41利用测距码测定卫地距
《卫星导航定位教案》教案-教案
参考资料
《GPS测量原理及应用》第三版，徐绍铨、张华海编，武汉大学出版社，2008
《GPS测量原理及应用》，郑加柱，王永弟，石杏喜，孙小荣等编著，科学出版社，2014
教学后记
系统误差是GPS定位误差的主要部分。
上课日期
2014年9月16日
第5讲
章节
第4章GPS定位中的误差源
2.周跳的探测
3.整周模糊度的确定
4.本讲小结
时间分配
10分钟
35分钟
50分钟
5分钟
主要教学方法与
手段
多媒体+板书+提问
课后作业
1.周跳的探测的常见方法有哪几种？。
2.整周模糊度确定的常见方法有哪几种？
3.确认整周模糊度正确的主要指标有哪几个？
参考资料
《GPS测量原理及应用》第三版，徐绍铨、张华海编，武汉大学出版社，2008
2.写出宽巷、窄巷和无电离层影响的线性组合观测值。
参考资料
《GPS测量原理及应用》第三版，徐绍铨、张华海编，武汉大学出版社，2008
《GPS测量原理及应用》，郑加柱，王永弟，石杏喜，孙小荣等编著，科学出版社，2014
教学后记
线性组合观测值是消除或减弱了某些公共影响或误差的观测值。
上课日期
2014年9月30日
难点及处理方法
同类型不同频率观测测的组合板书推导加深理解
授课方式
讲授
教学内容
1.上讲内容复习
2.单差、双差、三差观测值
3.其他一些常用的线性组合观测值
4.本讲小结
时间分配
15分钟
50分钟
30分钟
5分钟
5,距离测量与定位方法
• 不同频率的卫星信号（弱）进行相关。
GPS测量与数据处理
载波相位测量>重建载波
载波相位测量的关键技术－重建载波⑤
• Z跟踪技术
– 方法：将卫星信号在一个W码码元内与接收机 复制出的P码进行相关处理，将Y码重新分解为 W码和P码。 – 在一个W码码元内进行卫星信号（弱）与复制 信号（强）进行相关。 – 特点
GPS测量与数据处理
载波相位测量>重建载波
载波相位测量的关键技术－重建载波①
将调制在载波上的测距码和导航电文去掉，使调 制了测距码和导航电文的非连续的载波信号恢复 成连续的载波信号，这一工作成为载波重建。
载波调制了导航电文之后 变成了非连续的波
GPS测量与数据处理
载波相位测量>重建载波
载波相位测量的关键技术－重建载波②
i ( 0 )i
xi X 0 y Y0 z Z0 dX i dY i dZ ( 0 )i ( 0 )i ( 0 )i ( xi X 0 ) 2 ( yi Y0 ) 2 ( zi Z 0 ) 2 xi X 0 y Y0 z Z0 dX - i dY - i dZ Vion Vtrop c Vt S c VtR ( 0 )i ( 0 )i ( 0 )i
RL 2 RL1,C / A ( RL1,Y RL2,Y )
– 技术要点 – 特点
• 优点：无需了解Y码的结构，可获得导航电文，可获得全波波 长的L1和L2载波，信号质量较平方法好（信噪比降低了27dB） ，L2载波的信噪比比较差。
L 2 L1,C / A ( L1 L 2 )
GPS测量与数据处理
利用测距码测定卫地距>测距码测距原理
咨询师继续教育工程测量卫星定位测量考题
一、单选题 【本题型共15道题】1.对工程测量而言，GNSS 网基准一般通过（ ），并将其在整体平差计算加以固定的方式实现。
A ．假定网中3个点的坐标B ．假定网中4个点的坐标C ．假定网中3个点的坐标以及一个方位D ．联测国家等级控制点用户答案：[D]得分：0.002.GPS 静态网测量时，若采用N 台接收机进行同步观测，正常情况下每次可测得（）条独立基线。
A ．N-1B ．NC ．N+1D ．不一定用户答案：[D] 得分：0.003.当采用6台接收机进行GPS 静态控制网观测时，每一时段可得到（ ）条独立基线。
A ．3B ．4C ．5D．6用户答案：[D] 得分：0.004.在GNSS测量中，仅利用卫星观测值，相对定位方法（）。
A．可以解算出基线端点处的高精度绝对坐标。
B．仅可解算出接收机天线间的相对位置，也就是基线向量，但无法确定基线端点的绝对坐标。
C．解算结果属于WGS-84坐标系，即使解算过程中采用IGS提供的精密星历。
D．基线向量的计算精度最高可达分米级。
用户答案：[B] 得分：0.005.GPS静态控制网外业观测时，观测人员不需要（）。
A．按照观测方案规定的时间到达指定地点B．安置GNSS接收机设备C．天线高的量测及记录D．在外业观测手簿中记录每一个历元的伪距及载波相位观测值。
用户答案：[B] 得分：0.006.导航电文依规定格式组成，按帧向外播送。
每帧电文含有1500比特，播送速度（）。
A．20 bit/sB．30 bit/sC．50 bit/sD．1023 bit/s用户答案：[C] 得分：3.007.关于多路径效应，下述说法错误的是（）。
A．多路径效应是指在GPS测量中，被测站附近的反射物所反射的卫星信号（反射波）进入接收机天线，和直接来自卫星的信号（直射波）产生干涉，从而使观测值偏离真值的现象B．多路径效应与观测环境有关C．测站附近的大面积水域.大型建筑等不会产生多路径效应D．可以通过适当增加观测时间削弱多路径误差。
2-4卫地距测量.
