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GPS复习

第一讲：GPS概述The Summarization of GPS

GPS系统由3部分组成：

（1）空间星座部分；（2）地面监控部分；（3）用户接收部分。

GPS卫星的3个基本功能：

（1）执行地面监控站的指令，接收和存储地面监控站发来的导航信息；

（2）向用户播送导航电文，提供导航和定位信息；

（3）授时。通过高精度的卫星钟，向用户提供精密的时间基准。

GPS系统的地面监控网络区段目前由5个地面站组成，其中主要包括主控站（Master Control Station，MCS），地面天线站和监测站。

GPS系统的用户设备部分由GPS接收机硬件和相应的数据处理软件及微机及其终端设备组成。GPS的定位特点及优势

（1）提供全天候、全球性的导航和定位服务；

（2）可进行高精度、高速度的实时精密导航和定位；

（3）用途广泛，操作简便。

优势：无误差积累，精度高。传统测量手段不能做的GPS可做。

Gps的应用于前景

交会对接空间科学研究中的应用，军事上的作用，广泛应用于各种工程测量，铁路、公路、高压线线路的测绘与定桩，交通运输业上的应用

.测定航片和卫片上的地面控制点；

用于航摄飞机的实时导航

进行由GPS辅助的空中三角测量；

直接测定摄影机和传感器的空间位置和姿态。

GPS在其他领域中的应用

…精细农业…遥感…卫星定轨…资源勘探…个人旅游及野外探险…电力、广播、电视、通讯等网络的时间同步、时间传递

开普勒轨道参数

第二讲：GPS定位的基本原理与理论基础

2.1.1天球坐标系

天球坐标系是一种惯性坐标系，其坐标原点和各坐标轴的指向在空间保持不动，可较方便地描述卫星的运行位置和状态。

2.1.2地球坐标系

地球坐标系可用来描述卫星和地面测站的相对位置。

2.1.1.1天球坐标系

一、天球的基本概念

天球——以地心为球心，以任意长为半径的球面。

天轴——地球旋转轴。

天极——天轴与天球面的交点。

天球赤道面——过球心且与天轴垂直的平面。

卫星运动的摄动力

卫星在运行中，除了受到地球中心引力的作用，还将受到各种摄动力：

（1）地球的非中心引力；（2）太阳引力和月球引力；（3）太阳的直接或间接辐射压力；

（4）大气阻力；（5）地球潮汐的作用力；（6）磁力。

第三讲：GPS卫星信号及其测量原理

概念；随机噪声码：每一时刻，码元是0或是1完全是随机的一组码序列，这种码元幅值是完全无规律的码序列，称为随机噪声码序列。

特性；良好的自相关性无编码规则，不能复制

伪随机噪声码可以复制

3.2 导航电文

GPS卫星的导航电文主要包括：卫星星历、时钟改正、电离层时延改正、卫星工作状态

信息以及由C/A码转换到捕获P码的信息。导航电文同样以二进制码的形式播送给用户，因此又叫数据码，或称D码。

第四讲：GPS静态定位原理

一、周跳的概念

由于仪器线路的瞬间故障、卫星信号被障碍物暂时阻断、载波锁相环路的短暂失锁等因素的影响，引起计数器在某一个时间无法连续计数，这就是所谓的整周跳变现象(简称周跳)。

二、整周未知数的概念

在载波相位观测中，无法直接测得卫星发射信号时刻与接收机接收信号时刻的相位差，但从t时刻第一次跟踪上某颗卫星s之后接收机可以通过多普勒混频计数器，记录载波相位的整周个数，通常将t时刻之前的载波相位整周部分作为未知数处理，将该未知数Ni（t）称为载波相位整周未知数

6.2 GPS网构成的几个基本概念及网特征条件

1.基本概念

（1）观测时段：测站上开始接收卫星星号到观测停止，连续工作的时间段，简称时段。

（2）同步观测：两台或两台以上接收机同时对同一组卫星进行的观测。

（3）同步观测环：三台或三台以上接收机同步观测获得的基线向量所构成的闭合环，简称同步环。（4）独立观测环：由独立观测所得的基线向量构成的闭合环，简称独立环。

（5）异步观测环：在构成多边形环路的所有基线向量中，只要有非同步观测基线向量，则

该多边形环路叫异步观测环，简称异步环。

（6）独立基线：对于N台GPS接收机构成的同步观测环，有J条同步观测基线，其中独立基线数为N-1。

（7）非独立基线：除独立基线外其他基线叫非独立基线。

6.4 GPS测量的外业工作

1. 选点与埋设标志

注意事项：

（1）点位应紧扣测量目的布设。

（2）便于联测和扩展。

（3）点位交通方便，便于安置设备，视野开阔。

（4）点位远离大功率无线电发射源和高压输电线。

（5）点位附近避免有对电磁波发射强烈的物体。

（6）点位应选于地面基础好的地方。

（7）点位选好后，按规定绘制点记。

GPS测量任务完成后，应提交下列资料：

(1) 测量任务书。

(2) 技术设计书。

(3) 新设或重建的GPS点的点之记和测量标志委托保管书。

(4) 外业观测记录(含软盘)、测量手簿及其他记录资料。

(5) GPS控制点网图。

(6) 数据处理中生成的文件、资料和成果表。

(7) GPS接收机设备的检验资料。

(8) 技术总结报告。

(9) 成果验收报告。

数据采集

1，数据的预处理（点号的编辑，天线高，高程）2，基线向量的解算3，WGS84坐标系下进行三维的无约束平差4，坐标系统的建立5，对所建坐标系下进行约束平差6具体解算过程及输出结果

