測繪工程專業(yè)GPS知識點總結(jié)

1、 第一章1美國的GPS政策： （1）SA政策：考慮到GPS在軍事上的巨大應(yīng)用潛力以及C/A碼是公開向全球所有用戶開放的這一基本政策，為了防止敵對方利用GPS危害美國的國家安全，美國國防部從1991年7月1日起在所有工作衛(wèi)星上實施SA技術(shù)。 （2）AS政策：AS政策是美國國防部為防止敵對方對GPS衛(wèi)星進行電子欺騙和電子干擾而采取的一種措施。其具體做法是在P碼上加上嚴格保密的W碼，使其模二相加產(chǎn)生完全保密的Y碼。該措施從1994年1月31日起實施。2全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng) （GNNSS） （1）GLONASS（俄羅斯） （2）伽利略衛(wèi)星導航定位系統(tǒng) （3）我國自行研制組建的北斗衛(wèi)星定位導航系統(tǒng) （4）美

2、國GPS （5）印度導航衛(wèi)星系統(tǒng) 第二章1什么是時間系統(tǒng)？定義時間系統(tǒng)的基本要素?定義：規(guī)定了時間測量的標準，包括時刻的參考基準和時間間隔測量的尺度基準。基本要素：守時、授時以及時間頻率測量和比對技術(shù)。2目前使用較為精準的時間基準有：（1）地球自轉(zhuǎn)周期 它建立了世界所用的基準，其穩(wěn)定度約為10的負8次方。（2）行星繞日的公轉(zhuǎn)周期及月球繞地球的公轉(zhuǎn)周期 它建立歷書時所用的時間基準， 其穩(wěn)定度約為10的負10次方。 （3）原子中的電子從某一能級躍遷至另一能級時所發(fā)出（或吸收）的電磁波信號的振蕩頻率(周期) 它建立了原子時所用的時間基準，其穩(wěn)定度約為10的負14次方。（4）脈沖星的自轉(zhuǎn)周期，最好的毫

3、秒脈沖星的自轉(zhuǎn)周期的穩(wěn)定度有可能達到10的負19次方。 3世界時、恒星時和太陽時都是以地球自轉(zhuǎn)作為時間基準的。4恒星時：恒星時是以春分點作為參考點的。5真太陽時：真太陽時是以太陽中心作為參考點的，太陽連續(xù)兩次通過某地的子午圈的時間間隔稱為一個真太陽日。6平太陽時：以地球自轉(zhuǎn)為基礎(chǔ)以上述的平太陽中心作為參考點而建立起來的時間系統(tǒng)。7世界時：格林尼治起始子午線處的平太陽時（它是世界統(tǒng)一的時間系統(tǒng)）。8儒略日：是一種不涉及年、月等概念的長期連續(xù)的記日法，在天文學、空間大地測量和衛(wèi)星導航定位中經(jīng)常使用。 （儒略日的起點為公元前4713年1月1日12h，然后逐日累加）。9 簡化儒略日：MJD是采用185

4、8年11月17日平子夜（JD=2400000.5）作為計時起點的一種連續(xù)計時法。10年積日：是僅在一年中使用的連續(xù)計時法。每年的1月1日計為第1日,2月1日為第32日，依此類推。11 歲差： 由于天球赤道和天球黃道的長期運動而導致的春分點（天球赤道和天球黃道的一個交點）的進動。12 章動： 由于月球、太陽和各大行星與地球間的相對位置存在周期性的變化，因此作用在地球赤道隆起部分的力矩也在發(fā)生變化，地月系質(zhì)心繞日公轉(zhuǎn)的軌道面也存在周期性的攝動，因此，在歲差的基礎(chǔ)上還存在大小和周期各不相同的微小的周期性變化。13章動產(chǎn)生的原因：這是由于月球繞地球的公轉(zhuǎn)軌道面白道平面與地球赤道平面之間的交角會以18.

