卫星定位原理与应用复习参考
GPS原理与应用 复习资料 考试重点
1.GPS定位系统有哪几部分组成的？各部分的作用是什么？（1）GPS卫星星座1.接受地面站发来的导航电文和其他信号2.接受地面站的指令,修正轨道偏差并启动备用设备3.连续不断地向地面发送GPS导航和定位信号（2）地面监控系统: 一个主控站：收集数据；处理数据；监测协调；控制卫星三个注入站：将主控站发来的导航电文注入到相应卫星的存储器五个监测站：接收卫星信号，为主控站提供卫星的观测数据（3）GPS信号接收机：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2.GPS信号接收机的任务是：能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行，对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理，以便测量出GPS 信号从卫星到接收机天线的传播时间，解译出GPS卫星所发送的导航电文，实时地计算出测站的三维位置，甚至三维速度和时间。
3.GPS接收机主要由接收机天线单元、GPS接收机主机单元和电源三部分组成。
完全定义一个空间直角坐标系必须明确：①坐标原点位置②三个坐标轴的指向③长度单位2.参心坐标系和质心坐标系的定义：参心是椭球的几何中心，质心是椭球的质量中心4.WGS—84坐标系的定义原点位于地球质心，Z轴指向BIH1984.0定义的协议地球极（CIP）方向，X轴指向BIH1984.0的零子午面和CIP赤道的交点，Y轴与Z,X轴构成右手坐标系。
5.导航电文（卫星电文、数据码/D码）：GPS卫星的导航电文是用户用来定位和导航的数据基础。
主要包括：卫星星历，时钟改正，电离层时延延正，工作状态信息以及C/A码转换到捕获P码的信息。
6.GPS使用L1,L2两种载波的目的：目的在于测量出或消除掉由于电离层效应而引起的延迟误差。
7.C/A码和P码的含义C/A码是用于粗测距和捕获GPS卫星信号的伪随机码。
P码是卫星的精测码。
8. 二体问题：忽略所有的摄动力，仅考虑地球质心引力研究卫星相对于地球的运动，在天体力学中，称之为二体问题。
GPS原理与应用复习总结要点
3 轨道 倾角 （度）
56 平 均 高 度 （ km ）
23616 周 期 （ hm ）
14h 卫 星 射 电 频 率 L1
1561-1569MHz 卫 星 射 电 频 率 L2
1224-1232MHz C/A 码 频 率
1176.75 MHz (E
GLONASS 21+3
3 64.8 19100 11h15m 1602-1616MHz 1246-1256MHz 511 kHz
卫星高度为 20200km,卫星运行周期为 11 小时 58 分；
载波 L1 频率为 1575.42MHz， L2 为 1227.60MHz。
GPS工作卫星情况：
在轨重量 843.68kg ，设计寿命七年半；
在轨时依靠太阳能电池及镉镍蓄电池供电；
有 12 根螺旋形天线组成的阵列天线，向地面发射张角为
目前已有 GPS与 GLONSS集成的接收机， 这样 GLONSS可与 GPS卫星一起定位， 使可 接受的卫星数目增加一倍， 提高定位精度， 也可有效地削弱美俄两国对各自定位系统的可能 控制，提高定位的可靠性和安全性。
1.1.5 伽利略 (Galileo)GNSS 系统 Galileo 系统建设始于 2002 年，计划 2008 年投入使用， 我国参与了该系统的投资建设， 是一个全开放型的高精度的民用卫星导航定位系统。
功能： 1 、定位
2、通讯 3 、授时
第一章 绪论
1.2 GPS 系统组成
GPS系统包括三大部分：
空间部分— GPS卫星星座； 地面控制部分—地面监控系统；
用户设备部分— GPS信号接收机。
1.2.1 GPS 工作卫星及其星座
(完整word版)GPS原理及应用题目及答案
GPS原理及应用复习题目一．名词解释1二体问题：2真近点角、平近点角、偏近点角：3多路径效应：4无约束平差和约束平差5．章动6．异步观测7．接收机钟差8．周跳9．三维平差10．岁差11．同步观测12．卫星钟差13．整周未知数14．二维平差二．填空题1.GPS工作卫星的地面监控系统包括__________ 、__________ 、__________ 。
2.GPS系统由__________ 、__________ 、__________ 三大部分组成。
3.按照接收的载波频率，接收机可分为__________ 和__________接收机。
4.GPS卫星信号由、、三部分组成。
5.接收机由、、三部分组成。
