GPS考试题

1、GPS 测量数据处理的基本过程？答：、GPS数据预处理的目的：对数据进行平滑滤波检验，剔除粗差：统一数据文件格式并将各类数据文件加工成标准化文件，找出周跳变点并修复观测值；对观测值进行各种模型改正。

基本过程：数据采集→数据传输→预处理→基线解算→GPS网平差：第一步数据采集的是GPS接收机野外观测记录的原始观测数据，野外观测记录的同时用随机软件解算出测站点的位置和运动速度，提供导航服务。

数据传输至基线解算一般是用随机软件（后处理软件）将接收机记录的数据传输到计算机，在计算机上进行预处理和基线解算。

GPS 网平差包括GPS基线向量网平差，GPS网与地面网联合平差等内容。

整个数据处理过程可以建立数据库管理系统.2、伪距法定位的原理？答：在某一瞬间利用GPS接收机同时测定四颗卫星的伪距，根据已知的卫星位置和伪距观测值，采用距离交会法求得接收机的三维坐标和时钟改正数。

GPS卫星依据自己的时钟发出某一结构的测距码，该测距码经过τ时间的传播后到达接受接。

接收机在自己的时钟控制下产生一组结构完全相同的测距码--复制码，并通过时延器使其时延时间τ＇将这两组测距码进行相关处理，若自相关关数R(τ＇)≠1，则继续调整延迟时间τ＇直至字相关系数R(τ＇)＝1为止。

使接收机所产生的复制码与接收到的GPS卫星测距码完全对齐，那么其延迟时间τ＇即为GPS卫星信号从卫星传播到接收机所用的时间τ。

GPS卫星信号的传播是一种无线信号的传播，其速度等于光速c，卫星至接收机的距离即为τ＇与c的乘积。

测方程为：[（Xs-X）²+（Ys-Y）²+（Zs-Z）²]½-CV =ρ＇+δρ+δρ+δρ-CV 式中（Xs,Ys,Zs）为某历元卫星坐标，V 卫星钟差改正数，ρ＇为伪距观测值，δρ、δρ分别为电离层改正和对流层改正，C为光速，（X，Y，Z）、V 分别为测站点坐标和接受及钟差改正数3、为什么采用码相关技术来确定伪距？答：GPS卫星发射出的测距码是按照某一规律排列的，在一周期内每个码对应着某一特定的时间。

应该说识别出每个码的形状特征，即用每个码的某一标志即可推算出时延值τ进行伪距测量。

但实际上每个码在产生过程中都带有随机误差，并且信号经过长距离传送后也会产生变形。

所有根据码的某一标志来推算时延值τ就会产生比较大的误差。

因此采用码相关技术在自相关系数R(τ＇)=MAX的情况下来确定信号的传播时间τ。

这样就排除了随机误差的影响，实质上就是采用了多个码特征来确定τ的方法。

由于测距码和复制码在产生的过程中不可避免的带有误差，而且测距码在传播过程中还会由于各种外界的干扰而产生变形，因而自相关系数往往不可避免的带有误差，因而自相关系数不可能达到1，只能在自相关系数在最大的情况下确定伪距，也就是本地码与接收码基本对齐了。

这样可以最大幅度的消除各种随机误差的影响，以达到提高精度的目的。

4、GPS 控制网的布设原则？答：（1）GPS网一般应通过独立观测边构成闭合图形，并有一定数量的重复边，平均每个测站的设站次数应在2次以上（2）GPS 网点应尽量与原有地面控制点相重合，重合点一般不少于3个，且在网中分布应均匀（3）GPS 网中应考虑布设一定密度的水准联测点，以充分利用GPS空间信息，确定GPS网的正常高（4）GPS 网点应选在容易到达和视野开阔的地方，以便观测和保证接收机在观测时段内至少搜索到4颗卫星（5）在网点附近布设一通视良好的方位点，以建立联测方向，便于用经典方法联测或扩展或：1)GPS网的布设应视其目的，作业时卫星状况，预期达到的精度，成果的可靠性以及工作效率，按照优化设计原则进行。

（2）GPS网一般应通过独立观测边构成闭合图形，例如一个或若干个独立观测环，或者附合路线形式，以增加检核条件，提高网的可靠性。

（3）GPS网内点与点之间虽不要求通视，但应有利于按常规测量方法进行加密控制时应用。

（4）可能条件下，新布设的GPS 网应与附近已有的GPS点进行联测；新布设的GPS网点应尽量与地面原有控制网点相联接，联接处的重合点数不应少于三个，且分布均匀，以便可靠地确定GPS 网与原有网之间的转换参数。

GPS 网点，应利用已有水准点联测高程。

5、观测值的线性组合（GPS 求差）答：gps 载波相位观测值可在卫星间求差、在接收机间求差、也可以在不同历元间求差。

各种求差法都是观测值的线性组合。

将观测值直接相减的过程叫做求一次差。

所得结果被当成虚拟观测值，叫做载波相位观测值的一次差或单差。

常用的求一次差是在接收机间求一次差。

对载波相位测量的一次差分观测值继续求差，所得的结果仍可以被当成虚拟观测值，叫做载波相位测量观测值的二次差或双差。

常用的球二次差是在接收机间求一次差后在在卫星间求二次差，叫做星站二次差分。

对二次差继续求差称为求三次。

所得结果叫做载波相位测量观测值的三次差或三差。

常用的求三次差是在接收机、卫星和历元之间求三次差。

上述各种差分观测值模型能够有效的消除各种偏差项，单差观测值中可消除与卫星有关的载波相位及其钟差项，双差观测中可消除与接收机有关的有关的载波相位及其钟差项，三差观测值可消除与卫星间和接收机有关的初始整周模糊度项N0，因而差分观测值模型是GPS 测量应用中广泛采用的平差模型。