RTK定位设备

GPS接收设备，至少包含两台接收机，其中一台安置在基准站上，另一台或若干台安置在不同的流动站上。

数据传输系统，基准站与用户之间的联系是由数据传输系统完成的

实时动态测量的软件系统，保障实时动态测量的可行性，测量结果的精确性和可靠性

GPS复习题

《GPS定位原理与应用》习题集一、名词解释 1、卫星星历：描述某一时刻卫星运动轨道的参数及其变率。 2、天线高：观测时接收机天线平均相位中心到测站中心标志面的高度。 3、同步闭合环：三台或三台以上接收机同步观测获得的基线向量所构成的闭合环。 4、周跳：由于GPS接收机对于卫星信号的失锁而导致GPS接收机中载波相位观测值中的整周计数所发生的突变。 5、绝对定位：用一台接收机测定该点相对于地球质心的位置。 6、相对定位：用两台或两台以上接收机测定观测点到某一地面参考点之间的位置。 7、星历误差：卫星星历所提供的卫星空间位置与实际位置的偏差。 8、异步闭合环：在构成多边形环路的所有基线向量中，只要有非同步观测的基线向量，则该多边形环路叫做异步闭合环。 9、多路径效应：由于多路径的信号传播所引起的干涉时延效应。 10、观测时段：测站上开始接收卫星信号进行观测到停止的时间，即观测的时间间隔。 11、独立观测环：由独立观测所获得的基线向量构成的闭合环。 12、PDOP：空间位置精度衰减因子。 13、原子时： 14、GDOP：几何精度衰减因子。 15、伪距：带有误差的GPS卫星到用户接收机的观测距离。 16、重复观测边: 17、同步观测：两台或两台以上接收机同时对同一组卫星进行的观测。二、判断题 1、GPS地面监控系统包括1个主控站、3个注入站和5个监测站，共9个站组成。（T ） 2、利用单频接收机可以消除或削弱电离层对电磁波信号的延迟的影响。（ F ） 3、在GPS测量中，描述卫星的运行位置和状态是在空间固定的坐标系统中进行的。（T ） 4、在GPS测量中，表达地面观测站的位置和处理GPS观测成果是在空间固定的坐标系统中进行的。（ F ） 5、协调世界时是一种秒长严格等于原子时秒长的不连续的时间系统。（T ） 6、广播星历和精密星历都属于实时星历，只是后者的精度比前者高。（ F ） 7、一般来说, GDOP值越大，所测卫星在空间的分布范围越合理；反之，所测卫星的分布越差。（ F ） 8、在高精度GPS变形监测，最好采用同一种类型的天线。（T ） 9、大地高是地面点沿法线投影到椭球面的距离。（T ） 10、正常高是地面点沿法线投影到椭球面的距离。（F ） 11、高程异常是大地水准面至椭球面之间的高程差（F ）。 12、正常高是地面点沿铅垂线到似大地水准面的距离。（T ） 13、WGS84坐标系统属于参心坐标系（ F ）三、多项选择题 1、GPS卫星星座的组成（） A、21颗工作卫星和3颗备用卫星 B、24颗卫星平均分布在6个轨道平面上

GPS期末复习资料

第一章 1、常规定位方法的局限性需要事先布设大量的地面控制点/地面站无法同时精确确定点的三维坐标观测受气候、环境条件限制观测点之间需要保证通视受系统误差影响大，如地球旁折光 2、美国政府的GPS政策 SPS与PPS SPS –标准定位服务，使用C/A码，民用 PPS –精密定位服务，可使用P码，军用 SA与AS SA技术（ Selective Availability –选择可用性） 1990.3.25~2000.5.1，人为降低普通用户的测量精度。方法: - ε技术：降低星历精度（加入随机变化） - δ技术：卫星钟加高频抖动（短周期，快变化） AS技术（Anti-Spoofing –反电子欺骗） 1994.1.31~至今 P码加密，P+W→Y 3、针对SA和AS政策的对策（1）.建立独立的GPS卫星测轨系统（2.）建立独立的卫星导航和定位系统。（3）.开发GPS和GLONASS兼容的接收机（4）.研究与开发差分GPS （Differential GPS，DGPS）定位技术 4、GPS现代化的主要内容提高GPS卫星发射的信号强度，以增加抗电子干扰能力在GPS信号中新增具有更好的保密性和抗干扰能力的军用码（M码），并与民用码分开研制抗干扰能力和快速初始化功能更强的接受设备创造阻止和干扰敌方使用GPS的新技术停止SA政策，提高民用定位精度在L2载波上调制C/A码,增加L5民用频率，改善民用定位精度和可靠性实施GPSⅢ计划 5、GPS现代化的步骤 (1)GPS现代化第一阶段;发射12颗改进型的GPS BLOCK ⅡR型卫星。 (2)GPS现代化第二阶段:发射6颗GPS BLOCK ⅡF型卫星。到2008年至少有18颗ⅡF型卫星，到2016年全部以ⅡF型（24+3）运行。 (3)GPS现代化计划的第三阶段:研制和发射GPS BLOCK Ⅲ型卫星，计划用近20年的时间完成GPS Ⅲ计划，完全取代目前的GPS 系统。 6、中国北斗“三步走”总体规划第一步，2000年建成了北斗卫星导航试验系统，使中国成为世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家；第二步，建设北斗卫星导航系统，2012年底左右形成覆盖亚太大部分地区的服务能力；第三步，2020年左右，北斗卫星导航系统形成全球覆盖能力。 7、GPS的系统组成

GPS期末复习题gps

第一章绪论 1．经典大地测量阶段中，其主要任务是什么?人们在哪些方面作了大量的研究工作，并取得了丰硕的成果? 2．现代大地测量的主要任务是研究和解决哪些问题?具体包括那几个方面? 3．卫星大地测量的作用分为哪几个方面? 4．子午卫星导航系统的缺陷是什么? ①卫星数小：5~6颗，无法实现连续导航定位；②高度低：1000km ，难以精密定轨；③一次定位所需时间过长（1.5h）④频率低，难以消除电离层影响。因而，满足不了军事需要。 5．GPS定位的实质是什么? 6．GPS定位技术的优点是什么? 7．选择可用性SA（Selective Availability）技术的主要内容是什么?主要起什么作用? 8．反电子欺骗AS（Anti-Spoofing）技术是采用什么方法? 9．摆脱GPS限制政策的途径和方法有哪些? 10．建立我国GPS 卫星跟踪网的目的?由几个跟踪站组成? 跟踪站的基本功能有哪些? 11．在哪几个方面采用区域性GPS大地控制网? 12．GPS线路控制网布设应满足哪几个条件? 布设GPS点对的

原则是什么? 13．GPS在水下地形测量中的实际应用方法?

