GPS测量原理知识点总结

简答题：

1、1954年北京坐标系、2000国家大地坐标系、ITRF坐标框、WGS-84坐标系的定义，以及他们的区别和联系。P22—P26

定义：

北京54坐标系(BJZ54)，北京54坐标系为参心大地坐标系，大地上的一点可用经度L54、纬度M54和大地高H54定位，它是以克拉索夫斯基椭球为基础，经局部平差后产生的坐标系。

CGCS2000是右手地固直角坐标系。原点在地心，Z轴为国际地球旋转局（IERS）参考级（IRP）方向，X轴为IERS的参考子午面（IRM）与垂直于Z轴的赤道面的交线，Y轴与Z轴和X轴构成右手正交坐标系。参考椭球采用2000参考椭球。ITRF框架实质上也是一种地固坐标系，其原点在地球体系（含海洋和大气圈）的质心，以WGS-84椭球为参考椭球。

WGS-84坐标系是一种国际上采用的地心坐标系.坐标原点为地球质心,其地心空间直角坐标系的Z轴指向国际时间局（BIH）1984.0定义的协议地极（CTP）方向,X轴指向BIH1984.0的协议子午面和CTP赤道的交点,Y轴与Z轴、X轴垂直构成右手坐标系。对应于WGS—84大地坐标系有WGS—84椭球。

区别：

1.北京54，CGCS2000，WGS84,ITRF坐标都是是大地坐标，也就是我们通常所说的经纬度坐标，但是它们基于的椭球体不同。

2.1954年北京坐标系是采用常规的大地测量技术建立的二维参心坐标系。2000国家大地坐标系是三维地心坐标系统。国际地球参考框架ITRF是一个地心参考框架。WGS-84坐标系原点是地球的质心，它是一个地心地固坐标系。

联系：

坐标系统之间的转换包括不同参心大地坐标系统之间的转换、参心大地坐标系与地心大地坐标系之间的转换以及大地坐标与高斯平面坐标之间的转换等。所以1954年北京坐标系、2000国家大地坐标系、WGS-84坐标系之间是可以相互转换的。

2、为什么说确定整周模糊度是载波相位测量中的重要问题？确定整周模糊度有哪些方法？P63—P64

原因：

整周模糊度（ambiguity of whole cycles）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。

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的问题，使得结算过程变得比较复杂。

方法：

（1）伪距法

（2）经典方法分整数解和实数解两种

（3）多普勒法（三差法）

（4）快速确定整周未知数法

（5）动态初始化法

3、GPS的误差来源？P100

来源分为：

（1）卫星部分：星历误差、钟误差、相对论效应

（2）信号传播：电离层、对流层、多路径效应

（3）信号接收：钟的误差、位置误差、天线相位中心变化

（4）其他影响：地球潮汐、负荷潮

4、GPS数据的处理流程是什么？P147—P149

1、数据采集

2、数据传输

3、预处理

4、基线解算

5、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内容。整个数据处理过程可以建立数据库管理系统。

5、全球正在使用的定位系统有哪些？他们的区别是什么？P2—P10

全球正在使用的定位系统有:俄罗斯GLONASS系统、中国北斗星系统、欧洲伽利略系统、美国全球定位系统（GPS）。

区别：

美国的GPS全球定位系统：码分多址、保密性好、防干扰、限民用精度。

苏联的GLONASS全球导航卫星系统：频分多址，多条通道，按频率多少分布，有规则可行，规定民用通道。

欧盟的GALILEO全球导航卫星系统：定位精度高、提供多信号、具有全球搜救功能。

我国的北斗导航定位系统：双星快速定位，卫星少，投资少；具备短信通信功能；不能覆盖两级地区，赤道附近定位精度差；高动态及保密性不好。

6、为什么要消除钟差？怎么消除？P109—P113

钟差包括卫星钟差和接收机钟差，它们属于系统误差。在GPS测量中，无论是码相位观测或载波相位观测，均要求卫星钟和接收机钟保持严格同步。

卫星钟差：GPS卫星上所安装的原子钟的钟面时与GPS标准时间的误差。

接收机钟差：接收机钟差是GPS接收机所使用的钟的钟面时与GPS标准时之间的差异。

7、开普勒轨道参数有哪些？他们的定义和作用是什么？P32—P33

长半轴a、偏心率e、升交点赤经、近地点角距、轨道倾角、真近角点。

定义：

a为轨道的长半径。

e为轨道椭圆偏心率。

w为近地点角距：即在轨道平面上近地点A与升交点N之间的地心角距。

W为升交点赤经：即在地球赤道平面上，升交点N与春分点r之间的地心夹角。即当卫星由南向北运动时，其轨道与地球赤道面的一个交点。

i为轨道倾角：即卫星给轨道平面与地球赤道面之间的夹角。

f为卫星的真近点角：即轨道平面上卫星与近地点之间的地心角距。

作用：

升交点赤经和轨道倾角唯一确定了卫星轨道平面与地球体之间的相对定向。

近地点角距表达了开普勒椭圆在轨道平面上的定向。

长半轴偏心率和真近角点唯一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。

长半径和偏心率确定椭圆形状和大小。

真近角点确定任意时刻卫星在轨道上的位置。

8、周跳的定义，如何探测和处理？P64—P67

周跳的定义：在跟踪卫星过程中，由于某种原因，如卫星信号被障碍物挡住而暂时中断，或受无限电信号干扰造成失锁。这样，计算器无法连续计数，因此，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仍是正确的。