GPS原理及其应用重要名词解释填空题与简答题

GPS原理及其应用

一、名词解释

1、定位星座：在用GPS卫星进行导航定位时，为了求得测站的三维位置，必须观测4颗GPS卫星，称之为定位星座。

2、卫星星历：是一系列描述卫星运动及其轨道的参数。

3、GPS信号接收机：是一种能够接收、跟踪、变换和测量GPS卫星信号的接收设备，称之为GPS信号接收机。

4、春分点：当太阳在黄道上从天球南半球向北半球运行时，黄道与地球赤道的交点。

5、升交点赤经：在地球平面上，升交点与春分点之间的地心夹角。

6、近地点角距：在轨道平面上近地点与升交点之间的地心角距。

7、卫星无摄运动：仅考虑地球质心引力作用的卫星运动。

8、广播星历：预报星历，通常包括相对某一参考历元的开普勒轨道参数和必要的轨道摄动改正参数。

9、导航电文：用户用来定位和导航的数据基础，包括卫星星历、时钟改正、电离层延时改正、工作状态信息以及C/A码转换到捕获P码的信息。

10、伪距：由卫星发射的测距码信号到达GPS接收机的传播时间乘以光速所得出的占星局。

11、伪距测量：通过测定测距码得到站星距离的方法。

12、载波相位测量：把测定载波传播时间t转化为测定载波传播过程中经历的向位移，通过时间和相位移之间的关系达到测距的目的。

13、基线：两测量点之间的连线，在这两点上同步接收相同的GPS卫星信号并采集观测数据。

14、观测时段：测站上开始接收卫星信号到观测停止，连续工作的时间段，简称时段。

同步观测：两台或两台以上接收机同时对同一组卫星进行的观测。

同步观测环：三台或三台以上接收机同步观测获得的基线向量所构成的闭合环，简称同步环。异步观测环：在构成多边形环路的所有基线向量中，只要有非同步观测基线向量，则称该多边形环路为异步观测环，简称异步环。

独立观测环：由非同步观测所获得的基线向量构成的闭合环，简称独立环。

15、卫星的轨道参数：描述卫星轨道位置和状态的参数，称为轨道参数。

16、绝对定位(或单点定位)：根据一台接收机的观测数据来确定接收机位置的方式，它只能采用伪距观测量，可用于车船等的概略导航定位。

相对定位：通过在多个测站上进行同步观测，测定测站之间相对位置的定位。

静态定位：在定位过程中，接收机天线的位置是固定的，处于静止状态时的定位方法。

动态定位（RTK）：在定位过程中，接收机天线处于运动状态的定位方法。

17、周跳：在观测过程中，如果卫星信号被阻挡或受到干扰，则接收机对卫星的跟踪便可能中断（失锁），而当卫星被重新锁定后，载波相位的小数部分是连续正确的，而这时整周数却不正确，这种现象称为周跳。

18、信号失锁：接收机对卫星信号的跟踪被阻挡或受到干扰导致信号中断现象称为信号失锁。

19、整周模糊度（未知数）：又称整周未知数，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整周未知数。

20、必要参数：解算载波相位测量的基本方程中必要的参数。

多余参数：用来求算更高精度的必要参数的参数。

21、精度因子：表示误差放大的倍数。

22、星历误差：由星历计算的卫星位置与其实际位置之差，称为卫星星历误差。

23、多路径误差（效应）：在GPS测量中，如果测站周围的反射物所反射的卫星信号进入接收机天线，这就和直接来自卫星的信号产生干涉，从而使观测值偏离真值，产生多路径误差。

24、GPS网的基准设计：在GPS网的技术设计时，必须明确GPS成果所采用的坐标系统和起算数据，即明确GPS网所采用的基准。我们将这项工作称之为GPS网的基准设计。25、相对效应：是由于卫星钟和接收机钟所处的状态不同而引起的卫星钟和接收机钟之间产生相对钟误差的现象。

26、岁差：在日月引力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，自转轴的方向不再保持不变，从而使春分点在赤道上产生缓慢的西移。

27、章动：如果把观测时的北天极称为瞬时北天极(或称真北天极)，而与之相应的天球赤道和春分点称为瞬时天球赤道和瞬时春分点(或称真天球赤道和真春分点)，那么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，大致成椭圆形轨迹，其长半径约为9.2"，周期约为18.6年。

28、极移：地球自转轴相对地球体的位置并不是固定的，地极点在地球表面上的位置是随时间而变化的。这种现象称为地极移动，简称极移。

29、协议天球坐标系：为了建立一个与惯性坐标系相接近的坐标系，人们通常选择某一时刻t0作为标准历元，并将此时刻地球瞬时自转轴(指向北极)和地心至瞬时春分点的方向，经该时刻的岁差和章动改正后，分别作为Z轴和X轴的指向。由此所构成的空固坐标系，称为所取标推历元t0的平天球坐标系或协议天球坐标系，也称协议惯性坐标系。

30、WGS-84坐标系：原点在地球质心，Z轴指向BIH 1984.0定义的协议地球极(CTP)方向，X轴指向BIH 1984.0的零子午面和CTP赤道的交点，Y轴与Z、X轴构成右手系。