第二章GPS定位的坐标系统和时间系统 1．建立一个参心大地坐标系，必须解决哪些问题？ 2．1954年北京坐标系的缺点有哪些？ 3．极移的概念？极移——地球自转轴相对于地球体位置随时间而变化的现象。 4．建立1980年国家大地坐标系的意义？ 5．1954年新北京坐标系的特点？ 6．参心坐标系的缺点有哪几条？ 7．建立地心直角坐标系的方法有哪几种？哪种方法最好？ 8．WGS—84坐标系的几何定义？ 9．在我国的许多城市、大型工程项目中，为什么要建立地方独立坐标系？ 10．天球坐标系的两种形式？ 11．计量原子时的时钟有哪几种？它们的精度是多少？ 12．GPS时的定义？ GPS时间系统是GPS定位测量采用的时间按系统，简称GPST，由GPS主控站的原子钟控制。

GPS复习题(文字)

一、名词解释 1.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。 2.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。 3.静态定位如果在定位时，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。 4.GPS全球定位系统 GPS全球定位系统是一个空基全天候导航系统，它由美国国防部开发，用以满足军方在地面或近地空间获取一个通用参照系中的位置，速度和时间信息的要求。 5.岁差在日月引力和其他天体引力对地球隆起部分的作用下，地球自转轴方向不再保持不变，这使春分点在黄道上产生缓慢的西移现象，这种现象在天文学中称为岁差。 6.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。 7.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。 8.差分GPS 答：利用相距不太远的两个GPS测站在同一时间分别进行单点定位时所受到的卫星星历误差、大气延迟误差和卫星钟差等误差源的空间相关性较好的原理，利用基准站上的观测结果求得上述误差的影响并通过数据链将误差改正数发送给流动站从而提高流动站定位精度。 9.相对定位答：将两台接收机分别安置在基线的两个端点，其位置静止不动，并同步观测相同的4颗以上GPS卫星，确定基线两个端点在协议地球坐标系中的相对位置，这种定位模式称为相对定位。 10.相对论效应答：GPS卫星在高20200km的轨道上运行，卫星钟受狭义相对论效应和广义相对论效应的影响，其频率与地面静止钟相比，将发生频率偏移，这是精密定位中必须顾及的一种误差影响因素。二、选择题 1、GPS卫星星座配置有（D）颗在轨卫星。 A.21 B.12 C.18 D.4 2、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

GPS复习题

一、填空题（1）为测量和确定GPS卫星的轨道，比较方便的坐标系是坐标系。（2）GPS 卫星分布在个轨道平面内，每个轨道分布有颗卫星，各轨道平面升交点的赤经相差度。（3）导航装置各式各样，通常可以把它们分为陆基和两大类。（4）卫星轨道六要素有、、、、和。（5）当GPS卫星处于时，多普勒频移为零。（6） GPS 信号包括、和__ _等信号分量，其中码又包括码和码。（7）对于一个静态用户而言，GPS多普勒频移的最大值约为。（8）根据 GPS 提供的信息，可以进行测量和测量。（9）当时，GPS信号接收机只需收到3颗卫星的信号就可以定位了。（10） GPS 中使用两个载频可以对_____产生的_____进行双频修正。（11）地球自转轴的延伸直线称为。（12）导航电文是卫星以_____的形式发送给用户的导航定位数据，又称为 _____，它包括的主要内容有_____、_____、_____、工作状态信息和C/A 码转（13）换到捕获P 码的信息、全部卫星的概略星历。（14）按观测量的不同，GPS 定位的观测方法可分为_____相位观测和_____相位观测。（15）恒星时是以为基础的。（16）波源和接收者之间有相对运动时，接收者收到的信号频率和波源发出的频率之间会发生改变，这种现象叫做_____，其中频率之差跟_____与_____有关。（17）GPS信号是一种调制波，且采用技术传送卫星导航电文。（18）黄极是指通过天球中心，且垂至于的直线与的交点。其中靠近北天极的叫，靠近南天极的叫。（19）按观测量的不同，GPS定位的观测方法可分为相位观测和相位观测。

