GPS原理与应用复习资料、课后思考题

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1、1坐标转换需要那几个参数？七参数和尔莎模型：即X平移，Y平移，Z平移，X旋转（WX）,Y旋转（WY）,Z旋转（WY），尺度变化（DM）。若得七参数就需耍在一个地区提供3个以上的公共点坐标对（即北京54坐标下x、y、z和西安80坐标系下x、y、z）,可以向地方测绘局获取。2、子午面、黄道、天球赤道面、天轴、春分点、升交点、升交点赤径几大参数的含义？天球：天文学等领域中，夭球是一个想彖的旋转的球体，理论上具有无限大的半径，与地球同心。天空中所有的物体都想彖成是在天球上。与地球相对应，它有天赤道，天极。子午面：与地球自转轴平行，或包含地球椭球体短轴的平面。是量度经度的起始面或终止面，通过物点和光轴的

2、截而称为子午面。轴上物点有无数个子午面，而轴外物点只有一个子午面。与子午而垂直相交的面称为弧矢而。黄道：地球绕太阳公转的轨道平面与天球相交的大圆。山于地球的公转运动受到英他行星和月球等天体的引力作用，黄道面在空间的位置产心不规则的连续变化。但在变化过程中，瞬时轨道平血总是通过太阳中心。这种变化町以用一种很缓慢的长期运动再迭加一些短周期变化来表示。天球赤道而：天球赤道是把我们的天空想象成一个密闭的球，将我们地球的赤道投射到这个天球上.天赤道有无限的直径和周长.天球的对应的那一点天轴：将地轴无限延长，所得到的直线叫天轴，当然，天轴也是一根假想的轴。天轴与交点就叫天极，和地球上北极所对应的那一点叫北

3、天极，或天球北极；和地球上南极叫南天极，也称天球南极.180的两个交相隔180的另太阳分别在每年的春分点：从地球上看，太阳沿黄道逆吋针运动，黄道和赤道在天球上存在相距点，其中太阳沿黄道从天赤道以南向北通过天赤道的那一点，称为春分点，与春分点一点，称为秋分点，冬至后，太阳从南向北移动，在春分那一？天通过这一点。春分（3月21日前后）和秋分（9月23日前后）通过春分点和秋分点升交点：卫星自南向北运动，卫星轨道上升段和赤道面的交点升交点赤径：含地轴和春分点的子午而与含地轴和升交点的子午面之间的交角岁差、章动的含义岁差：地轴绕着一-条通过地球屮心而又垂直于黄道面的轴线的缓慢圆锥运动，周期为26000年

4、，山A阳、月球和其他行星対地球赤道隆起物的吸引力所造成，结果是春分点逐渐向西移动。章动：山于月球、太阳和各大行星与地球之间的相对位置存在周期性变化，因此作用在地球赤道隆起部分的力矩也在发工变化，地月系质心绕口公转的轨道面也存在周期性的摄动，因此，在岁差上的基础上还存在各种大小和周期各不相同的微小的周期性变化。4、参心坐标系、地心坐标系的定义及差异参心坐标系：是以参考椭球几何屮心为原点的大地坐标系；通常分为：参心空间冇角坐标系（以X,Y,Z为其坐标元素）和参心大地坐标系（以B,L,H为其坐标元素）参心坐标系是在参考椭球内建立的O-XYZ坐标系，原点O为参考椭球的几何中心，X轴与赤道面和首子午面的

5、交线重合，向东为止。Z轴与旋转椭球的短轴重合，向北为止。丫轴与XZ平面垂直构成右手系。地心坐标系：以地球质心为原点建立的空间直角坐标系，或以球心与地球质心重合的地球椭球面为基准面所建立的大地坐标系，通常分为地心空间冇角坐标系（以x,y,z为英坐标元素）和地心大地坐标系（以B,L,H为英坐标元素）。地心坐标系是在大地体内建立的O-XYZ坐标系。原点O设在大地体的质杲屮心，用相互垂直的X,Y,Z三个轴來表示，X轴与首子午面与赤道面的交线重合，向东为止。Z轴与地球旋转轴重合，向北为正。丫轴与XZ平面垂冇.构成右于？系口5、我国BJ54、西安80坐标系的定义及差异北京54坐标系（BJZ54）:北京54

6、坐标系为参心大地坐标系，大地上的一兰口J用经度L54、纬度M54和大地高H54定位，它是以克拉索夫斯基椭球为基础，经局部平差后产生的坐标系。两安80坐标系(XA80):1978年4月在西安召开全国天文大地网平差会议，确定重新定位，建立我国新的坐标系。为此有了1980年国家大地坐标系。1980年国家大地坐标系采用地球椭球基本参数为1975年国际大地测量歹地球物理联合会第十六届大会推荐的数据。该坐标系的大地原点设在我国屮部的陕西省泾阳具永乐镇，位于西安市西北方向约60公里，故称1980年西兰坐标系，又简称西安大地原点。基准面采用青岛大港验潮站1952-1979年确定的黄海平均海水血|(即1985国

