GPS復(fù)習(xí)資料匯總教程文件

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。GPS復(fù)習(xí)資料匯總-GPS原理與應(yīng)用考試大綱課程編號：16010011課程類別：專業(yè)必修總學(xué)時數(shù)：60（其中含實踐課17學(xué)時）學(xué)分：3學(xué)分一、考試要求主要考查學(xué)生對GPS定位和導(dǎo)航基本原理、GPS接收機(jī)、GPS數(shù)據(jù)處理等基礎(chǔ)知識和基本技能與方法的掌握程度。了解GPS在平面控制測量、高程測量、地球動力學(xué)、海洋測繪、精密工程測量和工程變形監(jiān)測、導(dǎo)航等方面的應(yīng)用。通過考試，可以使學(xué)生加深對GPS原理與應(yīng)用這門專業(yè)課程有關(guān)基礎(chǔ)知識、基本技能的掌握。本門課程考核要求由低到高共分為“了解”、“掌握”、“熟練掌握”三

2、個層次。其含義：了解，指學(xué)生能懂得所學(xué)知識，能在有關(guān)問題中認(rèn)識或再現(xiàn)它們；掌握，指學(xué)生清楚地理解所學(xué)知識，并且能在實踐中正確地使用它們；熟練掌握，指學(xué)生能較為深刻理解所學(xué)知識，在此基礎(chǔ)上能夠準(zhǔn)確、熟練地使用它們?nèi)ソ鉀Q較為簡單的實際問題。二、考試內(nèi)容第一章緒論（1）了解GPS的概念及其由來（2）掌握GPS的特點(diǎn)，包括與其他導(dǎo)航系統(tǒng)相比及與經(jīng)典測量技術(shù)相比的特點(diǎn)第二章GPS系統(tǒng)組成GPS衛(wèi)星星座（1）了解GPS星座構(gòu)成（2）了解GPS衛(wèi)星及其功能2地面監(jiān)控系統(tǒng)（1）了解主控站的分布、功能等（2）了解監(jiān)控站的分布、功能等（3）了解注入站的分布、功能等3GPS信號接收機(jī)（1）了解GPS接收機(jī)及其分類（

3、2）了解GPS接收機(jī)通道的概念（3）掌握GPS接收機(jī)的基本工作原理（4）了解GPS接收機(jī)的天線第三章GPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)和時間系統(tǒng)坐標(biāo)系統(tǒng)的類型（1）了解空間固定的坐標(biāo)系統(tǒng)（2）了解與地球固聯(lián)的坐標(biāo)系統(tǒng)協(xié)議天球坐標(biāo)系（1）掌握天球的基本概念（2）掌握天球坐標(biāo)系（3）熟練掌握協(xié)議天球坐標(biāo)系3協(xié)議地球坐標(biāo)系（1）了解地球坐標(biāo)系（2）了解協(xié)議地球坐標(biāo)系（3）熟練掌握協(xié)議地球地球坐標(biāo)系與協(xié)議天球坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換4大地測量基準(zhǔn)及其轉(zhuǎn)換（1）了解經(jīng)典大地測量基準(zhǔn)（2）了解衛(wèi)星大地測量基準(zhǔn)5時間系統(tǒng)（1）掌握有關(guān)時間的基本概念（2）了解世界時系統(tǒng)（3）了解原子時（4）掌握協(xié)調(diào)世界時（5）熟練掌握GPS時間系統(tǒng)第

4、四章衛(wèi)星運(yùn)動的基礎(chǔ)知識及GPS衛(wèi)星的坐標(biāo)計算概述（1）了解衛(wèi)星軌道在GPS定位中的意義（2）掌握影響衛(wèi)星軌道的因素及研究方法2衛(wèi)星的無攝運(yùn)動（1）掌握開普勒一、二、三定律及其意義（2）熟練掌握無攝衛(wèi)星軌道的描述3衛(wèi)星的受攝運(yùn)動（1）掌握衛(wèi)星運(yùn)動的攝動力（2）了解地球引力場攝動力的影響4GPS衛(wèi)星的星歷（1）掌握GSP衛(wèi)星星歷的概念（2）掌握預(yù)報星歷（3）掌握后處理星歷5GPS衛(wèi)星的坐標(biāo)計算第五章GPS信號導(dǎo)航電文（1）掌握導(dǎo)航電文及其格式（2）掌握導(dǎo)航電文的內(nèi)容2衛(wèi)星在軌位置計算（1）了解衛(wèi)星的瞬時位置（2）了解速度的確定3GPS衛(wèi)星信號（1）熟練掌握GPS衛(wèi)星信號的構(gòu)成4SA和AS政策及對策

5、（1）了解當(dāng)前美國對GPS用戶的主要限制性政策（2）了解非特許GPS用戶對美國限制性政策的措施第六章GPS衛(wèi)星定位原理概述（1）掌握GPS定位的方法（2）掌握基本觀測量2GSP絕對定位原理（1）掌握測碼偽距觀測方程及其線性化（2）掌握測相偽距觀測方程及其線性化3觀測衛(wèi)星的幾何分布與GPS授時（1）了解衛(wèi)星集合分布精度因子（2）掌握GPS測時4GPS相對定位（1）熟練掌握相對定位的概念（2）熟練掌握靜態(tài)相對定位的觀測方程及其解算5差分定位原理（1）掌握偽距差分原理（2）掌握位置差分原理（3）掌握載波相位差分原理6動態(tài)定位7廣域差分GPS（1）掌握單基準(zhǔn)站差分（2）掌握局部區(qū)域差分（3）掌握廣域差