gps期末复习试题库及答案

一、填空 1、RTK 数据链发送的是基准站载波相位观测量和坐标。 2、码相位测量测定的是测距码从卫星到接收机的传播时间。 3、采用后处理星历代替广播星历可减弱卫星星历误差影响。 4、双差模型可消除接收机钟差误差影响。 5、电离层影响，白天是晚上的5倍。 6、电离层影响，夏天是冬天的4倍。 7、电离层影响在一天中的中午最强。 8、对流层影响与温度、气压和湿度有关。 9、卫星信号由多条路径到达接收机而引起的误差叫多路径误差。 10、测站点远离水面，以避免多路径误差影响。 11、抑径板可减弱多路径误差影响。 12、抑径板是通过遮挡反射信号来减弱多路径误差的。 13、各接收机定向标志同时朝北，可消除相位中心偏影响。 14、点位误差随精度衰减因子的增大而增大。 15、精度衰减因子用英文缩写DOP表示。 16、HDOP表示水平位置精度衰减因子。 17、PDOP表示空间位置精度衰减因子。 18、精度衰减因子与卫星的空间分布有关。 19、两同步观测的测站上的单差相减叫双差。 20、实时伪距差分定位也叫RTD。 21、实时载波相位差分定位也叫RTK。 22、参考站向流动站发射差分信号。 23、差分定位有数据链相对定位没有。 24、97规程规定的四等GPS基线的固定误差是10mm。 25、97规程规定的四等GPS基线的比例误差系数是10ppm。 26、网中的三个已知点坐标可用来解算大地坐标转换的7 个参数。 27、由同步观测基线构成的闭合环叫同步环。 28、由非同步观测基线构成的闭合环叫异步环。 29、五台接收机同步观测的基线数为10。 30、五台接收机同步观测的独立基线数为4 。 31、同步图形扩展方式有点连式、边连式和网连式。 32、相邻两个同步图形有 2 个公共点的连接收方式叫边连式。 33、GPS网测量中所用接收机必须具有载波相位观测功能。 34、四等 GPS网的重复设站数应不少于1.6。 35、97规程规定，各等级GPS网观测时，PDOP宜小于 6。 36、DOP越小，观测精度越高。 37、预报可见卫星数和DOP的文件叫历书文件。 38、97规程规定，最小有效观测卫星数为4。 39、规定某日某时某台接收机到达某点的计划叫作业调度。 40、反映测站周围卫星信号遮挡情况的图件叫环视图。 41、两次记录数据之间的时间间隔叫采样间隔。 42、无约束平差通过检验说明观测数据可靠。 43、基线解算是通过对观测量求差来计算基线向量的。 44、ASHTECH Locus 接收机电开关键按下 6 秒钟，则数据被删除。 45、ASHTECH Locus 接收机电源状态灯呈绿色，表示电量充足。 46、ASHTECH Locus 接收机观测记时器灯闪烁 3 次表示 15km基线观测数据已够。 47、ASHTECH Locus 数据处理软件中的三个视窗是时间、工作簿和图形视窗。 48、可从磁盘和接收机向工程项目添加数据。 49、ASHTECH Locus 数据处理软件中的B文件是观测数据文件。 50、ASHTECH Locus 数据处理软件中的E文件是星历文件。 51、ASHTECH Locus 数据处理软件中的alm文件叫历书文件。 52、ASHTECH Locus 数据处理软件中输入的点名和点号是4 字符。 53、GPS系统主要由地面控制部分、空间部分和用户三个部分构成。 54、GPS卫星分布在6 个轨道平面内。。 55、空间直角坐标系的转换用七参数法。 56、GPS信号包括载波、测距码和数据码等信号分量。 57、GPS测距码包括 C/A 码、P码和新增的L2C 码。 58、将较低频的测距码和数据码加载到较高频的载波上的过程，称为调制。 59、将较低频的测距码和数据码从较高频的载波上的分离出来的过程，称为解调。 60、开普勒六参数有as 、es、V、Ω、I和ω。 61、预报星历通常包括开普勒参数和轨道摄动项参数 62、P码的测距精度为0.293m 。 63、载波L1 的测距精度为1.9mm 。 64、电磁波的频率越小，电离层折射的影响越大。 65、电离层的折射率大于 1。 66、数字信息每秒传输的比特数，称为导航电文的传输速率。 67、传输一个码元所需的时间，称为码元宽度。 68、P码周期太长，难以锁定。因此，通常采用先锁定 C/A 码，再通过导航电文中的 Z确定观测瞬间在P码周期中所处的准确位置，从而迅速捕获 P码。 69、按所选参考点不同，定位方法可分为绝对定位和相对定位。

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第一章：1.1、1.2、1.3 1、GPS卫星星座参数-1.1 （1）GPS全球定位系统——美国，以卫星为基础的无线电导航定位系统，具有全能性（陆地、海洋、航空、航天）、全球性、全天候、连续性、实时性的导航、定位、定时功能。能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。基本参数为：卫星颗数21+3，卫星轨道面个数6，卫星高度20200KM，轨道倾角55°，卫星运行周期11h 58min（恒星时12h），载波频率1575.42MHz和1227.60MHz。卫星通过天顶时，卫星可见时间为5h，在地球表面上任何地点任何时刻，在高度角15°以上，平时可同时观测6颗卫星。 GPS向广大用户发送的用于导航定位的调制波，包括载波、测距码（C/A码和P码）、数据码(D码、导航电文)。全球定位传统是由空间部分、地面监控部分和用户部分组成。其中地面监控部分是由主控站、监测站、注入站组成的。（2）GLONASS全球导航卫星系统—俄罗斯（3）伽利略（GALILEO）全球卫星导航系统—欧盟（4）北斗卫星导航系统（BeiDou/Compass）—中国，选用WGS-84坐标系（5）全球导航卫星系统GNSS—美国GPS系统、俄罗斯GLONASS系统、欧盟的伽利略（GLALILEO）系统和中国北斗二号卫星导航定位系统共同组成的。 2、GPS系统组成-1.2 GPS系统包括三大部分：空间部分—GPS卫星星座；地面控制部分—地面监控系统；用户设备部分—GPS信号接收机。（1）GPS卫星星座——由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成GPS卫星星座，记做（21+3）GPS星座。（p2，图1-1）24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内，轨道倾角为55°，各个轨道平面之间相距60°，即轨道的升交点赤经各相差60°。每个轨道平面内各颗卫星之间的升交角相距90°，一轨道平面上的卫星比西边相邻轨道平面上的相应卫星超前30°。 GPS卫星—其核心部件是高精度的时钟、导航电文存储器、双频发射和接收机以及微处理机。（2）地面控制系统—包括1个主控站、三个注入站、5个监测站。（3）GPS信号接收机—GPS测地型接收机，其双频接收机精度可达5mm+1*10-6D，单频接收机在一定距离内精度可达10mm+2*10-6D。（详见p116） 3、GPS的具体应用，结合最后一章（论述题）（1.3，p13）见ppt 第二章：2.2、2.4 1、WGS-84和我国大地坐标系（重点）（2.2，p22）（1）WGS-84大地坐标系：几何意义—原点位于地球质心，Z轴指向BIH 1984.0定义的协议地球极（CTP）方向，X 轴指向BIH 1984.0的零子午面和CTP赤道的交点，Y轴与Z轴构成右手坐标系。对应于WGS-84大地坐标系有一WGS-84椭球。（2）国家大地坐标系：我国目前常用的是1954年的北京坐标系和1980年的国家大地坐标系。此外还有2000年国家大地坐标系。

