《GPS測量原理與應(yīng)用》AB卷及答案

1、GPS測量原理與應(yīng)用試卷A卷10、根據(jù)不同的用途，GPS網(wǎng)的圖形布設(shè)通常有：點(diǎn)連式、和四種基本方式。選擇什么樣的組網(wǎng)，取決于工程所要求的精度、野外條件及GPS接收機(jī)臺數(shù)等因素。題號一一三四五總成績合分人得分考試方式：閉卷考試時間：120分鐘卷面總分：100分得分評閱人二、名詞解釋（每題3分，共18分）1、偽距得分評閱人、填空（每空0.5分，共10分）1、GPS系統(tǒng)包括三大部分：空間部分一一;地面控制部分;用戶部分。2、GPS系統(tǒng)的空間部分由顆工作衛(wèi)星及顆備用衛(wèi)星組成，它們均勻分布在個近似圓形軌道上。3、GPS工作衛(wèi)星的地面監(jiān)控系統(tǒng)包括一個、三個和五個。4、GPS衛(wèi)星位置采用大地坐標(biāo)系。5、GP

2、S系統(tǒng)中衛(wèi)星鐘和接收機(jī)鐘均采用穩(wěn)定而連續(xù)的時間系統(tǒng)。6、GPS衛(wèi)星星歷分為和。7、GPS接收機(jī)依據(jù)其用途可分為：接收機(jī)、接收機(jī)和接收機(jī)。8、在GPS定位工作中，由于某種原因，如衛(wèi)星信號被暫時阻擋，或受到外界干擾影響，引起衛(wèi)星跟蹤的暫時中斷，使計數(shù)器無法累積計數(shù)，這種現(xiàn)象稱為。第1頁共6頁2、GPS相對定位3、觀測時段4、同步觀測環(huán)5、后處理星歷6、靜態(tài)定位第2頁共6頁得分評閱人6、簡述快速靜態(tài)定位的作業(yè)方式2、簡述接收機(jī)的主要任務(wù)三、簡答（每題6分，共36分）1、簡述GPS系統(tǒng)的特點(diǎn)得分評閱人四、論述（共23分）1、什么是偽距單點(diǎn)定位？說明用戶在使用GPS接收機(jī)進(jìn)行偽距單點(diǎn)定位時,為何需要同時

3、觀測至少4顆GPS衛(wèi)星？（13分）3、簡述無攝運(yùn)動中開普勒軌道參數(shù)4、簡述偽距定位觀測方程中劃橫線參數(shù)的含義。卜V/-9）+（】1-r）2+（z/一牙）,一仃空式中，j為衛(wèi)星數(shù)，j=1,2,3,第3頁共6頁5、減弱電離層影響的措施。2、什么是多路徑誤差？試述消弱多路徑誤差的方法。（10分）第4頁共6頁:業(yè)（1）編寫定位的先后次序（6分）（2）寫出三個同步觀測環(huán)和一個獨(dú)立環(huán)。（4分）得分評閱人五、綜合分析（共13分）（3）根據(jù)下圖PDOP值選擇每一個同步觀測環(huán)最佳的觀測時段。（3分）根據(jù)下列控制網(wǎng)的圖形，用三臺大寶4800雙頻接收機(jī)作業(yè)，相鄰點(diǎn)的距離約1km,儀器遷移時間約20-30分鐘，已知接

4、收機(jī)的使用序號和機(jī)號如下表，要求最少有三個同步觀測環(huán)，同步觀測時間為1小時J了P機(jī)號129192293035306段做需定施數(shù)據(jù)K箕麥期上蕈宜詳書呈Ijr則等阿任鯨日起高通采出衛(wèi)燈觀計但友果時用教率數(shù)一5一叼修51+C8mI11<PfiQCV口34:48:艙ZCO'f-Lb-15od：od-a：ooioat12個5分轉(zhuǎn)一次尸inNtTtxt計.爭克成時升rn-oD30:30£4:0CI前一天I今天回GPS測量原理與應(yīng)用試卷A卷答案、填仝（每空0.5分，共10分）1 .GPS衛(wèi)星星座；地面監(jiān)控系統(tǒng)；GPS接收機(jī)2 .21;3;63 .主控站；注入站；監(jiān)測站4 .WGS-8