R
二、利用测距码测定卫地距
设第i颗卫星观测瞬间在空间的位置为 X i，Y i，Z i ，那么真正的 几何距离i则是测站坐标 X ，Y，Z 和卫星坐标 X i，Y i，Z i 的函数：
i
X
2
i
X
Y
2 2
i
Y
Z
2 2
i
Z
2
故伪距的观测方程为：
i
• 相关概念的区别 – 整周模糊度（整周未知数） – 整周计数
整周模糊度
整周计 数
三、利用载波相位测定卫地距
观测方程：
i i Ni cVt cVt Vion i Vtrop i
R S i
i (i Ni ) cVt cVt Vion i Vtrop i
信号离开卫星的标准GPS时刻是 卫星钟给出的时刻是
a
t
S
a t S Vt
S
信号到达接收机的标准GPS时刻是 接收机钟给出的时刻是
b
tR
b tR Vt
R
c tR t S c b Vt c a Vt c b a cVt cVt
– 由于卫星信号的失锁而使载波相位观测值中的整周计数所发生的突变。
• 产生周跳的原因
– 信号被遮挡，导致卫星信号无法被跟踪 – 仪器故障，导致差频信号无法产生 – 卫星信号信噪比过低，导致整周计数错误
– 接收机在高速动态的环境下进行观测，导致接收机无法正确跟踪卫星 信号 – 卫星瞬时故障，无法产生信号
– 接收机具有连续跟踪卫星信 号的能力
二、利用测距码测定卫地距
载波相位测量
载波相位测量作者：周晓林利用测距码进行伪距测量是全球定位系统的基本测距方法。
然而由于测距码的码元长度较大，对于一些高精度应用来讲其测距精度还显得过低无法满足需要。
如果观测精度均取至测距码波长的百分之一，则伪距测量对P码而言量测精度为30cm，对C/A码而言为3cm左右。
而如果把载波作为量测信号，由于载波的波长短所以就可达到很高的精度。
目前的大地型接收机的载波相位测量精度一般为1~2mm，有的精度更高。
但载波信号是一种周期性的正弦信号，而相位测量又只能测定其不足一个波长的部分，因而存在着整周数不确定性的问题，使解算过程变得比较复杂。
在GPS信号中由于已用相位调整的方法在载波上调制了测距码和导航电文，因而接收到的载波的相位已不再连续，所以在进行载波相位测量以前，首先要进行解调工作，设法将调制在载波上的测距码和卫星电文去掉，重新获取载波，这一工作称为重建载波。
重建载波一般可采用两种方法，一种是码相关法，另一种是平方法。
采用前者，用户可同时提取测距信号和卫星电文，但用户必须知道测距码的结构；采用后者，用户无须掌握测踉码的结构，但只能获得载波信号而无法获得测距码和卫星电文。
一、载波相位测量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。
以表示k接收机在接收机钟面时刻时所接收到的卫星载波信号的相位值，表示k接收机在钟面时刻时所产生的本地参考信号的相位值，观k接收机在接收机钟面时刻时观测卫星所取得的相位观测量可写为图7-3通常的相位或相位差测量只是测出一周以内的相位值。
实际测量中，如果对整周进行计数，则自某一初始取样时刻以后就可以取得连续的相位测量值。
如图7-3在初始时刻，测得小于一周的相位差为，其整周数为，此时包含整周数的相位观测值应为接收机继续跟踪卫星信号，不断测定小于一周的相位差，并利用整波计数器记录从到时间内的整周数变化量，只要卫星从到之间卫星信号没有中断，则初始时刻整周模糊度就为一常数，这样，任一时刻卫星到# 接收机的相位差为上武说明，从第一次开始，在以后的观测中，其观测量包括了相位差的小数部分和累计的整周数。
GPS测量技术习题库解析
知识点一 GPS定位系统判断题：（×）1、相对定位时，两点间的距离越小，星历误差的影响越大。
（√）2、采用相对定位可消除卫星钟差的影响。
（√）3、采用双频观测可消除电离层折射的误差影响。
（×）4、采用抑径板可避免多路径误差的影响。
（√）5、电离层折射的影响白天比晚上大。
（√）6、测站点应避开反射物，以免多路径误差影响。
（×）7、接收机没有望远镜，所以没有观测误差。
（√）8、精度衰减因子越大，位置误差越小。
（√）9、精度衰减因子是权系数阵主对角线元素的函数。
（√）10、97规程规定PDOP应小于 6。
（√）11、强电磁干扰会引起周跳。
（√）12、双差可消除接收机钟差影响。
（√）13、差分定位与相对定位的主要区别是有数据链。
（√）14、RTD 就是实时伪距差分。
（×）15、RTK 就是实时伪距差分。
（√）16、实时载波相位差分简称为RTK。
（×）17、RTD 的精度高于RTK。
（√）18、GPS网的精度是按基线长度中误差划分的。
（√）19、97规程中规定的 GPS网的精度等级有5 个，最高精度等级是二等。
选择题：1、实现GPS定位至少需要（ B ）颗卫星。
A 三颗B 四颗C 五颗D 六颗2、SA政策是指（ C ）。
A 精密定位服务B 标准定位服务C 选择可用性D 反电子欺骗3、SPS是指（ B ）。
A 精密定位服务B 标准定位服务C 选择可用性D 反电子欺骗4、ε技术干扰（ A ）。
A 星历数据B C/A 码C Ｐ码D 载波5、UTC表示（ 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33.GPS卫星信号取无线电波中L波段的两种不同频率的电磁波作为载波，在载波2L上调制有（ A ）。
