《GPS定位原理与应用》习题集与部分参考答案

9、我国“北斗”卫星导航定位系统是一种 双 星定位系统，目前由 2 颗工作卫星和 1 颗备用卫星组成。

10、我国“北斗”卫星导航定位系统具有 快速定位 、 简短通信 和 精密授时 的功能。

11、欧盟GALILEO定位系统的空间星座由平均分布在3个轨道面上的 30 颗卫星组成。

12、在卫星定位中，描述天体的运动规律一般在 空间固定 坐标系下表示，而描述地面测站的位置一般在 与地球体相固联的 坐标系下表示。

13、春分点是 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 。

14、定义一个空间直角坐标系必须明确 坐标系的原点 、 坐标系的尺度 和 坐标轴的方向 。

15、时圈是通过天轴的平面与天球相交的 半个大圆 。

16、地球公转的轨道与天球相交的大圆称为 黄道 ，其所在平面与赤道面的夹角称为 黄赤交角 ，约为23.5°。

17、在天文学和卫星大地测量学中， 春分点 和 天球赤道面 ，是建立参考系的重要基准点和基准面。

18、地球自转轴在空间的方向变化受岁差 和 章动 两种现象的影响。 19、建立协议地球坐标系的原因是 存在极移现象 。

20、站心赤道直角坐标系与球心空间直角坐标系坐标系间的唯一差别在于 坐标系原点位置不同 。

21、测站对卫星的高度角和方位角在 WGS-84站心地平 坐标系中表示最为方便。 22、时间测量存在 相对时间测量 和 绝对时间测量 两种模式。

23、时间测量的基准，包括时间的 单位（尺度） 和 原点（起始历元） 。其中时间的 单位（尺度） 是关键，而 原点（起始历元） 可以根据实际应用加以选定。

24、恒星时在数值上等于 春分点相对于本地子午圈 的时角。 25、作用于卫星上的各种力，按其影响的大小可分为两类，即 中心力 和 摄动力（非中心力） 。

26、卫星在空间运行的轨迹称为轨道，而描述卫星轨道位置和状态的参数，称为 轨道参数 。

27、开普勒第一定律可表述为 卫星运行的轨道是一个椭圆，而该椭圆的一个焦点与地球的质心相重合 。

28、开普勒方程为 。 29、卫星星历的提供方式一般有两种，即 预报星历（广播星历） 和 安徽理工大学测绘工程教研室 余学祥 吕伟才 编

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后处理星历（精密星历） 。

30、在地球协议坐标系统中，确定GPS观测站相对地球质心的位置的定位方法称为 绝对定位（或单位定位） 。

31、确定同步跟踪相同的GPS信号的若干台接收机之间的相对位置关系的定位方法称为 相对定位 。

32、GPS卫星信号中含有多种定位信息，目前广泛采用的基本观测量主要有两种，即 码相位观测量 和 载波相位观测量 。

33、时间延迟实际为 信号的接收时刻与发射时刻 之差。

34、某一历元接收机的钟差为 接收机的钟面时与相应的标准GPS时之差 。 35、载波相位差分观测值可以按 测站 、 卫星和 历元 等三要素来产生，根据求差次数的多寡可分为 单位观测值 、 双差观测值 和 三差观测值 。

36、GPS绝对定位方法的实质，是 空间距离后方交会 ，此时至少必须同时观测 4 颗卫星。

37、当用户接收设备安置在运动的载体上而处于动态的情况下，确定载体瞬时绝对位置的定位方法，称为 动态绝对定位 。

38、在用户接收设备处于静止状态的情况下，用以确定观测站绝对坐标的方法称为 静态绝对定位 。

39、利用GPS进行绝对定位，其精度主要决定于以下两个因素：其一是 所测卫星在空间的几何分布 ，通常称为 卫星的几何图形 ；其二是 观测量的精度 。

40、在GPS测量中，通常采用的的精度因子（用字符表示）有 HDOP、VDOP、PDOP、TDOP和GDOP 等五种，精度因子又称为 观测卫星星座的图形强度因子 。

41、载波相位测量的基本方程中包含了两种不同类型的未知参数：一种是我们想要的参数，称为 必要参赛 ；另一种是我们不太感兴趣的参数，称为 多余参数 。

42、差分GPS可分为 单基准站差分 、 多基准站的局域差分 和 多基准站的广域差分 三种类型。

43、单基准站差分GPS，根据差分GPS基准站发送的信息方式可分为四类，即 位置差分 、 伪距差分 、 相对平滑伪距差分 和 相位差分 。

44、按误差性质划分，GPS测量中包含的误差分为 系统性误差 和 偶然误差 两 类；按误差来源划分，可分为 与卫星有关程度 、 与传播路径有关的误差 、 与接收设备有关的误差 和其它误差四类。