7、家高程基准)。5、WGS坐标的具体意义原点是地球的质心，空间直角坐标系的Z轴指向BIH(1984.0)定义的地极(CTP)方向，即国际协议原点CIO,它山IAU和IUGG共同推荐。X轴指向BIH定义的零度子午面和CTP赤道的交点，Y轴和乙X轴构成右手坐标系。其四个基本参数公式德：a=6378137i2(m)；地球弓力常数：GM=3986005x108m3s-0.6x108m3s-2;正常化一-阶带谐系数：C20=-484.16685x10-6.3x10-9;J2=108263xl0-8地球自转角速度：0)=7292115:10-llrads-lO.0x10-11rads-1建立WGS-84|U

8、：界大地坐标系的？个重要目的，是在世界上建立一-个统的地心坐标系。6、我国2000大地坐标系的具体定义2000国家大地坐标系是全球地心坐标系在我国的具体体现，具原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心。2000国家大地坐标系采用的地球椭球参数如下：长半轴a=6378137m扁率f=1/298.257222101地心引力常数GM=3.986004418X1014m3s-2自转角速度3=7.292115X10-5rads-17、世界时、原子时、协调世界时、GPS时的定义世界时：I比界时是基于地球自转的种时间计量系统，反映了地球在空间的位置。原了时：无知内部原子的跃迁，所辐射或吸收的电磁波频率，具有

9、极强的稳定性和复现性，是基于原子物理技术的？种更加均匀的时间系统，对于测量吋间间隔非常重要。协调壯界时：是-种折衷的时间尺度，它用原了时的速率，而在时刻上逼近世界吋，所用方法就是“闰秒”，当协调世界时和世界时之人即将超过).9秒时，就对协调世界时作在时刻在时刻幣秒的调整。UTC在本质上还是种原子时，因为它的秒长规定和原子时秒长相等，只是上，通过人工干预（闰秒），尽量靠近世界时。GPS时：是全球定位系统GPS使用的一种时问系统，它是II1GPS的地面监控系统和GPS卫星中的原子钟建立和维持的？种原子时，英起点为1980年1月6日OhOOmOOs在起始时刻,GPS时与UTC对齐，这两种时间系统所给

10、出的时间是相同的，由于“C存在跳秒，因而经过段时间后，这两种时间系统中就会相斧n个蔡秒，是这段时间内UTC的积累跳秒取，将随吋间的变化I佃变化。8. 电磁波及其特性电磁波（又称电磁辐射）是山同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间屮以波的形式移动，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面，有效的传递能量和动量。特性：1、礎加性：两列以上的同类波在空间相遇，总的是分波的矢呆和，而两列波互不影响，保持各自的性质不变。2、干涉：相同频率、固定相位差的同类波共存时，会形成振幅相互加强或相互减弱的现象。3、衍射：在传播的过程屮遇到障碍物或孔隙时，会绕过障碍物的边缘，呈现路径弯曲，在障碍物或孔隙的背后展衍，4、能

11、量：波在媒质中的传播，波所带的能量总会因某种机理或快或慢地转换成热能或其他形式的能量，从而不断地衰弱，终至消失。5横波、6、具有传播速度7、具有波的共性8、匪？列波，频率不变，速度增加，波长变长9、速度収决于传播介质和电磁波的频率，不同频率的电磁波在同一介质中传播速度不同。9、数字地球的概念（百度）一种可以嵌入海量地理数据的多分辨率和三维的地球的表示，可以在英上添加许多与我们所处的星球有关的数据”，是一个以地球空间伫息为琴础（框架），嵌入（融合）地球各种数字信息的个系统平台，将数据的采集、存储、处理、传输、通信等？体化，通过地球数字的信息化于段，最大限度地利用地球信息，处理和分析報体的地球科学

12、问题，为全球资源、环燮保护与利用以至教育提供的先进工具，是个以信息高速公路为基础，以空间数据基础设施为依托而更加广泛的概念。”10“3S勺概念3S技术是英文遥感技术（RemoteSensingRS地理信息系统（GeographicalinformationSystemGIS）全球地位系统（GlobalPositioningSystemGPS）这三种技术名词中最后一个单词字头的统称。11、无线电导航系统的定位原理无线电导航定位，就是通过电参量所测量到的儿何参&确定用户位置。种方法就是通过测最的几何参量与几何位置之间的数学关系进行位置的确定，称之为位置线法；另种通过IH幢的高阶运动参量，如速度等，