A、P码和数据码B、C/A码、P码和数据码C、C/A和数据码D、C/A码、P码34在使用GPS软件进行平差计算时，需要选择哪种投影方式（A）A、横轴墨卡托投影B、高斯投影C、等角圆锥投影D、等距圆锥投影6、WGS-84坐标系属于（ C ）。
GPS测量与数据处理参考题目及答案
GPS测量与数据处理自学指导及参考习题第一部分内容提要：本部分主要教授全球定位系统的产生、发展及前景和GPS的应用。
与GPS的产生背景有关部分，重点介绍第一代卫星导航定位系统-—子午卫星系统的原理及其局限性。
与GPS应用有关的部分，重点介绍GPS在军事、交通运输、及测量等领域中的应用。
习题：1、举例说明GPS在测量领域中的应用。
答:（1）用GPS建立和维持全球性的参考框架;(2）建立各级国家平面控制网；（3）布设城市控制网、工程测量控制网，进行各种工程测量;(4）在航空摄影测量、地籍测量、海洋测量中的应用.（《GPS测量与数据处理》，P7）2、“Transit系统是一个连续、独立的卫星导航系统"这种说法正确吗,为什么?答：这种说法不正确。
子午卫星系统（Transit）中没有采用频分、码分、时分等多路接收技术。
接收机在某一时刻只能接收一个卫星信号,这就意味着子午卫星星座中所含的卫星数不能太多。
为防止在高纬度地区的视场中同时出现两颗子午卫星从而造成信号相互干扰的可能性,子午卫星星座中的卫星一般不超过6颗,从而使中低纬度地区两次卫星通过的平均间隔达1.5h左右。
由于各卫星轨道面进动的大小和方向不一,最终造成各轨道面之间的间隔疏密不一.相邻轨道面过密时会导致两颗卫星同时进入用户视场，造成信号相互干扰，此时控制中心不得不暂时关闭一颗卫星使其停止工作。
轨道面过疏时用户的等待时间有可能长达8~10h。
导航定位的不连续性使子午卫星系统无法称为一种独立的导航定位系统，而只能成为一种辅助系统.(《GPS测量与数据处理》,P3)3、名词解释：多普勒计数答:若接收机产生一个频率为的本振信号，并与接收到的频率为的卫星信号混频,然后将差频信号（）在时间段［，]间进行积分,则积分值,称为多普勒计数.第二部分内容提要:本部分主要部分授GPS各部分，包括空间部分、地面监控部分和用户部分的组成与功能。
在用户部分中，重点介绍与GPS接收机有关的基本概念，例如天线平均相位中心偏差,接收通道等。
第5章距离测量与定位方法5mxpPPT课件
信号那样），对载波进行相位测量，就能达到很高的精度。
目前测量型接收机的载波相位测量的精度为0.2 ~ 0.3 mm，
其测距精度比测码伪距的精度要高2 ~ 3个数量级。
1177
载波重建
1188
重建载波
• 重建载波 – 将非连续的载波信号恢复成连续的载波信号。
伪距测量与载波相位测量
载波调制了电文之后 变成了非连续的波
mi
yi (0
Y0 )i
；
nizi Z0 (0 源自iLi(0 )ii
c
V ti
S
(Vion )i
(Vtrop )i
则误差方程 为：Vi lidX midY nidZ c VtR Li
1133
Z跟踪技术
• AS
– P码+W码Y码
– W码的码元宽度比Y码大二 十倍
• Z跟踪技术
– 原理
互相关（交叉相关）法
• 方法
– 在不同频率的调制信号（卫星信号）进行相关处理， 获取两个频率间的伪距差和相位差
R L 2R L 1 ,C /A (R L 2 ,Y R L 1 ,Y) • 技术要点
– 不同频率的卫星信号（弱）进行相关。
• 特点
– 优点：无需了Y解码的结构，可获得导航电文，可获得 全波波长的载波，信号质量较平方法好（信噪比降低 了27dB）。
伪距 ~ ： c(tRtS)
设： atSVtS； btRVtR 则： ~c(tRtS)c[(bVtR)(aVts)]c(ba)cVtS cVtR
站星真实 距 c(离 b： a)VionVtrop 故： ~Vion VtropcVtS cVtR
对流层折射延迟
卫星钟的改 正数
电离层折射延迟 改正
距离测量与定位方法
Xi= [Xi Yi Zi]T为观测站坐标改正数向量，
同时考虑观测站至卫星的方向余弦：
ij (t) X j
i
1
j 0
(t
)
[
X
j 0
(t
)
Xi0]
lij (t)
ij (t) Y j
1
i
j 0
(t
)
[Y0 j
(t
)
Yi 0
]
mij (t)
ij (t) Z j
i
1
j 0
(t
)
[
Z
j 0
(t
)
Zi0]
ij(t)ij0(t)[lij(t) mij(t) nij(t)]X[j(t)Xi]
cViS(tt)cVRt[Vio(nt)Vtro(tp)]Nij(t0)
ij(t)ij0(t)[lij(t) mij(t) nij(t)]Xi cViS(tt)cVRt[Vio(nt)Vtro(tp)]Nij(t0)
1、主要误差源的改正措施：卫星钟差、电离层折射、对流层折射 精密星历的下载与插值方法，处理卫星钟差 电离层三频改正 电离层改正模型的对比 对流层改正模型的对比 2、公式推导、编程`实现 单点定位的观测方程，并数据测试； 相对定位的观测方程，并数据测试； 3、进行三频观测值的线性组合： 宽巷、窄巷 去电离层组合 去几何关系组合 W-M组合 4、GPS定位新技术的数学模型及应用 精选ppt
第5章 距离测量与GPS定位
精选ppt
1
我国成功发射首颗新一 代北斗导航卫星
2015年3月30日21时52分， 我国在西昌卫星发射中心用长征 三号丙运载火箭成功将首颗新一 代北斗导航卫星发射升空，卫星 顺利进入预定轨道。
GNSS定位的基本基本知识