31、ITRF坐标框架：国际地球参考框架ITRF(InternationalTerreetrial Reference Frame的缩写)是一个地心参考框架。它是由空间大地测量观测站的坐标和运动速度来定义的，是国际地球自转服务IERS的地面参考框架。

32、恒星时：以春分点为参考点，由春分点的周日视运动所确定的时间。

世界时：以平子夜为零时起算的格林尼治平太阳时称为世界时。世界时与平太阳时的尺度基准相同，其差别仅在于起算点不同。

原子时：因为物质内部的原子跃迁所辐射和吸收的电磁波频率，具有很高的稳定性和复现性，所以由此而建立的原子时。

协调世界时：1972年便采用了一种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衷的时间系统，这种时间系统称为协调世界时(UTC)，或简称协调时。

GPS时：为了精密导航和定位的需要，全球定位系统(GPS)建立了专用的时间系统。该系统可简写为GPST，由GPS的主控站原子钟所控制。

33、后处理星历：三台或三台以上接收机同步观测获得的基线向量所构成的闭合环。

34、广域差分：基本思想是对GPS观测量的误差源加以区分，并单独对每一种误差源分别加以“模型化”，然后将计算的每一种误差源的数值，通过数据链传输给用户，以对用户GPS 定位误差加以改正，达到削弱这些误差源，改善用户GPS定位精度的目的。

1、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）；用户部分（GPS信号接收机）。

2、GPS卫星位置采用WGS-84 大地坐标系。

3、GPS卫星星座配置有24 颗在轨卫星。

4、GPS系统是测时测距系统。

5、GPS卫星信号是由载波、测距码、和导航电文三部分组成的。

6、UTC是指协调世界时。

7、AS政策是指反电子欺骗。

8、GPS定位中，信号传播过程中引起的误差主要包括大气折射的影响和多路径效应影响。

9、双差观测方程可以消除接收机钟差的误差。

10、GPS定位的实质是空间距离后方交会。

11、根据GPS定位原理，至少需要接收到 4 颗卫星的信号才能定位。

12、实时差分定位一般有分为：位置实时差分、伪距实时差分和载波相位实时差分。

13、在使用GPS软件进行平差计算时，需要选择横轴墨卡托投影投影方式。

14、GPS具有测量三维位置、三维速度和导航定位的功能。

15、广域差分主要是为了削弱大气延时误差、卫星钟误差和星历误差。

16、根据不同的用途，GPS网的图形布设通常有点连式、边连式、网连式及边点混合连接四种基本方式。

17、GPS卫星星历分为预报星历(广播星历) 和后处理星历（精密星历）。

18、GPS接收机依据其用途可分为：导航型接收机、测地（量）型接收机和授时型接收机。

19、PDOP代表空间位置图形强度因子；VDOP代表垂直分量精度因子；HDOP代表平面分量精度因子。

20、根据测距的原理，可将GPS定位的方法分为伪距法定位、载波相位测量定位和差分GPS定位三种。

21、广域差分可纠正的误差种类包括星历误差、大气延时误差和卫星钟差误差。

22、单站差分GPS按基准站发送的信息方式来分，可分为位置差分、伪距差分和相位差分。

23、GPS测量中，与卫星有关的误差包括卫星星历误差和卫星钟的钟误差和相对论效应。

24、测距方法分为双程测距和单程测距。

25、载波相位差分技术是实时处理两个测站载波相位观测量的差分方法。

26、GPS网技术设计的主要依据是GPS测量规范和测量任务书。

1、简述GPS系统的特点。

答：定位精度高、观测时间短、测站间无需通视、可提供三维坐标、操作简便、全天候作业、功能多，应用广。

2、简述接收机的主要任务。

答：当GPS卫星在用户视界升起时，接收机能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星，并能够跟踪这些卫星的运行；对所接收到的GPS信号，具有变换、放大和处理的功能；测量出GPS信号从卫星到接收天线的传播时间，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、简述无摄运动中开普勒轨道参数。

答：轨道椭圆的长半径；轨道椭圆偏心率；卫星的真近点角；升交点赤经；轨道面倾角；近地点角距。

4、什么是多路径误差？试述消弱多路径误差的方法。

答：在GPS测量中，如果测站周围的反射物所反射的卫星信号进入接收机天线，这就和直接来自卫星的信号产生干涉，从而使观测值偏离真值，产生多路径误差。

消除多路径误差的方法:（1）选择合适的站址：测站应远离大面积平静地水面；测站不宜选择在山坡、山谷和盆地中；测站应离开高层建筑物。（2）对接收机天线的要求：在天线中设置抑径板；接收天线对于极化特性不同的反射信号应该有较强的抑制作用。

5、简述GPS卫星的主要作用。

答：接收地面注入站发送的导航电文和其它信号；接收地面主控站的命令，修正其在轨运行偏差及启用备件等；连续地向广大用户发送GPS导航定位信号，并用电文的形式提供卫星自身的现势位置与其它在轨卫星的概略位置，以便用户接收使用。