45、与接收机有关的误差，包括观测误差、 接收机钟误差 、 天线相位中心位置误差 、 接收机位置误差 、 天线高量取误差 等。

46、与卫星有关的误差，主要包括 卫星星历误差 、 卫星钟误差 、 相对论效应 等。

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47、与传播路径有关的误差，主要包括 对流层延迟误差 、 电离层延迟误差 、 多路径效应 等。

48、GPS测量工作按其实施的工作程序，可分为 技术设计 、 选点与建立标志 、 外业观测 和 成果检核与处理 等四个大阶段。

49、GPS测量工作总的原则是， 在满足用户要求的情况下，尽可能的减少经费、时间和人力的消耗 。

50、GPS网技术设计的主要内容包括 精度指标的确定 、 网的图行设计 和 网的基准设计 。

51、GPS网的基准包括 位置基准 、 方位基准 和 尺度基准 。GPS网的基准设计，实质上主要是指 确定网的位置基准 问题。

52、GPS网的基准设计包括 平面位置 基准设计和 高程 基准设计，相应的测量工作称为 坐标联测 和 高程联测 。

53、两台或两台以上接收机同时对同一组卫星进行的观测称为 同步观测 。 54、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 同步观测环(同步环) 。

55、由独立观测所获得的基线向量构成的闭合环，简称 独立观测环（）独立环 。 56、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，则该多边形环路叫 异步观测环 。

57、根据GPS测量的不同用途，GPS网的图形有 点连式 、 边连式 、网连式 和边点混连式等四种连接方式。

58、GPS观测工作的内容主要包括 观测计划的拟定 、 仪器的选择与检验 和 观测工作的实施 等。

59、GPS接收机全面检验的内容，包括 一般性检视、 通电检验 和 试测检验 。 60、GPS测量的观测工作主要包括 天线安置、 观测作业 、 观测记录 和观测数据的质量判定等。

61、目前较为普遍采用的GPS作业模式有 静态相对定位 、 快速静态相对定位 、 准动态相对定位 和动态相对定位。

62、在GPS静态相对定位中，外业观测数据的评价一般分为四级，即 良好 、 合格 、 存疑 和不合格。

63、外业观测成果的质量检核项目，主要包括 同步边观测数据检核 、 重复边检核 、 同步环闭合差检核 和 异步环闭合差检核 等。

64、GPS网的经典自由网平差，是仅具有 必要起始数据 的平差方法。对于GPS网来说，即仅具有 1 个起始点，其坐标值在平差中保持不变。

65、GPS控制网平差后的质量，一般是从 精确度 、 可靠性 和 置信度 等三个方面来衡量。

66、GPS网的精确度是以平差后的 各项中误差 来表征的，其指标有 验后单位中误差 、 点位中误差 、基线向量中误差及其相对中误差等。

67、GPS网的可靠性与 多余观测 有关，在 无多余观测 的情况下，无法发现粗差，可靠性可视为零。衡量GPS网的可靠性有三个指标： 多余观测量 、 内可靠性 和

外可靠性 。 68、GPS网的内可靠性亦称观测的可控性，是指 在一定的显著水平和检验功效 下，用数理统计方法所能探测出的 基线向量中存在的最小粗差 。

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69、GPS网的外可靠性，是指可识别的 最小 粗差，对 平差的未知参数 及其 (这些参数的)函数 的影响。

70、GPS网的坐标系统转换和高程系统转换，是通过 坐标联测 和 水准联测 来实现的。

71、GPS网实施坐标系统转换后的质量取决于两个主要因素，其一，是 GPS网经过空间无约束平差后 的坐标精度；第二，是 坐标转换基准点 的坐标精度。其中，主要取决于 坐标转换基准点 的精度。