➢ GALILEO系统由30颗卫星组成，其中27颗工作星，3颗 备份星。卫星分布在3个中地球轨道（MEO）上，轨道 高度为23616千米，轨道倾角56度。每个轨道上部署9颗 工作星和1颗备份星。
GNSS center, Wuhan University
北斗卫星导航系统局域现状及发展计划
➢ 北斗导航系统现状，发射16颗，可用14颗 ➢ 5 颗地球静止轨道卫星(GEO) • 东经 84º、东经140º, 和东经 160º ➢ 5 颗倾斜地球同步轨道卫星(IGSO)和4颗MEO • 3颗位于东经 118º, 1颗位于东经110° • 轨道倾角55º
2.2 GPS载波相位测量的基本原理（二）
Fr i Int() i N 0
观测值
ti
首次观测：
0 Fr( )0
以后的观测：
i Int( )i Fr( )i
通常表示为：
~ N0 Int( ) Fr( )
t0
整周计数 Int
整周未知数 N0（整周模糊度）
优点
N
➢ 精度高，测距精度可达0.1mm0量级
GNSS center, Wuhan University
常用对流层延迟改正方法 常用模型改正 ➢ 霍普菲尔德（Hopfield）改正模型 ➢ 萨斯塔莫宁（Saastamoinen）改正模型 ➢ 勃兰克（Black）改正模型 不同模型所算出的高度角30以上方向的延迟差异不大 Black模型可以看作是Hopfield模型的修正形式 Saastamoinen模型与Hopfield模型的差异要大于Black模 型与Hopfield模型的差异
第四代
定位技术 -PPPRTK
第三代
非差相位精密单点定位 （PPP）
GNSS测量与数据处理试题1
一、判断题1、GPS接收机的几何中心与相位中心重合，数据处理过程中不需要做任何改正。
答案：错2、我国自主研制的北斗定位系统目前已具备覆盖亚太地区的定位、导航和授时以与短报文通信服务能力。
答案：对3、注入站的主要任务是在主控站的控制下，将主控站推算和编制的卫星星历、钟差、导航电文和其它控制指令等，注入到相应卫星的存储系统。
答案：对4、地球自转不是均匀的，存在着多种短周期变化和长期变化。
答案：对5、1954年北京坐标系是地心坐标系。
答案：错6、地面上同一个点在CGCS2000与WGS84坐标系中的坐标存在较大差异，在一般工程测量工作中必须加以区分。
答案：错7、经高斯投影后，中央子午线是直线，且不存在投影长度变形答案：对；8、高斯投影存在长度投影变形，距离中央子午线越近，变形越大。
答案：错；9、为了控制投影变形，高斯投影必须分带。
我国规定按经差6度和3度进行分带。
答案：对10、GPS系统中以原子时作为时间基准答案：对11、电离层对GPS信号有延迟作用，其大小与信号的频率有关。
答案：对12、对流层对GPS信号有延迟作用，其大小与信号的频率有关。
答案：错13、GPS系统所使用的测距码，如C/A码等，是伪随机噪声码。
答案：对14、GPS系统使用精码（P码）和粗码（C/A码）两种测距码。
由于精码的码元宽度较宽，所以测距精度较好，粗码的码元宽度较窄，测距精度较差。
答案：错15、GPS卫星上搭载的原子钟精度很高且稳定度好，对工程测量应用而言，不需要对GPS卫星原子钟的时间进行改正。
答案：错16、GPS系统是通过测量GPS接收机至GPS卫星之间的角度，然后通过空间后方交会进行定位的。
答案：错17、在进行GPS网平差计算时，从测绘局等国家权威机构购买的1954年北京坐标系控制点资料可不加筛选地作为GPS网的已知起算数据使用。
答案：错18、北斗系统已具备覆盖全球的导航定位能力。
答案：错19、北斗系统计划于2020年具备覆盖全球的导航定位能力。
长安大学GPS考试答案
长 安 大 学 ---- 学年第 学期期终考试试题（A ）卷答案及评分标准学生姓名班级 学号 课程名称 GPS 原理与应用 考试日期 共4题一、填空题（每空1分，共23分；用英文字母缩写填写答案也算正确）1、一般来说，空间大地测量包括（甚长基线干涉测量，或VLBI ）、（激光测月，或LLR ）和（卫星大地测量）三种技术。
2、GPS 系统的三大组成部分分别是：（空间部分，或GPS 卫星星座）、（地面监控部分）和（用户接收设备部分，或GPS 接收机）。
3、二体问题意义下，人造地球卫星运动的六个正常轨道参数分别是：（，轨道平面倾角）、（Ω，升交点赤经）、（，轨道椭圆长半径）、（e ，轨道椭圆离心率）、（ω，近升角距）和（τ，卫星通过近地点的时刻）。
i a 4、GPS 卫星信号包括（测距码）、（导航电文或D 码）和（载波）三种。
5、GPS 卫星的星历一般分为两种，它们分别是（预报星历，或广播星历）和（后处理星历，或精密星历）。
6、从误差来源分析，GPS 测量误差大体上可分为以下三类：（与GPS 卫星有关的误差）、（与GPS 卫星信号传播有关的误差）和（与GPS 信号接收机有关的误差）。
7、大地测量中常用的三种高程系统分别是：（正高系统）、（正常高系统）和（大地高系统）。
二、选择题（每题3分，共15分；多选、少选或错选均不能得分）1、ABC ；2、C ；3、BC ；4、ABCD ；5、ABC 。
三、名词解释（每题2分，共12分；表述出各名词的主要内容即可得分）1、章动：是指真北天极绕平北天极所作的顺时针椭圆运动。
椭圆形轨迹的长半径约9.2″，短半径约6.9″。
章动周期为18.6a，与岁差相比是一种短周期运动。
2、协调世界时：由于地球自转速度长期变慢的趋势，近几十年来，世界时每年比原子时约慢1s ，两者之差逐年积累。