13、积分确定位矍称之为推航定创无线电导航系统的定位精度是衡量尢线电导航系统的最主要战术性能指标；是决定工作区的主要因索山于各种噪声、干扰和各种不可预见因索的存在，测量总会存在误差。通常可以认为厕杲误差是随机变最12、RS的定义RS（RemoteSensing是遥感的英文缩写，顾名思义，就是遥远的感知。地球上的每一个物体都在不停的|吸收、发射和反射信息和能量。其中的一种形式-电磁波早已经被人们所认识和利用。人们发现不同物体的电磁波特性是不同的。遥感就是根据这个原理來探测地表物体对电磁波的反射和其发射的电磁波，从而提取这些物体的信息，完成远距离识别物体。13、遥感学科分辨率的内涵分辨率？般分为三种：觅

14、谱分辨率，空间分辨率和时间分辨率光谱分辨率是传感器能测最的最小波长差，例如滋用的ETIWTM只仃7个波段，英光谱分辨率就不如MODIS36个波段高。光谱分辨率从理论上说与天中的时段也是无关的。但是在一天中，止午时刻可见光最强，利于可见光和近红外遥感器工作，夜间远红外遥感器可以排除其他光谱的二孩空间分辨率是指遥感影像上能够识别的两个相邻地物的垠小距离。是指图像中可辨认的临界物体空间几何长度的最小极限，即对细微结构的分辨率。对于摄影影像，通當用暑瞪竺空盘営的黑白“线对”数表示（线对/毫米）；鉴空翼弹视场角（IFOV）的大也来衣示（毫弧度nirad）,H|J像元，是扌I描影像中能够分辨的最小面空间分

15、辨率数值在地面上的实际尺寸称为事。对于摄影影像，用线对在地面的覆盖宽度表示（米）；对于扫描影像，则是像元所对应的地而实际尺寸（米）。如陆地卫星多波段扫描影像的空间分辨率或地面分辨率色7生米（像元大小当79米2时间分辨率是指在同一区域进行的相邻两次遥感观测的最小时间间隔。对轨道I星，亦称覆盖周期，时间间隔大，时间分辨率低，反之时间分辨率高。时间分辨率是评价遥感系统动态监测能力和“多口摄影”系列遥感资料在多时柑分析中应用能力的重要指标。14、GIS的定义GIS是山计算机硬件、软件和不同方法组成的系统，该系统设计來支持空间数据的采集、画礎轿模褲尿，以便解决复朵的规划和管理问题。是以测绘测卅为基础，以

16、数据库作为数据储存和使用的数据源，以讣覧机编程为平台的全球空间分析即时技术。从学科的角度，GIS是在地理学、地图学、测量学和计算机科学等学科基础上发展起来的一门学科，具有独立的学科休系；从功能上，GIS具有空间数据的获取、存储、现示、编辑、处理、分析、输出和应用等功能；从系统学的角度，GIS具有-定结构和功能，是一个完整的系统。15、栅格数据与矢量数据的区别基于栅格模型的数据结构简称为栅格数据结构,是指将空间分割成有规则的网格,在各个网格上给出相应的属性值来衣小地理实体的一种数据组织形式;而是基：矢量模型，利用欧几里得（EUCLID）几何学中的區鱼违及其组合体来表示地理实体的空间分布。栅格数据

17、是以一？维矩阵的形式來农示空间地物或现象分布的数据组织方式.每个矩阵单位称为一个働格单元（cell*栅格的每个数据表示地物或现象的属性数据.因此栅格数据仃属性明显，速位隐含的特点；血矢吊数据结构是利用线，面的形式來表达现实世界，空（建位明显，属性隐含的特乩山于矢吊.数据具冇数据结构紧凑，冗余度低，表达精度高，图形显示质量好，有利于网络和检索分析等优点。在GIS中得到广泛的应用，特别在小区域（大比例尺）制图中充分利用了它的精度高的优点。但是，随着RS广泛的应用，同时数据压缩技术，计算机性能的提高克服了栅格数据的数据量大筹缺点，栅格数据结构表达地理要素比较肓观，容易实现多层数据的叠合操作，便丁与遥

18、感图像及扫描输入数据相匹配使用等，栅格数据将越来越发挥更大的作用。16、子午卫星系统的主要缺点子午卫星系统的局限性：(1) 一?次定位所需时间过长，这一缺点是山多普勒定位方法的本质所决定的。会带來很多问题，例如：无法为飞机、导帅、卫星等高动态用户服务，也难以满足汽车等运动轨迹较为复杂的地面车辆导航定位的需要；对船舫等低动态用户来说，山于在一次导航定位过程中载休仍处于运动状态中，故各观测值所对应的用户位置是不相同的，一次导航地位所需时间过长，船速等参数的误差将影响定位的椿度。(2) 不是一个连续的、独立的卫星导航系统。这个缺点只能让子午卫星系统成为辅助系统，多种导航的并存不仅增加了用户的费用，而

19、口还有可能导致信号相互干扰，仃、GPS的主要功能有哪些(1测距)(2授时)(3定位导航18、GPS定位导航的基本原理GPS定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置。如图所示，假设t时刻在地而待测点上安置GPS接收机，可以测定GPS信号到达接收机的时间厶(,再加上接收机所接收到的卫星星历等其它数据可以确定以下四个方程式：(Xi?x)2+(yi?y)2+(zi?z)2i/2+c(%?%)=di(X2?X)2+(y2?yy+(Z2?Z)2INc(%?%)=d2(X3?X)2+(y3?yy+(Z3?Z)2IAC(1V%)=(i3(X4-