6.GPS卫星信号中的测距码和数据码是通过技术调制到载波上的。
7. 1973年12月，GPS系统经美国国防部批准由陆海空三军联合研制。
自1974年以来其经历了、、三个阶段。
8.GPS 卫星星座基本参数为：卫星数目为、卫星轨道面个数为、卫星平均地面高度约20200公里、轨道倾角为度。
9.GPS定位成果属于坐标系，而实用的测量成果往往属于某国的国家或地方坐标系，为了实现两坐标系之间的转换，如果采用七参数模型，则该七个参数分别为，如果要进行不同大地坐标系之间的换算，除了上述七个参数之外还应增加反映两个关于地球椭球形状与大小的参数，它们是和。
10.真春分点随地球自转轴的变化而不断运动，其运动轨迹十分复杂，为了便于研究，一般将其运动分解为长周期变化的和短周期变化的。
11.GPS广播星历参数共有16个，其中包括1个，6个对应参考时刻的参数和9个反映参数。
12．GNSS的英文全称是。
13．载体的三个姿态角是、、。
14、GPS星座由颗卫星组成，分布在个不同的轨道上，轨道之间相距°，轨道的倾角是°，在地球表面的任何地方都可以看见至少颗卫星，卫星距地面的高度是km。
15、GPS使用L1和L2两个载波发射信号，L1载波的频率是MHZ，波长是cm，L2 载波的频率是MHZ，波长是cm。
613山东财经大学成人高等教育期末考试-卫星定位原理与应用复习题-专升本精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版《卫星定位原理与应用》复习题A一、填空题1、中国目前正在建设的导航系统的名称是。
2、GPS系统的主要作用有导航、定位和。
3、通过GPS静态测量可以获得地面点的维坐标。
4、伽利略卫星导航定位系统隶属于。
5、GPS系统所包含的卫星数目有颗。
二、选择题1、随着国际和国内形势的变化，美国采取了（）项GPS政策，以最大限度的维护本国利益。
A.2B.3C.4D.52、与信号传播有关的误差主要有电离层延迟、（）和多路径效应。
A.大气层延迟B.平流层延迟C.臭氧层延迟D.对流程延迟3、GPS网中的基线向量实际上是两点间的（）。
A.长度差B.坐标差C.角度差D.高度差4、2020年，将出现4大（）导航定位系统并存的现象。
A.试验性B.区域性C.全球性D.军用性5、GPS网的建立过程主要有设计准备、测量实施和（）。
A.数据处理B.技术总结C.成果输出D.成果验收三、判断题1、到目前为止，GPS接收机国内还不能生产。
（）2、GPS测量可以在任何时间和任何气候条件下进行。
（）3、在定位过程中产生的误差都是由错误操作造成的。
（）4、GPS卫星发射的信号由载波、测距码和导航电文三部分组成。
（）5、RTK全称为实时静态测量。
（）四、名词解释1、GPS接收机2、相对论效应3、静态定位4、GPS网5、同步观测五、简答题1、GPS系统中主控站的作用？2、GPS静态测量的特点？3、GPS定位中出现的误差按照来源的分类？4、请至少列举出五个GPS技术应用的不同领域？5、GPS卫星的作用？《卫星定位原理与应用》复习题B一、填空题1、随着国际和国内形势的变化，美国采取了项GPS政策，以最大限度的维护本国利益。
2、GPS的中文全称是。
3、GPS系统由个部分组成。
4、美国建立GPS系统的初衷是为了用途。
5、GPS测量中的误差按照性质分为系统误差和。
二、选择题1、中国目前正在建设的导航系统的名称是（）。
A.北斗B.GPSC.格洛纳斯D.伽利略2、GPS系统的作用包括（）。
(完整word版)GPS测量原理与应用复习资料
GPS 测量原理及应用第一章绪论•GPS 的含义：全球定位系统（GPS）是一个空基全天候导航系统，它由美国国防部开发，用以满足军方在地面或近地空间内获取在一个通用参照系中的位置、速度和时间信息的要求。
•卫星导航系统分类：①按用户接收机是否发射信号分类：无源系统、有源系统。
②按测量的参数分类：测距导航系统、测距离差导航系统、卫星多普勒导航系统、测角导航系统、混合系统。
③按卫星运行轨道高度分类：低轨道（近地轨道）、中高轨道、同步轨道。
④④按工作区域分类：全球覆盖系统、区域覆盖系统。
–北斗一号卫星导航定位系统：①北斗导航系统同时具备定位与双向通信能力，可以独立完成移动目标的定位与调度功能；GPS 系统本身不具备通信能力，需要和其他通讯系统结合才能实现移动目标的远程定位与监控功能。
②北斗导航系统是区域性导航系统；GPS系统是全球性导航系统。
③北斗导航系统是由我国自主控制；GPS系统是由美国军方控制。
–欧盟伽利略系统：①空间段：由分布在三个轨道上的30 颗中等高度轨道卫星（MEO）构成，每个轨道面上有10 颗卫星（9 颗正常工作，1 颗运行备用）；轨道面倾角56 度。
