GPS复习资料

绪论

GPS：全球定位系统的英文简称，它是美国国防部研制、组建、管理的一种军民两用的新一代卫星导航定位系统。采用距离交会原理进行工作。

SA政策：考虑到GPS在军事上的巨大应用潜力以及C/A码是公开向全球所有用户开放的这一基本政策，为防止敌对方利用GPS危害美国国家安全，美国国防部从1991年7月1日起在所有的工作卫星上实施SA技术。其主要的技术手段为：（1）在卫星的广播星历中人为地加入误差，以降低卫星星历的精度，这就是所谓的ε技术。

（2）有意识的使卫星钟频产生一种快速的变化

AS政策：是美国国防部为防止敌对方对GPS卫星信号进行电子欺骗和电子干扰而采取的一种措施。其具体的做法是在P码上加上严格保密的W码，使其模二相加产生完全保密的Y码。该措施从1994年1月31日起实施。

GNSS：全球导航卫星系统，包括GPS、俄罗斯的GLONASS，欧盟正在筹建中的Galileo，中国的北斗系统。

第二章

利用GPS进行定位时，所求的的测站点的坐标属于什么坐标系统？

一般为地心坐标，世界大地坐标系是美国建立的全球地心坐标系，其中WGS84被广泛使用。

如何实现两个三维坐标系统的转换？

第三章

导航电文：由GPS卫星向用户播发的一组反映卫星在空间的位置、卫星的工作状态、卫星钟的修正参数、电离层延迟修正参数等重要数据的二进制代码，也称数据码（D码）。

GPS系统由哪几部分组成？各组成部分的主要作用是什么？

(1)空间部分：连续向用户播发用于进行导航定位的测距信号和导航电文，并接

收来自地面监控系统的各种信息和命令以维持系统的正常运转。

(2)地面监控部分：

1)跟踪GPS卫星，确定卫星的运行轨道及卫星钟改正数，进行预报后再按

贵的格式编制成导航电文，并通过注入站送往卫星；

2)通过注入站向卫星发布各种指令，通过卫星的轨道及时钟读数，修复故

障或启用备用件等。

(3)用户部分：用GPS接收机来测定从接收机至GPS卫星的距离，并根据GPS卫

星所给出的观测瞬间卫星在空间的位置等信息来求出自己的三维位置、三维运动速度和钟差等参数。

GPS卫星所发射的信号所包括那些分量？其主要作用是什么？

(1)载波：可运载调制信号的高频振荡波。

(2)测距码：用于测定从卫星至接收机间的距离的二进制码。从性质上讲属于伪

随机噪声码。

(3)导航电文：是由GPS卫星向用户播发的一组反映卫星在空间的运行轨道、卫

星钟的改正参数、电离层延迟改正参数及卫星的工作状态等信息的二进制码，也称数据码(D码)。

GPS接收机分为哪几种类型？

根据用途不同分为：导航型、测量型、授时型

根据接收机信号频率数可分为单频和双频

请写出无摄运动中开普勒轨道参数的名称。

①升交点赤经Ω，②轨道倾角i，③轨道椭圆长半径a，④轨道椭圆偏心率e⑤近地点角距ω，⑥卫星过近地点的时刻t0

计算卫星位置的两种方法。

用广播星历计算、用精密星历计算。

第四章 GPS定位中的误差源

卫星星历误差：由卫星星历给出的卫星在空间的位置与卫星的实际位置之差称为卫星星历误差。

电离层延迟：电离层内带电离子的存在将影响无线电信号的传播，其传播速度会发生变化，传播路径也会略微弯曲，从而使用信号的传播时间Δt乘上真空中的光速c所得的距离ρ不等于从信号源到接收机的几何距离，产生所谓的电离层延迟。

对流层延迟：GPS卫星信号在对流层中的传播速度V=c/n，n为大气折射率，取决于气温气压和相对湿度等因子，因此其传播速度会发生变化，传播路径也会略微弯曲，由于上述原因使距离测量值产生的系统性偏差称为对流层延迟。

对广播星历和精密星历进行比较。

（1）广播星历：由GPS的地面控制部分所确定和提供的，经 GPS卫星向全球所有用户公开播发的一种预报星历。

（2）精密星历：为满足大地测量、地球动力学研究等精密应用领域的需要而研制的高精度事后星历。

相对而言，精密星历的精度比广播星历更高。

GPS定位中的误差源主要有哪些？

与卫星有关的误差：卫星星历误差；卫星钟的钟误差；相对论效应。

与信号传播有关的误差：电离层延迟，对流层延迟，多路径效应。

与接收机有关的误差：钟误差、位置误差、测量噪声

星历误差对定位的影响？消除和削弱星历误差影响的方法和措施？

在单位定位中，当卫星星历有误差时，会影响Pi的值，使常数项产生误差dLi，即卫星星历误差在接收机至该卫星方向上的投影，卫星星历误差也会使观测方程的系数（li,mi,ni）产生误差。

卫星星历误差对相对定位的影响比单点定位要小得多，采取的方法：采用精密星历，采用相对定位模式。

减弱电离层影响的有效措施有哪些？单频用户可以采用什么方法减弱电离层影响？

（1）利用电离层模型加以修正，利用双频观测，电离层模型的实测模型改正，

利用同步观测量求差。

（2）可以采用本特模型、国际参考电离层模型、克罗布歇模型。

列出必要公式来说明怎样利用双频观测值来消除测码伪距电离层延迟误差。

普通GPS测量中，常用的对流层延迟模型有哪些？

霍普菲尔德模型，萨斯塔莫宁模型，气象元素的测定，气象元素误差，提高对流层延迟改正数精度的方法，标准气象元素法

什么叫多路径误差？在GPS测量中可采用哪些方法来消除和削弱多路径误差？（1）在GPS测量中，被测站附近的物体所反射的卫星信号（反射波）被接收机天线所接收，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所谓的“多路径误差”。

（2）选择合适的测站，避开易产生多路径的环境①避免附近有大面积平静的水面②测站不宜选在山坡上③离开高层建筑物

选择合适的GPS接收机

适当延长观测时间

第五章

单点定位：利用一台GPS接收机的观测值确定该接收机在地球坐标系中的绝对坐标的方法。

相对定位：确定同步跟踪相同的GPS卫星信号的若干台接收机之间的相对位置（坐标差）的定位方法。

静态定位：如果待定点在地固坐标系中的位置没有可察觉到的变化，或虽有可察觉到的变化缓慢到在一个时段内可忽略不计，只有在第二次复测时其变化才能反映出来，因而在进行数据处理时，整个时段内的待定点坐标都可以认为是固定不变的一组常数。确定这些待定点的位置称为静态定位。

动态定位：如果在一个时段内，待定点在地固坐标系中的位置有显著变化，每个观测瞬间待定点的位置各不相同，则在进行数据处理时，每个历元的待定点坐标均需作为一组未知参数。确定这些载体在不同时刻的瞬间位置的工作称为动态定位。

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用的整周未知数。

写出载波相位测量的观测方程，并说明方程中各项符号的含义。

说明载波相位测量的实际观测值是什么？