5、45 .GPS6 .預(yù)報星歷（廣播星歷）；后處理星歷（精密星歷）7 .導(dǎo)航型；測地（量）型；授時型8 .整周跳變（周跳）9 .邊連式；網(wǎng)連式；邊點(diǎn)混合連接、名詞解釋（每題3分，共18分）1 .偽距：就是由衛(wèi)星發(fā)射的測距碼信號到達(dá)GPS接收機(jī)的傳播時間乘以光速所得出的量側(cè)距離。由于衛(wèi)星鐘、接收機(jī)鐘的誤差以及信號經(jīng)過電離層和對流層的延遲，量側(cè)距離的距離與衛(wèi)星到接收機(jī)的幾何距離有一定的差值，因此，稱量側(cè)距離的偽距。2 .GPS相對定位：是至少用兩臺GPS接收機(jī)，同步觀測相同的GPS衛(wèi)星,確定兩臺接收機(jī)天線之間的相對位置。3 .觀測時段：測站上開始接收衛(wèi)星信號到觀測停止，連續(xù)工作的時間段稱為觀測時段，

6、簡稱時段。4 .同步觀測環(huán)：三臺或三臺以上接收機(jī)同步觀測獲得的基線向量所構(gòu)成的閉合環(huán)。5 .后處理星歷：一些國家某些部門，根據(jù)各自建立的衛(wèi)星跟蹤占所獲得的對GPS衛(wèi)星的精密觀測資料，應(yīng)用與確定廣播星歷相似的方法而計算的衛(wèi)星星歷。由于這種星歷是在事后向用戶提供的在其觀測時間內(nèi)的精密軌道信息，因此稱為后處理星歷。6 .靜態(tài)定位：如果在定位時，接收機(jī)的天線在跟蹤GPS衛(wèi)星過程中，位置處于固定不動的靜止?fàn)顟B(tài)，這種定位方式稱為靜態(tài)定位。三、簡答（每題6分，共36）1.簡述GPS系統(tǒng)的特點(diǎn)1）定位精度高（1分）2）觀測時間短（1分）3）測站間無需通視（1分）4）可提供三維坐標(biāo)（1分）5）操作簡便（0.5分

7、）6）全天候作業(yè)（1分）7）功能多，應(yīng)用廣（0.5分）8）回答：全能性、全球性、連續(xù)性和實時性的也各1分。2 .簡述接收機(jī)的主要任務(wù)。當(dāng)GPS衛(wèi)星在用戶視界升起時，接收機(jī)能夠捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測衛(wèi)星，并能夠跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行（2分）；對所接收到的GPS信號，具有變換、放大和處理的功能（2分）；測量出GPS信號從衛(wèi)星到接收天線的傳播時間，解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導(dǎo)航電文，實時地計算出測站的三維位置，甚至三維速度和時間（2分）。3 .簡述無攝運(yùn)動中開普勒軌道參數(shù)。軌道橢圓的長半徑；（1分）軌道橢圓偏心率（或軌道橢圓的短半徑）；（1分）衛(wèi)星的真近點(diǎn)角；（1分）升交點(diǎn)赤經(jīng)；（1分）軌

8、道面傾角；（1分）近地點(diǎn)角距。（1分）4 .簡述偽距定位觀測方程中劃橫線參數(shù)的含義。時；接收機(jī)鐘尤（I分）0rW對j號衛(wèi)星的1偽如觀潮值場徹加工布匕：分別為電窩層延遲和對流層短退的改正敷值勿抑.為衛(wèi)星鐘差（四）5 .減弱電離層影響的措施。利用雙頻觀測；（2分）利用電離層改正模型加以改正；（2分）利用同步觀測值求差。（2分）6,簡述快速靜態(tài)定位的作業(yè)方式。在測區(qū)中部選擇一個基準(zhǔn)站，并安置一臺接收設(shè)備連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星（3分）；另一臺接收機(jī)依次到各點(diǎn)流動設(shè)站，每點(diǎn)觀測數(shù)分鐘（3分）。四、論述（共23分）1,什么是偽距單點(diǎn)定位？說明用戶在使用GPS接收機(jī)進(jìn)行偽距單點(diǎn)定位時，為何需要同時觀測至少4顆