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GPS原理及应用复习填空题 1、GPS系统包括三大部分：空间部分—GPS卫星星座；地面控制部分——地面监控系统；用户部分——接收机。 3 地面监控系统：1个主控站3个注入站5个监控站 4、GPS卫星位置采用WGS-84 大地坐标系。卫星定位中常采用空间直角坐标系及其相应的大地坐标系，一般取地球质心为坐标系原点。 5、我国目前常采用的两个国家坐标系是1954年北京坐标系和1980年国家大地坐标系。 7、 GPS卫星星历分为预报星历（广播星历）和后处理星历（精密星历）。 8、GPS接收机依据其用途可分为：导航型接收机、测地型接收机和授时型接收机。 GPS接收机按载波频率分为：单频接收机、双频接收机。 GPS接收机按接通道数分为：多通道接收机、序贯通道接收机和多路多用通道接收机。 10、在GPS定位工作中，由于某种原因，如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，这种现象称为整周跳变。 11、根据不同的用途，GPS网的图形布设通常有：点连式、边连式、网连式和边点混合连接四种基本方式。12GPS测量误差来源与信号传播有关的误差：电离层折射误差，对流层折射误差，多路径效应误差。与卫星有关的误差：卫星星历误差，卫星钟误差，相对论效应。与接收机信号接收有关的误差：接收机钟误差，接收机位置误差，天线相位中心位置误差等。其他误差：地球自转、地球潮汐。 13、GPS的数据处理基本流程包括数据采集、数据传输、数据预处理、基线结算、GPS网平差。 14.GPS卫星定位原理和方法包括：伪距法定位，载波相位测量定位，差分GPS定位。 15、GPS卫星信号包含载波、测距码、数据码（导航电文）三类。 16、GPS定位时的误差源，常用的差分法有如下三种：在接收机间求一次差；在接收机和卫星间求二次差；在接收机、卫星和观测历元间求三次差。 17.利用载波相位观测进行定位首先解决整周模糊度和整周跳变两个问题 18、测地型GPS测量时，其基本观测量是伪距、载波相位。 19、在进行GPS 测量时，观测量中存在着系统误差和偶然误差。其中系统误差影响尤其显著。 20、GPS网一般是求得测站点的三维坐标，其中高程为大地高，而实际应用的高程系统为正常高系统。 21、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。 23. 利用GPS进行定位有多种方式，如果就用户接收机天线所处的状态而言，定位方式分为静态定位和动态定位；若按参考点的不同位置，又可分为单点定位和相对定位。 25.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。 26.GPS基线向量属于WGS-84坐标系的三维坐标差 27.GPS预处理的目的是：对数据平滑滤波检验，剔除粗差；统一数据文件格式并将数据文件加工成和标准化文件；找出整周跳变点并修复观测值；对观测值进行各种模型的改正 28.相对点位的结果是空间坐标差和大地坐标差 29．同一条基线，其直接解算结果与独立基线推算所得结果之差就产生了所谓的坐标闭合差条件 30.同步环路的站间距离总数为m（m-1）/2 独立基线：m-1 32.GPS网技术设计的依据：GPS测量规范和测量任务书。名词解释 1.大地原点，称大地基准点，是国家地理坐标—经纬度的起算点和基准点 2.WGS-84 大地坐标系：原点位于地球质心，Z轴指向BIH1984.0定义的协议地球极（CTP）方向，X轴指向BIH1984.0定义的零子午面和CTP赤道的交点，Y轴与Z、X轴构成右手坐标系。 3、天球：指以地球质心为中心，半径r为任意长度的一个假想球体，为建立球面坐标系统，必须确定球面上的一些参考点、线、面和圈。 4、天球坐标系：以天球及天球上的点线圈为基础所建立的坐标系。 5、地球坐标系：以地球及地球上的点线圈为基础所建立的坐标系 6. 岁差：春分点除因地球自转轴方向改变引起的变化外还因黄道的缓慢变化而变化 7. 章动：地球瞬时自转轴在惯性空间不断改变方向的周期性运动。

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1、坐标转换需要那几个参数？七参数布尔莎模型：即X平移，Y平移，Z平移，X旋转（WX），Y旋转（WY），Z 旋转（WY），尺度变化（DM）。若得七参数就需要在一个地区提供3个以上的公共点坐标对（即北京54坐标下x、y、z和西安80坐标系下x、y、z），可以向地方测绘局获取。 2、子午面、黄道、天球赤道面、天轴、春分点、升交点、升交点赤径几大参数的含义？天球：天文学等领域中，天球是一个想象的旋转的球体，理论上具有无限大的半径，与地球同心。天空中所有的物体都想象成是在天球上。与地球相对应，它有天赤道，天极。子午面：与地球自转轴平行，或包含地球椭球体短轴的平面。是量度经度的起始面或终止面，通过物点和光轴的截面称为子午面。轴上物点有无数个子午面，而轴外物点只有一个子午面。与子午面垂直相交的面称为弧矢面。黄道：地球绕太阳公转的轨道平面与天球相交的大圆。由于地球的公转运动受到其他行星和月球等天体的引力作用，黄道面在空间的位置产生不规则的连续变化。但在变化过程中，瞬时轨道平面总是通过太阳中心。这种变化可以用一种很缓慢的长期运动再迭加一些短周期变化来表示。天球赤道面：天球赤道是把我们的天空想象成一个密闭的球,将我们地球的赤道投射到这个天球上.天赤道有无限的直径和周长. 天轴：将地轴无限延长，所得到的直线叫天轴，当然，天轴也是一根假想的轴。天轴与天球的交点就叫天极，和地球上北极所对应的那一点叫北天极，或天球北极；和地球上南极对应的那一点叫南天极,也称天球南极. 春分点：从地球上看，太阳沿黄道逆时针运动，黄道和赤道在天球上存在相距180°的两个交点，其中太阳沿黄道从天赤道以南向北通过天赤道的那一点，称为春分点，与春分点相隔180°的另一点，称为秋分点，冬至后，太阳从南向北移动，在春分那一天通过这一点。太阳分别在每年的春分（3月21日前后）和秋分（9月23日前后）通过春分点和秋分点。升交点：卫星自南向北运动，卫星轨道上升段和赤道面的交点升交点赤径：含地轴和春分点的子午面与含地轴和升交点的子午面之间的交角 3、岁差、章动的含义岁差：地轴绕着一条通过地球中心而又垂直于黄道面的轴线的缓慢圆锥运动，周期为26000年，由太阳、月球和其他行星对地球赤道隆起物的吸引力所造成，结果是春分点逐渐向西移动。章动：由于月球、太阳和各大行星与地球之间的相对位置存在周期性变化，因此作用在地球赤道隆起部分的力矩也在发生变化，地月系质心绕日公转的轨道面也存在周期性的摄动，因此，在岁差上的基础上还存在各种大小和周期各不相同的微小的周期性变化。 4、参心坐标系、地心坐标系的定义及差异参心坐标系：是以参考椭球几何中心为原点的大地坐标系；通常分为：参心空间直角坐标系（以X,Y,Z为其坐标元素）和参心大地坐标系（以B,L,H为其坐标元素）参心坐标系是在参考椭球内建立的O-XYZ坐标系，原点O为参考椭球的几何中心，X轴与赤道面和首子午面的交线重合，向东为正。Z轴与旋转椭球的短轴重合，向北为正。Y轴与XZ平面垂直构成右手系。地心坐标系：以地球质心为原点建立的空间直角坐标系，或以球心与地球质心重合的地球椭球面为基准面所建立的大地坐标系，通常分为地心空间直角坐标系(以x，y，z为其坐标元素)和地心大地坐标系(以B，L，H为其坐标元素)。地心坐标系是在大地体内建立的O-XYZ坐标系。原点O设在大地体的质量中心，用相互垂直的X，Y，Z三个轴来表示，X

