GPS测量原理及应用期末考试复习
第一章绪论
1.简述GPS系统的特点有哪些？
①定位精度高②观测时间短③测站间无需通视④可提供地心坐标
⑤操作简便⑥全天候作业⑦功能多、应用广
2.GPS定位系统由哪几部分组成的？各部分的作用是什么？
整个GPS系统，它包括三部分：
（1）空间部分—GPS卫星及其星座（2）地面控制部分—地面监控系统（3）用户设备部分—GPS信号接收机。
作用：（1）①连续不断向地面发送GPS导航和定位信号；
②接收地面站的指令，修正轨道偏差并启动备用设备；
③接收地面站发来的导航电文和其他信号；
（2）地面监测系统由一个主控站、三个注入站和五个监测站组成。
主控站：①收集数据：收集本站及各监测站获得的各种数据；
②处理数据：处理收集的数据，按一定格式编制成导航电文；
③监测协调：控制和协调监测站、注入站和卫星的工作；
④控制卫星：修正卫星的运行轨道，发送启动备用设备指令。
注入站：将主控站发来的导航电文注入到相应卫星的存储器中。
监测站：接收卫星信号，为主控站提供卫星的观测数据。
（3）捕获卫星信号，（计算出测站的三维位置，或三维速度和时间）达到导航和定位的目的。
第二章坐标系统和时间系统
1.GPS 定位对坐标系有何要求？
（1）需把卫星与地面点的位置统一在一个坐标系内；
（2）需采用空间直角坐标系，以便于天球与地球坐标系进行转换；
（3）天球与地球坐标系的建立上应具有简便的变换关系。
2.定义一个空间直角坐标系条件有哪些?
（1）坐标原点的位置（2）三个坐标轴的指向（3）长度单位
3.WGS-84空间直角坐标系的几何定义？
原点：地球的质心；
三轴指向：Z轴——国际时间局（BIH ）1984.0定义的协议地球极（CTP，Conventional Terrestrial Pole）方向； X轴——相应零子午面和赤道的交点（经度零点）；
Y轴——构成右手坐标系。
4、简述定义时间系统和时间尺度的条件分别是什么？
定义时间系统的条件：尺度(时间单位)；原点(历元)
定义时间尺度的条件：周期运动；该周期是连续稳定的；该周期可被观测和实验复现。
第三章卫星运动基础及GPS卫星星历
1、开普勒轨道6参数分别是什么？各参数的作用？
①轨道椭圆长半径a②轨道椭圆第一偏心率e；a ,e 确定轨道椭圆形状和大小。
③升交点赤经：升交点与春分点所对应的地心夹角称升交点赤经Ω④i轨道面倾角：卫星轨道平面与地球赤道面之间的夹角。Ω,i确定了卫星轨道平面与地球体之间的相对定向。
⑤ω近地点角距：在轨道平面上近地点与升交点所对应的地心夹角。
ω确定轨道椭圆在轨道平面上的定向。
⑥V真近点角：卫星与近地点所对应地心夹角,是时间的函数。
V 确定卫星在椭圆上瞬时位置。
第四章 GPS卫星的导航电文和卫星信号
1.GPS卫星信号的内容及其作用？
GPS卫星播发的信号,包括载波、测距码(包括P码、C/A 码)、数据码(导航电文)等多种信号分量，以满足用户导航、定位等需要。
作用：加载和传送码信号，其本身也是重要的测量对象。
2.简述GPS接收机由哪几个单元组成的？各单元的作用？
用于测绘的GPS接收机一般由天线单元、接收单元（主机）和辅助设备（电源）组成。
第五章 GPS卫星定位基本原理
1.试述GPS测距和单点定位原理？写出方程式。
（1）GPS测距基本原理：设想在卫星上无线电信号发射机在卫星钟的控制下，按预定的方式发射测距信号，在地面待定点上安置信号接受机，在接收机钟的控制下，测得信号到达接收机的时间差(Δt)，进而求出站星之间的距离( ρ)：ρ=c·△t （式中，c为电磁波传播速度）。
（2）单点定位原理：将卫星的瞬时空间位置作为已知点，采用空间后方距离交会，得到待定点的空间位置。
ρ12=（X P-X1）2+（Y P-Y1）2+（Z P-Z1）2
ρ22=（X P-X2）2+（Y P-Y2）2+（Z P-Z2）2
ρ32=（X P-X3）2+（Y P-Y3）2+（Z P-Z3）2
2.按不同分类标准GPS定位可分为哪些？
3.主动式测距和被动式测距的优缺点分别是什么？
（1）主动式测距（如电磁波测距仪，测得往返双程距离）
优点：不要求仪器钟必须和某一时间系统保持一致。
缺点：用户要发射信号，对军事用户难以隐蔽自己。
（2）被动式测距（如GPS测距，测得单程距离）
优点：用户无需发射信号，随时接收，因而便于隐蔽自己。
缺点：要求接收机钟和各卫星钟都要和GPS时间系统保持同步。
4.简述多普勒三次差分法中的一次差分在哪些观测值间求差？并消除或减弱了哪些误差的影响？
（1）①在卫星间求差分(星际差分)；②在观测站间求差分（站际差分）；③在历元间求差分（历元差分）。
（2）①星际一次差分：消除了接收机钟差，也削弱电离层、对流层误差影响。
②站际一次差分：消除了卫星钟差，同时也削弱了电离层、对流层误差影响。
③历元间一次差分：消除了卫星和接收机钟差，同时也削弱了电离层、对流层误差影响。特别注意的是还消除了初始整周未知数N0。
5.产生周跳的原因有哪些？
如果在跟踪卫星过程，信号被阻挡暂时中断，或受其他信号干扰造成失锁，计数器计数不连续。当信号重新被跟踪后，整周计数就不正确，但不到一个整周的相位观测值仍是正确的。这种现象称为周跳。
6.SA和AS技术的目的是什么？实施SA和AS技术后对定位有何影响？
SA和AS技术后对定位的影响：
①降低单点定位的精度；②降低长距离相对定位的精度；③给整周未知数的确定带来不便。
7.图形强度因子可分为哪几类？图形强度误差与何有关？
第六章、GPS卫星导航
1.简述导航的三要素分别是什么？
（1）起始点和目标点的位置（2）航行体的即时位置（3）航行体的瞬时速度、姿态等状态参数；
2.简述GPS导航和惯性导航各自的优缺点？
（1）GPS导航：
优点：全球性、全天候、高精度、三维实时
缺点：①星座不完善：卫星星座覆盖不完善，存在着“间隔区”；
②受机动干扰：GPS接收机的工作受飞行器机动的影响，会定位失锁；
③数据更新率低：高速飞行器，难以满足实时控制的要求。
（2）惯性导航：
优点①不依赖于外部信息②不向外部辐射能量(隐蔽性好)③不受外界干扰④可全天侯、全球性工作⑤连续性好且噪声低⑥数据更新率高、短期精度好