5、6年的周期在18度17分至28度35分之間來回變化而引起的。14三個天球坐標系及轉(zhuǎn)換關(guān)系？（1）真地心天球赤道坐標系（瞬時地心天球赤道坐標系） 原點位于地心，X軸指向真春分點，Z軸指向真北天極，Y軸垂直于X軸和Z軸組成的右手坐標系。（2）平地心天球赤道坐標系 原點位于地心X軸指向平春分點，Z軸指向平北天極，Y軸垂直于X軸和Z軸組成的右手坐標系。 （3）協(xié)議地心天球赤道坐標系 X軸指向J2000.0（JD=2451545.0）時的平春分 點，Z軸指向J2000.0時的平北天極，Y軸垂直于Z軸和X軸組成右手坐標系。15地極：地球自轉(zhuǎn)軸與地面的交點。16極移：由于地球表面的物質(zhì)運動（如洋流、海潮等）

6、以及地球內(nèi)部的物質(zhì)運動（如地幔的運動）會使極點（嚴格的說應(yīng)該是天球歷書極）的位置產(chǎn)生變化。17原子時：位于海平面上的銫133（Cs133）原子基態(tài)兩個超精細能級間在零磁場中躍遷輻射振蕩9192631770周所持續(xù)的時間定義為原子時的1s。18協(xié)調(diào)世界時（UTC）：協(xié)調(diào)世界時的秒長嚴格等于原子時的秒長，而協(xié)調(diào)世界時與世界UTC間的時刻差規(guī)定需要保持在0.9s以內(nèi)，否則將采取閏秒的方式進行調(diào)整。增加1s稱為正閏秒，減少1s稱為負閏秒。19GPS時：是全球定位系統(tǒng)GPS使用的一種時間系統(tǒng)。它是由GPS的地面監(jiān)控系統(tǒng)和 GPS衛(wèi)星中的原子鐘建立和維持的一種原子時，起點為1980年1月6日0 h00m0

7、s。20協(xié)調(diào)世界時（UTC）與國際原子時的關(guān)系（TAI）？ 由于在GPS時的起始時刻1980年1月6日，UTC與國際原子時TAI以相差19S, 故GPS時與國際原子時之間總會有19s的差異，即TAI-GPST=19s。從理論上講， TAI和GPST都是原子時，且都不跳秒，因而這兩種時間系統(tǒng)之間嚴格相差19s。21GPS與協(xié)調(diào)世界時的關(guān)系（UTC）？ 在起始時刻，GPS時與UTC對齊這兩種時間系統(tǒng)給出的時間是相同的的。由于UTC 存在挑秒，因而經(jīng)過一段時間后，這兩種時間系統(tǒng)中就會相差n個整秒，n是這段 時間內(nèi)UTC的積累跳秒數(shù)，將隨時間的變化而變化。20GPS測量中采用的大地坐標系統(tǒng)是什么？ W

8、GS84坐標系 第三章1全球定位系統(tǒng)由哪幾部分組成，每個部分的作用？ （1）空間部分（GPS衛(wèi)星） 作用：GPS衛(wèi)星可連續(xù)向用戶播發(fā)用于進行導航定位的測距信號和導航電文，并接收來自地面監(jiān)控系統(tǒng)的各種信息和命令以維持系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。 （2）地面監(jiān)控部分 作用：跟蹤GPS衛(wèi)星，確定衛(wèi)星的運行軌道及衛(wèi)星鐘改正數(shù)，進行預(yù)報后，再按規(guī)定格式編制成導航電文，并通過注入站送往衛(wèi)星。地面監(jiān)控系統(tǒng)還能通過注入站向衛(wèi)星發(fā)布各種指令，調(diào)整衛(wèi)星的軌道及時鐘讀數(shù)，修復故障或啟用備用件等。 （3）用戶部分 作用：用GPS接收機來測定從接收機至GPS衛(wèi)星的距離，并根據(jù)衛(wèi)星星歷所給出的觀測瞬間衛(wèi)星在空間的位置等信息求出自己的