20、x)2+(y4-y)2+(Z4-z)21Ac(Ad419、解决gps限制政策中SA技术的方法20、主控站、监控站和注入站各自的功能主控站的功能：(1) 负责管理、协调整个地面控制中各部分的工作；根据各监测站送來的资料，计算、预报卫星轨道和卫星钟改正数，并按规定格式编制成导航电文送往地面注入站调整卫星轨道和卫星钟读数，当卫星出现故障时，负责修复或启用备用件以维持其正常工作。监控站的功能：(1) 对视场中的各GPS卫星进行伪跖测量通过气象传感器白动测定并记录气温、气压、相対湿度(水汽压)等气象元素(2) 对伪距观测值进行改止后在进行编辑、平滑和压缩，然后传送给主控站注入站的功能：在主控站的控制下，

21、向卫星注入寻电文21、GPS系统到目前的位置共研发了三代卫星，最新一代卫星的新特性有哪些22、目前在国内市场上常用的GPS接收机有哪些品牌？与国外接收机相比，国产接收机在哪些方面还存在差距？23、了解GPSGLONASSGALILEOCOMPASS的系统构成及相互间的差别GLONASS:山卫星星座、地面监测控制站和用户设备三部分组成。GLONASS星座GLONASS星座山27颗工作星和3颗备份星纟II.成，所以GLONASS星座共山30颗卫星纽成。27颗星均匀地分布在3个近圆形的轨道平而上，这三个轨道平而两两相隔120度，每个轨道而有8颗卫星，同平而内的卫星之间相隔45度，轨道高度2.36万公

22、里，运行周期11小时15分，轨道倾角56度。地面支持系统地面支持系统山系统控制中心、中央同步器、遥测遥控站（含激光跟踪站）和外场导航控制设备组成。地而支持系统的功能山前苏联境内的许多场地來完成。随着苏联的解体，GLONASS系统山俄罗斯航天局管理，地面支持段己经减少到只有俄罗斯境内的场地了，系统控制屮心和中央同步处理器位于莫斯科，遥测遥控站位于圣彼得堡、捷尔诺波尔、埃尼谢斯克和共青城。用户设备GLONASS用户设备（即接收机）能接收卫星发射的导航信号,并测量其伪距和伪距变化率，同时从卫星信号中提取并处理导航电文。接收机处理器对上述数据进行处理并计算出用户所在的位置、速度和时间信息。GLONAS

23、S系统提供军用和民用两种服务。GLONASS系统绝対定位精度水平方向为16米，垂直方向为25米。目前，GLONASS系统的主要用途是导航定位，当然与GPS系统一样，也可以广泛应用于各种等级和种类的定位、导航和吋频领域等。GPS:由卫星星座、地面控制系统、gps信号接收机GALILEO：GALILEO系统所采用的坐标系统是基于GALILEO地球参考框架（GTRF）的大地坐标系，其几何定义为：原点位于地球质心，Z轴指向IERS推荐的协议地球原点（CTP）方向，X轴指向地球赤道与BIH定义的零子午线焦点，Y轴满足右手坐标系COMPASS:山空间卫星、地血控制中心站和用八终端等3部分构成北斗卫星导航定

24、位系统的基本工作原理是“双星定位”:以2颗在轨卫星的己知坐标为圆心，各以测定的卫星至用八终端的距离为半径，形成2个球面，用户终端将位于这2个球面交线的圆弧上。地而屮心站陀有电子高程地图，提供一个以地心为球心、以球心至地球农面高度为半径的非均匀球面。用数学方法求解圆弧与地球衣面的交点即可获得用户的位置。5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星纽?成，提供两种服务方式:开放服务和授权服务。其中5颗静止轨道卫星，即高度为36000公里的地球同步卫星；5颗静止轨道卫星在赤道上空的分布为：58.75E,80E,110.5E,140and160,提供RNSS和RDSS信号链路。30颗非静止轨道卫星由27颗中

25、轨（ME0）卫星和3颗倾斜同步（IGS0）卫星组成，提供RNSS信号链路，27颗ME0卫星分布在倾角为55度的三个轨道平面上，每个面上有9颗卫星，轨道高度为21500公里。五大优势:1. 同时具备定位与通信功能，无需其他通信系统支持。2. 覆盖中国及周边国家和地区，24小时全天候服务，尢通信盲区。3. 特别适合集团用八大范砌监控与管理，以及无依托地区数据采集用八数据传输应用。4. 独特的中心节点式定位处理和指挥型用户机设计，可同时解决“我在哪”和“你在哪”自主系统，高强度加密设计，安全、可靠、稳定，适合关键部门应用差别：与美国的GPS系统不同的是GLONASS系统采用频分多址（FDMA）方式,