6、简述确定整周未知数的四种方法。

答：经典静态相对定位法；“动态”测量法；交换天线法；快速确定整周未知数法。

7、简述快速静态定位的作业方式。

答：在测区中部选择一个基准站，并安置一台接收设备连续跟踪所有可见卫星；另一台接收机依次到各点流动设站，每点观测数分钟。

8、GPS 数据处理的目的和特点？

目的：得到控制点坐标。特点：数据量大；处理过程复杂；数学模型多样；自动化程度高。

9、了解伪距绝对定位的基本方法。

答：利用GPS进行定位的基本原理，是以GPS卫星和用户接收机天线之间距离(或距离差)的观测量为基础，并根据已知的卫星瞬时坐标，来确定用户接收机天线所对应的点位，即观测站的位置。

10、GPS测量中的误差分为哪几类？

答：①与卫星有关的误差②与传播路径有关的误差③与接收设备有关的误差④其它误差11、什么叫GPS网的基准设计？GPS网的基准包括哪些？

GPS网的基准设计：在GPS网的技术设计时，必须明确GPS成果所采用的坐标系统和起算数据，即明确GPS网所采用的基准。我们将这项工作称之为GPS网的基准设计。

GPS网的基准包括位置基准、方位基准和尺度基准。

12、GPS误差来源。

答：①与卫星有关的误差：卫星轨道误差，卫星钟差，相对论效应

②与传播途径有关的误差：电离层延迟，对流层延迟，多路径效应

③与接收设备有关的误差：接收机天线相位中心的偏差和变化，接收机钟差，接收机内部噪声

13、GPS网平差计算的主要内容是什么？

答：①同步观测的基线边平差②GPS网平差③坐标系统的转换或与地面网的联合平差14、什么叫GPS网的基准设计？GPS网的基准包括哪些？

GPS网的基准设计：在GPS网的技术设计时，必须明确GPS成果所采用的坐标系统和起算数据，即明确GPS网所采用的基准。我们将这项工作称之为GPS网的基准设计。

GPS网的基准包括位置基准、方位基准和尺度基准。

15、如何重建载波？其方法和作用如何？

答：在GPS信号中由于已用相位调整的方法在载波上调制了测距码和导航电文，因而接收到的载波的相位已不在连续，所以在进行载波相位测量之前，首先要进行解调工作，设法将调制在载波上的测距码和卫星电文去掉，重新获取载波。重建载波一般可采用两种方法：一是码相关法，另一种是平方法。采用前者，用户可同时提取测距信号和卫星电文，但用户必须知道测距码的结构；采用后者，用户无须掌握测距码的结构，但只能获得载波信号而无法获得测距码和卫星电文。

16、简述GPS网的布网原则。

答：（1）GPS网的布设应视其目的，作业时卫星状况，预期达到的精度，成果的可靠性以及工作效率，按照优化设计原则进行。（2）GPS网一般应通过独立观测边构成闭合图形，例如一个或若干个独立观测环，或者附合路线形式，以增加检核条件，提高网的可靠性。（3）GPS网内点与点之间虽不要求通视，但应有利于按常规测量方法进行加密控制时应用。（4）可能条件下，新布设的GPS网应与附近已有的GPS点进行联测；新布设的GPS网点应尽量与地面原有控制网点相联接，联接处的重合点数不应少于三个，且分布均匀，以便可靠地确定GPS网与原有网之间的转换参数。（5）GPS网点，应利用已有水准点联测高程。

3、17、GPS网图形设计的一般原则是什么？GPS网图形的基本类型有哪些？

答：①GPS网一般应通过独立观测边构成闭合图形；

②GPS网点应尽量与原有地面控制网点相重合；

③GPS网点应考虑与水准点相重合，而非重合点一般应根据要求以水准测量方法(或相当精度的方法)进行联测，或在网中布设一定密度的水准联测点，以便为大地水准面的研究提供资料；

