《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：±10m4、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：运算例子： 1001110010 （A）0100111001 （B）1101001011 （C） 运算规律： AAABC6、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 toe的轨道倾角(弧度)/历元 toe的升交点准经度(弧度)/近地点角距(弧度)/ 历元 toe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13、用什么方法可以测定整周计数 Int？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。荧幕扫描探测法此法目视判断直观，早期被广泛使用。只能发现大周跳，无法精确修复。高次差探测法此法可发现几十周的跳变。原理与差值含义（5556 页表）：可利用高次插值公式，内插修复。但对于 12 周的跳变无法探测修复。多项式拟合法此法可修复几周的跳变。能实现计算机自动探测修复。拟合公式：Inti=a0+a1(ti-ti-1)+a2(ti-ti-1)2+a3(ti-ti-1)3+a4(ti-ti-1)4计算步骤：用 i =05 项，列方程求系数 a04用公式预报 Int6 与实测 Int6 比较如无误用 i =16，重新求系数 a04用公式预报 Int7 与实测 Int7 比较如有误用 Int7 修复实测 Int7修复后用 i =27，重新求系数 a04.在卫星间求差法此法可探测修复 12 周的跳变(随机跳变)。 并可甄别随机跳变或系统误差。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。有随机跳变的卫星不能太多。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？18、比较局域差分和广域差分的定位定位原理和定位精度方面的差异。局域 广域1. 由多个基准站构成 GPS 差分网络2. 差分数据通过网平差后提高改正参数精度3. 将改正参数发送用户1.主控站对各种定位误差独立解算用户分别修正19、了解位置差分的条件、原理和优缺点。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 0，Z 0）原理：1)基准站通过 GPS 卫星，实时（t 0）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 0，Z 0） 原理：1）基准站通过卫星(i)星历坐标(X i，Y i，Z i)，实时（t 0） 计算站星几何距离(Di)2）基准站测定卫星(i)t 0时刻的伪距3）计算 t0时刻的伪距改正数及其时间导数4）将改正参数发送用户 P，修正 t0时实测伪距，计算即时（t）P点坐标优点：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。22、理解 GPS 的绝对定位和相对定位的涵义和原理。绝对定位 相对定位涵义 用单台 GPS 定位仪独立测量，解算未知点坐标的过程。在一定距离内，用两台以上GPS 定位仪同时测量站星距离，通过求差的方法解算测点间基线向量的过程。原理23、了解同步环、异步环、独立环、独立基线、非独立基线的涵义及其作用，如果只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星户及用户坐标，求出用户坐标再用地面数字高程模型读出用户高程，再让卫星转告用户。28、试述我国自主知识产权北斗导航定位系统的发展阶段。第一阶段：2003 年建成两颗静止卫星的局域有源定位系统；第二阶段：2012 年建成亚太地区的局域无源定位系统；第三阶段：2020 你建成覆盖全球无源定位系统，并兼有短报文服务；其开放服务和授权服务的精度都比目前 GPS 系统高。29、试述 GPS 测量控制网的设计原则与与要求（课件 PPT196 页） 。原则：1）通视原则：GPS 网点至少要有一个方向通视。2）开阔原则：网点地平面 15°以上的天区不能有遮挡。3）便利原则：测点应选在交通便利，上点方便且站标易于保存的地方。4）利用旧站原则：不违反上述原则前提下尽量利用旧站标。5）异步环检测原则：为了检验观测精度的可靠，异步环或复合线路的边数不能超过国家规定。6）复测原则：各网点至少独立观测量个时段，增加复测基线。要求：1）防止干扰：在测点 200m 范围内不能有强电磁波干扰源（包括高压电线）2）防止反射：测点应远离对电磁波反射强烈的高压建筑，成片水体等地物。30、试述 GPS 在航空遥感中的应用。辅助空中三角测量31、试述 RTK 的工作原理及其在地籍房产中的应用。32、试述测量韶大 E 级大地测量工程网外业和内业的工作过程。33、试举例说明 GPS 在海洋测绘中的应用。1）利用 GPS 进行高精度海洋定位A利用岸基多个基准站进行海洋物探定位和钻井平台定位；B用两艘具有高精度 GPS 定位的物探船只对人工地震波接收的时间差，可以推断海底地质构造达到找油找矿的目的。2）中国沿海 RNB/DGPS 系统34、试举例说明 GPS 在交通系统中的应用。1）通过车载 GPS 接收机使驾驶员能够随时知道自己的具体位置；2）通过车载电台将 GPS 定位信息发送给调度指挥中心，调度指挥中心便可及时掌握各车辆的具体位置，并在大屏幕电子地图上显示出来。（1-24 题理解记忆；25-34 题详细记忆）