2012-2013无线定位与GPS系统考试试卷及参考答案

2012-2013无线定位与GPS系统考试试卷及参考答案桂林电子科技大学试卷2012-2013 学年第二学期课号112365课程名称无线定位及GPS系统（A卷; 开卷）适用班级（或年级、专业）09002301-02、09002401-02考试时间120 分钟班级学号姓名一、填空题（每空1分，15分）1、GPS导航电文共有5个子帧，每个子帧的长度为bit，播发一段完整的导航电文所要的时间s。

2、以平子夜为零时起算的格林尼治平太阳时称为，它以为基础。

基准站的改正信息进行平差计算。

4、瞬时天球坐标系与协议天球坐标系之间的坐标变换通过和来实现。

6、以春分点为参考点，由春分点的周日视运动所定义的时间，称为，它以春分点通过时刻为起算原点。

7、GPS接收机可以按用途、载波频率和通道类型分类。

根据接收机通道种类的二、选择题（每题2分，20分）1、现有两个m序列{x15}=110011*********和{y15-τ}=101000011011101，则当τ=2τ0（τ0为时钟脉冲的周期）时它们的互相关系数为（）。

A、1/5B、-1/5C、1/3D、-1/32、GPS导航电文共有三个数据块，以下关于第3数据块的叙述正确的是（）。

（A）第4子帧的第2~9页提供第25颗~第32颗卫星的历书（B）第4子帧的18页给出对流层和UTC数据（C）第5子帧的第1页~第24页提供第1颗~第24颗卫星的历书（D）以上答案均不正确3、GPS L1频点的C/A所调制的导航电文，所采用的数据校验方式是（）。

（A）前向纠错码（B）明德码（C）卷积码（D）奇偶校验码4、GPS系统的空间部分由21颗工作卫星及3颗备用卫星组成，它们均匀分布在6个轨道上，运行周期为（），轨道面与赤道面夹角为（）A、11小时58分，55°B、11小时15分，55°C、11小时58分，65°D、11小时15分，65°5、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L上调制有（）。

波2（A）C/A码、P码和数据码（B）P码和数据码（C）C/A和数据码（D）C/A码、P码6、三维姿态参数是运动载体在专用坐标系——载体坐标系中相对于全球或者当地水平坐标系的三维定向参数，其中运动载体绕侧轴线的转动角称为（）。

A、横滚角B、俯仰角C、偏航角D、方位角7、静态相对定位中，在接收机之间求双差不能有效消除或削弱的误差项为（）。

（A）整周模糊度（B）接收机钟差（C）对流层延迟误差（D）电离层延迟误差8、下列哪种说法是错误的（）。

（A）天文学中把天极的运动分解为一种长周期运动——岁差和一种短周期运动——章动（B）升交点经度是指在地球赤道平面上升交点的格林尼治经度。

（C）天文学中把扣除章动影响后的天极称为平天极（D）岁差必然导致天球赤道面的变化，而实际反映出来的是春分点位置的变化。

9、下列模型中不能用于削弱对流层效应距离偏差的为（）。

A、Klobuchar模型B、Sastamoinen模型C、Hopfield模型D、Black模型10、下列参数均为定位时需考虑的因素，其中不包含在导航电文中的是（）。

（A）时钟改正参数（B）电离层修正参数（C）时延差改正参数（D）对流层修正参数三、名词解释（每题4分，20分）1、协调世界时2、整周模糊度3、多路径误差4、春分点5、预报星历四、问答题（第1、2小题每题6分，第3小题8分，20分） 1、开普勒轨道参数有哪些？试画出简图叙述各参数的涵义及其意义。

2、卫星星历误差是怎样产生的？如何削弱或消除其对GPS 测量定位所带来的影响？3、叙述伪距差分的原理及其优缺点。

五、计算题（第1、2小题每题8分，第3小题9分，25分）1、已知权系数矩阵2233583812151764P ⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦， 求GDOP 、PDOP 、HDOP 、VDOP 以及TDOP 。

2、已知一个5级的线性反馈移位寄存器的特征多项式为35()1G x x x =++，求此m 序列的长度周期，根据特征多项式画出此m 序列发生器的方框图并写出一个长度周期内的前14个输出结果。

3、接收机搜索到4颗卫星，根据测码伪距观测方程为R c dT dI dT ρ=+++（R 为卫星到用户的真实几何距离，c 为光速，dI 为电离层误差，dT 为对流层误差）。

计算用户的位置(,,)u u u x y z 和接收机钟差T δ。

2012－2013学年 第 二 学期无线定位及GPS 系统 （ A ）卷 参考答案及评分标准适用： 信息与通信 系 专业 10 级学生命题教师： 孙希延一、填空题（每空1分，15分）1、300，7502、世界时，地球自转3、加权平均法，最小方差法4、岁差，章动5、指明卫星注入数据的状态，100010016、恒星时，本地子午圈7、多通道接收机，序贯通道接收机，多路多用通道接收机二、选择题（每题2分，20分）1、A2、C3、D4、A5、B6、C7、A8、B9、A 10、D三、名词解释（每题4分，20分）1、协调世界时——为了避免播发的原子时与世界时之间产生过大的偏差，所以，自1972年开始采用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中的时间系统，称为协调世界时(UTC)，简称协调时。