②地面段：包括全球地面控制段、全球地面任务段、全球域网、导航管理中心、地面支持设施地面管理机构。
③用户：用户端主要就是用户接收机及其同等产品，伽利略系统考虑将与GPS、GLONASS 的导航信号一起组成复合型卫星导航系统，因此用户接收机将是多用途、兼容型接收机。
–前苏联GLONASS 系统：星座轨道为3个等间距椭圆轨道，轨道面间夹角120°，轨道倾角64.8°，偏心率0.01，每个轨道上等间距地分布8颗卫星。
卫星离地高度19100km，绕地运行周期为11 时15 分，地迹重复周期为8 天，轨道同步周期17圈。
其卫星轨道倾角大于GPS卫星轨道倾角，所以在高纬度地区的可视性好。
面控制系统包括1 个系统控制中心、1 个指令跟踪站，网络分布于俄罗斯境内。
GPS原理与应用复习资料(测绘03)
3 二维约束平差
（1）E0、E1、E2椭球
（2）E1椭球变换求二维基线向量 （3）E2椭球变换求二维基线向量
4 地面起算控制点选取原则
5 地面起算控制点兼容性分析
八、GPS水准
1 常用的高程系统
（1）大地高系统
（2）正高系统 （3）正常高系统
2 确定大地水准面的传统方法
（1）天文大地水准法 （2）天文重力水准法
Chapter 3 GPS定位系统信号和接收机 的基本工作原理
GPS卫星信号采用组合码调制技术（伪随机码扩频技 术） 组合码调制技术：将卫星导航电文（基带信号）经伪 随机码扩频技术成为组合码，再对L频段的载波进行BPSK 调制（正交调制）。 作 用：提高系统导航定位精度，使系统具有很高的抗 电子干扰能力和极强的保密能力。 分为二级调制:第一级是导航电文调制到测距随机码， 第二级是测距码调制到载波。
参照力学中数值计算的加权残差法，利用自组织原理选取薄板受离 散负载时的小挠度变形模型进行拟合。
4 常用的GPS高程拟合方法
（1）二次曲面拟合（n＞6） （2）平面拟合（n=3）
（3）平移拟合（n＜3）
Chapter 8 GPS定位技术的应用
1、在测量学中的主要应用：
大地测量、地球动力学的研究，地区性测量控制网的联测，海洋 测量，精密工程测量，工程变形监测和地籍测量等。
（4）异步观测环闭合差
（5）重复基线闭合差
3 双差固定解、双差浮点解
（1）双差固定解 （2）双差浮点解
六、GPS测量的周跳
1 周跳产生原因
1）由于顶空障碍物阻挡，造成卫星信号暂时中断；
2）由于电离层条件差、多路径效应和卫星高度过低等原因，造成卫星 信号的信噪比过低； 3）接收机软件发生故障，导致错误的信号处理。
GPS测量原理与应用-总复习-总结1
第一章绪论1.GPS系统的组成空间部分（GPS卫星星座）设计星座: (21+3)/6当前星座: 31颗6个轨道平面, 平均轨道高度20200km地面控制部分（地面监控系统）一个主控站: 成导航电文传送到注入站; 负责监测整个地面监测系统的工作三个注入站: 将主控站发来的导航电文注入发送到相应卫星五个监测站: 主要任务: 为主控站提供卫星的观测数据用户设备部分（GPS接收机、数据处理软件）天线单元和接收单元2.GPS卫星的作用①用L波段无线载波向GPS用户连续不断地发送导航定位信号。
②在卫星飞越注入站上空时, 接收由地面注入站用S波段发送到卫星的导航电文和其他有关信息, 并通过GPS信号电路, 适时地发送给广大GPS用户。
③接收地面主控站通过注入站发送到卫星的调度命令, 适时地改正运行偏差或启用备用时钟。
3.GPS系统的特点（1）定位精度高•GPS相对定位精度在50km以内可达10-6, 100～500km 可达10-7,1OOOkm以上可达10-9。
•工程精密定位中, 平面位置误差小于1mm（2）观测时间短（3）测站间无需通视（4）可提供三维坐标（5）操作简便（6）全天候作业（7）功能多, 应用广4.GLONASS.（21＋3）/35.GALILEO（27+3）/36.北斗卫星导航系统6-1系统组成①空间部分: （2+1）地球同步轨道卫星（东经80°~140°和110.5°赤道上空）②地面控制部分一个地面中心站:接收用户终端的应答信号/数据处理/分发给用户若干监测站:③用户终端: 北斗导航定位接收机: 基本型/通信型/授时型/指挥型6-2 BDS系统的定位原理利用两颗地球同步卫星进行双向测距, 进行距离交会得到用户的平面位置（高程则由地面数字高程模型得到）6-3 BDS系统的作业流程地面中心站→卫星1→用户→卫星1→地面中心站→用户（l）地面中心站连续向北斗卫星发射信号, 经卫星接收、放大、变频后再播发给用户；（2）用户终端接收到卫星信号后注入必要的测站信息, 放大变频后再将应答信号播发给两颗北斗导航卫星；（3）两颗北斗导航卫星收到用户的应答信号后, 放大变频, 再将信号送往地面中心站；（4）地面中心站量测出卫星信号的到达时间后, 采用距离交会法求得用户的平面位置（用户的高程则是通过地面高程模型获得）；（5）地面控制中心再通过卫星将计算结果告诉用户6-4 BDS系统的特点①主动式定位方式（接收卫星信号, 且发射应答信号）, 隐蔽性差②定位速度慢, 用户数量受到一定的限制用户不能独立进行定位, 计算工作必须在地面中心站内完成。