为了避免发播的原子时与世界时之间产生过大的偏差，所以，从1972年起便采用了一种以原子时秒长为基础，在时刻上尽量接近于世界时的一种折衷的时间系统，这种时间系统称为协调世界时(UTC)，或简称协调时。
GPS测量技术习题库
知识点一 GPS定位系统判断题：（×）1、相对定位时，两点间的距离越小，星历误差的影响越大。
（√）2、采用相对定位可消除卫星钟差的影响。
（√）3、采用双频观测可消除电离层折射的误差影响。
（×）4、采用抑径板可避免多路径误差的影响。
（√）5、电离层折射的影响白天比晚上大。
（√）6、测站点应避开反射物，以免多路径误差影响。
（×）7、接收机没有望远镜，所以没有观测误差。
（√）8、精度衰减因子越大，位置误差越小。
（√）9、精度衰减因子是权系数阵主对角线元素的函数。
（√）10、97规程规定PDOP应小于 6。
（√）11、强电磁干扰会引起周跳。
（√）12、双差可消除接收机钟差影响。
（√）13、差分定位与相对定位的主要区别是有数据链。
（√）14、RTD 就是实时伪距差分。
（×）15、RTK 就是实时伪距差分。
（√）16、实时载波相位差分简称为RTK。
（×）17、RTD 的精度高于RTK。
（√）18、GPS网的精度是按基线长度中误差划分的。
（√）19、97规程中规定的 GPS网的精度等级有5 个，最高精度等级是二等。
选择题：1、实现GPS定位至少需要（ B ）颗卫星。
A 三颗B 四颗C 五颗D 六颗2、SA政策是指（ C ）。
A 精密定位服务B 标准定位服务C 选择可用性D 反电子欺骗3、SPS是指（ B ）。
A 精密定位服务B 标准定位服务C 选择可用性D 反电子欺骗4、ε技术干扰（ A ）。
A 星历数据B C/A 码C Ｐ码D 载波5、UTC表示（ 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33.GPS卫星信号取无线电波中L波段的两种不同频率的电磁波作为载波，在载波2L上调制有（ A ）。
A、P码和数据码B、C/A码、P码和数据码C、C/A和数据码D、C/A码、P码34在使用GPS软件进行平差计算时，需要选择哪种投影方式（A）A、横轴墨卡托投影B、高斯投影C、等角圆锥投影D、等距圆锥投影6、WGS-84坐标系属于（ C ）。
41利用测距码测定卫地距
Y码
P码 P码
P码 + W码
010010
1（ -1）
– 将相关间隔（积分间隔）限 =
101101
定在一个W码码元内
Y码
GPS原理及其应用
距离测量与GPS定位 > 利用测距码测定卫地距 > 伪距测量的特点
伪距测量的特点
• 优点
– 无模糊度
• 缺点
– 精度低
GPS原理及其应用
距离测量与GPS定位 > 利用测距码测定卫地距 > GPS测量的基本观测方程
T T
信号传播时间的测定
GPS原理及其应用
距离测量与GPS定位 > 利用测距码测定卫地距 > 测距码测距原理
测距码测距原理②
• 利用测距码测距的必要条件
– 必须了解测距码的结构
• 利用测距码进行测距的优点
–
采用的是CDMA（码分多址）
每颗GPS卫星都采用特定的 伪随机噪声码
技术
– 易于捕获微弱的卫星信号
(Vtrop )i
则误差方程为：Vi lidX midY nidZ c VtR Li
GPS原理及其应用
§4.2 载波相位测量
GPS原理及其应用
距离测量与GPS定位 > 载波相位测量
载波相位测量
tj
ti
ti
R t j ti
(c )2 0 0 2 , 黄 劲 松
GPS原理及其应用
测距码测距的观测方程
信号到达接
信号离开
收机的时刻
卫星的时
（由接收机 钟测定）
刻（由卫 星钟测定）
伪距 ~ ： c(tRtS)
设： atSVtS； btRVtR 则： ~c(tRtS)c[(bVtR)(aVts)]c(ba)cVtS cVtR
《GPS测量原理及应用》复习简答题大全
问答题1．在全球定位系统中为何要用测距码来测定伪距？答：用测距码测距有下列优点：(1) 易于将十分微弱的卫星信号从噪声的汪洋大海中提取出来；(2) 可提高测距精度；(3) 可用码分多址技术来区分、处理不同卫星的信号；(4) 便于对整个系统进行控制和管理。
2．为什么说快速而准确地确定整周模糊度是载波相位测量中的关键问题？答：(1) 精确的()r Fφ及修复周跳后的整周计数只有与正确的N配合使用才有意义，N出错将严重损害定位精度和可靠性。
(2) 在一般的GPS测量中，定位所需的时间即为确定模糊度所需的时间，快速确定N对提高GPS定位速度，提高作业效率具有重要作用。
3．什么叫多路径误差？在GPS测量中可采用哪些方法来消除或消弱多路径误差？答：经测站附近的反射物反射后的卫星信号若进入GPS接收机就将与直接进入接收机的信号产生干涉，从而使观测值产生偏差，这就是所谓的多路径误差。
解决方法(1) 选择合适的站址，远离信号反射物；(2) 选择合适的接收机（装抑径板、抑径圈，抑制反射信号等）；(3) 适当延长观测时间；4.试述WGS—84坐标系的几何定义答：坐标系的原点是地球的质心，Z轴指向BIH1984.0定义的协议地球极（CTP）方向，X轴指向BIH1984.0的零度子午面和CTP赤道的交点，Y轴和Z、X轴构成右手坐标系。
5.如何减弱多路径误差答：多路径误差不仅与反射系数有关，也和反射物离测站的距离及卫星信号方向有关，无法建立准确的误差改正模型，只能恰当地选择站址，避开信号反射物。