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第一章 GPS特点：观测站之间不需要通视、提供三维坐标、定位精度高、操作简便、观测时间短、全天候24小时作业。定位系统发展历程：无线电导航、天文导航、惯性导航系统。卫星定位测量三个发展阶段：卫星三角测量、卫星多普勒定位测量、GPS卫星定位测量无线电导航定位系统的主要缺点在于：覆盖的工作区域小；电波传播受大气影响；定位精度不够。天文导航系统：定位精度不高，且可见光的传播受气象影响。惯性导航系统：定位精度随时间加长而降低，因此需要不断地修正。什么是定位：确定点在某一坐标系中的位置；相关的英语单词：Positioning、Location、Orientation、Navigation、Guidance、Tracking 原始的定位方法： 1、利用天体进行定向：日、月、特别的星体 2、利用自然现象：植物的生长态势（如苔藓） 3、采用人造的器械：司南，指南针 4、利用人工建筑：烽火台常规（地面）定位方法的局限性： 1、观测点之间需要保证通视 2、需要修建觇标/架设高大的天线 3、边长受到限制 4、观测难度大 5、效率低：无用的中间过渡点 6、需要事先布设大量的地面控制点/地面站 7、无法同时精确确定点的三维坐标 8、观测受气候、环境条件限制 9、受系统误差影响大，如地球旁折光 10、难以确定地心坐标子午导航系统特征： 1、卫星少，无法实现实时定位； 2、轨道低，难以精密定轨； 3、频率低，难以消除电离层影响。 GPS组成：空间部分、地面监控部分、用户接收部分 GPS卫星星座由24颗卫星组成，21颗工作卫星3颗备用卫星，6个地心轨道平面每个平面4颗，卫星轨道平面相对于赤道面的倾角55°，各轨道平面的升交点赤经相差60°，轨道平均高度20200km。 GPS特点： a)站点间不需要通视； b)能提供三维坐标 c)定位精度高 d)操作简便 e)观测时间短 f)全天候24小时作业 GPS卫星的三个功能：

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GPS复习题 1、载波相位观测值和用C/A码测定的伪距观测值所受到的对流层延迟是相同的。 2、GPS观测值在接收机间求差后可消除星钟差。 3. 全球定位系统是由空间部分、地面监控部分和用户部分组成的。其中地面监控部分是由主控站、监测站、注入站、和通信及辅助系统组成的。 4. GPS卫星信号是由载波、测距码、和导航电文三部分组成的。 5. GPS卫星是采用二进制相位调制法来进行信号调制的。 6. 测码伪距观测值所受到的电离层延迟与总电子含量(TEC) 成正比，与信号频率的平方成反比。 7. 在软件控制下能依次对多个卫星进行观测，且循环观测一次的时间大于20ms的通道称为序贯通道。 8. 在接收机间求一次差后可消除卫星钟差参数，继续在卫星间求二次差后可消除接收机间的相对钟差参数，再在历元间求三次差后可消除双差整周模糊度参数。 9.夜晚进行GPS观测不会削弱GPS定位的精度 10. GPS卫星信号的基准频率是10.23 MHz 11. GPS测量中，卫星钟和接收机钟采用的是GPS时时间系统 12. WGS－84系属于协议地球坐标系 13. 载波相位测量值在历元间求差后可消去整周未知 14．载波相位观测值和用C/A码测定的伪距观测值所受到的对流层延迟是相同的。15．GPS观测值在接收机间求差后可消除卫星钟差迟 16. GPS卫星之所以要发射两个频率的信号，其主要目的是为了消除电离层延迟 17. 组成宽巷观测值（wide lane）的主要目的是为了便于确定整周模糊度 18. 未经美国政府特许的用户不能用 Y码来测定从卫星至接收机间的距离。 19. 利用广播星历进行单点定位时，所求得的站坐标属于WGS-84 20. 在一般的GPS 短基线测量中，应尽量采用双差固定解 21．单点定位：利用卫星星历及一台GPS接收机的观测值来独立确定该接收机在地球坐标系中绝对坐标的方法。 22．物理同步误差：卫星钟钟面时与标准GPS时之间的差异。静态定位：在测量时间内，如果待定点参数（待定点的坐标或基线向量）没有可察觉到的变化，将待定参数作为作为固定不变的常数求解，确定这种参数叫做静态定位。导航电文：由卫星向用户发送的有关卫星的位置、工作状态、卫星钟差及电离层延迟参数等信息的一组二进制代码，也称数据码。被动式测距：用户自己不发送信号，只是接收发射源发射的信号进行距离测量，称为被动式式测距。 23. 何为多路径误差？载波相位测量中L1,L2的多路径误差最大分别为多少？答：多路径误差：GPS测量中，直接来自卫星的信号与被周围环境反射的信号相互干涉进入接收机从而使观测值偏离真值的现象称为多路径误差。载波相位测量中L1,L2的多路径误差最大分别为其波长的1/，即4.8cm和6.1cm。 24. 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：利用相距不太远的两个GPS测站在同一时间分别进行单点定位时所受到的卫星星历误差、大气延迟误差和卫星钟差等误差源的空间相关性较好的原理，利用

