GPS原理和应用第一章

《GPS原理及其应用》习题集第一章思考题［1］名词解释：天球；赤经；赤纬；黄道；春分点；岁差；章动；极移；世界时；原子时；协调世界时；儒略日。

［2］简述卫星大地测量的发展历史，并指出其各个发展阶段的特点。

［3］试说明GPS全球定位系统的组成。

［4］为什么说GPS卫星定位测量技术问世是测绘技术发展史上的一场革命?［5］简述GPS、GLONASS与NA VSAT三种卫星导航定位系统工作卫星星座的主要参数。

［6］简述(历元)平天球坐标系、(观测)平天球坐标系以及瞬时极(真)天球坐标系之间的差别。

［7］怎样进行岁差旋转与章动旋转?它们有什么作用?［8］为什么要进行极移旋转?怎样进行极移旋转?［9］简述协议地球坐标系的定义。

［10］试写出由大地坐标到地心空间直角坐标的变换过程。

［11］综述由(历元)平天球坐标系到协议地球坐标系的变换过程。

［12］简述恒星时、真太阳时与平太阳时的定义。

［13］什么是GPS定位测量采用的时间系统?它与协调世界时UTC有什么区别?［14］试述描述GPS卫星正常轨道运动的开普勒三大定律。

［15］试画图并用文字说明开普勒轨道6参数。

［16］简述地球人造卫星轨道运动所受到的各种摄动力。

［17］地球引力场摄动力对卫星的轨道运动有什么影响?［18］日、月引力对卫星的轨道运动有什么影响?［19］简述太阳光压产生的摄动力加速度，并说明它对卫星轨道运动有何影响?［20］综述考虑摄动力影响的GPS卫星轨道参数。

［21］试写出计算GPS卫星瞬时位置的步骤。

第二章思考题［1］名词解释：码；码元(比特)；数码率；自相关系数；信号调制；信号解调；SA技术。

［2］试说明什么是随机噪声码?什么是伪随机噪声码?［3］C/A码和P码是怎样产生的?［4］试述C/A码和P码的特点。

［5］试述伪随机噪声码测距原理。

［6］试述导航电文的组成格式。

［7］名词解释：遥测字；交接字；数据龄期；时延差改正；传输参数。

［8］简述导航电文数据块Ⅱ的主要内容。

GPS 测量原理及应用第一章绪论•GPS 的含义：全球定位系统（GPS）是一个空基全天候导航系统，它由美国国防部开发，用以满足军方在地面或近地空间内获取在一个通用参照系中的位置、速度和时间信息的要求。

•卫星导航系统分类：①按用户接收机是否发射信号分类：无源系统、有源系统。

②按测量的参数分类：测距导航系统、测距离差导航系统、卫星多普勒导航系统、测角导航系统、混合系统。

③按卫星运行轨道高度分类：低轨道（近地轨道）、中高轨道、同步轨道。

④④按工作区域分类：全球覆盖系统、区域覆盖系统。

–北斗一号卫星导航定位系统：①北斗导航系统同时具备定位与双向通信能力，可以独立完成移动目标的定位与调度功能；GPS 系统本身不具备通信能力，需要和其他通讯系统结合才能实现移动目标的远程定位与监控功能。

②北斗导航系统是区域性导航系统；GPS系统是全球性导航系统。

③北斗导航系统是由我国自主控制；GPS系统是由美国军方控制。

–欧盟伽利略系统：①空间段：由分布在三个轨道上的30 颗中等高度轨道卫星（MEO）构成，每个轨道面上有10 颗卫星（9 颗正常工作，1 颗运行备用）；轨道面倾角56 度。

②地面段：包括全球地面控制段、全球地面任务段、全球域网、导航管理中心、地面支持设施地面管理机构。

③用户：用户端主要就是用户接收机及其同等产品，伽利略系统考虑将与GPS、GLONASS 的导航信号一起组成复合型卫星导航系统，因此用户接收机将是多用途、兼容型接收机。

–前苏联GLONASS 系统：星座轨道为3个等间距椭圆轨道，轨道面间夹角120°，轨道倾角64.8°，偏心率0.01，每个轨道上等间距地分布8颗卫星。

卫星离地高度19100km，绕地运行周期为11 时15 分，地迹重复周期为8 天，轨道同步周期17圈。

其卫星轨道倾角大于GPS卫星轨道倾角，所以在高纬度地区的可视性好。

面控制系统包括1 个系统控制中心、1 个指令跟踪站，网络分布于俄罗斯境内。

GPS测量原理及应用各章知识点总结桂林理工大学测绘08-1 JL（纯手打）第一章绪论1、GPS系统是以卫星为基础的无线电导航定位系统，具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位和定时的功能。