④为了便于观测和水准联测，GPS网点一般应设在视野开阔和容易到达的地方；

⑤为了便于用经典方法联测或扩展，可在网点附近布设一通视良好的方位点，以建立联测方向。方位点与观测站的距离，一般应大于300m。

GPS网的图形布设通常有点连式、边连式、网连式及边点混合连接四种基本方式。

图形的基本形式主要有三角形网、环形网和星形网。

GPS原理与应用 考试重点总结

名词解释: 天球：是以地球质心M为中心，半径r为任意长的一个假象的球体。 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γ。 大地经纬度：表示地面点在参考椭球面上的位置，用大地经度λ、大地纬度和大地高h表示。 天文经纬度:表示地面点在大地水准面上的位置，用天文经度和天文纬度表示。 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，地球上的观测者所见到的太阳在天球上的运动轨迹。黄道面与赤道面的夹角称为黄赤交角，约23.5°。 赤经：为过春分点的天球子午面与过天体的天球子午面之间的夹角。 赤纬：为原点至天体的连线与天球赤道面之间的夹角。 岁差：实际上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，此现象在天文学上称为岁差。 章动：在太阳和其它行星引力的影响下，月球的运行轨道以及月地之间的距离在不断变化，北天极在天球上绕北黄极顺时针旋转的轨迹十分复杂。如果观测时的北天极称为瞬时北天极（或真北天极），相应的天球赤道和春分点称为瞬时天球赤道和瞬时春分点（或真天球赤道和真春分点）。则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，轨迹大致为椭圆。这种现象称为章动。 极移：地球自转轴相对于地球体的位置不是固定的，地极点在地球表面上的位置随时间而变化的现象称为极移。 世界时：以平子夜为零时起算的格林尼治平太阳时称为世界时。 力学时：天文学中，天体的星历是根据天体动力学理论建立的运动方程而编算的，其中所采用的独立变量是时间参数T，这个数学变量T定义为力学时。 原子时：以物质内部原子运动的特征为基础的原子时系统。 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衷时间系统，称为世界协调时或协调时。 GPS时间系统：属于原子时系统，秒长与原子时相同，但与国际原子时的原点不同，即GPST 与IAT在任一瞬间均有一常量偏差。 GPS定位：GPS定位系统靠车载终端内置手机卡通过手机信号传输到后台来实现定位。指利用人造地球卫星确定测站点位置的技术。 GPS导航：利用GPS定位卫星，在全球范围内实时进行定位、导航的系统。 绝对定位：在地球协议坐标系中，确定观测站相对地球质心的位置。 相对定位：在地球协议坐标系中，确定观测站与地面某一参考点之间的相对位置。 动态定位：在定位过程中，接收机天线处于运动状态。 静态绝对定位:接收机安置在基线端点的接收机固定不动，通过观测，确定观测站相对地球质心的位置。 静态相对定位：接收机安置在基线端点的接收机固定不动，通过连续观测，取得充分的多余观测数据，确定观测站与地面某一参考点之间的相对位置。 优点：定位精度高；缺点：定位时间长。 差分动态定位：在已知坐标的点上安置一台GPS接收机（称为基准站），利用已知坐标和卫星星历计算出观测值的校正值，并通过无线电设备（称数据链）将校正值发送给运动中的GPS接收机（称为流动站），流动站应用接收到的校正值对自己的GPS观测值进行改正，以消除卫星钟差钟差、接收机钟差、大气电离层和对流层折射误差的影响。 整周未知数：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

GPS原理及应用题目及答案

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。 16、GPS卫星除了受到引力之外，还受到地球引力场摄动力、光压摄动力、大气阻力、摄动力等的摄动力的影响，因此卫星的运动实际上是。 16、GPS卫星星历有两种，一种是，另一种是。前者包含时间二

GPS原理及应用期末复习题 选择题

GPS原理及应用期末复习题 1在20世纪50年代我国建立的1954年北京坐标系，采用的是克拉索夫斯 基椭球元素，其长半径和扁率分别为（ B ）。 A、a=6378140、α=1/298.257 B、a=6378245、α=1/298.3 C、a=6378145、α=1/298.357 D、a=6377245、α=1/298.0 2.在使用GPS软件进行平差计算时，需要选择哪种投影方式（A）。 A、横轴墨卡托投影 B、高斯投影 C、等角圆锥投影 D、 等距圆锥投影 3.在进行GPS—RTK实时动态定位时，基准站放在未知点上，测区内仅有 两个已知点，（ C ）定位测量的精度最高。 A、两个已知点上 B、一个已知点高，一个已知点低 C、两个已知点和它们的连线上 D、两个已知点连线的精度 4.单频接收机只能接收经调制的L1 信号。但由于改正模型的不完善， 误差较大，所以单频接收机主要用于（ A ）的精密定位工作。 A、基线较短 B、基线较长 C、基线 ≥40km D、基线 ≥30km 5.GPS接收机天线的定向标志线应指向（ D ）。其中A与B级在顾及当 地磁偏角修正后，定向误差不应大于±5°。 A、正东 B、正西 C、正南 D、正北 6.GPS卫星信号取无线电波中L波段的两种不同频率的电磁波作为载波， 它们的频率和波长分别为（ C ）： A、 B、 C、 D、 7.GPS系统的空间部分由21颗工作卫星及3颗备用卫星组成，它们均匀分 布在（ D ）相对与赤道的倾角为55°的近似圆形轨道上，它们距地面 的平均高度为20200Km，运行周期为11小时58分。 A、3个 B、4个 C、5个 D、6个 8.在20世纪50年代我国建立的1954年北京坐标系是（ C ）坐标系。 A、 地心坐标系 B、 球面坐标系 C、 参心坐标系 D、 天球坐标系 9.我国在1978年以后建立了1980年国家大地坐标系，采用的是1975年国 际大地测量与地球物理联合会第十六届大会的推荐值，其长半径和扁率 分别为（ A ）。 A、a=6378140、α=1/298.257 B、a=6378245、α=1/298.3 C、a=6378145、α=1/298.357 D、a=6377245、α=1/298.0