9、三維位置、三維運動速度和鐘差等參數(shù)。2GPS接收機分類：（1）根據(jù)用途的不同，GPS接收機可分為導航型接收機、測量型接收 機、授時型接收機等。 （2）按接收的衛(wèi)星信號頻率數(shù)可分為單頻接收機和雙頻接收機等。3GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號由載波、測距碼和導航電文三部分組成。4什么叫載波，載波類型及作用？ 定義：可運載調(diào)制信號的高頻率振蕩波。 類型：GPS衛(wèi)星所用的載波有兩個，由于它們均位于微波的L波段，故分別稱為L1 和L2載波。 作用：在無線電通信中，為了更好地傳送信息，我們往往信息調(diào)制在高頻的載波上然 后再將這些調(diào)制波播發(fā)出去，而不直接發(fā)射這些信息。5測距碼：用于測定從衛(wèi)星至接收機間的距離的二進制。G

10、PS衛(wèi)星中所用的測距碼從性質(zhì) 上講屬于偽隨機躁聲碼。6碼元（比特）：碼序列中的每一位二進制數(shù)。7碼元的寬度：每個碼元特續(xù)的時間或所對應(yīng)的距離。8C/A碼的作用：（1）捕獲衛(wèi)星信號：由于C/A碼的周期僅為1ms，一個周期中總共只含 1023bit，若以每秒50bit的速度進行搜索，最多只需20.5s即可捕獲C/A碼，然后通過導航電文 快速捕獲P碼，因而C/A碼也稱捕獲碼。 （2）粗略測距：利用C/A碼也可測定從接收機至衛(wèi)星間的距離，只是 由于C/A碼的碼元寬度較寬，用時間表示為T=1ms/1023=0.977517us，所對應(yīng)的距離為293.052m。9P碼的作用：由于P碼的傳播速率為C/A碼的

11、10倍，達10.23Mbps，其碼元寬度僅為 29.3m。如果測距精度仍按碼元寬度的百分之一計，則為0.29m，可以較精地測定從接收機至衛(wèi)星的距離，故稱為精碼。10導航電文：是由GPS衛(wèi)星向用戶播發(fā)的一組反映衛(wèi)星在空間的運行軌道、衛(wèi)星鐘的改 正參數(shù)、電離層延遲修正參數(shù)及衛(wèi)星的工作狀態(tài)等信息的二進制代碼，也 稱數(shù)據(jù)嗎（D碼）。11描述導航電文的結(jié)構(gòu)？（見書上P56）12開普勒軌道根數(shù)（所謂軌道根數(shù)也稱軌道參數(shù)），每個參數(shù)所確定的軌道的值？ （1）升交點赤經(jīng) 升交點N升的赤經(jīng)被稱為升交點赤經(jīng)，用來表示，可在 0度360度范圍內(nèi)變動。 （2）軌道傾角i 在升交點處，軌道正方向（衛(wèi)星運動方向）與赤道正

12、向（赤 經(jīng)增加方向）之間的夾角稱為軌道傾角。用和i兩個軌道根數(shù)可以描述衛(wèi)星軌道平面在空間的指向。 （3）長半徑（或長半軸）a 從軌道橢圓的中心至遠點的距離。 （4）近地點角距 確定軌道橢圓在軌道平面內(nèi)的指向。 （5）偏心率e 長半徑a和偏心率e給出了軌道橢圓的形狀和大小。 （6）衛(wèi)星過近地點的時刻to 它給出了衛(wèi)星在橢圓軌道的位置。13寫出計算GPS衛(wèi)星位置計算步驟？（見書上P71）第四章1GPS定位當中各種誤差從來源角度分類？ （1）與衛(wèi)星有關(guān)的誤差（衛(wèi)星星歷誤差、衛(wèi)星鐘的鐘誤差、相對論效應(yīng)） （2）與信號傳播有關(guān)的誤差（電離層延遲、對流層延遲、多路徑效應(yīng)） （3）與接收機有關(guān)的誤差（接收機

