《GPS原理与应用》复习有答案

《全球定位系统原理与应用》复习与思考

1、了解美国60年代初期研制的子午卫星导航系统组成。

1)卫星星座：由6颗独立轨道的极轨卫星组成

（i=90°，T=107min ，H=1075km ）

2）地面设有：4个卫星跟踪站，1个计算中心，1个控制中心，2个注入站， 海军天文台（负责卫星钟差，钟频改正）

2、了解美国90年代初期建成全球定位系统（GPS ）的系统组成。

3、了解我国的北斗一号导航系统的组成，定位精度如何。

定位精度：平面：±20m 垂直：±10m

4、GPS 卫星的测距码（C/A 码）如何产生有何作用？

产生：它是由两个10级反馈移位寄存器产生

作用：识别卫星，锁定信号，测量距离，解扩D 码，捕获P 码

5、掌握二进数列的模二和或者波形积的运算法则及其简单运算。

模二和：

波形积：←（A ）

)⊕

← （B ）

← （C ）

③ 运算规律：()()()C B A =⊕ ()()()B A C =⊕ ()()()A B C =⊕

6、认知和掌握两个结构相同m 序列模二和后，在码相同步以及码相不同步时的自相关

系数学表达的差异。

7、记忆卫星轨道开普勒六根数为的名称及代号。

轨道半长径的平方根(m)/轨道偏心率/历元t

oe

的轨道倾角(弧度)/

历元t

oe 的升交点准经度(弧度)/近地点角距(弧度)/ 历元t

oe

的平近点角(弧度)

8、导航型GPS接收机可分为哪几种类型？

船载型，车载型，机载型，星载型

9、测地型GPS接收机可分为哪几种类型？

单站差分型，局域差分型，广域差分型

10、了解重建载波信号的方法和原理。

11、了解GPS接收机微处理器（CPU）的工作程序。

12、用什么方法可以求解整周未知数（整周模糊度）？

1）已知点坐标法 2）多普勒法（四差法） 3）伪距法 4)经典方法 5）快速

连续测量：当被跟踪卫星有视向位移时，还可根据载波信号的相位差变化量，读出相位变化的整周计数（Intφ）。

14、了解GPS接收机载波相位测定时，产生周跳原因的各种原因。

15、了解整周跳变探测修复的各种方法。

荧幕扫描探测法

①此法目视判断直观，早期被广泛使用。②只能发现大周跳，无法精确修复。

高次差探测法

①此法可发现几十周的跳变。②原理与差值含义（55~56页表）：③可利用高次插值公式，内插修复。④但对于1~2周的跳变无法探测修复。

多项式拟合法

①此法可修复几周的跳变。②能实现计算机自动探测修复。③拟合公式：

ΔIntφi=a0+a1(ti-ti-1)+a2(ti-ti-1)2+a3(ti-ti-1)3+a4(ti-ti-1)4

④计算步骤：

用i =0~5项，列方程求系数a0~4

用公式预报ΔIntφ6与实测ΔIntφ6比较

如无误用i =1~6，重新求系数a0~4

用公式预报ΔIntφ7与实测ΔIntφ7比较

如有误用ΔIntφ7修复实测ΔIntφ7

修复后用i =2~7，重新求系数a0~4.......

在卫星间求差法

此法可探测修复1~2周的跳变(随机跳变)。②并可甄别随机跳变或系统误差。

③计算步骤：用不同卫星的四次差在相同历元间求差。

发现周跳则逐周修改原始数据重新求四次差。直至四次差之差的残差很小为止。

④有随机跳变的卫星不能太多。

5）用双频观测值修复周跳法

16、了解美国GPS政策以及对付美国GPS政策的方法。

17、哪些GPS测量误差可通过差分技术消除？哪些GPS测量误差不能通过差分技术消

除？

可消除：①卫星钟差；②星历误差；⑥本机钟差。

不可消除：⑤多路径反射；⑦通道误差。

条件：1）基准站与用户必须观测同一组卫星，即范围在100km之内

2）已知基准站的GWS-84的精密坐标（X

0，Y

，Z

）

原理：1)基准站通过GPS卫星，实时（t

）测定本站坐标（X，Y，Z）

2)计算坐标改正数及其时间导数

3)将改正参数发送用户，修正实测坐标（X’p，Y’p，Z’p）

优点：计算简单，适用于各种GPS定位仪

缺点：用户接收机通道越少或定位相对距离越远，精度越低(<50km为宜) 20、了解伪距差分的条件、原理和优缺点。

条件：1）基准站与用户至少有4颗相同的观测卫星

2）已知基准站的GWS-84的精密坐标（X

0，Y

，Z

）

原理：1）基准站通过卫星(i)星历坐标(X i，Y i，Z i)，实时（t0）计算站星几何距离(Di)

2）基准站测定卫星(i)t

时刻的伪距

时刻的伪距改正数及其时间导数

3）计算t

时实测伪距，计算即时（t）P点坐标

4）将改正参数发送用户P，修正t

优点：计算简单，适用于各种GPS定位仪，用户接收通道与定位精度关联不大缺点：定位相对距离越远，精度越低(<100km)

21、了解单点定位几何精度（GDOP）的涵义。

涵义：由GPS于接收机作顶点构成的多面体的体积V决定的测量精度。

观测一个时段如何确定独立基线数和基线总数？

同步环：3台以上接收机同步观测所得的基线闭合环。

（可提高测量点的解算精度）

异步环：含有非同步观测基线的闭合环。（起发现粗差，检测精度的作用）

独立环：各边均由独立观测基线构成的闭合环。

独立基线：N台接收机同步观测，可得N-1条独立基线。

（能够确定同步观测点坐标的最少基线数）

非独立基线：在同步环中除了独立基线之外的基线。

（可检测独立基线所计算的点坐标）

24、了解GPS网测量过程的各种连接方式及其特点。

1)星形连接

2）点连式

3）边连式图形

4）边点混合连接式

5）网连式

6）三角锁连接

25、简述子午卫星导航定位原理。

在已知子午卫星空间坐标前提下，利用一颗卫星信号的多普勒效应，测定该卫星4个时段相对观察者的视向位移，通过部列4个双曲面方程求解出测点坐标。

26、简述GPS卫星导航定位原理。

GPS接收机利用码分多址技术与码相关锁相放大技术，同时对4颗以上的卫星进行伪距测定，再通过修正后的站星几何距离解算站位坐标。

27、简述我国双星卫星（北斗1号）导航系统定位原理。

地面中心站通过2颗静止卫星传送测距信号，根据用户应答信号的时差计算