浅谈GPS原理及其应用

浅谈GPS原理及其应用 随着科技和制造业的进步，众多科技含量较高的产品被越来越广泛地应用在生活中，卫星导航定位系统就是一个很好的应用实例，其中以美国的GPS系统应用最为普遍，常见的如：车载GPS导航仪、智能手机中的电子地图导航功能等。在本人的教学工作中，多次遇到学生询问于此相关的问题，本文就GPS的原理及应用进行简述。 1．卫星导航定位系统含义及概况 定位，顾名思义就是确定某一个目标的位置，就是要搞明白“我在哪里”的问题。导航，就是对某一目标（汽车或者飞机等）运动时的连续定位，就是搞明白“我走了哪些路”，或者“我将要走哪条路”。随着航天、通讯等科技的发展，人造卫星也被用来定位和导航，其能够提供全球性的，全天候的，高精度、实时的导航定位服务，以及授时服务。 全球卫星导航系统有好几种，美国的GPS 、俄罗斯的GLONASS、我国的Compass（北斗）、欧洲的伽利略（Galileo）系统，可用卫星数目达到100颗以上[1]。其中在全球范围内应用最成熟、最广泛的就是美国的GPS系统。GPS系统始于1973年的美国国防部批准的“导航卫星定时和测距/全球定位系统”，简称GPS（即Global Positioning System，全球定位系统），被誉为人类在20世纪仅次于计算机之后的最为重大的发明。 2．GPS系统的基本定位原理 GPS系统的基本配置是24颗卫星构成，卫星位于6个地心轨道上，每个轨道有4颗卫星，每个轨道接近于圆形，与赤道面的倾斜夹角为55°，沿赤道以60°间隔均匀分布[2]，形成了对地球的网络包围，图1表述了GPS卫星的星座分布。轨道的半径约为26600km，也就是高度大约离地面20200km，轨道的周期是半个恒星日，约11.976个小时。理论上，在地球表面的绝大多数地点都能观测到的有效卫星颗数≥4颗。而4颗或者更多的GPS卫星就能够确定每天24小时内地球表面上任何地点观测者（观测设备）的位置了。如图2所示。 图2 GPS定位示意图 每一颗GPS卫星都携带有铯原子钟和（或）铷原子钟，为发射信号提供高精度时间信息的，GPS卫星在工作时，以一定的频率（两个频率，1575.42MHz 和1227.6MHz）向地球发射无线电波信号，其报文的主要信息是该电波信号发出时刻的时间信息，用户接收机无源工作（即只接收信号），接收能观测到GPS卫星的电波信号，并标记出收到该电波信号的接收时刻，算出该电波从发射到被接收的传播时间，已知电波是以光速传播的，就可以用传播时间来计算出到接收机到GPS卫星的距离。 在以地心为坐标原点的WGS-84地心坐标系三维空间中，如果能够知道到达不在同一条直线上的3颗卫星的距离，那么就可以确定该接收机在地球附近所在的位置。在一段时间内连续观测，就可以得出接收机的经纬度和高度变化情况，于是就得出了接收机移动的方向和速度了。由于GPS定位是依靠时间差来实现距离计算的，所以必须需要第4颗卫星给接收装置提供时钟修正信息，使接收机时钟与卫星时钟同步。 实现定位之后，就可以在应用设备上记录目标移动时所经过的路径，并且可以经过估计和计算，对某预定地点提供导航服务。

GPS原理与应用题库1001021

GPS原理与应用 1.选择题10 1.（）年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星发射成功，标志着人类进入 了空间技术的新时代。 1961 1957 1972 1947 2.美国海军导航卫星系统是美国第一代卫星导航系统，由于该系统卫星轨道 都通过地球极点，故也称（）卫星系统。 子午 GPS GLONASS NAVSAT 3.GPS系统的空间部分由21颗工作卫星及3颗备用卫星组成，它们均匀分布 在（）个相对与赤道的倾角为55°的近似圆形轨道上。 3 6 4 8 4..GPS工作卫星的主体呈圆柱形，整体在轨重量为843.68㎏，它的设计寿命 为（）年，事实上均能超过该设计寿命而正常工作。 10 15 7.5 9

5..GPS定位是一种被动定位，必须建立高稳定的频率标准。因此每颗卫星上都 必须安装高精确度的时钟。当有1×10- 9s的时间误差时，将引起（）㎝的距离误差。 100 30 80 120 6..GPS定位的实质就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（）交会的方法，确定待定点的空间位置。 后方 前方 侧方 方向线 7..当地球自转360°时，卫星绕地球运行两圈，环绕地球运行一圈的时间为 11小时58分。卫星在天空中的可见时间约为（）。 7小时 8小时 5小时 6小时 8.在卫星大地测量中常用的坐标系是（）。 地心坐标系 参心坐标系 9.现在，我国使用的大地坐标系除1954年北京坐标系外还使用（） 坐标系。 WGS-84 1980年国家大地 10.我国大地坐标系的原点设在（）。 山东省青岛市

陕西省泾阳县 11..我国采用（）区的区时作为统一的标准时间，称为北京时间。 东8 东9 12..计量原子时的时钟称为原子钟，常用的有铯原子钟、铷原子钟和氢原子钟三 种，国际上是以（）原子钟为基准的。 铯 铷 13.协调世界时的秒长采用（）的秒长，时刻采用世界时的时刻。所以严格地 讲，这不是一种时间系统，而是一种使用方法。 历书时 原子时 14..卫星钟采用的是GPS时，它是由主控站按照美国海军天文台（USNO）的协 调世界时（UTC）进行调整的。在（）年1月6日零时对准，不随闰秒增加。 1980 1985 15..1884年在美国华盛顿召开的国际会议决定采用一种分区统一时刻，把全球 按经度划分为（）个时区，每个时区的经度差为15 。 36 24 16..当GPS定位确定了测站点的大地高H后，可按h=H-N求出该点的正高h， 式中N为该点的WGS-84大地水准面（）。 差距 偏差 17.GPS工作卫星的地面监测部分由一个主控站, （）个注入站和五个监测站组 成。 三