13、鐘的鐘誤差、接收機的位置誤差、接收機的測量噪聲）2消除誤差的主要方法有哪幾種？ （1）建立誤差改正模型 （2）求差法 （3）選擇較好的硬件和較好的觀測條件3電離層：（1）是高度在601000km間的大氣層 （2）電磁波在電離層中傳播的相速度Vp與電離層中的相折射率Np之間有下列關(guān)系：Vp=c/Np 4給出衛(wèi)星鐘誤差的改正一般公式？（見書上P82）5衛(wèi)星星歷誤差：由衛(wèi)星星歷所給出的衛(wèi)星軌道與衛(wèi)星的實際軌道之差。6衛(wèi)星星歷的種類：（1）廣播星歷 （2）精密星歷7推導出雙頻改正的模型基本公式？（見書上P99）8多路徑誤差：在GPS測量中，被側(cè)站附近的反射物所反射的衛(wèi)星信號（反射波）如果進入接收機天線

14、，就將和直接來自衛(wèi)星的信號（直射波）產(chǎn)生干涉，從而使觀測值偏離真值。9消除多路徑誤差的方法：（1）選擇合適的站址 （2）選擇合適的GPS接收機 （3）適當延長觀測時間 10在GPS測量中處理鐘差的方法？ （1）忽略衛(wèi)星鐘的數(shù)學同步誤差 （2）通過其他渠道獲取精確的衛(wèi)星鐘差 （3）通 過觀測值相減來消除公共的鐘差項11天線相位中心的誤差分為倆部分：（1）天線的平均相位中心（天線瞬時相位中心的平均值）與天線參考點ARP之間的偏差，稱為天線相位中心偏差。（2）天線的瞬時相位中心與平均相位中心的差值，稱為天線的相位中心變化。 第五章1距離測量有兩種方法？并給出其觀測方程、并說出觀測方程參數(shù)含義？ （1

15、）偽距測量 （方程見書P130） 參數(shù)含義：P碼的碼速率為10.23x1000000bps W碼的碼速率則512x1000pbs 一個W碼大約要和20個P碼相對應(yīng)。 （2）載波相位測量 （方程及含義見書P135）2偽距：由GPS觀測而得的GPS觀測站到衛(wèi)星的距離。3衛(wèi)地距：衛(wèi)星至地面測站的距離。4周跳：整周計數(shù)int（）出現(xiàn)系統(tǒng)偏差而不足一整周的部分Fr（）仍然保持正確的現(xiàn)象。5周跳探測及修復方法？ （1）高次差法 （2）多項式擬合法 （3）在衛(wèi)星間求差后的單差觀測值 （4）雙頻P碼偽距觀測值 （5）三次差法 6確定整周模糊度的方法？ （1）靜態(tài)定位中方法：取整法、置信區(qū)間法、模糊函數(shù)法、整數(shù)

16、解和實數(shù)解法 （2）快速定位中方法：Go and Stop法、FARA法、LAMBDA法 （3）動態(tài)定位中方法：初始化法、實數(shù)解算數(shù)模糊度法7單點定位：根據(jù)衛(wèi)星星歷以及一臺GPS接收機的觀測值來獨立確定該接收機在地球坐標系中的絕對坐標的方法也稱絕對定位。8相對定位：確定同步跟蹤相同的GPS衛(wèi)星信號的若干臺接收機之間的相對位置（坐標差）的定位方法。9動態(tài)相對定位：利用安置點在基準點和運動載體上的GPS接收機所進行的同步觀測的資料來確定運動載體相對于基準點的位置（兩者之間的基線向量）的工作。10RTK：一種用載波相位觀測值在流動站和基準站之間進行的一種實時動態(tài)相對定位技術(shù)。11引起周跳原因：衛(wèi)星信