例如：（1）选设点位时应远离平静的水面，地面有草丛、农作物等植被时能较好吸收微波信号的能量，反射较弱，是较好的站址。
（2）测站不宜选在山坡、山谷和盆地中。
（3）测站附近不应有高层建筑物，观测时也不要在测站附近停放汽车。
7.试分别写出测距码伪距观测方程和载波相位伪距观测方程（标明各个符号的含义），并比较它们的异同。
伪距观测方程dr ion：电离层延迟改正；dr trop：对流层延迟改正。
测绘技术中如何进行距离测量
测绘技术中如何进行距离测量在现代测绘技术中，距离测量是非常重要的一项工作。
无论是建筑工程、地理勘测还是其他领域，准确测量距离都是确保项目成功实施的关键因素之一。
本文将探讨在测绘技术中如何进行距离测量，并介绍一些常用的距离测量方法。
一、光学测距法光学测距法是一种常见且准确的测距方法，其中最常用的是三角测量法。
三角测量法利用三角形的性质和相似三角形的边比例关系来计算距离。
这种方法适用于测量远距离和不可直接测量的距离，例如测量高楼、河流宽度等。
具体而言，通过设置参考点和目标点，测量仪器类似于相机，可以测量两个目标点相对于参考点的角度。
通过测得的角度以及参考点与目标点之间的距离，可以利用三角函数关系计算出两个目标点之间的距离。
这种方法的精度受到测角仪器和测距仪器的精度以及环境因素的影响，需要对各种误差进行校正。
二、电磁波测距法电磁波测距法是利用电磁波的传播速度来测量距离的方法。
这种方法广泛应用于地理勘测、导航系统和通信技术等领域。
其中，全球定位系统（GPS）就是一种通过接收卫星发射的电磁波信号来确定位置和测量距离的技术。
在电磁波测距中，通过测量电磁波从发射源到接收器所经历的时间，结合电磁波在空间中的传播速度，可以准确计算出距离。
这种测距方法不受测量过程中的遮挡和阻碍影响，可以进行远距离精确测量。
三、激光测距法激光测距法是现代测绘技术中非常常用的一种测距方法。
激光测距仪利用激光束的发射和接收，通过测量激光束从发射到接收经过的时间来计算距离。
在进行激光测距时，激光测距仪首先发射一束激光束，并记录激光从发射到接收经过的时间。
然后，通过乘以激光在空气中的传播速度，可以计算出距离。
激光测距方法准确度高、速度快、操作简便，因此广泛应用于建筑、工程和科学研究领域。
四、声波测距法声波测距法利用声波的传播速度来测量距离。
这种方法常用于测量水深、井深等需要测量液体和固体之间距离的场景。
在声波测距中，首先发射声波信号，并记录声波从发射到反射返回接收器的时间。
测距码单点定位的观测方程
测距码单点定位的观测方程（原创版）目录1.测距码单点定位的观测方程概述2.测距码单点定位的观测方程的推导3.测距码单点定位的观测方程的应用4.回声定位与回声测距的区别5.总结正文一、测距码单点定位的观测方程概述测距码单点定位是一种常用的定位方法，其基本原理是通过观测目标物体与参考物体之间的距离来确定目标物体的位置。
在实际应用中，为了提高定位的准确性，常常采用测距码单点定位的观测方程来计算目标物体的位置。
二、测距码单点定位的观测方程的推导测距码单点定位的观测方程是根据回声测距的原理推导出来的。
回声测距是一种利用声波在空气中传播的时间来计算目标物体与参考物体之间距离的方法。
在回声测距中，声源发出声波，当声波遇到目标物体时，会被目标物体反射回来，参考物体接收到反射的声波后，根据声波传播的时间来计算目标物体与参考物体之间的距离。
三、测距码单点定位的观测方程的应用测距码单点定位的观测方程在实际应用中具有广泛的应用。
例如，在无人驾驶汽车中，可以利用测距码单点定位的观测方程来计算障碍物的位置，从而避免碰撞。
在机器人导航中，也可以利用测距码单点定位的观测方程来计算机器人与目标物体之间的距离，从而实现精确导航。
四、回声定位与回声测距的区别回声定位和回声测距是两种不同的方法。
回声定位是一种利用声波在空气中传播的时间来确定目标物体位置的方法，其基本原理是根据声波在空气中传播的时间来计算目标物体与参考物体之间的距离。
而回声测距是一种利用声波在空气中传播的时间来计算目标物体与参考物体之间距离的方法，其基本原理是根据声波在空气中传播的时间来计算目标物体与参考物体之间的距离。
五、总结测距码单点定位的观测方程是一种常用的定位方法，其基本原理是根据回声测距的原理推导出来的。
在实际应用中，测距码单点定位的观测方程可以应用于无人驾驶汽车、机器人导航等领域，从而实现精确定位。
GPS
1、GPS卫星信号是由_载波_ , _测距码_和_导航电文_三部分组成的。
2、GPS卫星信号调制采用_二进制相位调制_法，当信号为“0”时载波的相位_相位不变化_,当信号为“1”时载波的相位_相位变化180度_。
3、利用IGS 精密星历进行单点定位时，所求得的站坐标属ITRF 坐标系。
4、GPS 观测值在卫星间求差后，可消除接收机种差。
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__卫星钟差_3. GPS测量中，卫星钟和接收机钟采用的是GPS时时间系统4. WGS－84 系属于协议地球坐标系5. 载波相位测量值在历元间求差后可消去整周未知数1. 目前正在运行的全球卫星导航定位系统有GPS 和GLONASS 。
我国组建的第一代卫星导航定位系统称为北斗卫星导航定位系统，欧盟计划组建的卫星导航定位系统称为GALILEO。
4. L1载波的波长约为19 厘米，L2载波的波长约为24 厘米。