6、分第七章GPS誤差1熟練掌握誤差分類2與衛(wèi)星有關(guān)的誤差（1）熟練掌握GPS衛(wèi)星星歷誤差（2）熟練掌握衛(wèi)星鐘差誤差（3）掌握相對論誤差3與信號傳播有關(guān)的誤差（1）了解電離層折射誤差（2）了解對流層折射誤差（3）了解多路徑效應(yīng)4與接收機(jī)有關(guān)的誤差（1）了解觀測誤差（2）了解接收機(jī)鐘差誤差（3）了解載波相位觀測的整周未知數(shù)（4）了解天線相位中心偏差5其他誤差（1）了解地球自轉(zhuǎn)的影響（2）了解地球潮汐的改正第八章數(shù)據(jù)采集與處理1熟練掌握外業(yè)準(zhǔn)備2熟練掌握外業(yè)實施3熟練掌握內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理第九章GPS應(yīng)用1了解GPS日常應(yīng)用2了解科學(xué)研究中應(yīng)用3了解3S技術(shù)集成三、考試方式考試類別：閉卷，筆試記分方式：10

7、0分制考試時量：120分鐘試題總數(shù)：約56大題命題指導(dǎo)思想與原則命題總的指導(dǎo)思想是：全面考查學(xué)生對本課程的基本原理、基本概念和主要知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)、理解和掌握的情況。命題的原則是：題目盡量多、各題分量小，范圍廣，最基本知識占60%左右，稍微靈活一點(diǎn)的題目占20%左右，發(fā)揮主觀應(yīng)用能力的占20%左右。其中，客觀性試題應(yīng)占絕大部分。6、題目類型：（1）單選題：主要考查學(xué)生對基礎(chǔ)知識理解的精確程度。（在本題的每一小題的備選答案中，只有一個答案是正確的，請把你認(rèn)為正確答案的題號，填入題干的括號內(nèi)。多選不給分。每題2分，共20分）。（2）填空題：主要考查學(xué)生對一些最基本概念、知識的理解、掌握和記憶程度（每空

8、1分，共15分）。（3）名詞解釋題：考查學(xué)生對基本概念的理解和掌握的程度。（每題3分，共15分）。（4）簡答題：考查學(xué)生對GPS原理與應(yīng)用基本原理的理解和掌握程度。（下列8題可任作4題。若每題都作，只評閱前5題。每題4分，共20分）。（5）論述題：主要考查學(xué)生對所學(xué)的基本概念、基本原理的全面理解，綜合分析和運(yùn)用所學(xué)知識分析和研究現(xiàn)實問題的能力。（每題10分，共20分）。（6）計算分析題：考查學(xué)生根據(jù)給出的條件，計算并分析結(jié)果，從而解決問題的能力。（每題10分，共10分）。7、各類題型的特點(diǎn)和考試的目的（1）單選題。具有簡單、準(zhǔn)確、客觀的特點(diǎn)，主要考查學(xué)生對基本概念的理解、掌握的準(zhǔn)確程度。（2）

9、填空題。具有要求填寫內(nèi)容少，答案具有唯一性。主要考查學(xué)生對一些基本知識的理解、掌握和記憶是否準(zhǔn)確。（3）名詞解釋題。具有解釋內(nèi)容較少，答案比較規(guī)范的特點(diǎn)。主要考查學(xué)生對基本概念的理解、掌握程度。（4）簡答題：主要是要求學(xué)生簡單的回答一些基本原理。主要考查學(xué)生對基本原理的理解、掌握程度。（5）論述題：為難度較大的題目，具有覆蓋范圍廣、靈活性大的特點(diǎn)。主要考查學(xué)生對基本概念、原理的全面理解掌握、綜合分析和運(yùn)用所學(xué)知識分析和研究實際問題的能力。（6）計算分析題：考查學(xué)生根據(jù)給出的條件，計算并分析結(jié)果，從而解決問題的能力。8、平時成績占總成績20%，平時成績以出勤和書面作業(yè)形式進(jìn)行考查。四、教材及參考

10、書目教材：徐紹銓等.GPS測量原理及應(yīng)用，武漢大學(xué)出版社，2001年參考書目：周忠謨等.GPS衛(wèi)星測量原理與應(yīng)用，測繪出版社，1992年。劉基余等.GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位原理與方法.科學(xué)出版社，2003年。劉大杰等.全球定位系統(tǒng)的原理與數(shù)據(jù)處理，同濟(jì)大學(xué)出版社，1996年。李天文.GPS原理及應(yīng)用.科學(xué)出版社，2004年。第一章緒論（1）了解GPS的概念及其由來由來：常規(guī)測量無法實現(xiàn)遠(yuǎn)距離的聯(lián)測定位以及實時定位，因此引發(fā)了人們采用新的技術(shù)。早期的衛(wèi)星定位技術(shù)是利用人造地球衛(wèi)星進(jìn)行點(diǎn)位測量的。僅僅將衛(wèi)星作為空間測量目標(biāo)，后來發(fā)展到了把衛(wèi)星作為動態(tài)已知點(diǎn)的高級階段。概念：P2全球定位系統(tǒng)該系統(tǒng)是以衛(wèi)星