26、根据载波频率來区分不同卫星（GPS是码分多址（CDMA）,根据调制码來区分卫星）。每颗GLONASS卫星发播的两种载波的频率分别为L1二1,602+0.5625KWHZ）和L2=l,246+0.4375K（MHZ）,所有GPS卫星的载波的频率是相同,均为L1二1575.42MHZ和L2=1227.6MHZOGLONASS卫星的载波上也调制了两种伪随机噪声码：S码和P码。俄罗斯对GLONASS系统采用了军民合用、不加密的开放政策。GLONASS系统单点定位精度水平方向为16M,垂直方向为25M。GLONASS卫星山质子号运载火箭一箭三星发射入轨，卫星采用三轴稳定体制，整量质最1400KG,设计轨

27、道寿命5年。所有GLONASS卫星均使用精密絶钟作为其频率基准。第一颗GLONASS卫星于1982年10月12日发射升空。到目前为止，共发対了80余颗GLONASS卫星，最近一次是2000年10月13日发射了三颗卫星。截止2001年1月10日为止尚有10颗GLONASS卫星正在运行。为进一步提高GLONASS系统的定位能力，开拓广大的民用市场，俄政府计划用4年吋间将其更新为GLONASS-M系统。内容有：改进一?些地而测控站设施；延长卫星的在轨寿命到8年；实现系统高的定位精度：位置精度提高到10?15M,定时精度提高到20?30NS速度精度达到O.OIM/So另外，俄计划将系统发播频率改为GP

28、S的频率，并得到美罗克威尔公司的技术支援。GLONASS系统的主要用途是导航定位，当然与GPS系统一样，也可以广泛应用于各种等级和种类的测量应用、GIS应用和时频应用等。从技术和应用前景上看，四大系统各有优劣，如果说GPS胜在成熟，伽利略胜在精准,那么格洛纳斯的最大价值就在于抗干扰能力强，而中国的北斗卫星导航系统的优势则在于互动性和开放性。与GPS相比，伽利略系统在许多方面具有优势，例如其卫星数量多达30颗，英卫星轨道位置比GPS高。伽利略可为地面用户提供3种类型的信号供选择，其中包括免费信号、加密J1需交费才能使用的信号、加密且可以符合更高要求的信号。此外，伽利略卫星定位系统信号的最高精度比

29、GPS高10倍，确定物体的误差范围在1米之内。正如有关专家所说：“如今的GPS只能找到街道，而伽利略却能找到车库的门。”而俄国的格洛纳斯山24颗卫星纟I成，也是山军方负责研制和控制的军民两用导航定位卫星系统。尽管其定位精度比GPS、伽利略略低，但英抗干扰能力却是最强的中国自行研制生产的北斗卫星导航系统不仅具备在任何时间、任何地点为用八确定其所在的地理经纬度和海拔高度的能力，而且在定位性能丄有所创新n北斗系统与其他系统最大的不同，在于它不仅能使用户知道自C的所在位置，还可以告诉别人自己的位置，特别适用于需要导航与移动数据通信场所。此外，中国还致力于提高北斗卫星导航系统与其他全球卫星导航系统的兼容

30、性,促进卫星定位、导航、授时服务功能的应用。24、卫星在轨道运行过程中的受力主要有哪些GPS卫星轨道离地面高达20200km，大气阻力与类阻力影响几乎没有，地球的自转形变摄动、地球反佈射床力、地球扁率摄动、月球扁率间接摄动和柑対论效应摄动都町忽略不计，山于GPS卫星的姿态控制和温度控制设计的原因，GPS卫星在轨运行时会在卫星体坐标系Y轴方向产生一个摄动，称为Y轴偏差。因此，GPS卫星在轨运行吋所受的作用力主要包括：地球质心引力F。、除质心外的地球引力FE、太阳和月球引力FN、太阳辐射压力FA、卫星Y轴偏差FY、地球潮汐附加力FT等25、开普勒三大定律的内容及含义A阳，而A阳则处在椭A阳，而A阳

31、则处在椭椭圆定律（开普勒第一定律）开普勒第一定律，也称椭圆定律：每一个行星都沿各自的椭圆轨道环绕圆的一个焦点中。面积定律（开普勒第二定律）开普勒第二定律，也称面积定律：在相等时间内，太阳和运动着的行星的连线所扫过的而积都是相等的。这一定律实际揭示了行星绕太阳公转的角动量守恒_S.4B=$CD=SEK调和定律（开普勒第三定律）开普勒第三定律，也称调和定律：各个行星绕太阳公转周期的平方和它们的椭圆轨道的半长轴的立方成正比。由这一定律不难导出：行星与太阳Z间的引力与半径的平方成反比。这是牛顿的万有引力定律的一个重要基础。_=KT2-这里，a是行星公转轨道半长轴，T是行星公转周期，K是常数。26、确定

