1、第一章 GPS 定位技术的由来和发展一、填空：1.子午卫星导航系统采用 6 颗卫星，并都通过地球的 子午面 运行。2.按照规范规定，我国 GPS 测量按其精度依次划分为 A、B、C 、D 、E 五级，其中 B级网的相邻点之间平均距离为 70Km，最大距离为 250 Km。二、简答题：1、何为 SA 技术？何为 AS 技术？答：SA 技术是在广播星历中有意地加入误差，人为地降低星历的精度，是定位中的已知点的位置精度大为降低；有意地在卫星种频信号中加入误差，使钟频产生快慢变化，导致测距精度大为降低。AS 技术是由 P 码和保密的 W 码想加而形成的，用以代替 P 码，其结构更为严格保密；称之为 A
2、S 技术。2、摆脱美国 GPS 限制政策底的途径有哪些？答： 建立独立的卫星导航与定位系统； 建立自己的 GPS 卫星跟踪网，独立确定 GPS 卫星精确轨道； 改进 GPS 精密定位方法及软件，削弱 SA 和 AS 技术的影响。3、我国 GPS 卫星跟踪网是由哪几个跟踪站组成？答：由拉萨、乌鲁木齐、北京、武汉、上海、长春、昆明（后两个试运行）7 个跟踪站组成。4、美国第一代卫星导航定位系统子午卫星导航系统有何缺陷？答： 卫星较低，覆盖面积小； 星数又少； 但又存在着精度低，不能实时导航和只提供二维导航解等缺陷。5、目前全球共有几套卫星导航定位系统？答： GPS（美国）卫星定位系统； GLONA
3、SS（前苏联）卫星定位系统； 中欧“伽利略”全球卫星定位系统； 北斗卫星导航定位系统。6、GPS 定位系统有几部分构成？其中卫星星座情况如何？答：GPS 系统的空间部分由 21 颗工作卫星及 3 颗备用卫星组成，他们均匀分布在 6 个相对于赤道的倾角为 55的近似圆形轨道上，每个轨道上有 4 颗卫星运行，它们距离地面的平均高度为 20200Km，运行周期为 12 恒星时。GPS 卫星星座均匀覆盖着地球，可以保证地球上所有地点在任何时刻都能看到至少四颗 GPS 卫星。7、GPS 卫星的主要作用有哪些？答： 接收地面注入站发送的导航电文和其他信号； 接收地面主控站的命令，修正其在轨运行偏差及起用备
4、件等； 连续地向广大用户发送 GPS 导航定位信号，并用电文的形式提供卫星自身的现势位置与其他在轨卫星的概略位置，以便用户接受使用。 GPS 卫星的寿命要长和时间精度要高。8、地球监测部分有几部分组成？各部分的作用是什么？答：由一个主控站、三个注入站和五个监测站组成。主控站的作用：收集数据、数据处理、监测与协调、控制卫星。 注入站的作用：将主控站需传给卫星的资料以既定的方式注入到卫星存储器中，供卫星向用户发送。 监控站的作用：监控站根据其接收到的卫星扩频信号求出相对于其原子钟的伪距和伪距差；检测出所测卫星的导航定位数据；利用环境传感器测出当地的气象数据；然后将算得的伪距、导航数据、气象数据及卫
5、星状态数据传送给主控站，供主控站使用。9、GPS 定位技术的特点有哪些？答： 选点灵活，无需通视； 精度提高，耗费降低； 操作简便，效益增加； 全天候作业，变被动为主动。第二章 GPS 定位的坐标系统和时间系统1、 名词解释：天球：以地球 M 为中心，以无穷远的距离为半径所形成的球。天轴：地球自转的中心轴线简称地轴，将其延伸就是天轴。天极：天轴与天球的交点称为天极。 （北天极和南天极）天球赤道：天球赤道面与天球相交的大圆就称天球赤道。黄道：地球绕太阳公转的轨道平面称为黄道面，它与天球相交的大圆称为黄道。黄赤交角：天球赤道面与黄道面的交角 约为 23.5，称为黄赤交角。黄极：过天球中心垂直于黄道
6、面的直线与天球的交点称为黄极。春分点：天球赤道与黄道的交点 r 称为春分点。岁差：以地球在绕太阳运行时，地球自转轴的方向在天球上缓慢的移动，春分点在黄道上随之缓慢移动。章动：日月引力等因素的影响下，瞬时北天极将绕平北天极沿椭圆轨道进行旋转。2、 简述天球坐标系与地球坐标系区别？答：一类是和地球相固连的地球坐标系统，它对表达地面点的位置和处理 GPS 观测成果是很实用的；另一类是和地球自转无关，固定在空间的天球坐标系统，它用于描述卫星的运行位置和状态比较方便。3、 GPS 定位采用的是什么坐标系？而实用测量成果采用的是什么坐标系？答：GPS 定位采用的是 1980 年国家大地坐标系（GDZ80）
7、 。实用测量成果采用的是 54北京坐标系。4、 1954 年北京坐标系有何缺点？答：存在的椭球参数不够精确；参考椭球与我国大地水准面拟合不好等缺点。5、 何为时刻和时间间隔？答：时刻则是指某一点；而时间间隔是某个区间。6、 GPS 定位中，时间系统有几种？答：世界时、历书时、原子时、协调世界时、力学时、GPS 时。7、 推导如图 25 所示，天球空间直角坐标系和天球球面坐标系。已知空间任意点 S 的天球空间直角坐标系为（x、y、z）试推导空间点 S 在天球面坐标系中的坐标（r、） 。解:由于两种坐标系统对于表达同一天体的位置是等价的，它们之间的关系是：第三章 GPS 系统的组成与 GPS 信号