9、GPS衛(wèi)星？（13分）根據(jù)GPS衛(wèi)星星歷和一臺GPS接收機(jī)的偽距測量觀測值來直接獨(dú)立確定用戶接收機(jī)天線在WGS-84坐標(biāo)系中的絕對坐標(biāo)的方法叫單點(diǎn)定位，也叫絕對定位。（5分）由于進(jìn)行偽距單點(diǎn)定位時，每顆衛(wèi)星的偽距測量觀測值中都包含有接收機(jī)鐘差這一誤差，造成距離測量觀測值很不準(zhǔn)確。（4分）需要將接收機(jī)鐘差作為一個未知數(shù)加入到偽距單點(diǎn)定位的計算中，再加上坐標(biāo)三個未知數(shù)，所以至少需要4個偽距觀測值，即需要同時觀測至少4顆GPS衛(wèi)星。（4分）2、什么是多路徑誤差？試述消弱多路徑誤差的方法。（10分）在GPSW量中,如果測站周圍的反射物所反射的衛(wèi)星信號進(jìn)入接收機(jī)天線，這就和直接來自衛(wèi)星的信號產(chǎn)生干涉，從

10、而使觀測值偏離真值，產(chǎn)生多路徑誤差。（5分）消多路徑誤差的方法：（1）選擇合適的站址a測站應(yīng)遠(yuǎn)離大面積平靜地水面；（1分）b、測站不宜選擇在山坡、山谷和盆地中；（1分）c、測站應(yīng)離開高層建筑物.（1分）（2）對接收機(jī)天線的要求a、在天線中設(shè)置抑徑板（1分）b、接收天線對于極化特性不同的反射信號應(yīng)該有較強(qiáng)的抑制作用。（1分）五、綜合分析（共13分）僅為參考答案。（1）編寫定位的先后次序。（6分）觀測時段1: A點(diǎn)（接收機(jī)1）、B點(diǎn)觀測時段2: A點(diǎn)（接收機(jī)1）、B點(diǎn)觀測時段3: B點(diǎn)（接收機(jī)2）、C點(diǎn)（接收機(jī)2）、D點(diǎn)（接收機(jī)3） （2分）（接收機(jī)2）、C點(diǎn)（接收機(jī)3） （2分）（接收機(jī)3）、D

11、點(diǎn)（接收機(jī)1） （2分）（2）寫出三個同步觀測環(huán)和一個獨(dú)立環(huán)。（4分）同步觀測環(huán)：觀測時段1的AB、BD、AD三邊所組成的閉合環(huán)；（1分）觀測時段2的AB、BC、AC三邊所組成的閉合環(huán)；（1分）觀測時段3的BC、CD、BD三邊所組成的閉合環(huán)；（1分）獨(dú)立環(huán)：觀測時段1的獨(dú)立邊AB、AD和觀測時段3的獨(dú)立邊BD三邊所組成的閉合環(huán)；（1分）；（沒有明確寫明是獨(dú)立邊的酌情處理）（3）根據(jù)下圖PDOP值選擇每一個同步觀測環(huán)最佳的觀測時段。（3分）在這三個時間段內(nèi)選擇較好：觀測時段1:5:00-6:00（1分）觀測時段2:13:30:-14:30（1分）觀測時段3:18:00-19:00（1分）（其他答

12、案酌情處理）得分評閱人一、填空（每空0.5分，共10分）得分評閱人二、名詞解釋（每題3分，共18分）1、WGS-84大地坐標(biāo)系GPS測量原理與應(yīng)用試卷B卷考試方式：閉卷考試時間：120分鐘卷面總分：100分題號一二三四五總成績合分人得分個09、對于N臺GPS接收機(jī)構(gòu)成的同步觀測環(huán)，有J條同步觀測基線，其中獨(dú)立基線數(shù)為。、第,1頁A6頁，一，、一，10、雙頻接吸機(jī)可以同時接收L1和L2信號，利用雙頻技術(shù)可以消除或減弱對觀測量的影響，所以定位精度較高，基線長度不受限制，所以作業(yè)效率較高。1、衛(wèi)星定位中常采用空間直角坐標(biāo)系及其相應(yīng)的大地坐標(biāo)系，一般取2、GPS絕對定位為坐標(biāo)系原點(diǎn)。2、我國目前常采用

