GPS测量原理及应用复习题2012

GPS测量原理及应用

1．名词解释：

春分点：由南半球向北半球运行黄道面与赤道面的交点．

真近点角：轨道平面上卫星与近地点之间的地心角距．

升交点赤经：在地球平面上，升交点与春分点之间的地心夹角．

近地点角距：在轨道平面上近地点与升交点之间的地心角距．

卫星无摄运动：仅考虑地球质心引力作用的卫星运动．

卫星星历：描述卫星运动轨道的信息．

广播星历：预报星历，通常包括相对某一参考历元的开普勒轨道参数和必要的轨道摄动改正参数．

导航电文：用户用来定位和导航的数据基础，包括卫星星历、时钟改正、电离层延时改正、工作状态信息以及C/A码转换到捕获P码的信息．

伪距：由卫星发射的测距码信号到达GPS接收机的传播时间乘以光速所得出的占星局．

伪距测量：通过测定测距码得到站星距离的方法．

载波相位测量：把测定载波传播时间t转化为测定载波传播过程中经历的向位移，通过时间和相位移之间的关系达到测距的目的．

绝对定位：单点定位，利用GPS卫星和用户接收机直接的距离观测值直接确定用户接收机天线在WGS-84坐标系中相对于地球质心的绝对位置．

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．

静态定位：采用2台以上接收设备，被别安置在一条或数条基线的两端点，同步观测4颗卫星以上，每时段长45min或者更长。

动态定位：建立一个基准点安置接收机连续跟踪所有可见卫星；流动站现在出发点上静态观测数分钟；然后流动接收机从出发点开始连续运动；按指定时间间隔自动测定运动载体的实时位置。

基线：两测量点之间的连线，在这两点上同步接收相同的GPS卫星信号并采集观测数据．

观测时段：测站上开始接收卫星信号到观测停止，连续工作的时间段．简称时段．

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．

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．

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，则称该多边形环路为异步观测环，简称异步环．

独立观测环：由非同步观测所获得的基线向量构成的闭合环，简称独立环．

2．简述GPS在测绘工程中应用的优点有哪些？

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

3．GPS定位系统有哪几部分组成的？各部分的作用是什么？

——GPS卫星星座

1．接受地面站发来的导航电文和其他信号

2．接受地面站的调度指令并启用备用设备

3．连续不断地发送导航定位信号

——地面监控系统

主控站：收集数据；处理数据；监测协调；控制卫星

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

监测站：接受卫星信号，并将接收到的各种数据处理后传给主控站

——GPS信号接收机

捕获卫星信号，计算出测站的三维位置及三维速度和时间，达到导航和定位的目的

4．GPS定位对坐标系有何要求？定义一个空间直角坐标系条件有哪些？

1．需要卫星与地面点的位置统一在一个坐标系内

2．需要采用空间直角坐标系，以便于天球与地球坐标系进行转换

3．天球与地球坐标系的建立上拥有简便的变换关系

条件：坐标原点的位置；三个坐标轴的指向；长度单位．

5．简述WGS-84空间直角坐标系是如何建立的？

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轴指向相应的零子午面和CTP赤道的交点，Y轴与Z、X轴构成右手坐标系．

6．简述定义时间系统和时间尺度的条件分别是什么？

时间系统：尺度；原点．

时间尺度：连续的；周期恒定；可观测，可用实验复现．

7．GPS时间系统是如何建立的？

采用ATI秒长作为时间基准，时间起算原点在1980年1月6日UTC 0时与协调世界时对其，启动后不跳秒，保持时间的连续．

8．开普勒轨道6参数分别是什么？各参数作用？

α椭圆长半径，e偏心率，V真近点角——唯一地确定了卫星轨道的形状、大小以及卫星在轨道上的瞬时位置．Ω升交点的赤经，i轨道面的倾角——唯一确定了卫星轨道平面一地球体之间的相对定向．

ω近地点角距——表达了开普勒椭圆哎轨道平面上的去向．

9．试述GPS卫星信号的内容及其作用？

载波———加载传送码信号

测距码——测定站星距离

数据码——确定卫星的瞬时位置

10．简述C/A码和P码各自特点？

C/A码:码元宽度较大，码长较短，易于捕获。

P码：码元宽度较小，码长较长，不易于捕获。

11．简述GPS接收机由哪几个单元组成的？各单元的作用？

GPS接收机天线单元——将GPS卫星信号的极微弱的电磁波能转化为相应的电流，由前置放大器将电流放大．GPS接收机主机单元——

变频器及中频放大器：使L频段的射频信号变成低频信号

信号通道：搜索、牵引、跟踪卫星；对广播电文数据信号实行解扩，解调出广播电文；进行伪距测量，载波相位测量及多普勒频移测量。

存储器：数据处理和数据保存

微处理器：指令协调整个接收机的工作并进行数据处理

显示器：显示接收机工状态、单点定位坐标等信息

电源——供电．

*采集器——存储器的外接记录器，实现人机对话

12．GPS 接收机按不同标准分类有哪些？

按用途分类：导航型接收机测地型接收机授时型接收机按载波频率分类：

单频接收机

双频接收机

按通道数分类：

多通道接收机

序贯通道接收机

多路多用通道接收机

按工作原理分类：

码相关型接收机

平方型接收机

混合型接收机

干涉型接收机