GPS卫星定位原理及其在测绘中的应用》复习材料
1、GPS概念：全球定位系统。
2、GPS应用于导航定位的特点：①全球地面（范围内）连续覆盖；②功能多，精度高；③实时定位速度快；④抗干扰性能好，保密性强；⑤静态定位观测效率高；⑥应用广泛。
3、GPS应用于测量的特点：①观测站之间无需通视，但其上空150°仰角范围内不能有障碍物（通视和网形）；②定位精度高；③提供三维坐标（平面和高程精度不一样）；④观测时间短，效率高；⑤操作简便，自动化程度高；⑥成本低，经济效益高；⑦全天候作业。
4、WGS—84坐标系的定义：坐标系的原点是地球的质心，Z轴指向BIH1984.0定义的协议地球极（CTP）方向，X轴指向BIH1984.0的零度子午面和CTP赤道的交点，Y轴和Z、X构成右手坐标系。
5、地面监控部分工作流程6、主控站、监控站和注入站的作用㈠主控站（1个，还有1个备用主控站）功能：（1）采集数据；（2）编辑导航电文：注入电文和星历，传送到注入站；（3）诊断功能：整个地面支撑系统和卫星的健康状况；（4）调整卫星：预定轨道、卫星调度和用备份卫星取代失效的工作卫星。
㈡监测站（5个）作用：接收卫星数据，采集环境数据，存储并传送给主控站。
㈢注入站（3个）作用：将导航电文注入GPS卫星,并监测其准确性。
7、GPS卫星的导航电文主要内容：包含该卫星的星历，卫星工作状况，系统时间，时钟改正，轨道摄动改正，电离层时延改正即电离层折射参数，大气折射改正，由C/A码捕获P码的信息，卫星的概略星历等导航信息。
8、世界时（UT）、协调世界时（UTC）和GPS时（GPST）之间的关系：GPS时间系统简称GPS时，是以原子频率标准为基准，由主控站按照美国海军天文台的协调世界时（UTC）进行调整的，在1980年1月6日零时，是两个时系对齐，GPS时与UTC相似，都属于原子时，所不同的是协调世界时在年末（必要时在6月30日）可能通过跳秒来保持与世界时接近，而为保持导航的连续性，GPS时不能跳秒，若有必要，可由主控站对卫星钟的运行状态进行调整，即对卫星钟的速度进行调整，是GPS时与世界时保持一致。
gps原理与应用考试题
gps原理与应用考试题1. 什么是GPS定位原理？GPS定位原理是通过接收GPS卫星发射的无线电信号来确定接收器位置的一种技术。
GPS系统中的接收器同时接收来自多颗卫星的信号，并测量到达接收器的每颗卫星信号传播的时间差。
通过计算不同卫星信号的传播时间差，并结合卫星位置的已知信息，可以得出接收器的位置。
2. GPS定位原理中的时间差测量是如何实现的？时间差测量是通过接收器和卫星之间的信号传播时间差来确定接收器位置的。
接收器中包含一个高精度的时钟来测量信号的到达时间。
卫星发射信号时，将携带有发射时刻的时间戳，接收器接收到信号后，记录下接收时刻的时间戳。
通过比较两个时间戳的差值，即可得到信号的传播时间差。
3. GPS定位原理中的假设条件有哪些？GPS定位原理的假设条件包括：- 假设卫星的位置已知，能够提供精确的位置信息。
- 假设信号传播的速度是恒定的，即光速。
- 假设接收器的时钟是精确且可靠的，能够准确测量时间差。
- 假设信号在空间中传播时不受干扰或衰减。
4. GPS定位应用的主要领域是什么？GPS定位应用的主要领域包括导航、地图服务、车辆追踪、军事应用、气象预报、测绘、航空航天等。
在这些领域中，GPS定位技术提供了实时的位置信息，帮助人们进行导航、定位、追踪等操作。
5. GPS定位技术的优势有哪些？GPS定位技术的优势包括：- 全球覆盖：GPS系统由多颗遍布全球的卫星组成，可实现全球范围的定位服务。
- 高准确性：GPS定位技术能够提供米级或亚米级的位置精度。
- 实时性：GPS系统可以实时获取位置信息，提供迅速的导航和定位服务。
- 多功能性：GPS定位技术可以应用于多个领域，如导航、测绘、军事等。
- 成本效益：与传统的定位技术相比，GPS定位技术更经济实用。
- 易用性：GPS设备操作简单，用户只需准备接收器设备即可进行定位应用。
注意：以上题目均做了修改，以避免有相同的标题文字。
卫星定位原理及应用的试题
卫星定位原理及应用的试题第一部分：卫星定位原理（500字）1.什么是卫星定位？–卫星定位是利用人造卫星系统的测量信息来确定地面或空中目标位置的技术。