7. 对流层延迟改正模型中的大气折射指数N与温度、气压、湿度等因素有关。
12.PDOP代表空间位置图形强度因子14.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。
5.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5．VDOP代表垂直分量精度因子2．HDOP代表水平分量精度因子10．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。
6．广域差分可纠正的误差种类包括（星历误差）、（大气延时误差）和（卫星钟差误差）。
4．根据测距的原理，可将GPS定位的方法分为伪距法定位、载波相位测量定位、差分GPS 定位三种。
7．单站差分GPS按基准站发送的信息方式来分，可分为位置差分、伪距差分和相位差分。
卫星测伪距
一、静态定位与动态定位（一）定义1．静态定位2．动态定位（二）动态定位和静态定位1．静态定位：由于接受机的位置固定不动，就可以进行大量的重复观测，所以静态定位可靠性强，定位精度高，在大地测量、工程测量中得到了广泛的应用，是精密定位中的基本模式。
2．动态定位：其特点是测定一个动点的实时位置，多余观测量少、定位精度低。
目前，导航型的GPS接受机可以说是一种广义的动态定位，它除了要求测定动点的实时位置外，一般还要求测定运动载体的状态参数，如速度、时间和方位等。
二、单点定位和相对定位1．定义GPS单点定位也叫绝对定位，就是采用一台接受机进行定位的模式，它所确定的是接受机天线在WGS-84世界大地坐标系统中的绝对位置，所以单点定位的结果也属于该坐标系统。
2．单点定位的优缺点：优点是只需一台接受机即可独立定位，外业观测的组织及实施较为方便，数据处理也较为简单。
缺点是定位精度较低，受卫星轨道误差，钟同步误差及信号传播误差等因素的影响，精度只能达到米级。
所以该定位模式不能满足大地测量精密定位的要求。
但它在地质矿产勘察等低精度的测量领域，仍有着广泛的应用前景。
3．相对定位定义：4．单点定位、相对定位与动、静态的关系在单点定位和相对定位中，又都可能包括静态定位和动态定位两种方式。
其中静态相对定位一般均采用载波相位观测值为基本观测量。
这种定位方法是当前GPS测量定位中精度最高的一种方法，在大地测量、精密工程测量、地球动力学研究和精密导航等精度要求较高的测量工作中被普遍采用。
三、主动式测距和被动式测距1．主动式测距用电磁波测距仪发射测距信号，通过另一端的反射器回来，再由测距仪接受。
如图4-2所示：根据测距信号的往、返传播时间求解出往、返距离2ρ 。
由于电磁波测距仪需在测站点上主动发出测距信号，故称这种测距方式为主动式测距。
主动式测距只需要求一起钟自身能在信号往、返时间段中保持稳定，就不会影响测距精度。
其缺点是用户必须发射信号，因而难以隐蔽自己，这对军事用户十分不利。
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• 优点：无需了Y解码的结构，可获得导航电文，可获得全波波 长的载波，信号质量较平方法好（信噪比降低了27dB）
GPS原理及其应用
距离测量与GPS定位 > 载波相位测量 > 载波相位测量的关键技术－重建载波
载波相位测量的关键技术－重建载波⑤
• Z跟踪
– 方法：将卫星信号在一个W码码元内与接收机 复制出的P码进行相关处理。
则：~
c (tR
tS)
c [( b
VtR ) ( a
V t
s
)]
c
(
b
a
)
c
V t
S
c VtR
站星真实距离： c ( b a ) Vion Vtrop
故：~
Vion
Vtrop
c
V t
S
c VtR
对流层折射延 迟改正
卫星钟的改 正数
电离层折射延 迟改正
接收机钟的 改正数
GPS原理及其应用
• 整周计数 Int
• 整周未知数（整周模糊度）N0
Fr 0
载波相位观测值
GPS原理及其应用
距离测量与GPS定位 > 载波相位测量 > 载波相位测量的特点
载波相位测量的特点
• 优点
– 精度高，测距精度可达0.1mm量级
• 难点
– 整周未知数问题 – 整周跳变问题
GPS原理及其应用
距离测量与GPS定位 > 载波相位测量 > 载波相位测量的观测方程
Z跟踪技术
010010
P码
• AS
+
– P码+W码Y码
W码
0（1）
– W码的码元宽度比Y码大几十 = 倍
010010
Y码
• Z跟踪技术
– 原理
在一个W码码元内
010010 P码
Y码
P码 P码
+ W码
1（-1）
– 将相关间隔（积分间隔）限 =
101101
定在一个W码码元内
Y码
GPS原理及其应用
距离测量与GPS定位 > 利用测距码测定卫地距 > 伪距测量的特点
– 必须了解测距码的结构
• 利用测距码进行测距的优点
–
采用的是CDMA（码分多址）
每颗GPS卫星都采用特定的 伪随机噪声码
技术
– 易于捕获微弱的卫星信号
– 可提高测距精度
– 便于对系统进行控制和管理 （如AS）
微弱信号的捕获
GPS原理及其应用
距离测量与GPS定位 > 利用测距码测定卫地距 > Z跟踪技术
– 在一个W码码元内进行卫星信号（弱）与复制 信号（强）进行相关。
– 特点
• 优点：无需了解Y码结构，可测定双频伪距观测值， 可获得导航电文，可获得全波波长的载波，信号质量 较平方法好（信噪比降低了14dB）