8、1、 简述卫星在轨道上运动所受的力的作用？答：包括地球重力场对卫星的引力，摄动力包括：日、月等天体对卫星的引力，以及太阳光压、大气阻力和地球潮汐力等。2、 何谓卫星的元摄运动？受摄运动？答：元摄运动：是将地球是做匀质球体，且不顾及其它摄动力的影响，卫星只是在地球质心引力作用下而运动。 受摄运动：卫星的运动在摄动力的作用下所产生偏离理想轨道的运动。3、 解释开普勒轨道 6 参数的几何及物理意义？答：轨道椭圆的形状和大小；轨道平面与地球体的相关位置；轨道椭圆在轨道平面上的方位；卫星在轨道上的瞬时位置。 轨道参数为：轨道椭圆长半径 a；轨道椭圆偏心率 e；升交点赤经 ；轨道面倾角 I；近地点角距 ；
9、真近点角 V。 4、 卫星绕地球质心运动的轨道方程为 r=a(1-e)/1+e CosV.已知：a、e 参数，卫星运动轨道为椭圆，求卫星的近地点距离和远地点距离？解：当 V=0 时，r=a(1-e)为卫星的近地点距离；当 V=180时，r=a(1+e)为卫星的远地点距离。5、 什么是广播星历？什么是后处理星历？两者的区别是什么？答：广播星历：卫星将地面监测站注入的有关卫星运行轨道的信息进行解码即可获得所需要的卫星星历。 后处理星历：是一些国家根据自己的卫星跟踪站观测资料，经过事后处理直接计算的卫星星历。6、 广播星历包括多少个参数？答：广播星历包括 17 个卫星星历参数：两个时间参数（星历参考
10、历元 ，外推时间间隔 AODE） ；六个开普勒轨道参数（卫星轨道的长半轴的平方根a，卫星轨道偏心率e，参考历元的轨道倾角 i，参考历元的升交点赤经 ，近地点角距 ，平近点角 M） ；九个轨道摄动参数（平均运动角速度改正数 ；升交点赤经的变化率 ；轨道倾角的变化率 i；升交角距的正弦和余弦的调和改正项之振幅 和 ；轨道倾角的正弦和余弦的调和改正项之振幅 和 ；卫星地心距的正弦和余弦的调和改正项之振幅 和 ） 。7、 简述卫星在轨道运动的开普勒三定律？答：开普勒第一定律卫星运动的轨道是一个椭圆，地球质心位居椭圆的一个焦点上。开普勒第二定律卫星的地心向径，在相等的时间内所扫过的面积相等。开普勒第三定
11、律卫星围绕地球运动周期的平方与轨道椭圆长半径的立方成正比，其比值等于地球引力常数 GM 的倒数。第四章 GPS 卫星定位原理1、 简述导航电文的概念？答：卫星导航电文主要包括卫星星历、时钟改正、电离层时延改正、工作状态和码转换到捕获码的信息。2、 GPS 卫星信号包含哪三种信号分量？三种分量都是在哪个基本频率的控制下产生的？答：卫星信号包含载波信号、测距码、数据码三种信号分量。三种分量都是在同一个基本频率MHz 的控制下产生的。3、 简述码、码元、数码率、信号调制的概念。答：码：二进制数及其组合来表示各种信息称为码。 码元：在二进制中，一位二进制数叫码元。 数码率：每秒钟传输的比特数称为数码率
12、。 信号调制：低频信号加载到高频信号发送出去。4、 假设两序列的码元对齐误差为码元宽度的 1/100，则 C/A 码和 P 码各对应的测距误差为多少？答：C/A 码和 P 码的测距误差分别为 2.93 和 0.29。5、 GPS 接收机的分类情况如何？答：按频率分为单频接收机和双频接收机；按用途分为导航型、测地型、授时型。6、 名词解释：静态定位：接收机的天线在跟踪 GPS 卫星过程中，位置处于固定不动的静止状态。动态定位：接收机位于运动着的载体，天线也处于运动状态这种定位方式。单点定位：在一个点上安置一台接收机，独立的确定待定点，在 WGS84 坐标系中的绝对位置。相对定位：在几个测站上，使
13、用两个或三个接收机同时观测一组卫星，确定待定点在WGS84 坐标系中的相对位置或基线向量。伪距：在测定的卫星至接收机的距离中，不可避免的包含着两台钟不同步的误差影响。差分法：按一定规律对载波相位的测量值进行线性组合，通过求差达到消除多余参数的方法。7、 简述伪距测定的原理？答：卫星依据自己的时钟发出的含有测距码的调制信号，经过了t 时间的传播后到达接收机，此时接收机收到的测距码为 U（t-t）.而接收机的码发生器又产生一个与卫星发射的测距码结构完全相同的复制码 U（t-） 。对接受到的卫星测距码和接收机的复制码做相关处理；求的时延 和真空中光速 c 的乘积 。8、 根据接收机间求一次差的虚拟方
14、程，如何推算接收机和卫星间的二次差虚拟方程？9、 GPS 动态定位有何特点？答：用户的广泛性；定位的实时性；速度的多异性。第五章 GPS 卫星定位误差1、GPS 定位测量的主要误差来源有哪三种方法？答：与卫星有关的误差；与信号传播有关的误差；与接收设备有关的误差。2、与信号传播有关的误差有几种？答：电离层折射误差、对流层折射误差、多路径误差。3、与卫星有关的误差有哪几种？答：卫星星历误差、卫星种误差、相对论效应。4、反射系数表示物体反射能力的大小，当 a=1 时，表示信号定位被（反射不吸收） ；当a=0 时，表示信号定位被（吸收不反射） 。5、减弱或消除多路径误差的措施？答：选设点位时应远离平静的水面；测站不宜选在山坡、山谷和盆地中；测站附近不应有高层建筑物。