它通过测量接收到的卫星信号的时间、频率或相位等信息，并结合卫星的预知数据，计算出目标的位置坐标。
2.卫星定位的基本原理有哪些？–GPS定位：全球定位系统（GPS）是一种使用空间分布在绕地轨道上的卫星发射器和地面控制设备，提供高度精确的位置、速度和时间信息的定位系统。
它利用三角测量原理，通过接收多颗卫星信号并计算信号传播时间差，确定目标位置。
–北斗导航：北斗导航系统是中国自主研发的卫星导航系统。
其原理与GPS类似，利用北斗卫星的信号来计算目标位置。
–GLONASS定位：GLONASS定位系统是俄罗斯研发的卫星导航系统，原理与GPS相似，通过接收GLONASS卫星的信号计算目标位置。
–Galileo导航：Galileo导航系统是欧盟研发的卫星导航系统，与GPS类似，通过计算接收到的Galileo卫星信号的差异来确定目标位置。
3.卫星定位的工作原理是什么？–卫星定位系统由卫星发射器、目标接收设备和地面控制站组成。
卫星发射器发射信号，目标接收设备接收到卫星信号后，计算信号传播的时间差，并结合地面控制站提供的卫星的预知数据，确定目标位置坐标。
–传播时间差的计算基于信号的传播速度。
由于光速是一个已知常数，可以使用信号传输的时间差来计算目标与卫星之间的距离。
通过同时接收到多颗卫星的信号并计算距离，可以在地球上确定目标的位置坐标。
4.卫星定位的精度有多高？–GPS定位的精度通常在几米到十几米，具体精度取决于使用的卫星信号的质量和数量。
北斗导航系统的精度也在这个范围内。
GLONASS和Galileo导航系统的精度也类似。
–对于更高精度的定位需求，可以采用差分定位技术。
在差分定位中，参考站接收到卫星信号后，与已知位置的参考站进行比较，并计算信号传输的延迟差异。
然后，将这个差异应用到目标接收设备上，从而提高定位的精度。
卫星定位原理与应用复习参考PPT课件
6.获取途径不同：广播星历通过无线电信号，精密星历 通过网络通信下载。
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卫星导航系统与信号
GPS系统由三部分组成
– 空间部分 – 地面控制部分
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– 用户设备部分
GPS卫星星座 主控站：1个 监测站：5个 注入站：3个 通讯与辅助系统
用户机、车载机
接收设备
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卫
星
运
动
与
星
历
a为轨道的长半径 为近地点角距 v为卫星的真单近击编点辑角标题 i为轨道面倾角
e为轨道椭圆偏心率 为升交点赤经
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卫
星
运
动
与
星
历
（Ω, ω, i）确定了开普勒椭圆在轨道平面上的定向；
（Ω,i）唯一地确定了卫星轨道平面在真天球坐标系中的位
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卫
星
运
动
与
星
历
一、卫星运行的轨道为一椭圆，该椭圆的一个焦点与地球 质心重合
单 二明击、卫编卫星辑星在标的椭题地圆心轨向道径上在的单运位行时速间度内是所不扫断过变的化面的积，相在等近。地表点 处速度最大，在远地点处速度最小。（动能、位能之和不 变）
三、卫星运行周期的平方与轨道椭圆长半径的立方之比为 一常量，等于GM的倒数。
站心直角坐标(N,E,U)与站心极坐标 (r,A,h) ）
单击编辑标题
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时
间
系
统
时刻
时刻是指发生某一现象的瞬间。在天文学和 卫星定位中，所获取数据对应的时刻也称历 元。
单击编辑标题
GPS原理及应用期末复习资料
天球坐标系：是一种惯性坐标系，其坐标原点及各坐标轴指向在空间保不变，用于描述卫星运行位置和状态。
描述星体相对于地球的角度位置。
地球坐标系：与地球相关联的坐标系，用于描述地面点的位置。
国家坐标系：各国为进行测绘和处理其成果，规定在全国范围内使用统一坐标系框架的坐标系统。
独立坐标系：相对独立于国家坐标系为的局部平面直角坐标系。
黄道：当地球绕太阳公转时，地球上观测者所看到的太阳在天球上运动的轨迹。
黄极：通过天球中心且垂直于黄道面的直线与天球的交点称为黄极。
春分点：当太阳在黄道上从天球南半球向北半球运行时，黄道与天球赤道的交点。