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。 16、GPS卫星除了受到引力之外，还受到地球引力场摄动力、光压摄动力、大气阻力、摄动力等的摄动力的影响，因此卫星的运动实际上是。

GPS原理与应用复习试题解析

GPS原理与应用复习题 GPS测量试卷A卷 一、填空（每空0.5分，共10分） 1、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；用户部分—GPS接收机。 2、GPS系统的空间部分由21颗工作卫星及3颗备用卫星组成，它们均匀分布在6个近似圆形轨道上。 3、GPS工作卫星的地面监控系统包括一个主控站、三个注入站和五个监测站。 4、GPS卫星位置采用WGS-84大地坐标系。 5、GPS系统中卫星钟和接收机钟均采用稳定而连续的GPS时间系统。 6、GPS卫星星历分为预报星历(广播星历)和后处理星历（精密星历）。 7、GPS接收机依据其用途可分为：导航型接收机、测地（量）型接收机和授时型接收机。 8、在GPS定位工作中，由于某种原因，如卫星信号被暂时阻挡，或受到外界干扰影响，引起卫星跟踪的暂时中断，使计数器无法累积计数，这种现象称为整周跳变（周跳）。 9、根据不同的用途，GPS网的图形布设通常有：点连式、边连式、网连式和边点混合连接四种基本方式。选择什么样的组网，取决于工程所要求的精度、野外条件及GPS接收机台数等因素。 二、名词解释（每题3分，共18分） 1、伪距：就是由卫星发射的测距码信号到达GPS接收机的传播时间乘以光速所得出的量侧距离。由于卫星钟、接收机钟的误差以及信号经过电离层和对流层的延迟，量侧距离的距离与卫星到接收机的几何距离有一定的差值，因此，称量侧距离的伪距。 2、GPS相对定位：是至少用两台GPS接收机，同步观测相同的GPS卫星，确定两台接收机天线之间的相对位置。 3、观测时段：测站上开始接收卫星信号到观测停止，连续工作的时间段称为观测时段，简称时段。 4、同步观测环：三台或三台以上接收机同步观测获得的基线向量所构成的闭合环。 5、后处理星历：一些国家某些部门，根据各自建立的卫星跟踪占所获得的对GPS 卫星的精密观测资料，应用与确定广播星历相似的方法而计算的卫星星历。由于这种星历是在事后向用户提供的在其观测时间内的精密轨道信息，因此称为后处理星历。 6、静态定位：如果在定位时，接收机的天线在跟踪GPS卫星过程中，位置处于固定不动的静止状态，这种定位方式称为静态定位。 三、简答（每题6分，共36分） 1、简述GPS系统的特点。 答：①定位精度高；（1分）②观测时间短；（1分）③测站间无需通视；（1分）④可提供三维坐标；（1分）⑤操作简便；（0.5分）⑥全天候作业；（1分）⑦功

GPS原理与应用复习题及参考答案分析

GPS原理与应用复习参考 一、判断题（本大题共5小题，每小题1分，共5分）（请在答题纸上判断题答题区域作答） 1.（√）对于GPS网的精度要求，主要取决于网的用途和定位技术所能达到的精度。精度指标通常是以相临点间弦长的标准差来表示。 2.（╳）GPS的测距码（C/A码和P码）是伪随机噪声码。 3.（╳）电离层延迟的大小与载波频率无关。 4.（╳）GPS定位直接获得的高程是似大地水准面上的正常高。 5.（╳）图形强度因子是一个直接影响定位精度、但又独立于观测值和其它误差之外的一个量。其值恒大于1，最大值可达 100，其大小随时间和测站位置而变化。在GPS测量中，希望DOP越小越好。 二、判断题（本大题共5小题，每小题1分，共5分）（请在答题纸上判断题答题区域作答） 1.（╳）GPS测得的站星之间的伪距就是指GPS卫星到地面测站之间的几何距离。 2.（√）C/A码的码长较短，易于捕获，但码元宽度较大，测距精度较低，所以C/A码又称为捕获码或粗码。 3.（√）GPS的空间部分（卫星星座部分）由21颗工作卫星、3颗备用卫星组成，均匀分布在6个轨道上。 4.（╳）GPS定位直接获得的高程是似大地水准面上的正常高。 5.（╳）GPS静态定位之所以需要观测较长时间，其主要目的是为了削弱卫星星历误差的影响。 三、填空题（本题共15空，每空1分，共15分）（请在答题纸上填空题答题区域作答） 1. 按照《规范》规定，我国GPS测量按其精度依次划分为AA、A、B、C、D、E六级，其中C级网的相邻点之间的平均距离为15～10km，最大距离为 40 km。 2. GPS定位系统包括空间部分、地面控制部分和用户设备部分。 3.从误差来源分析，GPS测量误差大体上可分为以下三类：与卫星有关的误差，与信号传播有关的误差和与接收设备有关的误差。 4. 美国国防部制图局（DMA）于1984年发展了一种新的世界大地坐标系，称之为美国国防部1984年世界大地坐标系，简称 WGS-84 。 5. 三台或三台以上接收机同步观测所获得的基线向量构成的闭合环称为同步环。 6. 在定位工作中，可能由于卫星信号被暂时阻挡，或受到外界干扰影响，引起卫星跟踪的暂时中断，使计数器无法累积计数，这种现象叫周跳。 7. 在接收机和卫星间求二次差，可消去两测站接收机的相对钟差改正。 8. 利用GPS进行定位有多种方式，如果就用户接收机天线所处的状态而言，定位方式分为静态定位和动态定位；若按参考点的不同位置，又可分为单点定位和相对定位。 9.GPS卫星信号是由载波、导航电文、和测距码三部分组成的。 10.对流层延迟改正模型中的大气折射指数N与温度、气压、湿度等因素有关。 11.差分GPS按观测值的类型可分为伪距差分和相位差分。 12.目前正在运行的全球卫星导航定位系统有 GPS 和 GLONASS 。我国组建的第一代卫星导航定位系统称为北斗卫星导航系统，欧盟计划组建的卫星导航定位系统称为 Galileo 系统。 13.在接收机间求一次差后可消除卫星钟差参数，继续在卫星间求二次差后可消除接收机间的相对钟差参数，再在历元间求三次差后可消除双差整周模糊度参数。

