GPS习题解答
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RTK测量
在GPS测量中，如静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK（Real - time kinematic）时差分定位是一种能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它的出现极大地提高了野外作业效率。
在传统RTK作业模式下，基准站是通过数据电台将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站的，流动站接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据进行实时处理，同时给出厘米级定位结果。
但传统的数传电台由于环境与功率衰减的影响，在遇建筑物或山体等障碍物遮挡时，导致数据传输的效果和距离都不能达到预期的效果。 与传统的数传电台相比，GPRS/CDMA数传终端就具有了不可比拟的优势
RTK技术如何应用及注意事项
1．各种控制测量 传统的大地测量、工程控制测量采用三角网、导线网方法来施测，不仅费工费时，要求点间通视，而且精度分布不均匀，且在外业不知精度如何，采用常规的GPS静态测量、快速静态、伪动态方法，在外业测设过程中不能实时知道定位精度，如果测设完成后，回到内业处理后发现精度不合要求，还必须返测，而采用RTK来进行控制测量，能够实时知道定位精度，如果点位精度要求满足了，用户就可以停止观测了，而且知道观测质量如何，这样可以大大提高作业效率。如果把RTK用于公路控制测量、电子线路控制测量、水利工程控制测量、大地测量、则不仅可以大大减少人力强度、节省费用，而且大大提高工作效率，测一个控制点在几分钟甚至于几秒钟内就可完成。
2．地形测图 过去测地形图时一般首先要在测区建立图根控制点，然后在图根控制点上架上全站仪或经纬仪配合小平板测图，现在发展到外业用全站仪和电子手簿配合地物编码，利用大比例尺测图软件来进行测图，甚至于发展到最近的外业电子平板测图等等，都要求在测站上测四周的地貌等碎部点，这些碎部点都与测站通视，而且一般要求至少2-3人操作，需要在拼图时一旦精度不合要求还得到外业去返测，现在采用RTK时，仅需一人背着仪器在要测的地貌碎部点呆上一二秒种，并同时输入特征编码，通过手簿可以实时知道点位精度，把一个区域测完后回到室内，由专业的软件接口就可以输出所要求的地形图，这样用RTK仅需一人操作，不要求点间通视，大大提高了工作效率，采用RTK配合电子手簿可以测设各种地形图，如普通测图、铁路线路带状地形图的测设，公路管线地形图的测设，配合测深仪可以用于测水库地形图，航 海海洋测图等等。
3．放样程放样是测量一个应用分支，它要求通过一定方法采用一定仪器把人为设计好的点位在实地给标定出来，过去采用常规的放样方法很多，如经纬仪交会放样，全站仪的边角放样等等，一般要放样出一个设计点位时，往往需要来回移动目标，而且要2-3人操作，同时在放样过程中还要求点间通视情况良好，在生产应用上效率不是很高，有时放样中遇到困难的情况会借助于很多方法才能放样，如果采用RTK技术放样时，仅需把设计好的点位坐标输入到电子手簿中，背着GPS接收机，它会提醒你走到要放样点的位置，既迅速又方便，由于GPS是通过坐标来直接放样的，而且精度很高也很均匀，因而在外业放样中效率会大大提高，且只需一个人操作。
注意事项：该方法要求接收机在观察过程中，保持对所测卫星的连续跟踪。一旦发生失锁，便需重新进行初始化的工作
1、GPS系统由哪几部分组成，并说明其作用
答：GPS系统由三个部分组成：空间部分（GPS卫星）、地面监控部分和用户部分。各部分作用如下：
（1）GPS卫星可连续向用户播发用于进行导航定位的测距信号和导航电文，并接收来自地面监控系统的各种信息和命令以维持正常运转。
（2）地面监控系统的主要功能是：跟踪GPS卫星，确定卫星的运行轨道及卫星钟改正数，进行预报后再按规定格式编制成导航电文，并通过注入站送往卫星。地面监控系统还能通过注入站向卫星发布各种指令，调整卫星的轨道及时钟读数，修复故障或启用备用件等。
（3）用户则用GPS接收机来测定从接收机至GPS卫星的距离，并根据卫星星历所给出的观测瞬间卫星在空间的位置等信息求出自己的三维位置、三维运动速度和钟差等参数。
2、GPS系统中卫星的广播星历是由（）编制的：答案：B
A 卫星上的处理器 B主控站 C监测站 D注入站
3、GPS测量中，如何消除天线平均相位中心偏差的影响
答：由于天线平均相位中心偏差的存在，GPS测量所得的位置并非标石中心的位置。解决这个问题的一般方法有：
（1）归心改正法。进行GPS测量时若将接收机天线指标线指北，则有
当基线两端使用不同类型的GPS接收机天线时，可用上述方法分别进行改正，将成果归算至标石中心。