72、GPS网进行坐标系统转换时，转换参数的显著性检验，一般只对 尺度比 参数和 旋转角 参数进行检验。

73、坐标系统转换模型的精度可以从转换模型的 内部符合 精度及 外部检查 精度两方面来考虑。

74、利用GPS直接测定的高程是GPS点在WGS-84坐标系中的 大地 高。

75、大地高系统是以 椭球面（或参考椭球面） 为基准面的高程系统，正常高系统是以 似大地水准面 为基准的高程系统。

76、原子时是通过 原子钟 来守时和授时的。因此，原子钟振荡器频率的准确度和稳定度便决定了原子时的 精度 。

77、在 岁差 和 章动 的影响下，瞬时天球坐标系的坐标轴指向是在不断地旋转。 78、天体的星历通常都是在 协议天球坐标系 中表示的；GPS卫星的广播星历通常在 WGS-84大地坐标系 中表示。

79、观测瞬间地球自转轴所处的位置，称为 瞬时 地球自转轴，而相应的极点称为 瞬时极 。

80、以 协议地球 为基准点的地球坐标系，称为协议地球坐标系；而与瞬时极相应的地球坐标系，称之为 瞬时地球坐标系 。

81、利用载波相位观测进行精密定位，必须首先解决整周未知数（初始整周数，整周模糊度） 和 周跳（整周变跳） 两个问题。

82、GPS测量过程中，如果接收机天线被阻挡、外界噪声信号的干扰等，还可能产生 周跳（整周变跳） 现象。

83、为便于理解GPS测量的误差，通常均把各种误差的影响投影到观测站至卫星的距离上，以相应的距离误差表示，并称为 等效距离偏差 。

84、GPS网技术设计的主要依据是 GPS测量规范 和 测量任务书 。

85、对GPS观测数据进行处理的基本过程大体分为： 预处理， 平差计算 ， 坐标系统的转换或与已有地面网的联合平差。

五、简答题

五、简答题

1、什么叫BPS信号接收机?其作用是什么?

答: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。

GPS信号接收机的作用有:

1)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截止高度角所选 择的待测卫星，并能够跟踪这些卫星的运动。

2)对所接收到的GPS信号具有变换、放大和处理的功能，以便测量出GPS信号从 安徽理工大学测绘工程教研室 余学祥 吕伟才 编

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卫星到接收机天线的传播时间，解译出GPS卫星所发射的导航电文，实时地计算出测站 的三维位置，甚至三维速度和时间，从而实现导航和定位。 2、在GPS测f中，对点位有何要求?

答:山于GPS测量观测站之间不需要相互通视，而且网的图形结构也比较灵活，所 以选点工作远较经典控制测量的选点工作简便。但山于点位的选择对于保证观测工作的 顺利进行和测量结果的可靠性具有重要意义，所以，在选点工作开始之前，应充分收集 和了解有关测区的地理情况以及原有测量标志点的分布及保持情况，以便确定适宜的观 测站位置。选点工作通常应遵守的原则是:

1) (1分)观测站(即接收天线安置点)应远离大功率的无线电发射台和高压输电线， 以避免其周围磁场对GPS卫星信号的千扰。接收机天线与其距离一般不得小于200m; 2) (1分)观测站附近不应有大面积的水域或对电磁波反射(或吸收)强烈的物体， 以减弱多路径效应的影响;

3) (1分)观测站应设在易于安置接收设备的地方，且视场开阔。在视场内周围障 碍物的高度角，根据情况一般不应大于100 -150，以减弱多路径效应的影响; 4) (1分)观测站应选在交通方便的地方，并且便于用其它测量手段联测和扩展。 5) (1分)对于琴线较长的GPS网，还应考虑观测站附近具有良好的通讯设施(电话 与电报、邮电)和电力供应，以供观测站之间的联络和设备用电。

6) (1分)点位选定后(包括方位点)，均应按规定绘制点之记，其主要内容包括点 位及点位略图，点位的交通情况以及选点情况等。

3、在利用暇波相位进行相对定位时，何谓准动态相对定位0式?该棋式有哪些特 点，适用于哪种条件?

GPS相对定位的作业模式，亦即利用GPS确定观测站之间相对位置所采用的作业方 式。GPS测量系统，在其硬件和软件的支持下，作业模式一般有静态相对定位、快速静 态相对定位、准动态相对定位和动态相对定位等。 1)作业方法

.在测区选择一系准站，并在其上安置一台 接收机连续跟踪所有可见卫星;

.置另一台流动的接收机于起始点(下图中1 号点)观测1-2分钟:

.在保持对所测卫星连续跟踪的情况下，流动 的接收机依次迁到2, 3,?，13号流动点各观测 数秒钟。

2)作业模式要求

.在观测时段上必须有5颗以上卫星可供观测; .在观测过程中流动接收机对所测卫星信号不能失锁; 安徽理工大学测绘工程教研室 余学祥 吕伟才 编

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