2、整周模糊度——又称整周未知数，是在全球定位系统技术的载波相位测量时，载波相位与基准相位之间相位差的首观测值所对应的整周未知数。

3、多路径误差——GPS卫星信号从20000km高空向地面发射，若接收机天线周围有高达建筑物或水面，建筑物和水面对于电磁波具有强反射作用，由此产生的反射波进入接收机天线时与直接来自卫星的信号（直接波）产生干涉，从而使观测值偏离真值产生误差。

4、春分点——春分点是指太阳由南半球向北半球运动时，所经过的天球黄道与天球赤道的交点。

5、预报星历——是通过卫星发射的含有轨道信息的导航电文,传递给用户的,用户接收机接收到这些信号,经过解码便可获得所需的卫星星历。

四、问答题（第1、2小题每题6分，第3小题8分，20分）1、开普勒轨道参数有哪些？试画出简图叙述各参数的涵义及其意义。

Ω为升交点的赤经，即在地球赤道平面上升交点与春分点之间的地心夹角。

i 为轨道平面的倾角，卫星轨道平面与地球赤道面之间的夹角。

s ω为近地点角，即在轨道平面上，升交点与近地点之间的地心夹角。

s f 卫星的真近点角，即在轨道平面上，卫星与近地点之间的地心角距。

s a 轨道椭圆的长半径。

s e 轨道椭圆的扁心率。

意义：(1)s a 、s e 两参数确定了开普勒轨道的形状和大小。

(2)s ω、Ω、i 这三个参数表达了开普勒椭圆在轨道平面上的定向。

(3)s f 为时间的函数它确定了卫星在轨道上的瞬时位置。

2、卫星星历误差是怎样产生的？如何削弱或消除其对GPS 测量定位所带来的影响？由于卫星运行中要受到多种摄动力的复杂影响，而通过地面监控站又难以充分可靠地测定这些作用力或掌握其作用规律，因此在星历预报时会产生较大的误差。

解决方法：（1）建立区域性卫星跟踪网 （2）轨道松弛法 （3）同步观测值求差3、叙述伪距差分的原理及其优缺点。

伪距差分是应用最广的一种差分方式。

其原理为：在基准站上，观测所有卫星，根据基准站已知坐标000()x y z ++和观测处的各卫星的地心坐标()j j j x y z ++，求出每颗卫星每一时刻到基准站的真正距离12222000[()()()]jjjjR x x y y z z =-+-+-。

其伪距为0j ρ，则伪距改正数为/j j d t ρρ=∆∆。

基准站将j ρ∆和j d ρ发送给用户，用户在测出的伪距j ρ上加改正，求出改正后的伪距为0()()j j j p t d t t ρρρ=∆+-，并计算坐标122221[()()()]ijjjpp p p x x y y z z c t V ρδ=-+-+-+⋅+。

其中t δ为钟差，1V 为接收机噪声。

伪距差分的优点是：基准站提供所有卫星的改正数，用户接收机只要观测到任意4颗卫星就可完成定位给。

其缺点是：差分精度随基准站到用户的距离增加而降低。

五、计算题（第1小题7分，第2、3小题每题9分，25分） 1、已知权系数矩阵2233583812151764P ⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦， 求GDOP 、PDOP 、HDOP 、VDOP 以及TDOP 。

GDOP====1=2=2、CP 脉冲置“1长度周期：LP=25-1=31输出结果：11110001101110 3、假设用户的初始位置为00(,,)u u uo x y z ，初始接收机钟差t δ为0。

1,2,3,4)j R j ==j c t dI dT ρδ=++,,j j j jj j u u uu j u j u jx x y y z z x R y R z R ρρρ∂∂∂---=-=-=-∂∂∂j j j j c t dI dTρδ=-+++0000,u u j u u u u j jj jj j x x xR y y y z z zk l m =+∆⎧⎪=+∆⎨⎪=+∆⎩===设 ⎧⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎩111110222220333330444440=R =R =R =R k x l y m z c t dI dTk x l y m z c t dI dTk x l y m z c t dI dTk x l y m z c t dI dT ρδρδρδρδ⎧-∆-∆-∆+++⎪-∆-∆-∆+++⎪⎨-∆-∆-∆+++⎪⎪-∆-∆-∆+++⎩则 1111102222203333304444401111R c t dI dT x k l m R c t dI dT y k l m R c t dI dT zk l m R c t dI dT c dT kl m ρδρδρδρδ----∆⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥----∆⎢⎥⎢⎥⎢⎥⇒=⎢⎥⎢⎥⎢⎥----∆⎢⎥⎢⎥⎢⎥----⎣⎦⎣⎦⎣⎦ 简写为AX L =根据最小二乘算法，可得到用户位置(,,)u u u x y z 和接收机钟差Tδ：1()T T x y A A A L z c T δ-∆⎡⎤⎢⎥∆⎢⎥=⎢⎥∆⎢⎥⎣⎦000u u u u u u x x x y y y z z z =+∆⎧⎪⇒=+∆⎨⎪=+∆⎩。