11、為基礎(chǔ)的無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)，具有全能性、全球性、連續(xù)性和實時性的導(dǎo)航、定位和定時功能。能為各類用戶提供精密的三維坐標(biāo)、速度和時間。（2）掌握GPS的特點(diǎn)，包括與其他導(dǎo)航系統(tǒng)相比及與經(jīng)典測量技術(shù)相比的特點(diǎn)特點(diǎn)：P81、觀測站之間無需通視2、定位精度高3、觀測時間短4、提供三維坐標(biāo)5、操作簡便6、全天侯作業(yè)7、功能多、應(yīng)用廣。與其他導(dǎo)航系統(tǒng)相比及的特點(diǎn)：1、全球地面連續(xù)覆蓋在地球上任何地點(diǎn)任何時刻，高度角15以上，平均可同時觀測到6顆衛(wèi)星。2、功能多，精度高（靜態(tài)：毫米級；動態(tài)：厘米級）3、實時定位4、應(yīng)用廣泛與經(jīng)典測量技術(shù)相比：1、全天候作業(yè)2、觀測站之間無需通視3、定位精度高4、觀測時間短5、

12、大大節(jié)省人力資源6、測線長度不受限制7、操作簡便8、生產(chǎn)成本低第二章GPS系統(tǒng)組成1GPS衛(wèi)星星座（1）了解GPS星座構(gòu)成由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成，記作（21+3）GPS星座。（2）了解GPS衛(wèi)星及其功能為了解算測站三維坐標(biāo)，必須觀測4顆GPS衛(wèi)星，稱為定位星座衛(wèi)星編號方法：按發(fā)射先后次序、PRN（偽隨機(jī)噪聲碼）編號（定位測量中常用）、NASA編號、國際編號等精碼：P碼；粗碼：C/A碼（S碼）核心部件：高精度時鐘、導(dǎo)航電文存儲器、雙頻發(fā)射和接收機(jī)以及微處理器功能：1、接收和儲存由地面監(jiān)控站發(fā)來的導(dǎo)航信息，并執(zhí)行它的控制指令；2、利用微處理機(jī)進(jìn)行部分必要的數(shù)據(jù)處理工作；3、通過星載

13、高精度的原子鐘提供精密的時間基準(zhǔn)；4、向用戶發(fā)送導(dǎo)航與定位信息；5、通過指令調(diào)整衛(wèi)星的姿態(tài)，或啟用備用衛(wèi)星。2地面監(jiān)控系統(tǒng)（1）了解主控站、監(jiān)控站、注入站的分布、功能等一個主控站：科羅拉多功能：1、編制導(dǎo)航電文，傳送到注入站。2、提供全球定位系統(tǒng)的時間基準(zhǔn)。3、診斷所有地面支撐系統(tǒng)和天空衛(wèi)星的健康狀況，確保整個系統(tǒng)正常工作。4、調(diào)整偏離軌道的衛(wèi)星，啟用備用衛(wèi)星三個注入站：阿松森島、狄哥加西亞、卡瓦加蘭功能：將主控站發(fā)來的導(dǎo)航電文注入到相應(yīng)衛(wèi)星的存儲系統(tǒng)，并監(jiān)測注入信息的正確性。五個監(jiān)測站：位于主控站和注入站，以及夏威夷為主控站提供衛(wèi)星的觀測數(shù)據(jù)3GPS信號接收機(jī)（1）了解GPS接收機(jī)及其分類一

14、種能夠接收、跟蹤、變換和測量GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位信號的無線電接收設(shè)備，既具有無線電接收設(shè)備的共性，又具有捕獲、跟蹤和處理微弱的GPS衛(wèi)星信號的特性。分類：按用途分：導(dǎo)航型接收機(jī)米級精度，實時數(shù)據(jù)處理測地型接收機(jī)厘米級精度，測后數(shù)據(jù)處理授時型接收機(jī)專用于時間測定按載波頻率分單頻接收機(jī)只能接收L1載波信號，測定載波相位觀測值進(jìn)行定位。只適用于短基線(小于15km)的精密定位。雙頻接收機(jī)可以同時接收L1和L2載波信號。可用于長達(dá)幾千公里的精密定位。按通道數(shù)分多通道接收機(jī)具有多個信號通道，每個通道只能連續(xù)跟蹤一個衛(wèi)星信號序貫通道接收機(jī)通常只有12個通道，在軟件控制下，按時序依次對衛(wèi)星信號進(jìn)行跟蹤和量測。

15、量測一個循環(huán)所需時間較長。多路多用通道接收機(jī)通常只有12個通道，在軟件控制下，按時序依次對衛(wèi)星信號進(jìn)行跟蹤和量測。量測一個循環(huán)所需時間較短。按工作原理分：碼相關(guān)型接收機(jī)利用碼相關(guān)技術(shù)得到載波偽距觀測值平方型接收機(jī)利用平方技術(shù)去掉調(diào)制信號，恢復(fù)載波信號。通過比較機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的載波與接收到的載波信號的相位差測定偽距?；旌闲徒邮諜C(jī)測量工作中廣泛使用干涉型接收機(jī)將衛(wèi)星作為射電源，采用干涉測量方法測定測站間距離。（2）了解GPS接收機(jī)通道的概念信號通道：不同衛(wèi)星的信號經(jīng)由天線進(jìn)入接收機(jī)的“路徑”，實現(xiàn)對衛(wèi)星信號的跟蹤、處理和測量。軟硬件結(jié)合的電路，是接收機(jī)的核心（3）掌握GPS接收機(jī)的基本工作原理碼相關(guān)技術(shù)