赤经：赤道坐标系的经向坐标，过天球上一点的赤经圈与过春分点的二分圈所交的球面角。
赤纬：赤道坐标系的纬向坐标，从天球赤道没过天球上一点的赤经圈量到该点的弧长。
岁差：在日月引力的作用和其他天体对地球隆起部分的作用下，地球自转轴方向不在保持不变，使春分点子在黄道上产生缓慢西移的现象。
章动：在日月引力等因素的影响下，瞬时北天极将绕瞬时平北天极产生旋转，形成椭圆轨迹的现象。
极移：地球自转轴相对地球体的位置并不是固定的，而地极点子啊地球表面上的位置是随时间变化的。
大地坐标系：地球椭球的中心与地球质心重合，椭球短轴与地球自转轴重合，大地纬度为过地面点的椭球法线与椭球赤道面的夹角，大地纬度为过地面点的椭球子午面与格林威治平子午面的夹角。
世界时：国际上大约有100个原子钟，通过相互对比个经数据处理，推算出来统一的时间系统。
力学时：太阳系质心力学时是相对于太阳系质心的运动方程所采用的时间参数，地球质心力学时是相对于地球质心的运动方程…协调时：以原子时秒长为基础，在时刻上尽量接近于世界时的一种折中的时间系统。
GPS时间系统：属于原子时系统，其秒长于原子时相同，但却与国际原子时具有不同的原点。
开普勒定理：卫星运动的轨迹是一个椭圆，而该椭圆的一个焦点与地球的质心重合；卫星在过地球质心的平面内运动，其向径在相同时间内所扫过的面积相等；卫星运行周期的平方，通轨道椭圆长半径的立方之比为一常量，而该常量风雨地球引力常数GM的倒数。
《GPS原理及应用》(第三版)期末复习重点
《GPS原理及应用》（第三版）期末复习重点第1章绪论1.北斗卫星导航系统由三大部分构成：空间部分、地面部分、用户部分2.有源定位及无源定位3.RNSS无线电卫星导航服务（无源时间测距技术）RDSS无线电卫星测定服务（有源时间测距技术）4.北斗卫星导航系统的坐标系统采用了中国2000大地坐标系统(CGS20002),系统时间称为北斗时，属于原子时。
5.北斗卫星导航系统使用码分多址CDMA技术,在L波段和S波段发送导航信号,在L波段的B1,B2,B3频点上发送服务信号,包括开放的信号和需要授权的信号。
6.GPS系统主要由三大部分组成:空间星座部分、地面监控部分、用户设备部分7.GPS卫星的基本功能:①接收和储存由地面监控站发出的导航信息，接收并执行监控站发出的控制指令。
②在卫星上设有微处理机，可进行部分必要的数据处理工作；③通过星载铯钟和铷钟提供精密的时间标准；并向用户发送定位信息8.GPS卫星地面监控部分,包括:卫星监测站、主控站、信息注入站9.简述卫星定位系统相对于常规测量技术的特点①观测者之间无需通视②定位精度高③观测时间短④提供三维坐标⑤操作简便⑥全天候作业第2章 GPS定位的坐标系统及时间系统1.GPS定位测量中,采用两类坐标系:天球坐标系、地球坐标系天球坐标系是一种惯性坐标系2.天轴：地球自转轴的延伸直线3.天极:天轴与天球的交点Pn和Ps称为天极,Ps称南天极,Pn称北天极4.天球赤道面:通过地球质心M并与天轴垂直的平面天球赤道：赤道面与天球相交的大圆。
天球赤道是一个半径任意大的圆圈.5.天球子午面：包含天轴并通过地球上任意点的平面天球子午圈：天球子午面与天球相交的大圆。
6.时圈：通过天轴的平面与天球相交的半个大圆7.黄道：地球公转的轨道面与天球相交的大圆。
即当地球绕太阳公转时，地球上观测者所见到太阳在天球上运动的轨迹8.黄赤交角:黄道面与赤道面的夹角,约为23.5°9.黄极：通过天球中心且垂直于黄道面的直线与天球的交点。
gps原理与应用复习题及答案
gps原理与应用复习题及答案1. GPS系统的全称是什么？答案：全球定位系统（Global Positioning System）。
2. GPS系统由哪几部分组成？答案：GPS系统由空间部分、地面控制部分和用户设备部分组成。
3. 请简述GPS卫星的轨道特性。
答案：GPS卫星运行在中圆地球轨道（MEO），轨道高度约为20200公里，轨道倾角为55度，每颗卫星绕地球一周的时间为11小时58分，卫星轨道面均匀分布在六个平面上，每个平面四颗卫星。
4. GPS定位的基本原理是什么？答案：GPS定位基于测量用户设备与至少四颗卫星之间的距离，通过解算这些距离来确定用户设备的三维位置和时间信息。
5. GPS信号中包含哪些主要的信息？答案：GPS信号包含伪距（pseudorange）信息、卫星的星历（ephemeris）信息、卫星的时钟校正参数以及电离层延迟参数等。
6. 什么是差分GPS（DGPS）？答案：差分GPS是一种通过一个已知位置的基准站向用户发送差分改正信息，以提高定位精度的技术。
7. GPS在哪些领域有应用？答案：GPS在导航、测绘、交通管理、农业、航空、海洋、灾害监测等多个领域有广泛应用。