（2）消去法。在相对定位时，若使用的均是同一类型的GPS接收天线，将各站的天线指标线指北即可。
4、什么是接收通道序贯通道与多路复用通道的工作原理有何区别
答：接收机中用来跟踪、处理、量测卫星信号的部件，由无线电元器件、数字电路等硬件和专用软件所组成，称为接收通道。一个通道在一个时刻只能跟踪一个卫星某一频率的信号。
序贯通道的循环周期大于20ms；多路复用通道的循环周期小于或等于20ms。由于导航电文中每个比特持续的时间为20ms，故多路复用通道可同时采集到各卫星的导航电文，而序贯通道则不能（必须通过其他渠道获得导航电文）。
5、名词解释：天线的平均相位中心偏差，天线高
答：GPS测量中，天线对中是以接收机天线的几何中心（位于天线纵轴的中心线）为准的，而测量的却是平均相位中心的位置。由于天线结构方面的原因，平均相位中心和几何中心往往不重合，两者之差称为平均相位中心偏差，其值由生产厂商给出。
天线平均相位中心至标石中心的垂直距离H称为天线高
1、GPS卫星信号由哪几部分组成
答：GPS卫星发射的信号由载波、测距码和导航电文三部分组成。其中：
（1）可运载调制信号的高频振荡波称为载波。GPS卫星所用的载波有两个：L1（）和L2（）；
（2）测距码是用于测定从卫星至接收机间的距离的二进制码，包括C/A码和P码。
（3）导航电文是由GPS卫星向用户播发的一组反映卫星在空间的位置、卫星的工作状态、卫星钟的修正参数、电离层延迟修正参数等重要数据的二进制代码，也称数据码（D码）。
2、GPS导航电文包含以下哪些内容： 答案：ABC
A. 卫星星历
B. 卫星钟改正数
C. 电离层延迟改正参数
D. C/A码距离观测值
3、对于GPS卫星导航电文的第二数据块，下列那些说法正确 答案：ACD
A. 由第二、三子帧中的内容构成
B. 包含该卫星钟的改正参数
C. 包含该卫星的广播星历参数
D. 包含该卫星星历的数据龄期
4、试对课本上P33页的图2－9进行说明。
答：图2－9为GPS卫星信号构成示意图。图中说明卫星发射的所有信号分量都是根据同一基准频率F经倍频或分频后产生的。这些信号分量包括L1载波、L2载波、C/A码、P码和数据码。经卫星天线发射出去的信号包括C/A码信号、码信号和码信号。实施SA政策时基准频率F中将加入快速抖动信号。实施AS政策时P码将和W码进行模二相加，形成保密的Y码。
5、测距码调制到载波上的基本原理是怎样的
答：GPS卫星信号采用的是二进制相位调制法。其基本原理是先将导航电文调制在测距码上，然后再将组合码调制到载波上。
6、名词解释：导航电文
答：导航电文是由GPS卫星向用户播发的一组反映卫星在空间的位置、卫星的工作状态、卫星钟的修正参数、电离层延迟修正参数等重要数据的二进制代码，也称数据码（D码）。它是用户利用GPS进行导航定位时一组比不可少的数据。
1. 与卫星有关的误差包括哪几类
答：与卫星有关的误差包括：卫星星历误差；卫星钟的钟误差；相对论效应。
2. 总体而言，消除和减弱各种误差影响的方法有哪些
答：消除和减弱各种误差影响的主要方法有：
（1）模型改正法
原理：利用模型计算出误差影响的大小，直接对观测值进行修正。
适用情况：对误差的特性、机制及产生原因有较深刻了解，能建立理论或经验公式。
所针对的误差源：相对论效应，电离层延迟，对流层延迟，卫星钟差。
限制：有些误差难以模型化。
（2）求差法
原理：通过观测值间一定方式的相互求差，消去或消弱求差观测值中所包含的相同或相似的误差影响。
适用情况：误差具有较强的空间、时间或其它类型的相关性。
所针对的误差源：对流层延迟、电离层延迟、卫星轨道误差、卫星钟差、接收机钟差。
限制：空间相关性将随着测站间距离的增加而减弱。
（3）参数法
原理：采用参数估计的方法，将系统性偏差求定出来。
适用情况：几乎适用于任何的情况。
限制：不能同时将所有影响均作为参数来估计。
（4）选择较好且适用的软硬件和选择合适的测量地点与方法。
3．用广播星历钟的卫星钟差改正数进行改正后，卫星钟差残余量在什么量级进一步进行改正的方法有哪些
答：用广播星历的卫星钟差改正数改正后,卫星钟差残余量为5～10ns，对测距的影响为~3.0m。为了适应更高精度的应用，进一步的改进方法有：
1.利用测码伪距单点定位方法来确定接收机钟的钟差，精度估计可以达到~。
2.通过各种渠道获得精确的卫星钟钟差值，一般IGS是比较好的数据来源，目前IGS给出的卫星钟差的精度可以达到。
3通过观测值相减来消除公共的钟差项。
4．为什么GPS测量中必须仔细地消除钟误差
答：在GPS测量中我们是以及卫星信号的传播时间来确定从卫星至接收机的距离的。其中为卫星钟所测定的信号离开卫星的时刻，为接收机钟所测定的信号到达接收机的时刻。若信号理论卫星时卫星钟相对于标准的GPS时的钟差为，信号到达接收机时接收机钟相对于标准的GPS时的钟差为，那么上述钟误差对测距所造成的影响为。由于信号的传播速度c的值很大，因此在GPS测量中必须十分仔细地消除钟误差。
5．相对论效应的影响下，卫星钟频率是变快还是变慢如何改正