能为各个用户提供三维坐标和时间。

2、GPS卫星位置采用WGS-84大地坐标系3、GPS经历了方案论证、系统论证、生产试验三个阶段。

整个系统包括卫星星座、地面监控部分、用户接收机部分。

4、GPS基本参数为：卫星颗数为21+3，卫星轨道面个数为6，卫星高度为20200km，轨道倾角为55度，卫星运行周期为11小时58分，在地球表面任何时刻，在高度较为15度以上，平均可同时观测到6颗有效卫星，最多可以达到9颗。

5、应用双定位系统的优越性：能同时接收到GPS和GLONASS卫星信号的接收机，简称为双系统卫星接收机。

（1）增加接收卫星数。

这样有利于在山区和城市有障碍物遮挡的地区作业（2）提高效率。

观测卫星数增加，所以求解整周模糊度的时间缩短，从而减少野外作业时间，提高了生产效率。

（3）提高定位的可靠性和精度。

因观测的卫星数增加，用于定位计算的卫星数增加，卫星几何分布也更好，所以提高了定位的可靠性和精度。

6、在GPS信号导航的定位时，为了解算测站的三维坐标，必须观测4颗（以上）卫星，称为定位星座。

7、PRN----------卫星所采用的伪随机噪声码8、在导航定位测量中，一般采用PRN编号。

9、用于捕获信号和粗略定位的为随机码叫做C/A码（又叫S码），用于精密定位的精密测距码叫P 码10、GPS系统中各组成部分的作用：卫星星座1、向广大用户发送导航定位信息。

2、接收注入站发送到卫星的导航电文和其他相关信息，并通过GPS信号电路，适时的发送给广大用户。

3、接收地面主控站通过注入站发送到卫星的调度命令，适时的改正运行偏差和启用备用时钟等。

地面监控系统地面监控系统包括1个主控站，3个注入站和5个监测站。

1、监测和控制卫星上的设备是否正常工作，以及卫星是否一直沿着预定轨道运行。

全球定位系统技术在军事领域中的应用第一章：引言全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS）是一个由美国政府维持的全球导航卫星系统。

它由多颗卫星、地面控制站和接收器组成，被广泛应用于地理定位、导航、无线通讯、精准时间同步等领域。

尤其在军事领域中，GPS技术已经成为了一个不可或缺的工具。

本文将从以下几个方面来探讨GPS技术在军事领域中的应用：军事定位、导航及作战指挥、无人机作战、导弹巡航导航等。

第二章：军事定位在军事领域中，军事定位是指通过GPS技术实现对敌方部队的位置和动向进行精准监测、识别和定位。

利用GPS技术，军队可以实时获取敌方位置信息，并进行深度分析，从而确定对方的行动意图，并做出针对性的应对措施。

此外，军事定位技术还可以为军队提供重要的后勤保障，在野外作战中实现“丢包不丢人”，避免损失人员和装备。

第三章：导航及作战指挥利用GPS技术，军队可以实现精准的导航及作战指挥。

在复杂的战场环境中，GPS导航系统可以为战士们提供准确的定位和导航信息，使他们能够快速准确地到达目的地，避免迷路和浪费时间。

同时，GPS技术还可以为作战指挥提供实时精准的地形信息和部队位置信息，使指挥官能够及时派出援军和调整部队部署，提高作战实力和胜率。

第四章：无人机作战无人机作战是指通过无人机在作战区域内搜寻、侦察、打击目标、执行任务等行为。

利用GPS技术，无人机可以实现高精度的自主导航和定位，能够进行高空、高速运动，避免受到地形、气候等因素的影响。

GPS还可以实现多架无人机的互相协作，完成复杂的联合作战任务。

第五章：导弹巡航导航GPS技术在导弹巡航导航中的应用也非常广泛。

导弹通过搭载GPS接收器，能够实现高精度的巡航导航，从而能够精确命中目标。

同时，如果连接巡航导弹的卫星提供足够的精度及时间同步，它们就可以实现亚米级甚至更高的精度。

因此，GPS技术在导弹精度打击领域上也发挥着越来越重要的作用。

GPS测量原理及其应用第一章绪论一：全球导航卫星系统GNSS美国的GPS系统，俄罗斯的GLONASS系统，欧盟的伽利略（GALILEO）系统和中国的北斗二号卫星导航定位系统。

