)接收L1和 L2信號(hào)，利用雙頻技術(shù)可以消除或減弱對(duì)流層折射對(duì)觀測(cè)量的影響，所以定位精度較高，基線長(zhǎng)度不受限制，所以作業(yè)效率較高。二、名詞解釋?zhuān)款}3分，共18分） 1、WGS-84 大地坐標(biāo)系：原點(diǎn)位于地球質(zhì)心，Z軸指向BIH1984.0定義的協(xié)議地球極（CTP）方向，X軸指向BIH1984.0定義的零子午面和CTP赤道的交點(diǎn)，Y軸與Z、X軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。2、GPS絕對(duì)定位：也叫單點(diǎn)定位，即利用GPS衛(wèi)星和用戶接收機(jī)之間的距離觀測(cè)值直接確定用戶接收機(jī)天線在WG

12、S-84坐標(biāo)系中相對(duì)坐標(biāo)系原點(diǎn)的決對(duì)位置.3、廣域差分：基本思想是對(duì)GPS觀測(cè)量的誤差源加以區(qū)分，并單獨(dú)對(duì)每一種誤差源分別加以“模型化”，然后將計(jì)算的每一種誤差源的數(shù)值，通過(guò)數(shù)據(jù)鏈傳輸給用戶，以對(duì)用戶GPS定位誤差加以改正，達(dá)到削弱這些誤差源，改善用戶GPS定位精度的目的。4、同步觀測(cè)：同步觀測(cè):同步觀測(cè)是指兩臺(tái)或兩臺(tái)以上接收機(jī)同時(shí)對(duì)一組衛(wèi)星進(jìn)行的觀測(cè).5、異步觀測(cè)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(cè)基線向量，則該改多邊形環(huán)路叫異步觀測(cè)環(huán)。6、整周跳變：在定位過(guò)程中，衛(wèi)星信號(hào)可能被暫時(shí)阻擋，或受外界干擾影響，引起衛(wèi)星跟蹤的暫時(shí)中斷，使計(jì)數(shù)器無(wú)法累計(jì)計(jì)數(shù)，出現(xiàn)信號(hào)失鎖，使其后的

13、相位觀測(cè)值均含有同樣的整周誤差，這種現(xiàn)象叫整周跳變，簡(jiǎn)稱(chēng)周跳。 三、簡(jiǎn)答（每題6分，共36分）1、簡(jiǎn)述美國(guó)GPS衛(wèi)星的主要參數(shù)。答：GPS系統(tǒng)的空間部分由21顆工作衛(wèi)星及3顆備用衛(wèi)星組成(2分)，它們均勻分布在6相對(duì)與赤道的傾角為55的近似圓形軌道上，它們距地面的平均高度為20200Km，運(yùn)行周期為11小時(shí)58分(2分)。載波頻率為1575.42MHz和1227.60MHz(2分)。2、簡(jiǎn)述衛(wèi)星的受攝運(yùn)動(dòng)及其主要攝動(dòng)力。答：考慮了攝動(dòng)力作用的衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為衛(wèi)星的受攝運(yùn)動(dòng)(2分)。主要的攝動(dòng)力有：日月引力(1分)；地球潮汐作用力(1分)；太陽(yáng)輻射壓力(1分)；大氣阻力(1分)。3、簡(jiǎn)述動(dòng)態(tài)定位的作

14、業(yè)方法。答：建立一個(gè)基準(zhǔn)站安置接收機(jī)連續(xù)跟蹤所有可見(jiàn)衛(wèi)星 (2分)；流動(dòng)站接收機(jī)先在出發(fā)點(diǎn)上靜態(tài)觀測(cè)數(shù)分鐘，然后流動(dòng)站接收機(jī)從出發(fā)點(diǎn)開(kāi)始連續(xù)運(yùn)動(dòng)(2分)；按指定的時(shí)間和間隔自動(dòng)測(cè)定運(yùn)動(dòng)載體的實(shí)體位置(2分)。4、如何減弱GPS接收機(jī)鐘差。答：把每個(gè)觀測(cè)時(shí)刻的接收機(jī)鐘差當(dāng)作一個(gè)獨(dú)立的未知數(shù)，在數(shù)據(jù)處理中與觀測(cè)站的位置參數(shù)一并求解。(2分)認(rèn)為各觀測(cè)時(shí)刻的接收機(jī)鐘差間是相關(guān)的，像衛(wèi)星鐘那樣，將接收機(jī)鐘差表示為時(shí)間多項(xiàng)式，并在觀測(cè)量的平差計(jì)算中求解多項(xiàng)式的系數(shù)。此法可大大減少未知數(shù)，其成功與否關(guān)鍵在與鐘誤差模型的有效程度。(2分)通過(guò)在衛(wèi)星間求一次差來(lái)消除接收機(jī)的鐘差。(2分)5、試說(shuō)明載波相位觀測(cè)