GPS原理及应用期末试题B及答案

《GPS原理及应用》期末考试B卷试题 一、填空（每空2分，共40分） 1．按照GPS系统的设计方案，GPS定位系统应包括 _______部分、________部分和 _________部分。 2．在使用GPS软件进行平差计算时，需要选择 _______投影方式 3．从误差来源分析，GPS测量误差大体上可分为以下三类：______ ，________和 ________。 4．根据不同的用途，GPS网的图形布设通常有_______ 式、_______ 式、网连及边点混合连接四种基本方式。选择什么方式组网，取决于工程所要求的精度、野外条件及GPS接收机台数等因素。 5．VDOP代表 ____________________________________________ 6．当地球自转360°时，卫星绕地球运行两圈，环绕地球运行一圈的时间为________小时58分。地面的观测者每天可提前4min见到同一颗卫星，可见时间约为_________ 小时。这样，观测者至少能观测到4颗卫星，最多可观测到11颗卫星。 7．利用GPS进行定位有多种方式，如果就用户接收机天线所处的状态而言，定位方式分为 _______定位和 ______定位；若按参考点的不同位置，又可分为__________定位和 _________定位。 8．GPS定位的实质就是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采取____________ 的方法，确定待定点的空间位置。 9．GPS信号接收机，按用途的不同，可分为 __________型、_______ 和__________ 等三种。 二、名词解释（每小题4分,共20分） 1.GPS全球定位系统

差分GPS原理及应用

卫星定位导航 实验报告 题目：差分GPS原理及应用 学院：信息与电气工程学院 专业： 班级： 姓名： 学号： 2014年10月29日

一、 GPS技术前景 由于GPS技术所具有的全天候、高精度和自动测量的特点，作为先进的测量手段和新的生产力，已经融入了国民经济建设、国防建设和社会发展的各个应用领域。随着冷战结束和全球经济的蓬勃发展，美国政府宣布2000年至2006年期间，在保证美国国家安全不受威胁的前提下，取消SA政策，GPS民用信号精度在全球范围内得到改善，利用C/A码进行单点定位的精度由100米提高到10米，这将进一步推动GPS技术的应用，提高生产力、作业效率、科学水平以及人们的生活质量，刺激GPS市场的增长。据有关专家预测，在美国，单单是汽车GPS导航系统，2000年后的市场将达到30亿美元，而在中国，汽车导航的市场也将达到50亿元人民币。可见，GPS技术市场的应用前景非常可观。 二、差分GPS基本原理 1. 伪距差分 伪距差分是指采用测距码测距，在基准站上（已知点）上，通过“已知距离”（测站坐标和卫星坐标反算的距离）与伪距观测值比较，确定距离改正数后传送给用户，用户据此对观测伪距进行改正，然后用改正后伪距观测值解算测站坐标。各个卫星的距离改正数是不同的，因为距离改正数中包含了卫星坐标误差的因素，因此只有与基准站同步观测的卫星，才可以得到距离改正。 伪距差分是目前应用广泛的一种差分定位技术。由于伪距差分可提供单颗卫星的距离改正数，因此用户站可选其中任意4颗相同卫星的伪距改正数进行改正，而不必要求两站观测的卫星完全相同。伪距改正数是直接在WGS-84坐标系上进行的，是一种直接改正数，不必先变换为当地坐标，定位精度较高，且使用方便。由于伪距差分定位依赖于两站公共误差的抵消来提高定位精度，误差抵消的程度决定了精度的高低。而误差的公共性在很大程度依赖于两站距离，随着两站距离的增加，其误差公共性逐渐减弱，用户站离基准站的距离越大，伪距差分后的剩余误差越大，定位精度越低。 2. 位置差分 基本原理与伪距差分相同，所不同的是基准站传送的是坐标改正数而已。位置差分的优点是需要传输的差分改正数较少，计算方法较简单，任何一种GPS接收机均可改装成这种差分系统。设已知基准站的精密坐标(x0,y0,z0)，可求坐标改正数： △X = X*-X0 △Y = Y*-Y0 △Z = Z*-Z0 用数据链发送出去，用户接收机接收后改正： Xu = Xu*+△X Yu = Yu*+△Y Zu = Zu*+△Z

