卫星导航课程整理

第一章

1.GPS的系统组成（包括一些关键参数）及各个部分的作用。(p3)

空间部分：GPS卫星作用：

①接收、存储导航电文②生成用于导航定位的信号（测距码、载波）

③发送用于导航定位的信号（采用双相调制法调制在载波上的测距码和导航电文）

④接受地面指令，进行相应操作⑤其他特殊用途，如通讯、监测核暴等。

地面控制部分：①监视卫星运行②确定GPS时间系统③跟踪并预报卫星星历和卫星钟状态④向每颗卫星数据存储器注入卫星导航数据

用户设备部分：接收机的主要功能：

①迅速捕获按一定卫星截止高度角所选择的待测卫星信号，并跟踪这些卫星；

②对所接收到的卫星信号进行变换、放大和处理，以便测定出GPS信号从卫星到接收天线的传播时间；③解译出GPS卫星所发送的导航电文；

2.GPS现代化计划包括哪些内容。(p10)

①在GPS现代化第一阶段，发射12颗改进的GPS BLOCKⅡR型卫星，它们具有一些新的功能②在GPS现代化第二阶段，发射6颗GPS BLOCKⅡF型卫星③在GPS现代化计划的第三阶段，发射12颗改进的GPS BLOCKⅢ型卫星,在2003年完成代号为GPSⅢ的GPS完全现代化计划设计工作。

3.北斗卫星导航系统的定位原理。(p15)

BD系统是主动式双向测距二维导航。地面中心控制系统解算，供用户三维定位数据。

第二章

1.春分点的定义及其作用。(p19)

定义：太阳的视位置由南向北通过赤道的交点。作用：春分点和天球赤道面是建立坐标系的重要基准点和基准面。

2.岁差、章动和极移的区别。(p20、24)

岁差和章动指的是地球连同它的自转轴一起在空间转动，但地球和自转轴之间并未发生相对运动，只会影响恒星的赤经赤纬，不会影响地面测站的坐标。

极移是地球相对于自转轴的转动，但它并不影响地球自转轴在空间的指向，因而极移会使地面测站的坐标发生变化，不会影响恒星的天球坐标。

3.天球坐标系如何转换到地球坐标系。

4.时间测量的类型。

(1)相对时间测量（2）绝对时间测量

5.时间系统的类型及对应的空间参考点。

①世界时系统1>恒星时:由春分点的周日视运动确定的时间2>平太阳时:以平太阳连续两次经过本地子午圈的时间间隔3>世界时:以子夜零时起算的格林尼治平太阳时

②原子时:以原子能级间的跃迁特征为基础

③协调世界时:以原子时秒长为尺度，时刻上接近于世界时的一种折衷时间系统

④GPS时间系统（GPST）：由GPS主控站的原子钟控制

第三章

cos cos s s s s s

a E r f a e =+()cos cos s s s s a f E e r =-()2cos cos 1cos 1sin sin 1cos s s s s s s s s s s E e f e E e E f e E -⎧=⎪-⎪⎨-⎪=⎪-⎩1tan tan 212s s s s f e E e +⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪-⎝⎭⎝⎭

1.开普勒轨道参数有哪些。(p40)

a s ：轨道椭圆的长半径 e s ：轨道椭圆的偏心率 f s ：真近点角 i ：轨道面的倾角 Ω：升交点的赤经 ωs ：近地点角距

2.真近点角的计算步骤。(p41)

3.GPS 的信号结构及对应的作用。(p54)

GPS 卫星的基准频率f 0：搭载其它调制信号 测距 测定多普勒频移

4.星历的类型及区别。(p51)

预报星历（广播星历） 后处理星历（精密星历）

第四章

1.伪距和载波如何实现测距。(p64)

伪距:接收机必须产生相同结构的测距码（复制码),如果接收机不能产生相同结构的测距码，则不能进行伪距测量。 接收机具有连续跟踪卫星信号的能力

载波: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。

2.GPS 伪距单点定位时，为何需要同时观测至少4 颗GPS 卫星。

3.静态相对定位载波测量中采用求差法的原因，求差法有什么缺点。(p73)

4.差分定位的类型及各自的特点。(p78)

（1）位置差分：差分改正计算的数学模型简单、差分数据的数据量少、基准站与流动站要求观测完全相同的一组卫星

（2)距离差分:差分改正计算的数学模型较复杂、差分数据的数据量较多、基准站与流动站不要求观测完全相同的一组卫星

（3）单基准站局域差分：优点：结构、模型简单

缺点：差分范围小，精度随距基准站距离的增加而下降、可靠性差

（4）多基准站局域差分：优点：差分精度高、可靠性高，差分范围增大

缺点：差分范围仍然有限，模型不完善

（5）广域差分（W ADGPS ）：优点：差分精度高、差分精度与距离无关、差分范围大 缺点：系统结构复杂、建设费用高

（6）伪距差分：优点：基准站提供所有卫星的改正数，用户接收机只要观测任意4颗卫星 就可以完成定位。缺点：差分精度随基准站到用户的距离增加而减少。

（7）载波相位差分：可以使实时三维定位精度达到厘米级

5.周跳产生的原因及处理方法。

1、信被遮挡，导致卫星信号无法被跟踪

2、仪器故障，导致差频信号无法产生

3、卫星信号信噪比过低，导致整周计数错误

4、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

5、卫星瞬时故障，无法产生信号

周跳的探测与修复

设法找出周跳发生的时间和大小

屏幕扫描法

高次差或多项式拟和法

在卫星间求差法

用双频观测值修复周跳

根据平差后的残差发现和修复整周跳变

参数法

将周跳标记出来，引入周跳参数，进行解算

8.RTK 的定位原理及系统组成。

原理：在基准站上安置1台接收机为参考站， 对卫星进行连续观测，并将其观测数据和测站信息，通过无线电传输设备，实时地发送给流动站，流动站GPS 接收机在接收GPS 卫星信号的同时，通过无线接收设备，接收基准站传输的数据，然后根据相对定位的原理，实时解算出流动站的三维坐标及其精度（即基准站和流动站坐标差△X 、△Y 、△H ，加上基准坐标得到的每个点的WGS －84坐标，通过坐标转换参数得出流动站每个点的平面坐标X 、Y 和海拔高H ）。

组成:基准站网、数据处理中心、数据通信链路、用户部分

第六章

1.星历误差对单点定位和相对定位的影响。

星历误差对单点定位的影响主要取决于卫星到接收机的距离以及GPS 卫星与接收机构成的几何图形。广播星历误差对测站坐标的影响一般可达数米至数十米。

星历误差对相对定位的影响

4711~4102.51010b s b km ρ

ρ-∆∆⎛⎫= ⎪⎝⎭=⨯取，则广播星历对相对定位的影响为级。

2.卫星钟误差的处理方法有哪些。

1.钟差改正多项式 ()()2

210oc s oc s t t t a t t a a s -+-+=∆τ