32、卫星空间位置所需要的参数有哪些确沱轨道平面的位置：升交点赤径、轨道倾角确定轨道的形状：半长轴、偏心率确定轨道在轨道面内的位置：近距点角距确定卫星轨道上的：真近点角27、卫星轨道速度、轨道高度、轨道倾角、覆盖区域的定义及四者之间的关系卫星轨道速度：轨道高度：卫星在太空绕地球运行的轨道距地球表而的窩度。轨道倾角：轨道平而与地球迟到平而的夹角覆盖区域：关系：轨道高度决定了卫星对地球覆盖区域的大小28、GPS信号传播要经过大气中的电离层、对流层，他们对电磁波的影响特点？GPS选用L波段的电磁波作为载波的原因对电磁波的影响特点：对GPS而言，卫星发射信号传播到接收机天线的吋间约0秒，当光速值的最后一位含

33、有一个单位的误差，将会引起0.1m的距离误差。表明准确确定电磁波传播速度的重要意义。实际的电磁波传播是在大气介质中，在到达地血接收机前要穿过性质、状态各异口不稳定的若干大气层，这些因素可能改变电磁波传播的方向、速度和强度，这种现象称为大气折射。GPS选用L波段的电磁波作为载波的原因：1、地球表面的山特性、地貌和电离层等因素的考量2、遵循国际上制定的频谱资源的管理协议3、要求远高于伪码信号频率（20.46MHZ）4、对GPS接收天线的増益及其尺寸大小影响的考量GPS选用LI、L2波段的电磁波作为载波的原因：1、载波频率flGHz,电离层延迟严重，残余误差较大2、载波频率f过高，信号受水汽吸收和氧

34、气吸收谐振严重3、采用LI、L2可应用双频观测技术计算电离层影响的改止提高定位精度载波的作用：29、GPS信号中波的意义及其用途1、搭载其他的调制方法2、测距3、测定多普勒频移载波的意义：1减小传输中的噪声;2、频分复用，即同一之间同一信道传输多路信号而不混金3、可传播更远距离，有利于接收。30、GPS伪码包括哪几种测距码，以及各自的特点GPS伪码包括：m序列：是由一纽线性反馈移位寄存器产生的，序列的长度N越大，其自相关特性越接近白噪声的自相关特性。这样，序列和其自身的时间偏移就很容易区分，这对扩频通信是十分有利的。所以，在CDMA系统中采用较长的m序列作为扩频地址码以区分不同的用户。当然，N

35、也不能取的过大，否则会给系统的同步及PN码的捕获造成困难，同时也会增加接收设备和发射设备的复杂性。C/A码：1、C/A码的码长较短，易于捕获，而通过捕获C/A码所得到的信息，又可以方便地捕获P码，所以，通常称C/A码为捕获码。2、C/A码的码元宽度较大。山于其精度较低，所以称C/A码为粗精度码。P码：可以较精确地测定从接收机至卫星的距离，1、P码的码长较长，一般是先捕获C/A码，然后根据导航电文中给出的相关信息，再捕获P码。2,、P码的码元宽度为C/A码的1/10,可用于较精密的导航和定位，称为精码。Y码：Y码是在P码的基础上形成的，保密性能更佳L2C码：L5码M码：信号发射功率更大，因U信号

36、捕获更加快捷稳定；在blockIIF卫星的L1和L2载波上调制的是两种不同的结构的M码，抗干扰力更强；调制在M码上的导航电文有利于使用基于信息的通信协议，这个协议允许定义新的信息31、基准频率的定义基准频率是山卫星上的原子钟克接产生的，它是一种标准频率，一种参考频率为10.23MHZ32、导航电文包括的主要内容导航电文是GPS卫星向用户播发的一纽?反映卫星在空间的运动轨道、卫星钟的改正参数、电离层延迟修止参数及卫星的工作状态等信息的二进制代码，也称数据码（D码。导航电文是以“帧”为单位向外播发的，一个主帧包括5个子帧，一个子帧包括10个字，一个字包括30bit。第一?子帧又称第一数据块，第一子

37、帧的第一个字是遥测字，作为捕获导航电文的前导，第二个字为交接字，使用户捕获到C/A码解调出导航电文之后能尽快捕获P（Y）码。第2、3子帧合起來称为第二数据块，是用來描述GPS卫星轨道的参数的，利用这些参数就可以求出导航电文有效时间段内任一时刻t卫星在空间位置的（X,Y,Z）及运动速度（X；Y；Z）子帧4和子帧5各含25页，包括子帧4和子帧5的3?10个字，提供所有卫星的历书参数、电离层延时校止参数、gps时间UTC中间的关系以及卫星的健康状况等数据信息。33、卫星历书与星历的区别历书与星历都是表示卫星运行的参数，历书包括全部卫星的大概位置，用于卫星预报,它是从导航电文中提取的，每12.5分钟的