16、碼跟蹤回路該回路中的PRN發(fā)生器，產(chǎn)生一個與衛(wèi)星發(fā)射的測距碼結(jié)構(gòu)完全相同的復(fù)制碼。在相關(guān)器中，對測距碼和復(fù)制碼進(jìn)行相關(guān)分析，當(dāng)相關(guān)系數(shù)最大時，可測定出衛(wèi)星信號到達(dá)接收機(jī)天線的傳播時間。把衛(wèi)星信號和復(fù)制碼混頻，將混頻后的信號通過帶通濾波器，消去衛(wèi)星信號中的偽隨機(jī)噪聲碼（C/A碼或P碼），獲取僅具有導(dǎo)航電文和載波的信號。載波跟蹤回路去掉偽隨機(jī)噪聲碼的衛(wèi)星信號進(jìn)入回路后，進(jìn)行載波相位測量，并解調(diào)出導(dǎo)航電文。碼相關(guān)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：-既可進(jìn)行偽距測量，又可進(jìn)行載波相位測量，并能獲得導(dǎo)航電文-良好的信噪比碼相關(guān)技術(shù)缺點(diǎn)：-用戶須掌握偽隨機(jī)碼的結(jié)構(gòu)。但由于美國的SA政策，一般用戶無法采用碼相關(guān)技術(shù)獲得L2載波的觀

17、測值，因而不能通過雙頻技術(shù)來減弱電離層折射的影響平方技術(shù)為了克服SA政策的影響，1982年美國學(xué)者Counselman提出了平方技術(shù)基本思想：本機(jī)振蕩器產(chǎn)生一個參考載波信號，經(jīng)倍頻后與衛(wèi)星信號混頻，得到一個頻率較低的信號，將該信號平方后，產(chǎn)生一個消去調(diào)制碼（測距碼和數(shù)據(jù)碼）的純載波信號。平方技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：-無需掌握測距碼的結(jié)構(gòu)，便能獲得載波信號。從而可通過雙頻技術(shù)減弱電離層折射的影響，提高定位的精度。平方技術(shù)缺點(diǎn)-無法獲得導(dǎo)航電文和時間信息，需通過其它方法獲得星歷。同時在作業(yè)開始和結(jié)束時須進(jìn)行時間對比。-衛(wèi)星信號平方時使信噪比降低。綜合型技術(shù)利用數(shù)字化通信中的自相關(guān)技術(shù)，無需掌握測距碼的結(jié)構(gòu)，而能

18、獲得測距碼相位的量測值。綜合型技術(shù)優(yōu)點(diǎn)-無需掌握測距碼的結(jié)構(gòu)綜合型技術(shù)缺點(diǎn)-無法獲得導(dǎo)航電文和時間信息。-由于獲得的是測距碼的相位，所以觀測量的精度較低。（4）了解GPS接收機(jī)的天線天線：將GPS衛(wèi)星信號的極微弱的電磁波能轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電流。第三章GPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)和時間系統(tǒng)坐標(biāo)系統(tǒng)的類型（1）了解空間固定的坐標(biāo)系統(tǒng)地球坐標(biāo)系：固定在地球上的坐標(biāo)系天球坐標(biāo)系：與地球自轉(zhuǎn)無關(guān)天球坐標(biāo)系與地球坐標(biāo)系：空間直角坐標(biāo)系（便于進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，三個基本要素）天球坐標(biāo)系（確定衛(wèi)星位置）大地坐標(biāo)系（確定觀測站位置）站心赤道與站心地平直角坐標(biāo)系（用于描述衛(wèi)星與觀測站間關(guān)系）衛(wèi)星測量中常用坐標(biāo)系（2）了解與地球固聯(lián)

19、的坐標(biāo)系統(tǒng)協(xié)議天球坐標(biāo)系（1）掌握天球的基本概念天球：以地球質(zhì)心為中心，半徑為任意長度的一個假想球體（2）掌握天球坐標(biāo)系天球坐標(biāo)系：描述人造衛(wèi)星的位置。與地球自轉(zhuǎn)無關(guān)。屬于球面坐標(biāo)系。地球質(zhì)心春分點(diǎn)軸X軸天球極軸Z軸垂直于X、Z軸Y軸天球極軸春分點(diǎn)軸球面坐標(biāo)系與直角坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換：(X,Y,Z)(r,)直角坐標(biāo)系參數(shù)球面坐標(biāo)系參數(shù)（3）熟練掌握協(xié)議天球坐標(biāo)系3協(xié)議地球坐標(biāo)系（1）了解地球坐標(biāo)系在大地測量中表示地面點(diǎn)的位置通過一個輔助面（參考橢球面）定義不同的參考橢球面，不同的大地坐標(biāo)系大地坐標(biāo)系參數(shù)：L：大地經(jīng)度B：大地緯度H：大地高程（2）了解協(xié)議地球坐標(biāo)系（3）熟練掌握協(xié)議地球地球坐標(biāo)系與協(xié)

20、議天球坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換4大地測量基準(zhǔn)及其轉(zhuǎn)換（1）了解經(jīng)典大地測量基準(zhǔn)（2）了解衛(wèi)星大地測量基準(zhǔn)5時間系統(tǒng)（1）掌握有關(guān)時間的基本概念時間系統(tǒng)：尺度（時間單位）、原點(diǎn)（歷元）恒星日：春分點(diǎn)連續(xù)兩次經(jīng)過本地子午圈的時間間隔為一恒星日。一恒星日分為24個恒星時。恒星時具有地方性：同一瞬間不同測站的恒星時不同平太陽：一個天球上的假設(shè)點(diǎn)，在天球上的視運(yùn)動是均勻的。平太陽日：平太陽連續(xù)兩次經(jīng)過本地子午圈的時間間隔。平太陽時具有地方性（2）了解世界時系統(tǒng)世界時：以平子夜為零時起算的格林尼治平太陽時與平太陽時尺度相同，但起算點(diǎn)不同（3）了解原子時原子秒長：位于海平面上的銫Cs133原子基態(tài)的兩個超精細(xì)能級，在零