8. 请解释GPS的定位精度是如何受到卫星几何分布（DOP值）影响的。
答案：DOP值是描述卫星几何分布对定位精度影响的参数，包括位置精度（PDOP）、水平精度（HDOP）和垂直精度（VDOP）。
DOP值越小，定位精度越高。
9. GPS定位中常见的误差源有哪些？答案：GPS定位误差源包括卫星钟差、星历误差、电离层延迟、对流层延迟、多路径效应以及接收机噪声等。
10. 什么是GPS的载波相位测量技术？答案：载波相位测量技术是一种利用接收机和卫星之间的载波相位差来确定位置的技术，相较于伪距测量，它能够提供更高的定位精度。
卫星定位原理与应用复习参考共89页文档
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
卫星定位原理与应用复习参考
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
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单击编辑标题
测距码：用于测定从卫星到接收机间距离的二进制码
数据码:包含有关卫星的星历、卫星工作状态、时间系 统、卫星钟运行状态、轨道摄动改正、大气折射改正和 由C/A码捕获P码等导航信息
卫
星
导
航
系
统
与
信
号
载波： L1载波，L2载波，L5载波
单击编辑标题
由卫星上的原子钟直接产生，频率为10.23MHz,卫星信号的 所有成分均是该基准频率的倍频或分频
卫
星
导
航
系
统
与
信
号
GPS系统由三部分组成
– 空间部分 GPS卫星星座 – 地面控制部分 主控站：1个 监测站：5个 注入站：3个 单击编辑标题 通讯与辅助系统 – 用户设备部分 用户机、车载机 接收设备
卫
星
导
航
系
统
与
信
号
GPS卫星信号包含三种信号分量：载波、测距码和数据码
载波:运载调制信号的高频震荡波
时
间
系
统
时间系统 恒星时 太阳时、世界时 历书时、力学时 原子时、卫星定位时间系统 协调世界时UTC
单击编辑标题
计量依据 以春分点为参考的地球自转 以太阳为参考的地球自转 地球公转（已被原子时替代） 原子钟 原子钟+闰秒
高
程
系
统
高程系统 点的高程：有正高、正常高、大地高、相对高程。 正高：地面点沿铅垂线至 大地水准面的距离。 正常高：地面点沿铅垂线 至似大地水准面的距离。 大地高：地面点沿法线至 椭球面的距离。 相对高：地面点沿铅垂线 至任一水准面距离。 单击编辑标题
卫
星
运
动
与
星
历
a为轨道的长半径
为近地点角距
单击编辑标题 v为卫星的真近点角
i为轨道面倾角 e为轨道椭圆偏心率 为升交点赤经
卫
星
运
动
与
星
历
（Ω, ω, i）确定了开普勒椭圆在轨道平面上的定向；
（Ω,i）唯一地确定了卫星轨道平面在真天球坐标系中的位 置关系单击编辑标题 ；
（a, e, f）唯一的确定了卫星轨道的形状、大小和卫星在轨道
天球坐标系与地球自转无关，用于描述卫星运行位置和状态。 地球坐标系随同地球自转，可看作固定在地球上的坐标，用于 描述地面观测站的位置。 站心坐标系随同地球自转，可看作固定在地球上的坐标，用于 描述地面观测站与卫星的关系、卫星在空中的分布情况 。 Nhomakorabea时
间
系
统
岁差
地球接近于一个赤道隆起的椭球体，在日月和其它天体 引力对地球隆起部分的作用下，地球在绕太阳运行时， 自转轴方向不再保持不变，从而使春分点在黄道上产 生缓慢西移 单击编辑标题
上的瞬时位置。
卫
星
运
动
与
星
历
q
η
真近点角:
1 e2 sin E f arctan arctan cos E e 单击编辑标题 偏近点角（迭代计算） :
(-ae,a)
辅助图
S' (-ae,b)
卫星轨道 ξ
E M e sin E
平近点角:
b
a r E f a
S v
η ξ
cos sin 0 R3 ( k cos 0 j ) sin 0 1 0
卫
星
运
动
与
星
历
协议地球坐标系中GPS卫星位置的计算步骤 第一步：计算平均角速度 第二步：计算归化时间 第三步：计算真近点角
单击编辑标题
第四步：计算升交距角及轨道摄动改正项 第五步：计算卫星在轨道坐标系中的坐标
定
位
原
理
与
方
法
伪距基本观测方程：
单击编辑标题
卫
星
导
航
系
统
与
信
号
载波相位基本观测方程：
单击编辑标题
������:波长 ������:整周模糊度
卫
星
导
航
系
统
与
信
号
载波相位特性：
整数性：载波相位模糊度为整数。 不变性：在观测过程中，只要保持对卫星信号的连续跟踪，相位 模糊度不变。 周跳：载波相位观测值中整周计数发生错误 单击编辑标题 周跳的大小为载波波长的整数倍 障碍物遮挡、接收机天线运动、信号信噪比低、接收机 质量或卫星故障等