13、的兩個國家坐標(biāo)系是和。3、廣域差分3、GPS接收機(jī)的天線類型主要有：、和錐形天線。4、GPS接收機(jī)主要由、和三部分組成。5、單站差分按基準(zhǔn)站發(fā)送信息的方式來分，可分為、和載波相位差分。4、同步觀測6、與信號傳播有關(guān)的誤差有電離層折射誤差、及。7、GPS的數(shù)據(jù)處理基本流程包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、GPS網(wǎng)平差。5、異步觀測環(huán)8、GPS衛(wèi)星的地面監(jiān)控系統(tǒng)包括一個、三個和五:業(yè)專：級年：名姓:號學(xué)?92?992/?v?2/9?v2/?7?927-?992/9272/9?v2/?7?6、整周跳變得分評閱人三、簡答（每題6分，共36分）1、簡述美國GPS衛(wèi)星的主要參數(shù)。2、簡述衛(wèi)星的受攝運(yùn)動及其主要攝動

14、力3、簡述動態(tài)定位的作業(yè)方法。4、如何減弱GPS接收機(jī)鐘差5、試說明載波相位觀測值的組成部分。第3頁共6頁6、簡述GPS衛(wèi)星的主要作用得分評閱人四、論述（每題10分，共20分）1、如何重建載波？其方法和作用如何？（10分）時段，填入GPS作業(yè)調(diào)度表中:業(yè)專:級年：名姓：號學(xué)?792?72/2v?2/9?2v2/?7?密?7?7992799?2V2/?7?9O?封?992799?92?992/2v?2/9?線?9?99?7927?72/2/?.2、GPS網(wǎng)的布網(wǎng)原則。（10分）根據(jù)控制網(wǎng)的圖形的觀測順序和觀測時間5填寫GPS作業(yè)調(diào)度表。第5頁共6頁50-J0?3J&E?8910II13U

15、15IS1?HIi'O£12223PDOPffi6L得分評閱人五、綜合分析（共16分）根據(jù)下列控制網(wǎng)的圖形，用三臺大寶4800雙頻GPS接收機(jī)作業(yè)，相臨點(diǎn)之間的距離約1km,儀器遷移時間約2030分鐘，同步觀測時間為1小時，已知接收機(jī)的使用序號和天線編號如下表，試編寫GPS作業(yè)調(diào)度表。序號機(jī)號129192293035306根據(jù)右圖編寫定位的先后次序。根據(jù)下圖PDOP值選擇最佳的觀測時段編號觀測時間測站號/名測站號/名測站號/名機(jī)號機(jī)號機(jī)號0123GPS作業(yè)調(diào)度表GPS測量原理與應(yīng)用試卷B卷答案'、填空（每空0.5分，共10分）10 .地球質(zhì)心11 .1954年北京坐標(biāo)

16、系；1980年國家大地坐標(biāo)系12 .單板天線；四螺旋形天線；微帶天線13 .GPS接收機(jī)天線單元；GPS接收機(jī)主機(jī)單元；電源14 .位置差分；偽距差分15 .對流層折射誤差；多路徑效應(yīng)誤差16 .數(shù)據(jù)傳輸；基線結(jié)算17 .主控站；注入站；監(jiān)測站18 .N-119 .對流層折射20 詞解釋（每題3分，共18分）1 .WGS-84大地坐標(biāo)系：原點(diǎn)位于地球質(zhì)心，Z軸指向BIH1984.0定義的協(xié)議地球極（CTP）方向，X軸指向BIH1984.0定義的零子午面和CTP赤道的交點(diǎn)，Y軸與Z、X軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。2 .GPS絕對定位：也叫單點(diǎn)定位，即利用GPS衛(wèi)星和用戶接收機(jī)之間的距離觀測值直接確定用戶接

17、收機(jī)天線在WGS-84坐標(biāo)系中相對坐標(biāo)系原點(diǎn)的決對位置.3 .廣域差分：基本思想是對GPS觀測量的誤差源加以區(qū)分，并單獨(dú)對每一種誤差源分別加以模型化”，然后將計算的每一種誤差源的數(shù)值，通過數(shù)據(jù)鏈傳輸給用戶，以對用戶GPS定位誤差加以改正，達(dá)到削弱這些誤差源，改善用戶GPS定位精度的目的。4 .同步觀測：同步觀測是指兩臺或兩臺以上接收機(jī)同時對一組衛(wèi)星進(jìn)行的觀測.5 .異步觀測環(huán)：在構(gòu)成多邊形環(huán)路的所有基線向量中，只要有非同步觀測基線向量，則該改多邊形環(huán)路叫異步觀測環(huán)。6 .整周跳變：在定位過程中，衛(wèi)星信號可能被暫時阻擋，或受外界干擾影響，引起衛(wèi)星跟蹤的暫時中斷，使計數(shù)器無法累計計數(shù)，出現(xiàn)信號失鎖