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观测和载波相位观测。 72、GPS载波相位测量中，载波相位差可分为三个部分，它们是相位差的整周部分、初始历元到观测历元的整周变化数部分和观测历元的小数部分。 73、PDOP为几何（位置）精度衰减因子。 74、按照基准站数量不同，差分定位可分为单基站差分和多基准站差分。 75、按照基准站发送修正数据的类型不同，单基站差分又可分为位置差分、伪距差分和载波相位差分等。76、按照对GPS信号处理时间的不同，差分定位可分为实时差分和后处理差分。 77、电离层折射的影响白天比晚上大，冬天比夏天小。 78、卫星的高度角越小，对流层折射的影响越大。 79、天球坐标系的原点在地球质心。 80、美国政府对不同GPS用户提供标准定位服务和精密定位服务。 81、δ技术干扰星历数据。 82、天球坐标系的X 轴指向春分点。 83、地球坐标系的X 轴指向格林泥治子午线与地球赤道的交点。 84、参心坐标系的原点是参考椭球中心。 85、协调世界时以原子时秒长为尺度。 86、参考历元的开普勒轨道参数，称为参考星历。 87、 GPS绝对定位精度除了与观测量的精度有关外，还与卫星分布的几何图形有关。 88、载波相位测量测定的是载波从卫星到接收机的相位之差。 89、北京54坐标系使用的是克拉索夫斯基椭球。 90、GPS直接测定的是WGS-84坐标系中的大地经度、大地纬度和大地高。 91、 GPS用户部分由GPS接收机、后处理软件和用户设备所组成。 92、升交点赤经是含地轴和春分点的子午面与含地轴和升交点的子午面之间的交角。 93、AODC是改正数的外推时间间隔。 94、卫星在摄动力影响下运动的轨道参数称为受摄轨道参数。 95、P码的精度比 C/A码精度高10倍。 96、GPS卫星星历分为预报星历（广播星历）和后处理星历。 97、后处理星历星历必须事后向有关部门有偿才能获得。 98、受岁差影响下的北天极，称为瞬时平北天极。 99、卫星绕地球相对运动，一般用空固坐标表示，而测站与地球一起运动，一般用地固坐标表示。 100、静态相对定位是指在作业过程中，利用两台以上接收机分别安置在基线两端在静止状态下同步观测 GPS卫星获得充分的观测数据，经过数据处理确定基线两端点的坐标。 101.子午卫星导航系统采用6颗卫星，并都通过地球的南北极运行。 102.按照《规范》规定，我国GPS测量按其精度依次划分为AA、A、B、C、D、E六级，其中C级网的相邻点之间的平均距离为15～10km，最大距离为40km。 103.在GPS定位测量中，观测值都是以接收机的相位中心位置为准的，所以天线的相位中心应该与其几何中心保持一致。 104.按照GPS系统的设计方案，GPS定位系统应包括空间卫星部分、地面监控部分和用户接收部分。 105.在使用GPS软件进行平差计算时，需要选择横轴墨卡托投影投影方式 106.从误差来源分析，GPS测量误差大体上可分为以下三类：卫星误差，信号传播误差和接收机误差。107.根据不同的用途，GPS网的图形布设通常有点连式、边连式、网连式及边点混合连接四种基本方式。选择什么方式组网，取决于工程所要求的精度、野外条件及GPS接收机台数等因素。 108.美国国防部制图局（DMA）于1984年发展了一种新的世界大地坐标系，称之为美国国防部1984年世界大地坐标系，简称 WGS-84 。 109.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。 110.双频接收机可以同时接收L1和 L2信号，利用双频技术可以消除或减弱电离层折射对观测量的影响，所以定位精度较高，基线长度不受限制，所以作业效率较高。 111.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。 112.PDOP代表空间位置图形强度因子VDOP代表垂直分量精度因子HDOP代表水平分量精度因子 113.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 7.5 年，事实上所有GPS工作卫星均能超过该设计寿命而正常工作。 114.用GPS定位的方法大致有四类：多普勒法、伪距法、射电干涉测量法、载波相位测量法。目前在测量工作中应用的主要方法是静态定位中的伪距法和载波相位测量法。 115.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。 116．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。地面的观测者每天可提前4min见到同一颗卫星，可见时间约为 5 小时。这样，观测者至少能观测到4颗卫星，最多可观测到11颗卫星。 117．利用GPS进行定位有多种方式，如果就用户接收机

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GPS定位系统有哪几部分组成的？各部分的作用是什么？空间部分—GPS卫星及其星座：（1）接收地面站发来的导航电文和其他信号；（2）接收地面站的指令,修正轨道偏差并启动备用设备；（3）连续不断向地面发送GPS导航和定位信号。地面控制部分—地面监控系统：主控站：（1）收集数据收集本站及各监测站获得的各种数据；（2）处理数据处理收集的数据,按一定格式编制成导航电文；（3）监测协调控制和协调监测站、注入站和卫星的工作；（4）控制卫星修正卫星的运行轨道,发送启动备用设备指令。监测站：接收卫星信号,为主控站提供卫星的观测数据。注入站：将主控站发来的导航电文注入到相应卫星的存储器中。用户设备部分—GPS信号接收机：捕获卫星信号,(计算出测站的三维位置,或三维速度和时间)达到导航和定位的目的。简述GPS系统的特点？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。