38、导航电文才能得到一组完整的丿力书；星丿力只是当前接收机观测到的卫星的精确位置，用于定位卫星历书是指：山卫星向用户发送的数据，包括全部卫星的粗略星历和卫星时钟校止量、卫星识别号和卫星健康状态等数据。星历是指：在GPS测量中，是指天休运行随时间而变的精确位置或轨迹表，它是时间的函数。具休应用中有广播星历”（broadcastephemeri与后处理“精密星历（preciseephemeri之分。卫星星历，又称为两行轨道数据（TLE,Two-LineOrbitalElement），山美国celestrak发明创立。是用于描述太空飞行体位置和速度的表达式两行式轨道数据系统。卫星星历以开普勒定律的6个轨

39、道参数之间的数学关系确定飞行体的吋间、坐标、方位、速度等各项参数，具有极高的精度。能精确计算、预测、描绘、跟踪卫星、飞行体的吋间、位置、速度等运行状态；能表达天体、卫星、航天器、导弹、太空垃圾等飞行体的精确参数；能将飞行体置于三维的空间；用时间立体描绘天休的过去、现在和将来。时间按世界标准时间（UTC）计算，定时更新。34、现代化以后，GPS卫星信号有几种载波？包含哪几种信息?35、GPS接收机的基本构造有哪些？画出各部块的流程图GPS接收机主耍由GPS接收机天线单元、GPS接收机主机单元和电源三部组成天线单元的主耍功能是将GPS卫星信号屮：？常微弱的电磁波转化为电流，并对这种信号电流进行放人

40、和变频处刖置放大炭*倾率综合了GPS信号接收机的基本结构。频率变换炭信号解扩解调D(t)*敎破相位测蚩C/AP码码发发生生誰变频誰信号通道电源基准频率JX制信号1kiCPU.1描述理。而接收机单元的主耍功能是对经过放人和变频处理的信号电源进行跟踪、处理和测量，图天线单元的基本结构：I工学坠属反射“滤破放大器,36、GPS接收机可以分为哪几类？对应的大类里面的子类分法按接收机的用途分类导航型接收机此类型接收机主耍用于运动载体的导航，它可以实时给出载体的位置和速度。这类接收机-般采用C/A码伪距测量，单点实时定位精度较低，一般为土25mm,有SA影响时为00伽。这类接收机价格便宜，应用广泛。根据应

41、用领域的不同，此类接收机述可以进一步分为：车载型一一用于车辆导航定位；航海型一一用于船舶导航定位；航空型一一用于飞机导航定位。山于飞机运行速度快，因此，在航空上用的接收机要求能适应高速运动。星载型一一用于卫星的导航定位。山于卫星的速度高达7km/s以上，因此对接收机的要求更髙。测地型接收机测地型接收机主要用于精密大地测呆和精密T-程测量。定位精度高。仪器结构复杂，价格较贵。授吋型接收机这类接收机主要利用GPS:|J星提供的高精度吋问标准进行授时,曲用于天文台及无线电通讯中时间同步。授时型接收机：按接收机的载波频率分类单频接收机单频接收机只能接收L1载波信号，测定载波相位观测值进行定位。山于不能

42、有效消除电离层延迟影响，单频接收机只适用于短基线（15km）的精密定位。双频接收机双频接收机可以同时接收LI,L2载波信号。利用双频对电离层延迟的不一样，可以消除电离层对电磁波信号的延迟的影响，因此双频接收机可用于长达几千公里的精密定位。按接收机通道数分类GPS接收机能同时接收多颗GPS卫星的信号，为了分离接收到的不同卫星的信号，以实现对工星信号的跟踪、处理和彊测，具有这样功能的器件称为天线信号通道。根据接收机所具有的通道种类可分为：多通道接收机序贯通道接收机多路多用通道接收机按接收机工作原理分类码相关型接收机：是利用码相关技术得到伪距观测值。平方烈接收机：是利用载波信号的平方技术去掉调制信号

43、，来恢复完整的载波信号通过相位计测定接收机内产生的载波信号与接收到的载波信号之间的相位差，测定伪跖观测值。混合型接收机：这种仪器是综合上述两种接收机的优点，既可以得到码柑位伪距，也口J以得到载波相位观测值。I:涉型接收机：这种接收机是将GPS卫星作为射电源，采用丁涉测彊方法，测定两个测站间距离。37、误差分类：与卫星有关的误差：卫星轨道误差、卫星钟差、相对论效应与接收设备有关的误差：接收机天线相位中心的偏移和变化、接收机钟差、接收机内部噪声与传播途径有关的误差：电离层延迟误差、对流层延迟误差、多路径效应38、偶然误差与系统误差的区别；偶然误差：内容：卫星信号发生部分的随机噪声；接收机信号接收处