15、值的組成部分。答：完整的載波相位觀測(cè)值是由三部分組成的：即載波相位在起始時(shí)刻沿傳播路徑延遲的整周數(shù)(2分)，和從某一起始時(shí)刻至觀測(cè)時(shí)刻之間載波相位變化的整周數(shù)(2分)，以及接收機(jī)所能測(cè)定的載波相位差非整周的小數(shù)部分(2分)。6、簡(jiǎn)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(hào)；(2分)接收地面主控站的命令，修正其在軌運(yùn)行偏差及啟用備件等；(2分)連續(xù)地向廣大用戶發(fā)送GPS導(dǎo)航定位信號(hào)，并用電文的形式提供衛(wèi)星自身的現(xiàn)勢(shì)位置與其它在軌衛(wèi)星的概略位置，以便用戶接收使用。(2分)四 、論述（每題10分，共20分） 1、如何重建載波？其方法和作用如何？（10分）答：在GPS信號(hào)中由于

16、已用相位調(diào)整的方法在載波上調(diào)制了測(cè)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(jìn)行載波相位測(cè)量之前，首先要進(jìn)行解調(diào)工作，設(shè)法將調(diào)制在載波上的測(cè)距碼和衛(wèi)星電文去掉，重新獲取載波 (3分) 。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 (3分) 。采用前123465者，用戶可同時(shí)提取測(cè)距信號(hào)和衛(wèi)星電文，但用戶必須知道測(cè)距碼的結(jié)構(gòu)；采用后者，用戶無(wú)須掌握測(cè)距碼的結(jié)構(gòu)，但只能獲得載波信號(hào)而無(wú)法獲得測(cè)距碼和衛(wèi)星電文 (4分) 。2、GPS網(wǎng)的布網(wǎng)原則。（10分）答：為了用戶的利益，GPS網(wǎng)圖形設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原則：（1）GPS網(wǎng)的布設(shè)應(yīng)視其目的，作業(yè)時(shí)衛(wèi)星狀況，預(yù)期達(dá)到的精度，

17、成果的可靠性以及工作效率，按照優(yōu)化設(shè)計(jì)原則進(jìn)行。(2分)（2）GPS網(wǎng)一般應(yīng)通過(guò)獨(dú)立觀測(cè)邊構(gòu)成閉合圖形，例如一個(gè)或若干個(gè)獨(dú)立觀測(cè)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。(2分)（3）GPS網(wǎng)內(nèi)點(diǎn)與點(diǎn)之間雖不要求通視，但應(yīng)有利于按常規(guī)測(cè)量方法進(jìn)行加密控制時(shí)應(yīng)用。(2分)（4）可能條件下，新布設(shè)的GPS網(wǎng)應(yīng)與附近已有的GPS點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)；新布設(shè)的GPS網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)盡量與地面原有控制網(wǎng)點(diǎn)相聯(lián)接，聯(lián)接處的重合點(diǎn)數(shù)不應(yīng)少于三個(gè)，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)。(2分)（5）GPS網(wǎng)點(diǎn)，應(yīng)利用已有水準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測(cè)高程。(2 分)五 、綜合分析（共16分）根據(jù)下列控制網(wǎng)的圖形，用三臺(tái)天寶4800雙頻GPS接收機(jī)作業(yè)，相臨點(diǎn)之間的距離約1 km，儀器遷移時(shí)間約2030分鐘，同步觀測(cè)時(shí)間為1小時(shí)，已知接收機(jī)的使用序號(hào)和天線編號(hào)如下表，試編寫(xiě)GPS作業(yè)調(diào)度表。序 號(hào)機(jī) 號(hào)129192293035306根據(jù)右圖編寫(xiě)定位的先后次序。根據(jù)下圖PDOP值選擇最佳的觀測(cè)時(shí)段，填入GPS作業(yè)調(diào)度表中。根據(jù)控制網(wǎng)的圖形的觀測(cè)順序和觀測(cè)時(shí)間填寫(xiě)GPS作業(yè)調(diào)度表。GPS作業(yè)調(diào)度表時(shí)段編號(hào)觀測(cè)時(shí)間測(cè)站號(hào)/名測(cè)站號(hào)/名測(cè)站號(hào)/名機(jī)號(hào)機(jī)號(hào)機(jī)號(hào)05：006：0012616：307：3