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GPS测量原理及应用期末考试复习

第一章绪论

1.简述 GPS系统的特点有哪些①定位精度高②观测时间短③测

站间无需通视④可提供地心坐标⑤操作简便⑥全天候作业⑦功能

多、应用广

定位系统由哪几部分组成的各部分的作用是什么

整个 GPS系统，它包括三部分：

（ 1）空间部分— GPS卫星及其星座（ 2）地面控制部分—地面监控系统（ 3）用户设备部分— GPS信号接收机。作用：（ 1）①连续不断向地面发送 GPS导航和定位信号；

②接收地面站的指令，修正轨道偏差并启动备用设备；

③接收地面站发来的导航电文和其他信号；

（ 2）地面监测系统由一个主控站、三个注入站和五个监测站组成。

主控站：①收集数据：收集本站及各监测站获得的各种数据；

②处理数据：处理收集的数据，按一定格式编制成导航电文；③

监测协调：控制和协调监测站、注入站和卫星的工作；④控制卫

星：修正卫星的运行轨道，发送启动备用设备指令。

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中。

监测站：接收卫星信号，为主控站提供卫星的观测数据。

（ 3）捕获卫星信号，（计算出测站的三维位置，或三维速度和时间）达到导航和定位的目

的。第二章坐标系统和时间系统

定位对坐标系有何要求

（1）需把卫星与地面点的位置统一在一个坐标系内；

（2）需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应具有简便的变换关系。

2.定义一个空间直角坐标系条件有哪些

（1）坐标原点的位置（ 2）三个坐标轴的指向（ 3）长度单位

空间直角坐标系的几何定义

原点：地球的质心；

三轴指向： Z 轴——国际时间局（BIH ）定义的协议地球极（CTP， Conventional Terrestrial Pole ）方向；

X 轴——相应零子午面和赤道的交点（经度零点）；

Y轴——构成右手坐标系。

4、简述定义时间系统和时间尺度的条件分别是什么

定义时间系统的条件：尺度( 时间单位 ) ；原点 ( 历元 )

定义时间尺度的条件：周期运动；该周期是连续稳定的；该周期可被观测和实验复现。

第三章卫星运动基础及GPS卫星星历

1、开普勒轨道 6 参数分别是什么各参数的作用

①轨道椭圆长半径a②轨道椭圆第一偏心率e； a ,e确定轨道椭圆形状和大小。

③升交点赤经：升交点与春分点所对应的地心夹角称升交点赤经Ω④ i 轨道面倾角：卫星轨道平面与地球赤道面之间的夹角。Ω ,i 确定了卫星轨道平面与地球体之间的相对定向。

⑤ω近地点角距：在轨道平面上近地点与升交点所对应的地心夹角。

ω确定轨道椭圆在轨道平面上的定向。

⑥V 真近点角：卫星与近地点所对应地心夹角, 是时间的函数。 V

确定卫星在椭圆上瞬时位置。

第四章 GPS 卫星的导航电文和卫星信号

卫星信号的内容及其作用

GPS卫星播发的信号, 包括载波、测距码( 包括 P 码、 C/A 码) 、数据码 ( 导航电文 ) 等多种信号分量，以满足用户导航、定位等需要。

作用：加载和传送码信号，其本身也是重要的测量对象。

2.简述 GPS接收机由哪几个单元组成的各单元的作用

用于测绘的GPS接收机一般由天线单元、接收单元（主机）和辅助设备（电源）组成。

序号单元组成说明

天线接收卫星信号, 并将电磁波转化为相应的电流1天线单元

前置放大器将 GPS信号电流予以放大

变频器使 L 频段的射频信号变换成低频信号

信号通道

卫星信号经由天线进入接收机的“路径”。搜索 / 牵引 / 跟踪卫接收单元星；解调广播电文；进行站星距离测量

2

（主机）存储器存储卫星星历 / 历书 / 伪距 / 载波相位观测值等信息

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作状态、单点定位坐标等信息

3 辅助单元

电源为整个接收机的工作提供电力供应，分内/ 外电源采集器存贮器的外接记录器，通过它可实现人机对话

第五章 GPS 卫星定位基本原理

1.试述 GPS测距和单点定位原理写出方程式。

（ 1） GPS测距基本原理：设想在卫星上无线电信号发射机在卫星钟的控制下，按预定的方式发射测距信号，在地面待

定点上安置信号接受机，在接收机钟的控制下，测得信号到达接收机的时间差( t) ，进而求出站星之间的距离(ρ )：ρ =c·△ t（式中，c为电磁波传播速度）。

（2）单点定位原理：将卫星的瞬时空间位置作为已知点，采用空间后方距离交会，得到待定点的空间位置。

ρ12=（X P-X1）2+（Y P-Y 1）2+（Z P-Z 1）2

ρ22=（X P-X2）2+（Y P-Y 2）2+（Z P-Z 2）2

ρ32=（X P-X3）2+（Y P-Y 3）2+（Z P-Z 3）2

2.按不同分类标准 GPS定位可分为哪些

分类标准分类含义

按测距方法

伪距法定位测量卫星发射的测距码，确定站星距离

载波相位法定位测量卫星发射载波相位，确定站星距离

按接收机运动状态静态定位定位时，接收机处于静止状态动态定位定位时，接收机处于运动状态

按接收机数量

单点 ( 绝对 ) 定位定位时，采用 1 台 GPS接收机

相对定位定位时， 2 台或 2 台以上接收机同步观测相同的卫星