21、磁場中躍遷輻射震蕩9,192,631,770周所持續(xù)的時間。起點(diǎn)：1958年1月1日0時0秒（4）掌握協(xié)調(diào)世界時采用原子秒長，因原子時比世界時每年快約1秒，使用跳秒的方法使協(xié)調(diào)時與世界時的時刻接近，其差不超過1秒（5）熟練掌握GPS時間系統(tǒng)尺度：原子時秒長原點(diǎn)：1980年1月6日協(xié)調(diào)世界時0時與協(xié)調(diào)世界時的差異定期公布與原子時有19秒的常量偏差第四章衛(wèi)星運(yùn)動的基礎(chǔ)知識及GPS衛(wèi)星的坐標(biāo)計算概述（1）了解衛(wèi)星軌道在GPS定位中的意義在利用GPS進(jìn)行導(dǎo)航和測量時，衛(wèi)星是做為位置已知的高空觀測目標(biāo)，所以其軌道誤差將影響定位精度。為了制訂GPS測量的觀測計劃和便于捕獲衛(wèi)星發(fā)射的信號，需要知道衛(wèi)星的軌道

22、參數(shù)。（2）掌握影響衛(wèi)星軌道的因素及研究方法影響因素：地球?qū)πl(wèi)星的引力（主要）太陽、月亮對衛(wèi)星的引力；大氣阻力；太陽光壓；地球潮汐力等研究方法：地球質(zhì)心引力（中心引力）無攝運(yùn)動攝動力（非中心引力及其它）受攝運(yùn)動二體問題：將地球和衛(wèi)星視為兩個質(zhì)點(diǎn)，僅考慮地球質(zhì)心引力研究衛(wèi)星運(yùn)動規(guī)律。研究衛(wèi)星運(yùn)動的步驟：Step1.研究衛(wèi)星的無攝運(yùn)動規(guī)律，描述衛(wèi)星軌道的基本特征Step2.研究各種攝動力的影響，對衛(wèi)星的無攝軌道修正Step3.確定衛(wèi)星受攝運(yùn)動軌道的瞬時特征:2衛(wèi)星的無攝運(yùn)動（1）掌握開普勒一、二、三定律及其意義開普勒第一定律：衛(wèi)星運(yùn)動的軌道是一個橢圓，該橢圓的一個焦點(diǎn)與地球的質(zhì)心相重合。意義：建立

23、開普勒橢圓開普勒第二定律：衛(wèi)星的地心向徑，即地球質(zhì)心與衛(wèi)星質(zhì)心間的距離向量，在相同的時間內(nèi)掃過的面積相等。確定衛(wèi)星軌道形狀、大小和確定衛(wèi)星軌道平面與地球衛(wèi)星在軌道上的瞬時位置的相對位置和方向a（橢圓長半徑）（升交點(diǎn)赤經(jīng)）e（偏心率）i（軌道面傾角）V（真近點(diǎn)角）【為時間的函數(shù)，需計算出】（近地點(diǎn)角距）意義：通過開普勒軌道6個參數(shù)可以確定出衛(wèi)星在軌道平面上的瞬間位置和速度。開普勒第三定律：平近點(diǎn)角(M)：M=n(t-)n衛(wèi)星平均角速度衛(wèi)星過近地點(diǎn)時刻，已知偏近點(diǎn)角(E)：開普勒軌道方程:M=EesinE真近點(diǎn)角(V)：用偏近點(diǎn)角E代替真近點(diǎn)角V（2）熟練掌握無攝衛(wèi)星軌道的描述3衛(wèi)星的受攝運(yùn)動（1

24、）掌握衛(wèi)星運(yùn)動的攝動力地球引力日、月引力太陽輻射壓力地球潮汐作用力大氣阻力（2）了解地球引力場攝動力的影響地球引力場對衛(wèi)星的引力包括地球質(zhì)心引力和地球引力場攝動力引起軌道面在空間的旋轉(zhuǎn)使升交點(diǎn)沿地球赤道產(chǎn)生緩慢的移動，進(jìn)而使升交點(diǎn)的赤經(jīng)產(chǎn)生周期性變化。引起近地點(diǎn)在軌道面內(nèi)旋轉(zhuǎn)使得開普勒橢圓在軌道面內(nèi)定向改變，引起軌道近地點(diǎn)角距的緩慢變化。引起平近點(diǎn)角的變化4GPS衛(wèi)星的星歷（1）掌握GSP衛(wèi)星星歷的概念衛(wèi)星星歷：一組對應(yīng)某一時刻的軌道參數(shù)及其變率。由星歷可計算出任一時刻的衛(wèi)星位置及其速度（2）掌握預(yù)報星歷（廣播星歷）以跟蹤站已往時間的觀測資料推求的參考軌道參數(shù)為基礎(chǔ)包括相對某一參考?xì)v元的開普勒