18、，使其后的相位觀測值均含有同樣的整周誤差，這種現(xiàn)象叫整周跳變，簡稱周跳。、簡答（每題6分，共36）1、簡述美國GPS衛(wèi)星的主要參數(shù)。GPS系統(tǒng)的空間部分由21顆工作衛(wèi)星及3顆備用衛(wèi)星組成（2分），它們均勻分布在6相對與赤道的傾角為55。的近似圓形軌道上，它們距地面的平均高度為20200Km,運(yùn)行周期為11小時58分（2分）。載波頻率為1575.42MHz和1227.60MHz（2分）。2、簡述衛(wèi)星的受攝運(yùn)動及其主要攝動力。考慮了攝動力作用的衛(wèi)星運(yùn)動稱為衛(wèi)星的受攝運(yùn)動（2分）。主要的攝動力有：日月引力（1分）；地球潮汐作用力（1分）；太陽輻射壓力（1分）；大氣阻力（1分）。3、簡述動態(tài)定位的作業(yè)

19、方法建立一個基準(zhǔn)站安置接收機(jī)連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星（2分）；流動站接收機(jī)先在出發(fā)點(diǎn)上靜態(tài)觀測數(shù)分鐘，然后流動站接收機(jī)從出發(fā)點(diǎn)開始連續(xù)運(yùn)動（2分）；按指定的時間和間隔自動測定運(yùn)動載體的實體位置（2分）。4、如何減弱GPS接收機(jī)鐘差。把每個觀測時刻的接收機(jī)鐘差當(dāng)作一個獨(dú)立的未知數(shù)，在數(shù)據(jù)處理中與觀測站的位置參數(shù)一并求解。（2分）認(rèn)為各觀測時刻的接收機(jī)鐘差間是相關(guān)的，像衛(wèi)星鐘那樣，將接收機(jī)鐘差表示為時間多項式，并在觀測量的平差計算中求解多項式的系數(shù)。此法可大大減少未知數(shù)，其成功與否關(guān)鍵在與鐘誤差模型的有效程度。（2分）通過在衛(wèi)星間求一次差來消除接收機(jī)的鐘差。（2分）5、試說明載波相位觀測值的組成部分。

20、完整的載波相位觀測值是由三部分組成的：即載波相位在起始時刻沿傳播路徑延遲的整周數(shù)No（2分），和從某一起始時刻至觀測時刻之間載波相位變化的整周數(shù)&（）q分），以及接收機(jī)所能測定的載波相位差非整周的小數(shù)部分Fr（）（2分）。6、簡述GPS衛(wèi)星的主要作用。接收地面注入站發(fā)送的導(dǎo)航電文和其它信號；（2分）接收地面主控站的命令，修正其在軌運(yùn)行偏差及啟用備件等；（2分）連續(xù)地向廣大用戶發(fā)送GPS導(dǎo)航定位信號，并用電文的形式提供衛(wèi)星自身的現(xiàn)勢位置與其它在軌衛(wèi)星的概略位置，以便用戶接收使用。（2分）四、論述（每題10分，共20分）1、如何重建載波？其方法和作用如何？答：在GPS信號中由于已用相位調(diào)整的方法在載波上調(diào)制了測距碼和導(dǎo)航電文，因而接收到的載波的相位已不在連續(xù)，所以在進(jìn)行載波相位測量之前，首先要進(jìn)行解調(diào)工作，設(shè)法將調(diào)制在載波上的測距碼和衛(wèi)星電文去掉，重新獲取載波（3分）。重建載波一般可采用兩種方法：一是碼相關(guān)法，另一種是平方法（3分）。采用前者，用戶可同時提取測距信號和衛(wèi)星電文，但用戶必須知道測距碼的結(jié)構(gòu)；采用后者，用戶無須掌握測距碼的結(jié)構(gòu)，但只能獲得載波信號而無法獲得測距碼和衛(wèi)星電文（4分）。2、簡述GP