44、理部分的随机噪声；其它外部的某些具有随机特征的影响。特点：随机的，量极小毫米级。系统误差：内容：其它具有某种系统特性的误差。特点：具有某种系统性的特征，量级大一一最大可达数百米。39、清除GPS定位误差的解决方法主要有哪4种？介绍基本原理及思路。模型改正法、求差法、参数法、冋避法钟误差的应对方法：模型改正、相对定位和差分定位电离层延迟的改止方法：经验模型改止、双频改止、实测模型改止40、电离层延迟的定义电离层中的中性气体分子部分被电离，产生了大量的电子和止离子，从而形成了一个电离区域，电磁波信号在穿过电离层时，具传播速度会发生变化，变化的成都主要収决于电离层中电子密度和信号频率；其传播的路径也

45、会发生变化，从而使得信号的传播时间乘上真空中的光速不等于从信号源至接收机的儿何距离41、钟误差的定义卫星信号的传播时间是山接收机钟所测定的信号到达接收机的吋刻减去卫星钟所测定的信号离开卫星的时刻，信号离开卫星时卫星钟针对于标准的GPS时有一定的钟差，当信号达到接收机的时候，接收机钟与标准的GPS时也有一定的钟差，用后者减去前者的钟差，最后再乘以光速所得就是钟误差对测距产生的影响。42、星历误差的定义山卫星星丿力所给出的卫星轨道与卫星的实际轨道z差称为卫星星场误差。43、对流层延迟的定义通常是泛指电磁波信号在通过高度为50km以下的未被电离的中性大气层时所产生的信号延迟44、多路径误差的定义山发

46、射器到接收仪，经山不同长度两路径的无线电波间互相干扰形成定位误差。45、相位中心偏差的定义天线的瞬时郴位中心与平均相位中心的差值。46、整周未知数的定义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应的桀周未知数。正确地确定它，是全球定位系统载波相位测量中非常重要且必须解决的问题之一。47、周跳的定义是指在GPS全球定位系统技术的载波相位测量中，山于卫星信号的失锁而导致的整周计数的跳变或中断。48、GPS定位方法的分类GPS测量定位方法按“定位模式可分为：绝对定位(单点定位)、相对定位、差分定位(1) GPS测量定位方法按“定位时接收机天线的运动状态可分为：静

47、态定位一天线相对于地固坐标系静止动态定位一天线相对于地固坐标系运动(2) GPS测彊定位方法按“获得定位结果的时效可分为：事后定位、实时定位(3) GPS测量定位方法按“观测值类型可分为：伪距测量、载波相位测量50、网络RTK的定位原理是什么？目前网络RTK技术的代表方法有：虚拟参考站法(VirtualReferenceStation简称VRS)、FKP等，其中虚拟参考站VRS技术最为成熟。网络RTK系统山若干个连续运行的GPS基准站、计算中心、数据发布中心和移动站（用户GPS接收机）组成。在某一大区域（或城市）内，建立若干个（三个以上）连续运行的GPS基准站，根据这些GPS基准站的观测值（山

48、于GPS基准站有长时间的观测数据，故点位坐标精度很高），建立区域内GPS主要误差模型（如电离层、对流层、卫星轨道等误差模型），系统运行吋，将这些误差从基准站的观测值中减去，形成“无误差”的观测值，然后利用这吐无误差的观测值和移动站（用戶一单台GPS接收机）的观测值，经有效地纽?合，在移动站附近（几米到几十米）建立起一个虚拟参考站，移动站和虚拟参考站进行载波相位差分改止，实现实时RTK。山于其差分改止是经多个基准站观测资料有效纽?合求出的，可有效地消除电离层、对流层和卫星轨道等误差，哪怕移动站远离基准站（100km以外），也能很快确定自己的模糊度，实现厘米级快速实时定位。51、DOP值的定义？D

49、OP值可分为哪几种？其中哪一个是最佳指示器？DOP是DilutionofPrecision的缩写，直译为“精度强弱度”，通常翻译为“相对误差”。具体含义是：山于观测成果的好坏与被测量的人造卫星和接收仪间的儿何形状有关II影响其大，所以计算上述所引起的误差量称为精度的强弱度。天空中卫星分布程度越好，定位精度越高。Gdop:三维坐标与时间（即几何形状）精度强弱度；为纬度、经度、高程和时间等误差平方和的开根号值，所以：Gdop的平方二Pdop的平方+Tdop的平方。Hdop:水平（即二维）坐标精度强弱度；为纬度和经度等误差平方和的开根号值。Htdop:水平坐标与时间精度强弱度；为纬度、经度和时间等误差平方和的开根号值，所以：Htdop的平方=Hdop的平方+Tdop的平方。Pdop的平方二Hdop度越好，定位精度越Pdop位置精度强弱度；为纬度、经度和高程等误差平方和的开根号值，所以：的平方+Vdop的平方。具体含义：归因于卫星的儿何分布，天空中卫星分布程高。Tdop:时间精度强弱度；为接收仪内时表偏移误差值。Vdop:垂直（即高程）坐标精度强弱度；为高程的误差值。其中Pdop是最佳指示器