25、軌道參數(shù)和必要的軌道攝動改正項參數(shù)。通過導(dǎo)航電文傳遞給用戶，每小時更新一次。參考星歷：相應(yīng)參考?xì)v元的開普勒軌道參數(shù)。用軌道參數(shù)的攝動項對已知的參考星歷加以改正，可外推出任意觀測歷元的衛(wèi)星星歷。預(yù)報星歷參數(shù)：16個1個參考時刻參數(shù)6個對應(yīng)參考時刻的開普勒軌道參數(shù)9個反映攝動力影響的參數(shù)預(yù)報星歷傳送波碼：C/A碼星歷：精度低，民用P碼星歷：精度高，軍事目的預(yù)報星歷精度較低，難以滿足精密定位工作的需求（3）掌握后處理星歷（精密星歷）后處理星歷是一些國家的某些部門根據(jù)各自建立的跟蹤站所獲得的精密觀測資料，應(yīng)用與確定預(yù)報星歷相似的方法，計算的衛(wèi)星星歷。這種星歷通常是在事后向用戶提供的在用戶觀測時的衛(wèi)星精

26、密軌道信息，因此稱后處理星歷或精密星歷。該星歷的精度目前可達(dá)分米。后處理星歷一般不通過衛(wèi)星的無線電信號向用戶傳遞，而是通過磁盤、電視、電傳、衛(wèi)星通訊等方式有償?shù)貫樗枰挠脩舴?wù)。5GPS衛(wèi)星的坐標(biāo)計算第五章GPS信號導(dǎo)航電文掌握導(dǎo)航電文及其格式導(dǎo)航電文：是用戶用來定位和導(dǎo)航的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)信息以二進(jìn)制碼的形式，按規(guī)定格式組成，按幀向外播送，又叫數(shù)據(jù)碼（D碼）（2）掌握導(dǎo)航電文的內(nèi)容衛(wèi)星星歷、時鐘改正、電離層時延改正、工作狀態(tài)信息、C/A碼轉(zhuǎn)換到捕獲P碼的信息。2衛(wèi)星在軌位置計算（1）了解衛(wèi)星的瞬時位置根據(jù)開普勒軌道參數(shù)，可計算衛(wèi)星在不同坐標(biāo)系中的瞬時坐標(biāo)，而在實際工作中，由于軌道攝動的影響，具體計

27、算方法有所不同。（2）了解速度的確定3GPS衛(wèi)星信號（1）熟練掌握GPS衛(wèi)星信號的構(gòu)成GPS衛(wèi)星信號：是GPS衛(wèi)星向廣大用戶發(fā)送的用于導(dǎo)航定位的調(diào)制波。包括：1.載波使用L波段的兩種載波：L1載波和L2載波2.測距碼（C/A碼和P碼）（屬于偽隨機(jī)噪聲碼）粗測距碼C/A碼和精測距碼P碼作用：給用戶傳送導(dǎo)航電文（D碼）用于測量信號接收天線和GPS衛(wèi)星之間的距離用于識別來自不同GPS衛(wèi)星而同時到達(dá)接收天線的GPS信號3.數(shù)據(jù)碼（D碼，導(dǎo)航電文）導(dǎo)航電文衛(wèi)星的測距碼和數(shù)據(jù)碼采用調(diào)相技術(shù)調(diào)制到載波上電文D碼偽隨機(jī)噪聲碼的P碼組合碼P(t)D(t)L波段載波調(diào)制形成調(diào)制4SA和AS政策及對策（1）了解當(dāng)前

28、美國對GPS用戶的主要限制性政策SA政策：人為引入干涉信號，導(dǎo)致非特許用戶不能夠獲得高精度實時導(dǎo)航定位的秘密方法。內(nèi)容-對衛(wèi)星基準(zhǔn)頻率所采用的（dither)技術(shù)-對導(dǎo)航電文采用的技術(shù)（降低C/A碼精度）-對P碼采用的譯密技術(shù)（AS技術(shù)）（2）了解非特許GPS用戶對美國限制性政策的措施應(yīng)用P-W技術(shù)和L1與L2交叉相關(guān)技術(shù)，使L2載波相位觀測值得到恢復(fù)，其精度與使用P碼相同研制能同時接受GPS和GLONASS信號的接收機(jī)發(fā)展DGPS和WADGPS差分GPS系統(tǒng)建立獨(dú)立的GPS測軌系統(tǒng)建立獨(dú)立的衛(wèi)星導(dǎo)航與獨(dú)立系統(tǒng)第六章GPS衛(wèi)星定位原理（圖示法）概述（1）掌握GPS定位的方法分類：依據(jù)測距的原理

29、劃分：1）偽距法定位（測碼）2）載波相位測量定位（測相）3）差分GPS定位根據(jù)待定點(diǎn)的運(yùn)動狀態(tài)劃分：1）靜態(tài)定位2）動態(tài)定位基本原理：應(yīng)用測距交會的原理，利用三顆以上衛(wèi)星的已知空間位置交會出地面未知點(diǎn)（用戶接收機(jī)）的位置。測距交會：測角交會法前方、側(cè)方、后方交會測邊交會法兩條邊可確定P點(diǎn)坐標(biāo)，為了檢核和提高精度，增加第3條邊（2）掌握基本觀測量P點(diǎn)的三維坐標(biāo)（X，Y，Z）2GPS絕對定位原理（1）掌握測碼偽距觀測方程及其線性化偽距：由衛(wèi)星發(fā)射的測距碼信號到達(dá)GPS接收機(jī)的傳播時間乘以光速所得出的量測距離。由于各種誤差的存在，與衛(wèi)星到測站的實際幾何距離有一定差值。偽距測量原理：三種時間系統(tǒng)：各顆