二：GPS系统组成合各部分的作用包括三大部分：空间部分——GPS卫星星座；地面控制部分——地面监控系统；用户设备部分——GPS信号接收机。

GPS工作卫星及其星座的作用：1)提供星历和时间信息2)发射伪距和载表信息，提供其他辅助信息地面监控系统的作用：1)监测卫星是否正常工作2)跟踪计算卫星的轨道参数并发送给卫星3)保持各颗卫星时间同步GPS接收机的作用：接受GPS卫星发射的无线电信号，获得必要的信息并经数据处理完成定位工作。

三：GPS系统的特点定位精度高；观测时间段；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、应用广第二章坐标系统和时间系统各时间系统的应用1)恒星时：以春分点为参考点，由春分点的周日视运动所定义的时间系统为恒星时系统。

恒星时在天文学中有着广泛的应用。

2）平太阳时MT：以平太阳为参考点，由平太阳的周日视运动所定义的时间系统为平太阳时系统，平太阳时与日常生活中使用的时间系统是一致的。

3）世界时UT：以平子夜为零时起算的格林尼治平太阳时定义为世界时UT，用于天球坐标系与地球坐标系之间的转换计算。

4）原子时：这一时间尺度被广泛用于动力学作为时间单位。

5）协调世界时：既保持时间尺度的均匀性，又能近似地反映地球自转的变化。

第三章卫星运动基础及GPS卫星星历一：人造卫星所受的作用力有地球对卫星的引力，太阳、月亮对卫星的引力，大气阻力，太阳光压，地球潮汐力等。

二体问题是忽略所有的摄动力，仅考虑地球质心引力研究卫星相对于地球的运动，在天体力学中，称之为二体运动。

二：GPS卫星星历分为预报星历和后处理星历。

三：GPS卫星广播星历预报参数(p40)第四章GPS卫星的导航电文和卫星信号一：GPS卫星的导航电文（简称卫星电文）是用户用来定位和导航的数据基础。

《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，美国国家大地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。

基于GPS的车辆跟踪系统设计与实现第一章：绪论随着社会的发展和科技的进步，人们对物质生活和社会安全的需求越来越高。

车辆监控系统应运而生，成为重要的技术手段，在车辆管理、货物跟踪等方面发挥着重要的作用。

基于GPS（全球定位系统）的车辆跟踪系统具有定位精度高、实时性好、成本低等优点，因此被广泛应用在车辆管理中。

本文将介绍基于GPS的车辆跟踪系统的设计与实现，为车辆管理提供一种可靠、高效、便捷的技术手段。

第二章：综述2.1 GPS技术原理GPS是由美国政府建立的全球定位系统，利用星载高精度原子钟不断发射的微波信号与地面上的用户设备之间进行测距，从而实现定位的一种技术手段。

GPS系统主要由控制段、空间段和用户段构成，其中空间段是由一系列的卫星组成，控制段主要包括监测站和控制中心，用户段则是由接收机、计算机和显示器组成。

2.2 车辆跟踪系统应用现状目前，车辆跟踪系统已广泛应用在物流、公交、出租车、救护等领域。

在物流方面，运用该系统可以实现货物实时跟踪，提高运输效率和安全性；在公交方面，该系统可以提高车辆运营效率和路线规划，并为乘客提供准确信息；在出租车方面，该系统可以提高租车公司的管理水平，避免盗车等安全问题；在救护方面，该系统可以快速、准确的定位救护车并提供前方路况预警等服务。

第三章：系统设计3.1 系统总体设计基于GPS的车辆跟踪系统主要由以下部分组成：车载终端、服务器、客户端、数据库等。

车载终端主要负责车辆位置的获取和传输，服务器主要负责信息的储存和处理，客户端则是用户使用系统的接口。

3.2 系统硬件设计车载终端主要由GPS天线、GPS接收机、无线通信模块、微处理器、电源管理器等部分组成。

其中GPS天线负责接收GPS信号，GPS接收机将信号转化为数字信号并进行解析，无线通信模块负责信息的传输，微处理器负责控制和处理车辆位置等信息，电源管理器则保证系统能够正常工作，保护电池充电和供电安全。