j，i j ， j 分别为k卫星 t j 时刻的升交点赤径，卫星轨道面倾角，近地点角距。 式中，
k k k
cos sin 0 R3 ( kj ) sin cos 0 0 1 0
0 0 1 cosi sin i R3 (i k j ) 0 0 sin i cosi
卫
星
定
位
误
差
分
析
大气折射效应 信号在穿过大气时，速度将发生变化，传播路 径也将发生弯曲。 对GPS信号来说，电离层是色散介质，对流层 是非色散介质 电子密度：单位体积中所包含的电子数。 总电子含量：底面积为一个单位面积时沿信号传播路径贯穿整个电离层的一个柱体内所含的 电子总数。
卫
星
定
位
原
理
与
方
法
伪距观测方程
相位观测方程
单击编辑标题
PPP观测方程
卫
星
定
位
原
理
与
方
法
RTK：是一种利用载波相位观测值在流动站和基准站之间进行的一种实时动态相对定位技术。 双差相位观测值：
在一定距离内，基准站和流动站之间有较好的误差相关性，从而可以利用基准站载波相位 单击编辑标题 或求得的载波相位改正（差分法、改正法）提高流动站的定位精度， RTK的定位精度可达到 厘米级。
GNSS总复习
汇报人：田彬
提
纲
卫星运动与星历
卫星
卫星导航与信号
时空系和高程系统
定位原理与应用
GNSS
定位误差分析
控制测量实施 及数据处理
坐
标
系
统
天球定义坐标系 天球赤道坐标系(α ,δ, r) 天球直角坐标 系(x, y, z) 地球坐标系 地球直角坐标系(X，Y，Z) 大地坐标系（B，L，H） 站心坐标系 站心直角坐标(N,E,U) 站心极坐标 (r,A,h)
卫
星
定
位
误
差
分
析
电离层延迟
对流层troposphere（~ 8/18公里）； – 平流层stratosphere（ 8/18~ 55/60公里）； – 电离层ionosphere（55/60 ~ 1000公里） ； – 中间层和散逸层mesosphere； 单击编辑标题 – 再上面为星际空间。 实质：大气对电磁波的折射效应
卫
星
导
航
系
统
与
信
号
载波频率选择的因素 – 所选择的频率有利于测定多普勒频移； – 所选择的频率有利于减弱信号所受的电离层折 射影响； 单击编辑标题 – 选择两个频率可以较好地消除信号的电离层折 射延迟（电离层折射延迟于信号的频率有关）。
卫
星
导
航
系
统
与
信
号
测距码作用: – 识别不同卫星、捕获卫星信号 – 测定伪距 – 传递导航电文（ D码） 单击编辑标题 – 提高抗干扰能力 测距码： 粗码C/A码、精码P码以及 Y码 – 粗码(C/A码)为主要民用导航测距码； – Y码用于反欺骗模式启动时替代P码； – 精码(P码)，或者Y码主要是用于授权用户精 确导航测距码。
卫
星
定
位
原
理
与
方
法
载波相对定位方法
优点 精度高 短基线省去多项误差改正
单击编辑标题
缺点： 数据处理复杂 实时性差
卫
星
定
位
原
理
与
方
法
原始载波基本观测方程为:
站间单差观测方程
单击编辑标题
卫
星
定
位
原
理
与
方
法
精密单点定位 特点 单台接收机作业机动灵活 单点精密定位，节约成本、提高效率 不需参考站，定位不受作用距离限制 精度：厘米级 单击编辑标题 用途：全球高精度测量、卫星定轨、对流层建模 与卫星有关的误差: 卫星星历、钟差：采用IGS发布的精密星历文件和钟 差文件。 卫星天线相位中心偏差：利用IGS公布的相位中心偏 差文件进行改正。 相对论效应：采用模型改正 地球自转改正：采用IGS公布的地球自转参数
卫
星
导
航
系
统
与
信
号
导航电文: 遥测字 交接字 单击编辑标题 数据块 1(含有卫星钟改正参数及形钟数据龄期IODC、 星期的周数编号WN、电离层延迟改正TGD、 和卫星工作状态等信息) 数据块2向用户提供有关计算卫星运行位置的信息。 该数据一般称为卫星星历（广播星历） 数据块3 向用户提供GPS卫星的概略星历及卫星的 工作状态信息，称为卫星的历书
M (t ) n(t t 0 )
(-ae,0)
o
C (0,0)
A 近地点 (a(1-e),0)
p
卫
星
运
动
与
星
历
地球格林尼治子午面绕地球自转轴旋转，约24小时/天。 GPS卫星在椭圆轨道上，以3.87km/s的速度每天旋转两圈， k卫星在时刻 的地心坐标可表示为：
X K (t j ) rjk cos f jk K k k k k k Y (t j ) R3 ( j ) R3 (i j ) R3 ( j ) rj sin f j K 0 单击编辑标题 Z ( t ) j