30、GPS衛(wèi)星的時間標(biāo)準(zhǔn)各臺GPS信號接收機(jī)的時間標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一上述時間標(biāo)準(zhǔn)的GPS時間系統(tǒng)偽距定位方程P待測距離信號傳播經(jīng)電離層的延遲大氣對流層的延遲鐘差等效距離之和上式中有4個未知數(shù)（用戶三維坐標(biāo)和接收機(jī)的鐘差dT）。這樣在任何一個觀測瞬間，用戶至少需要同時觀測4顆衛(wèi)星，以便解算4個未知數(shù)。（2）掌握測相偽距觀測方程及其線性化接收機(jī)k對衛(wèi)星j的載波相位測量的觀測方程：f：接收機(jī)產(chǎn)生的固定參考頻率c:光速：衛(wèi)星至接收機(jī)之間的距離（未知數(shù)）1：電離層影響2：對流層影響ta：衛(wèi)星鐘差tb：接收機(jī)鐘差（未知數(shù)）3觀測衛(wèi)星的幾何分布與GPS授時（1）了解衛(wèi)星集合分布精度因子（2）掌握GPS測時4GPS相對定位

31、（1）熟練掌握相對定位的概念用兩臺GPS接收機(jī)分別安置在基線的兩端，同步觀測相同的GPS衛(wèi)星，以確定兩臺接收機(jī)天線之間的相對位置（坐標(biāo)差）（2）熟練掌握靜態(tài)相對定位的觀測方程及其解算在高精度靜態(tài)相對定位中，在僅有兩臺接收機(jī)時，應(yīng)將單獨(dú)測定的基線向量聯(lián)結(jié)成向量網(wǎng)（三角網(wǎng)或?qū)Ь€網(wǎng)）在有多臺接收機(jī)時，應(yīng)采用網(wǎng)定位方式。由于這種方式包含有許多檢核條件，網(wǎng)的幾何強(qiáng)度好，可以檢核和控制多種誤差的影響。靜態(tài)相對定位中觀測值的線性組合：對兩個或多個觀測站同步觀測相同衛(wèi)星的觀測值求差，可有效地消除或減弱各種誤差的影響?？稍诮邮諜C(jī)間、衛(wèi)星間、不同歷元間求差一次差、二次差、三次差一次差：將觀測值直接相減，所得結(jié)果被

32、當(dāng)作虛擬觀測值對于衛(wèi)星j，ti時刻站間一次差分：二次差（雙差）：對一次差分值繼續(xù)求差，所得結(jié)果仍可被當(dāng)作虛擬觀測值。星站二次差分：站間一次差站間一次差三次差：對二次差分值繼續(xù)求差在接收機(jī)、衛(wèi)星、歷元之間求三次差：ti時刻接收機(jī)1、2對衛(wèi)星k、j的雙差觀測值ti+1時刻接收機(jī)1、2對衛(wèi)星k、j的雙差觀測值5差分定位原理（1）掌握偽距差分原理根據(jù)基準(zhǔn)站精確坐標(biāo)和測出的衛(wèi)星地心坐標(biāo)，求出衛(wèi)星至基準(zhǔn)站的真正距離，計算偽距改正數(shù)及其變化率；用戶根據(jù)偽距改正數(shù)及其變化率求出改正后的偽距，計算用戶接收機(jī)坐標(biāo)。（2）掌握位置差分原理計算基準(zhǔn)站的精密坐標(biāo)與觀測坐標(biāo)的改正數(shù)；基準(zhǔn)站發(fā)送坐標(biāo)改正數(shù)，用戶接收機(jī)接收其

33、并對自身觀測值進(jìn)行修正（3）掌握載波相位差分原理RTK（RealTimeKinematic）技術(shù)實時處理兩個觀測站載波相位觀測量的差分方法。修正法（準(zhǔn)RTK）：將基準(zhǔn)接收機(jī)的載波相位修正值發(fā)送給用戶，改正用戶接收到的載波相位，再解求坐標(biāo)差分法（真RTK）：將基準(zhǔn)接收機(jī)的載波相位發(fā)送給用戶，進(jìn)行求差解算坐標(biāo)6動態(tài)定位7廣域差分GPS（1）掌握單基準(zhǔn)站差分按基準(zhǔn)站發(fā)送的信息方式來分：位置差分、偽距差分、載波相位差分（2）掌握局部區(qū)域差分在局部區(qū)域布設(shè)差分GPS網(wǎng)，該網(wǎng)由若干個基準(zhǔn)站組成，通常還包含一個或數(shù)個監(jiān)控站。位于區(qū)域中的用戶根據(jù)多個基準(zhǔn)站提供的改正信息，經(jīng)平差后求得自己的改正數(shù)。用戶接收機(jī)通

34、常采用加權(quán)平均法或最小方差法對來自多個基準(zhǔn)站的改正信息進(jìn)行平差計算，求得自己的坐標(biāo)改正數(shù)或距離改正數(shù)用戶與基準(zhǔn)站之間的距離一般在500km以內(nèi)才能獲得較好的精度（3）掌握廣域差分廣域差分原理：對GPS觀測量的誤差源加以區(qū)分，并單獨(dú)對每一誤差源分別加以“模型化”，然后將計算出的每一誤差源的數(shù)值，通過數(shù)據(jù)鏈傳輸給用戶，對用戶GPS定位的誤差加以改正。廣域差分可糾正的誤差種類：星歷誤差依賴區(qū)域精密定軌，確定精密星歷，取代廣播星歷大氣延時誤差通過建立精確的區(qū)域大氣延時模型，能夠精確地計算出作用區(qū)內(nèi)的大氣時延量衛(wèi)星鐘差誤差可計算出衛(wèi)星鐘各時刻的精確鐘差廣域差分的工作流程：在已知坐標(biāo)的若干監(jiān)測站上，跟蹤觀