开普勒轨道6参数分别是什么？各参数作用？轨道椭圆长半径a，轨道椭圆第一偏心率e：a ,e 确定轨道椭圆形状和大小。升交点赤经Ω，轨道面倾角i：Ω, i 确定了卫星轨道平面与地球体之间的相对定向。近地点角距ω，ω确定轨道椭圆在轨道平面上的定向。真近点角V，v确定卫星在椭圆上瞬时位置。何谓GPS卫星星历？卫星星历，就是描述有关卫星轨道的信息。主要由一组对应某一时刻（参考星历）的轨道参数及其变率组成。 GPS卫星星历包括（预报星历）和（后处理星历）两种试述GPS卫星信号的内容及其作用。内容：GPS卫星播发的信号,包括载波、测距码(包括P码、C/A 码) 、数据码(导航电文)等多种信号分量,以满足用户导航、定位等需要。作用：加载和传送码信号,. 0.。 GPS卫星信号由哪几部分组成？各部分包含什么内容？由载波、测距码和导航电文三部分组成的。

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绪论 GPS：全球定位系统的英文简称，它是美国国防部研制、组建、管理的一种军民两用的新一代卫星导航定位系统。采用距离交会原理进行工作。 SA政策：考虑到GPS在军事上的巨大应用潜力以及C/A码是公开向全球所有用户开放的这一基本政策，为防止敌对方利用GPS危害美国国家安全，美国国防部从1991年7月1日起在所有的工作卫星上实施SA技术。其主要的技术手段为：（1）在卫星的广播星历中人为地加入误差，以降低卫星星历的精度，这就是所谓的ε技术。（2）有意识的使卫星钟频产生一种快速的变化 AS政策：是美国国防部为防止敌对方对GPS卫星信号进行电子欺骗和电子干扰而采取的一种措施。其具体的做法是在P码上加上严格保密的W码，使其模二相加产生完全保密的Y码。该措施从1994年1月31日起实施。 GNSS：全球导航卫星系统，包括GPS、俄罗斯的GLONASS，欧盟正在筹建中的Galileo，中国的北斗系统。第二章利用GPS进行定位时，所求的的测站点的坐标属于什么坐标系统？一般为地心坐标，世界大地坐标系是美国建立的全球地心坐标系，其中WGS84被广泛使用。如何实现两个三维坐标系统的转换？第三章导航电文：由GPS卫星向用户播发的一组反映卫星在空间的位置、卫星的工作状态、卫星钟的修正参数、电离层延迟修正参数等重要数据的二进制代码，也称数据码（D码）。 GPS系统由哪几部分组成？各组成部分的主要作用是什么？ (1)空间部分：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系统的正常运转。 (2)地面监控部分： 1)跟踪GPS卫星，确定卫星的运行轨道及卫星钟改正数，进行预报后再按贵的格式编制成导航电文，并通过注入站送往卫星； 2)通过注入站向卫星发布各种指令，通过卫星的轨道及时钟读数，修复故障或启用备用件等。 (3)用户部分：用GPS接收机来测定从接收机至GPS卫星的距离，并根据GPS卫星所给出的观测瞬间卫星在空间的位置等信息来求出自己的三维位置、三维运动速度和钟差等参数。 GPS卫星所发射的信号所包括那些分量？其主要作用是什么？

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1. 全球定位系统GPS：一种可以授时和测距的空间交会点的导航系统，可为全球用户提供连续、实时、高精度的三维位置、三维速度和时间信息。 2. 静态定位：待定点位置相对其周围点为没有变化，其天线位置处于固定不动的静态位置 3. 相对定位：至少用两台GPS接收机，同步观测相同的GPS卫星，确定两台接收机天线之间的相对位置、 4. 绝对定位：也叫单点定位，即利用GPS卫星和用户接收机之间的距离观测值直接确定用户接收机天线在WGS 84坐标系中相对于坐标系统原点地球质心的绝对位置 5. 周跳：在跟踪卫星过程中，由于某种原因计数器无法连续计数，当信号重新被跟踪后，整周计数就不正确，但是不到一个整周的相位观测值仍是正确的，这种现象称为周跳。 6. 整周模糊度：载波在空间传输的整周期数，无法通过观测获得的未知数 7. 异步环：在构成多边形环路的所有基线向量中，只要有非同步观测基线向量，则称多变形环路为异步观测环。同步环：三台或三台以上接收机同步观测获得的基线向量所构成的闭合环。同步环之间的连接方式：点连式，边连式，网连式，点边混合连式 8. 卫星高度角：GPS卫星的观测时待GPS卫星升离地平线一定角度才开始的，这个角度称为卫星高度角 9. GPS卫星定位星座：在用GPS信号导航定位时，为了解算测站的三维坐标，必须观测4颗GPS卫星。 GPS卫星星座：由21颗工作卫星和3颗备用卫星组成 10. 多路径效应：由于多路径的信号传播所引起的干涉时延效应称做多路径效应。多路径误差包括反射波和载波相位测量中的多路径误差。消弱其的方法有（1）选择合适的站址：测站应远离大面积平静的水面、测站不宜选择在山坡、山谷和盆地中、测站应离开高层建筑物（2）对接收机天线的要求：在天线中设置抑径板、接收天线对于极化特性不同的反射信号应该有较强的抑制作用 11. GPS卫星星历：某一时刻描述卫星运动轨道的信息，轨道参数及其变率 12. 卫星星历误差：有星历所给出的卫星在空间的位置与实际位置之差称为卫星星历误差。影响：对单点定位的影响大小取决与dρi的大小，广播星历误差对测量精度的影响一般可达到数米数

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