17、號被某障礙物阻擋而無法到達接收機，外界干擾或接收機所處 的動態(tài)條件惡劣而引起衛(wèi)星信號暫時失鎖。12位置差分：基準站將改正矢量播發(fā)給用戶時。位置差分計算較為簡單，數(shù)據(jù)傳輸量較少。13組合觀測中能夠?qū)懗鰧嶋H應(yīng)用中單差、雙差、三差是怎么求的，并說明消除哪些誤差？（見P141）14用測距碼來測定偽距的原因？（1）易于將微弱的衛(wèi)星信號提取出來 （2）可提高測距精讀 （3）便于用碼分多 址技術(shù)對衛(wèi)星信號進行識別與處理 （4）便于對系統(tǒng)進行控制和管理15偽距=c=tc 為延長時間 t為衛(wèi)星信號傳播時間 c為光速16載波相位測量的實際觀測值有？ （1）跟蹤到衛(wèi)星信號后的首次量測值 （2）其余各次觀測值17單差

18、：直接將觀測值相減的過程。18雙差：載波相位測量的一次差還可以繼續(xù)求差。19三差：二次差仍可求差。20差分GPS的分類？ （1）按基準站提供改正數(shù)類型不同分為位置差分和距離差分。（2）按觀測值的類型分為偽距差分和相位差分。 （3）按用戶進行數(shù)據(jù)處理的時間不同分為實時差分和事后差分。 （4）按工作原理和數(shù)學模型為單基準站差分GPS（SRDGPS）、具有多個基準站的局部區(qū)域差分GPS（LADGPS）、廣域差分GPS（WADGPS）。第七章1GPS靜態(tài)測量方面的特點？ （1）測量精度高 （2）選點靈活，無需造標，布網(wǎng)成本低 （3）可全天候作業(yè) （4）觀測時間短，作業(yè)效率高 （5）觀測、處理自動化 （

19、6）可獲得三維坐標2觀測時段：從側(cè)站上開始接受衛(wèi)星信號起至停止觀測間的連續(xù)工作時間段。3同步觀測：指兩臺或兩臺以上的GPS接收機同時對同一組衛(wèi)星信號進行觀測。4基線向量：利用進行同步觀測的GPS接收機所采集的觀測數(shù)據(jù)計算出的接收機間的三維坐標，簡稱基線。5復測基線：在某兩個測站間，有多個時段的同步觀測數(shù)據(jù)所獲得的多個基線向量解結(jié)果。6復測基線的長度較差：兩條復測基線的分量較差的平方和開方。7閉合環(huán)：由多條基線向量首尾相連所構(gòu)成的閉合圖形。8環(huán)閉合差：組成閉合環(huán)的基線向量按同一方向（順時針或逆時針）的矢量和。環(huán)閉合差又分為分量閉合差和全長閉合差。9分量閉合差：組成閉合環(huán)的基線向量按同一方向矢量的

20、各個分量的和。10全長閉合差：分量閉合差的平方和開方。11同步觀測環(huán)：三臺或三臺以上的GPS接收機進行同步觀測所獲得的基線向量的閉合環(huán)，簡稱同步環(huán)。同步環(huán)閉合差從理論上講應(yīng)等于零。12獨立基線向量：一組基線向量中的任何一條基線向量皆無法用該組中的其他基線向量的線性組合來表示。13獨立觀測環(huán)：指由獨立基線所構(gòu)成的閉合環(huán)，即前面的非同步觀測環(huán)，也叫異步環(huán)。14GPS網(wǎng)的質(zhì)量包含精度、可靠性和成果適用性等方面的內(nèi)容。第八章1GPS網(wǎng)的基準包括？確定網(wǎng)的位置基準一般方法？位置基準、尺度基準、方位基準三類。方法：（1）選取網(wǎng)中一個點的坐標，并加以固定或給以適當?shù)臋?quán)。 （2）網(wǎng)中個各點坐標均不固定，通過自由網(wǎng)偽逆平差或逆穩(wěn)平差來確定網(wǎng)的位置基準 。 （3）在網(wǎng)中選取若干個點的坐標，并加以固定或給以適當?shù)臋?quán)。2GPS網(wǎng)的布網(wǎng)形式？特點及適用范圍？ （1）跟蹤