6、载波相位测量的原理与观测方程是什么？答：原理：载波相位测量的观测量是GPS 接收机所接收的卫星载波信号与接收机本振参考信号的相位差。

若卫星S 发出一载波信号，该信号向各处传播。

设某一瞬间，该信号在接收机R 处的相位为φR ，在卫星S 处的相位为φS ，φR 、φS 为从某一起点开始计算的包括整周数在内的载波相位，为方便计算，均以周数为单位。

若载波的波长为λ，则卫星S 至接收机R 间的距离为ρ=λ（φS —φR ），但我们无法测量出卫星上的相位φS 。

如果接收机的振荡器能产生一个频率与初相和卫星载波信号完全相同的基准信号，问题便迎刃而解，因为任何一个瞬间在接收机处的基准信号的相位就等于卫星处载波信号的相位。

因此（φS —φR ）就等于接收机产生的基准信号的相位φK (T K )和接收到的来自卫星的载波信号相位φK j (T K )之差：)()()(k k k j k k j k T T T ϕϕ-=Φ某一瞬间的载波相位测量值（观测量）就是该瞬间接收机所产生的基准信号的相位φK (T K )和接收到的来自卫星的载波信号的相位φK j (T K )之差。

因此根据某一瞬间的载波相位测量值就可求出该瞬间从卫星到接收机的距离。

但接收机只能测得一周内的相位差，代表卫星到测站距离的相位差还应包括传播已经完成的整周数N K j ：)()()(k k k j k j k k j k T T N T ϕϕ-+=Φ假如在初始时刻t0观测得出载波相位观测量为：)()()(000t t N t k jk j k k j k ϕϕ-+=Φ N K j 为第一次观测时相位差的整周数，也叫整周模糊度。

观测方程为：式中：δρ1、δρ2分别为电离层改正和对流层改正，ρ为卫星至接收机之间的几何距离，f 为卫星发射的载波频率或接收机本振产生的固定参考频率，c 为电磁波传播的速度，δta 、δtb 分别表示卫星钟差和接收机钟差，为载波相位整周数。

7、GPS 系统的特点：1 、定位精度高 2、观测时间短 3、测站间无须通视4、可提供三维坐标 5、操作简便 6、全天候作业7功能多、应用广8、经济效益高8、什么是周跳？整周跳变的探测与修复常用的方法有哪些？答：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。

整周跳变的探测方法有：（1）屏幕扫描法（2）用高次差后多项式拟合法（3）在卫星间求差法。

修复方法：（1）用双频观测值修复周跳（2）根据平差后的残差发现和修复整周跳变9、什么叫GPS水准？其作用是什么？答：称利用GPS和水准测量成果确定似大地水准面的方法为GPS水准。

其作用是精确计算各GPS点的正常高H 。

GPS水准高程，是目前GPS作业中常用的一种方法。

国内外用于GPS水准计算的各种方法主要有：绘等值线图法；解析内插法（包括曲线内插法、样条函数法和Akima法）；曲面拟合法（包括平面拟合法、多项式曲面拟合法、多面函数拟合法、曲面样条你合法、非参数回归曲面拟合法和移动曲面法）等。

10、简述GPS卫星观测的误差来源及消除或削弱的措施？答：误差按其来源可分为三种：（1）与信号传播有关的误差（电离层折射误差、对流层折射误差及多路径效应误差），消弱措施：利用双频观测、进行模型改正、利用同步观测求差、选择合适的站址、在天线中设置抑径板等（2）与卫星有关的误差（卫星星历差、卫星钟误差及相对论效应），解决办法：建立自己的卫星跟踪网独立定轨、轨道松弛法、同步观测值求差、进行卫星钟差改正、在制造卫星钟将频率设置为标准频率（3）与接收机有关的误差和观测误差（接收机钟误差、接收机位置误差、天线相位中心位置误差及几何图形强度误差等），消弱措施：建立误差改正模型对观测值进行改正、通过观测值求值、选择良好的观测条件、采用恰当的观测方法、操作认真仔细等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——GPS接收机。

WGS-84 坐标系的几何定义：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,X轴构成右手坐标系GPS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坐标系中相对坐标系原点的决对位置.绝对定位分为静态绝对定位和动态绝对定位。

GPS相对定位：是至少用两台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差分GPS可分为：单基准站差分、具有多个基准站的局部区域差分和广域差分三种类型。

相对定位的结果是：各同步跟踪站之间的基线向量（三维坐标差）。

整周跳变的修复：屏幕扫描法、用高次差或多项式拟合法、在卫星间求差法、用双頻观测值修复周跳、根据平差后的残差发现和修复周跳。

国际地球参考框架ITRF：是一个地心参考框架，实质是一种地固坐标系，其原点在地球体系的质心，以WGS-84椭球为参考椭球。

GPS播发的信号：包括载波信号、测距码和数据码。

时钟基本频率为10.23MHz伪距法定位的原理：在某一瞬间利用GPS接收机同时测定四颗卫星的伪距，根据已知的卫星位置和伪距观测值，采用距离交会法求得接收机的三维坐标和时钟改正数。

GPS动态定位方法：单点动态定位、实时差分动态定位、后处理差分动态定位。