GPS定位原理及应用

《GPS定位原理及应用》授课教案 第一章绪论 1.1 GPS卫星定位技术的发展 1.1.1 早期的卫星定位技术 1、无线电导航系统 1）罗兰--C：工作在100KHZ，由三个地面导航台组成，导航工作区域2000KM，一般精度200-300M。 2)Omega（奥米茄）：工作在十几千赫。由八个地面导航台组成，可覆盖全球。精度几 英里。 3)多卜勒系统：利用多卜勒频移原理，通过测量其频移得到运动物参数（地速和偏流 角），推算出飞行器位置，属自备式航位推算系统。误差随航程增加而累加。 缺点：覆盖的工作区域小；电波传播受大气影响；定位精度不高 2、早期的卫星定位技术 卫星三角网： 以人造地球卫星作为空间观测目标，由地面观测站对其进行摄影测量，测定测站至卫星的方向，来确定地面点的位置的三角网。 卫星测距网： 用激光技术测定测站至卫星的距离作为观测值的网则称为卫星测距网。 20世纪60～70年代，美国国家测量局在英国和德国测绘部门协助下，建立了一个共45个点的全球卫星三角网，点位精度5米。 卫星三角网的缺点： 易受卫星可见条件和天气条件影响，费时费力，定位精度低。 1.1.2 子午卫星导航（多普勒定位）系统及其缺陷 多普勒频移： 多普勒效应是为纪念Christian Doppler而命名的，他于1842年首先提出了这一理论。 他认为电磁波频率在电磁源移向观察者时变高，而在波源远离观察者时变低。因此可利用频率的变化多少来确定距离的变化量。 多普勒效应的一个常被使用的例子是火车，当火车接近观察者时，其汽鸣声会比平常更刺耳。你可以在火车经过时听出刺耳声的变化。同样的情况还有：警车的警报声和赛车的发动机声。 子午卫星导航系统(NNSS)： 将卫星作为空间动态已知点，通过在测站上接受子午卫星发射的无线电信号，利用多普勒定位技术，进行测速、定位的卫星导航系统。 子午卫星导航系统的优点： 经济快速、精度均匀、不受天气和时间的限制，且可获得测站的三维地心坐标。 子午卫星导航系统的缺点： 由于卫星数量少，故不能实时定位、定位时间长、定位精度也低。 1958年，美国为解决北极星核潜艇在深海航行和执行军事任务而需要精确定位的问题，开始研制军用导航卫星，命名为“子午仪计划”。1960年4月，美国发射了世界第一颗子午导航卫星，传统的无线电导航系统从此被这种新的导航方式取代。美国1964年建成子午导航卫星系统，主要由美国海军使用，到1967年开始正式向民用开放。由于该系统卫星数目较小（5-6颗），运行高度较低（平均1000KM），从地面站观测到卫星的时间隔较长（平均1.5h），因而它无法提供连续的实时三维导航，而且精度较低。单点定位精度约为30—40米，每次定位约需8—10分钟。而各测站观测了公共的17次合格的卫星通过时，联测定位

《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：运算例子： 1001110010 ←（A ） )⊕ 010******* ← （B ） 1101001011 ← （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。

GPS测量原理及其应用

存档编号： 武汉大学测绘学院 毕业实践报告题目 GPS测量原理及应用 专业：工程测量技术 年级: 2013级 学习形式：函授 学号： 133122064170091 报告作者：李伟 报告指导教师：黄海兰 指导教师职称： 武汉大学测绘学院： 2.5年制 完成时间： 2014 年10月10日

摘要 本文主要介绍了GPS技术的基本知识，包括GPS系统的组成、GPS定位的基本原理、GPS 测量的误差来源、GPS数据处理流程以及GPS在测绘领域中的应用，并对每一点都进行了具体的分析。 其中，GPS系统主要由GPS卫星星座（空间部分）、地面监控系统（地面控制部分）和GPS信号接收机（用户设备部分）组成。GPS定位的基本原理是空间距离的后方交会。GPS 测量的主要误差包括与GPS卫星有关的误差、与信号传播路径有关的误差和与接收设备有关的误差。最后，又以专业软件为例介绍了数据处理流程，并简单介绍了GPS技术在测绘领域中的应用。 关键词：测量原理应用

目录 摘要 (1) 目录 (2) 绪论 (3) 1.1 选题的背景及意义 (3) 1.2 国内外研究现状 (4) GPS测量原理及其应用 (5) 1.1 GPS系统的组成 (5) 1.1.1 GPS卫星星座（空间部分） (5) 1.1.2 地面监控系统（地面控制部分） (5) 1.1.3 GPS信号接收机（用户设备部分） (6) 2.2 GPS定位的基本原理 (7) 2.2.1 GPS定位方法简介 (7) 2.2.2 GPS静态相对定位原理 (7) 2.3 GPS测量的误差来源 (8) 2.3.1 与卫星相关的误差 (8) 2.3.2 与传播路径相关的误差 (9) 2.3.3 与接收设备相关的误差 (10) 2.3.4 其他误差 (10) 2.4 GPS数据处理流程 (11) 2.5 GPS在测绘领域中的应用 (11) 2.5.1 在大地测量中的应用 (12) 2.5.2 在工程测量中的应用 (12) 2.5.3 在变形监测中的应用 (12) 2.6 小结 (13) 参考文献 (14) 谢辞 (14)