35、測GPS衛(wèi)星的偽距、相位等信息；將測得的偽距、相位和電離層延時的量測結(jié)果傳輸?shù)街行恼荆恢行恼居嬎愠鲂菤v誤差改正、衛(wèi)星鐘差改正及電離層延遲誤差改正；將上述改正數(shù)用數(shù)據(jù)通信鏈傳輸?shù)接脩粽?；用戶利用這些改正數(shù)修正自己的觀測值，計算出精密結(jié)果。廣域差分的特點(diǎn)：定位精度對空間距離的敏感程度比局部區(qū)域差分低得多；更大的經(jīng)濟(jì)效益；定位精度均勻分布，且精度高；覆蓋區(qū)域廣；硬件昂貴，技術(shù)復(fù)雜。可靠性和安全性不如單個的局域差分。第七章GPS誤差1熟練掌握誤差分類偏差（bias）誤差（error）-偶然誤差（隨機(jī)誤差）-系統(tǒng)誤差2與衛(wèi)星有關(guān)的誤差（1）熟練掌握GPS衛(wèi)星星歷誤差概念：由星歷給出的衛(wèi)星位置與實際位置之

36、差。產(chǎn)生原因：衛(wèi)星在運(yùn)動時受到多種攝動力的復(fù)雜影響，而地面監(jiān)測站難以充分可靠地測定這些作用力，星歷預(yù)報時產(chǎn)生誤差在一個觀測時間段內(nèi)屬系統(tǒng)誤差星歷數(shù)據(jù)來源：廣播星歷實測星歷解決星歷誤差的方法：建立自己的衛(wèi)星跟蹤網(wǎng)獨(dú)立定軌軌道松弛法同步觀測值求差（2）熟練掌握衛(wèi)星鐘差誤差鐘差（偏差）：每顆GPS衛(wèi)星的時鐘相對于GPS時間系統(tǒng)的差值消除衛(wèi)星鐘的鐘誤差方法：在接收機(jī)間采用求一次差等方法（3）掌握相對論誤差相對論效應(yīng)含義：由于衛(wèi)星鐘和接收機(jī)鐘所處的狀態(tài)（速度和重力位）不同而引起二者之間產(chǎn)生相對鐘誤差的現(xiàn)象解決相對論效應(yīng)的辦法制造衛(wèi)星時鐘時預(yù)先把頻率降低相對論誤差：GPS衛(wèi)星軌道是一個橢圓，軌道上各點(diǎn)的運(yùn)

37、行速度各不相同。所以，相對論效應(yīng)頻率補(bǔ)償就不是一個常數(shù)。頻率補(bǔ)償殘差稱為相對論效應(yīng)誤差3與信號傳播有關(guān)的誤差（1）了解電離層折射誤差GPS信號通過電離層時，信號的路徑會發(fā)生彎曲，傳播速度會發(fā)生變化電離層折射誤差：GPS信號的傳播時間乘以真空中光速得到的距離與站星間的幾何距離的偏差。（2）了解對流層折射誤差GPS信號通過對流層時，傳播路徑發(fā)生彎曲，從而使測量距離產(chǎn)生偏差。與信號的高度角有關(guān)，當(dāng)在天頂方向（高度角為90），影響達(dá)2.3m；當(dāng)在地面方向（高度角為10），影響可達(dá)20m（3）了解多路徑效應(yīng)多路徑誤差：間接波對直接波的破壞性干涉而引起的站星距離誤差4與接收機(jī)有關(guān)的誤差（1）了解觀測誤差（

38、2）了解接收機(jī)鐘差誤差GPS接收機(jī)一般采用高精度的石英鐘，穩(wěn)定度約為10-9若接收機(jī)鐘與衛(wèi)星鐘間的同步差為1s，則由此引起的等效距離誤差約為300m減弱接收機(jī)鐘誤差的方法：把每個觀測時刻的接收機(jī)鐘差當(dāng)作一個獨(dú)立的未知數(shù)，在數(shù)據(jù)處理中與觀測站的位置參數(shù)一并求解；認(rèn)為各觀測時刻的接收機(jī)鐘差之間是相關(guān)的，將接收機(jī)鐘差表示為時間多項式，在觀測量的平差計算中求解多項式的系數(shù)；在衛(wèi)星間求一次差。（3）了解載波相位觀測的整周未知數(shù)（4）了解天線相位中心偏差盤P985其他誤差P98（1）了解地球自轉(zhuǎn)的影響（2）了解地球潮汐的改正第八章數(shù)據(jù)采集與處理1熟練掌握外業(yè)準(zhǔn)備測區(qū)踏勘交通水系分布植被控制點(diǎn)分布居民點(diǎn)分布當(dāng)?shù)仫L(fēng)俗民情資料收集各類圖件：地形圖、交通圖等各類控制點(diǎn)成果測區(qū)有關(guān)的地質(zhì)、氣象、通信等資料城市及鄉(xiāng)村行政區(qū)劃表設(shè)備、器材籌備及人員組織儀器、計算機(jī)及配套設(shè)備機(jī)動設(shè)備及通信設(shè)備施工器材，計劃油料，