GPS原理及其应用
距离测量与GPS定位 > 载波相位测量 > 载波测距
载波测距
tj
ti
(Vion )i
Vtrop
xi X 0
(0 )i
dX
yi Y0
(0 )i
dY
zi Z0
(0 )i
dZ
(0)i
N
cVtR
cV t
S
(Vion )i
Vtrop
误差方程为：
vi
li dX
midY
nidZ
Ni
cVtR
cV t
S
Li
其中：
Li (0 )i i (Vion )i Vtrop
测距码测距原理①
• 距离测定的基本思路
c t c
信号传 播时间
• 信号（测距码）传播时间的测定
相关系数：
R 1 u(T t) u(T )dt
T T
信号传播时间的测定
GPS原理及其应用
距离测量与GPS定位 > 利用测距码测定卫地距 > 测距码测距原理
测距码测距原理②
• 利用测距码测距的必要条件
GPS原理及其应用
距离测量与GPS定位 > 利用测距码测定卫地距 > 测距方法
测距方法
• 双程测距
用于电磁波测 距仪
• 单程测距
用于GPS
GPS原理及其应用
距离测量与GPS定位 > 利用测距码测定卫地距 > 测距码
测距码
C/A码（测距时有模糊度）
P码
GPS原理及其应用
距离测量与GPS定位 > 利用测距码测定卫地距 > 测距码测距原理
ti
R t j ti
(c )2002, 黄劲松
GPS原理及其应用
距离测量与GPS定位 > 载波相位测量 > GPS载波相位测量的基本原理
GPS载波相位测量的基本原理
S
S
SR)
(tR )
接收机根据自身 的 钟 在tR时 刻 复 制信号的相位
接收机根据自身 的 钟 在tR时 刻 所 接 收 到 卫 星 在tS 时刻所发送信号 的相位
载波相位测量的关键技术－重建载波④
• 互相关（交叉相关）
– 方法
• 在不同频率的调制信号（卫星信号）进行相关处理，获取两个 频率间的伪距差和相位差
RL2 RL1,C / A (RL2,Y RL1,Y ) L2 L1,C / A (L2 L1)
– 技术要点
• 不同频率的卫星信号（弱）进行相关。
载波相位测量的观测方程
原始形式：
(i
Ni ) i
cVtR
cV t
S
(Vion )i
Vtrop
i
i
Ni
i
cVtR
cV t
S
(Vion )i
Vtrop
线性化后：
i
X 0 xi
(0 )i
dX
Y0 yi
(0 )i
dY
Z0 zi
(0 )i
dZ
(0)i
N
cVtR
cV t
S
(tS)
tR tS R
GPS原理及其应用
距离测量与GPS定位 > 利用测距码测定卫地距 > 测距码测距的观测方程
测距码测距的观测方程
信号到达接
信号离开
收机的时刻
卫星的时
（由接收机 钟测定）
刻（由卫 星钟测定）
伪距：~ c (tR t S )
设： a
tS
V t
S
；
b
tR
VtR
• 优点：可获得导航电文，可获得全 波长的载波，信号质量好（信噪比 高）
卫 星 信 号 的 生 成
接 收 机 重 建 载 波
(c )2002, 黄 劲 松
码相关法
GPS原理及其应用
距离测量与GPS定位 > 载波相位测量 > 载波相位测量的关键技术－重建载波
载波相位测量的关键技术－重建载波③
• 平方法
li
xi (
0
X )i
0
；mi
yi (0
Y0 )i
；ni
zi Z0 (0 )i
Li
(0 )i
i
c
V ti
S
(Vion )i
(Vtrop )i
则误差方程为：Vi lidX midY nidZ c VtR Li
GPS原理及其应用
§4.2 载波相位测量
载波相位测量
(tS)
R
tR tS R
理想情况
实际情况
GPS原理及其应用
距离测量与GPS定位 > 载波相位测量 > 载波相位观测值
载波相位观测值
ti
Fr i Int() i N 0
• 观测值
首次观测：
0 Fr( )0
t0
以后的观测：
i Int( )i Fr( )i
N
0
通常表示为：
~ N0 Int( ) Fr( )
GPS原理及其应用
(八)
武汉大学 测绘学院 GPS原理及其应用课程组
GPS原理及其应用
第四章 距离测量与GPS定位
§4.1 利用测距码测定卫地距
GPS原理及其应用
§4.1 利用测距码测定卫地距
GPS原理及其应用
GPS定位的基本原理 • 需解决的两个关键问题
– 如何确定卫星的位置 – 如何测量出站星距离
– 方法
• 将所接收到的调制信号（卫星信号） 自乘。
– 技术要点
• 卫星信号（弱）自乘。
– 特点
• 优点：无需了解码的结构 • 缺点：无法获得导航电文，所获载
波波长为原来波长的一半，信号质 量较差（信噪比低，降低了30dB）
平方法
GPS原理及其应用
距离测量与GPS定位 > 载波相位测量 > 载波相位测量的关键技术－重建载波
GPS原理及其应用
距离测量与GPS定位 > 载波相位测量 > 载波相位测量的关键技术－重建载波
载波相位测量的关键技术－重建载波②
• 码相关法
– 方法
• 将所接收到的调制信号（卫星信号） 与接收机产生的复制码相乘。
– 技术要点
• 卫星信号（弱）与接收机信号（强） 相乘。
– 特点
• 限制：需要了解码的结构。
伪距测量的特点
• 优点
– 无模糊度
• 缺点
– 精度低
GPS原理及其应用
距离测量与GPS定位 > 利用测距码测定卫地距 > GPS测量的基本观测方程
GPS测量的基本观测方程
S
(tR )
接收机根据自身 的 钟 在tR时 刻 复 制信号的相位