3.3 系统软件设计系统软件主要由车载软件、服务器软件和客户端软件组成。

卫星导航系统与应用技术研究第一章：引言作为一种以卫星为核心的导航技术，卫星导航系统已成为人类生产生活中必不可少的一部分。

近年来，卫星导航系统在民用和军事领域得到了广泛的应用和快速的发展。

本文将围绕卫星导航系统与应用技术展开探讨和研究。

第二章：卫星导航系统2.1 GPS系统GPS系统，即全球定位系统，由美国军方研发。

该系统通过利用空间中的一组卫星，向地面用户提供全球任意位置的定位、导航和时间服务。

GPS系统已成为现代社会的重要组成部分，广泛应用于民用和军事领域。

2.2 GLONASS系统GLONASS系统是俄罗斯全球导航卫星系统，由苏联时期研制。

该系统与GPS系统相似，但是在技术上更加成熟和先进。

GLONASS系统的发射卫星数量较少，但是具有更高的精度和更快的响应速度，广泛应用于俄罗斯以及周边国家和地区。

2.3 区域导航卫星系统区域导航卫星系统是指覆盖地区较小的导航卫星系统，其定位、导航和时间服务中心在地面，卫星数量较少，精度高于GPS系统。

目前国际上最有代表性的区域导航卫星系统是中国的北斗导航系统。

第三章：卫星导航技术3.1 定位技术卫星定位技术是指利用卫星测量接收器和卫星之间的信号传输时间差，计算出位置的方法。

该技术主要有：单点定位、差分定位、RTK定位和PPP定位等技术。

3.2 导航技术卫星导航技术主要用于指引人员或车辆等物品到达目的地，并提供全面的道路信息，以帮助用户制定最佳路线。

导航技术的主要方法有路径规划、实时导航和车辆跟踪等技术。

3.3 时间服务技术卫星导航系统提供的时间服务一般用于进行时间同步。

通过GPS和GLONASS系统，用户可以获得全球任何地点的精确时间服务，这对金融交易、电信通信等领域非常重要。

第四章：卫星导航应用技术4.1 航空领域在航空领域中，卫星导航系统的应用涉及到飞行导航、飞行管理和空中交通管制等方面。

通过卫星导航系统，航空器可以准确、安全地进行导航，航行路径的规划和调整等各项操作。

第一章1，GPS卫星定位系统的组成(卫星部分地面监控部分用户接收设备部分)地面控制部分组成：主控站、跟踪站和注入站作用：监测和控制卫星运行，编算卫星星历（导航电文），保持系统时间。

主控站作用：收集各检测站的数据，编制导航电文，监控卫星状态；通过注入站将卫星星历注入卫星，向卫星发送控制指令；卫星维护与异常情况的处理。

跟踪站作用：接收卫星数据，采集气象信息，并将所收集到的数据传送给主控站。

注入站作用：将导航电文注入GPS卫星。

用户设备部分GPS信号接收机及相关设备GPS卫星定位系统的特点1）全球、全天候连续实时导航与定位。

2）功能多、精度高，连续导航定位。

3）实时定位速度快，一秒即可完成定位。

4）抗干扰性能好，保密性强。

GPS卫星定位系统的优点：1作业灵活，操作简便。

定位精度高。

观测时间短，经济效益高。

4全天候作业，任何地点下连续作业GPS卫星定位系统的应用：军事、国防陆路交通（车辆导航、监控）、航运、航空搜索、救援遥感测量卫星定轨资源勘探通讯广播、电视电力时间传递2,时间系统在GPS卫星定位中，时间系统的重要性表现在：(1)GPS卫星作为高空观测目标，位置不断变化，在给出卫星运行位置同时，必须给出相应的瞬间时刻。

例如当要求GPS卫星的位置误差小于1cm，则相应的时刻误差应小于2.6 ⨯10-6s。

(2)准确地测定观测站至卫星的距离，必须精密地测定信号的传播时间。

若要距离误差小于1cm，则信号传播时间的测定误差应小于3 ⨯10-11s。

在GPS定位中，具有重要意义的时间系统包括恒星时、力学时和原子时三种。

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称为恒星时国际原子时——不同的地方原子时之间存在差异，为此，国际上大约100座原子钟，通过相互比对，经数据处理推算出统一的原子时系统，称为国际原子时力学时——在天文学中，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A TI：原子时的秒长被定义为铯原子C133s 基态的两个超精细能级间跃迁辐射振荡9192631170周所持续的时间。