GPS测量原理复习

GPS模拟题

一、名词解释（每题2分，共12分）

1、春分点

2、卫星的无摄运动

3、GPS时间系统

4、伪距

5、相对定位

6、同步观测环

二、填空题（每空1分，共13分）

它们将在2020年左右共同组成全球导航卫星系统GNSS。

2、GPS定位是被动定位，必须建立高稳定的频率标准。因此每颗卫星都安装有高精度铷原子

钟和铯原子钟各台。GPS发送几种不同频率的信号，都来自同一个基准频率MHz。

3、定义一个时间系统的条件有和等。

4、GPS接收机由、和三个单元组成。

5、GPS卫星播发的信号，包括、、等多种信号分量。

三、判断题（每题1分，共15分）

1、在日月和其它天体引力的作用下，地球在公转时，自转轴的方向是变化的。可将其运动分解为一个长周期变化（章动）和一系列短周期变化（岁差）的叠加。

2、GPS定位中高程精度高于平面精度。

3、采用相对定位可消除卫星钟差的影响。

4、P码码元宽度较大，码长较短，不易捕获。

5、GPST与IAT在任意瞬间均有一常量偏差，其间关系为：IAT –GPST = 19(s)。

6、单点动态定位，采用伪距法测定站星距离，能实时地测得运动载体的位置和状态参数，是导航中应用的基本模式。

7、接收机测量可以不在现场记录。

8、采样间隔是指两个观测点间的间隔距离。

9、电离层折射的影响白天比晚上大。

10、精度因子越大位置误差越小。

11、协调世界时是综合了世界时与原子时的另一种记时方法，即秒长采用世界时的秒长，时刻采用原子时的时刻。

三、简答（共30分）

1、简述GPS的特点？（7分）

2、实时动态RTK测量的基本思想是什么？（5分）

3、简述GPS/惯导综合导航系统的优点？（6分）

4、试述GPS单点定位原理？并写出方程式。（7分）

5、WGS-84空间直角坐标系的几何定义？（5分）

四、综合题（共15分）

根据下列控制网的图形，用三台南方9600GPS接收机作业，相邻点的距离约1km，仪器迁站时间约30分钟，已知接收机的使用序号和机号如下表，要求最少有三个同步观测环，同步观测时间为1小时。

396003

（1）编写测站调度表或者不列表写出定位的先后次序（6分）

（2）写出三个同步观测环和一个独立环。（5分）

（3）写出三个观测时段的总基线数和必要基线数。（4分）

五、论述题（共15分）

GPS测量与卫星、信号传播、接收机有关的误差分别有哪些？相应的消减措施有哪些？

第一章绪论

1、子午卫星系统的局限性？

（1）一次定位时间过长

（2）不是一个连续的、独立的卫星导航系统

（3）对测量带来不利影响①观测时间偏长，作业效率偏低②定位精度偏低

2、早期的GPS政策

（1）SA政策（选择可利用性）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②有意识的使卫星钟频产生一种快速的变化

（2）AS政策（反电子欺骗）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

3、全球导航卫星系统（GNSS）概况

GPS(全球定位系统)、GLONASS(格洛纳斯)、Galileo系统（伽利略卫星导航定位系统）、BDS（北斗系统）*4、GPS 现代化的内容？*

（1）L2 上增加L2 C 码, 增加第三民用频率L5 ，改善服务质量, 提高系统完备性增加军队专用码

(M 码), 与民用码分开

(2)增强卫星信号强度, 增加抗电子干扰能力,军用接收机具有更好的保护装置和快速初始化能力

(3)军用接收机具有更好的保护装置和快速初始化能力

(4)使用新技术防止敌方干扰或使用

第二章GPS 测量中所涉及的时间系统和坐标系统

1、地球坐标系的分类？

⑴按坐标原点不同：参心坐标系（54 北京，80 西安）、地心坐标系（WGS-84，CGCS2000）

⑵按坐标轴指向不同：瞬时极地球坐标系、固定极/ 平地球坐标系

⑶按地面点位置表现形式不同：空间直角坐标系（X ,Y ,Z ）空间、大地坐标系（B , L,H ）球面、高斯平面直角坐标系（x, y , H）平面

2、WGS-84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 ）1984.0定义的协议地球极（CTP，Conventional Terrestrial Pole）方向；X轴—BIH 1984.0的零子午面和CTP 赤道的交点（经度零点）；Y轴—与Z,X轴构成右手坐标系。3、原子时

位于海平面上的铯133 原子基态两个超精细能级间在零磁场中跃迁辐射振荡9 192 631 770 个周所持续的时间为原子时的1s。

原子时的起点: 规定为1958年1 月1 日0 时0秒与世界时对齐。事后发现在AT 与UT 对齐的瞬间，两者存在0.0039s 的差异：

协调世界时（Coordinated Universal Time ，UTC）

是综合了世界时和原子时的一种计时方法。即秒长采用原子时的秒长，而时刻采用世界时时刻。严格来讲这不是一种时间系统，只是一种使用方法。

GPS 时

秒长采用原子时秒长，起点定义在1980 年1 月6 日0 时0 分0秒与协调世界时UTC对齐。

*4、在GPS 定位中，通常采用的坐标系统有哪两类？这两类坐标系是如何建立的？*

地球坐标系，与地球体相固联，又称为地固坐标系

天球坐标系，与地球自转无关，又称为空固坐标系

*5、时间的定义？简述定义时间系统和时间尺度的条件分别是什么？*

（1）时间分为“时刻”和“时间间隔”和两种含义

时刻：发生某一现象的瞬间, 在卫星定位中,所获数据对应的时刻也称为历元。

时间间隔：发生某一现象所经历过程始末的时刻之差。

（2）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。）任何一个周期运动，只要它的运动是连续的，其周期是恒定的，并且是可被观测和用实验复现的，都可以作为时间尺度。

*6、恒星时的建立？GPS时间系统是如何定义的？协调世界时的建立？*

恒星时

参考点：春分点

时间尺度：由于地球自转使春分点连续两次经过某地子午圈的时间间隔为一恒星日。

以恒星日为基础均匀分割，从而获得恒星时系统中的“小时”、“分”、“秒”。

GPS时间系统（GPST）：采用原子时ATI秒长，原点定义在1980年1月6日UTC 0时（与协议世界时UTC 对齐），启动后不跳秒，保持时间的连续。

协调世界时

规定当由于世界时与原子时的秒长不一致，实践应用当中会产生矛盾，解决的办法是采用跳秒来“协调”，规定当|UTC-UT|>0.9s ，进行1秒的整数跳动使两者对齐，叫做闰秒。