1、1全球定位系统原理与应用复习与思考1、了解美国 60 年代初期研制的子午卫星导航系统组成。1)卫星星座：由 6 颗独立轨道的极轨卫星组成（i=90，T=107min，H=1075km）2）地面设有：4 个卫星跟踪站，1 个计算中心，1 个控制中心，2 个注入站，海军天文台（负责卫星钟差，钟频改正）2、了解美国 90 年代初期建成全球定位系统（GPS）的系统组成。 3、了解我国的北斗一号导航系统的组成，定位精度如何。 定位精度：平面：20m 垂直：10m4、GPS 卫星的测距码（C/A 码）如何产生有何作用？产生：它是由两个 10 级反馈移位寄存器产生作用：识别卫星，锁定信号，测量距离，解扩 D
2、 码，捕获 P 码25、掌握二进数列的模二和或者波形积的运算法则及其简单运算。模二和：波形积：运算例子： 1001110010 （A）0100111001 （B）1101001011 （C） 运算规律： AAABC6、认知和掌握两个结构相同 m 序列模二和后，在码相同步以及码相不同步时的自相关系数学表达的差异。7、记忆卫星轨道开普勒六根数为的名称及代号。轨道半长径的平方根(m)/轨道偏心率/历元 toe的轨道倾角(弧度)/历元 toe的升交点准经度(弧度)/近地点角距(弧度)/ 历元 toe的平近点角(弧度)8、导航型 GPS 接收机可分为哪几种类型？船载型，车载型，机载型，星载型9、测地型
3、GPS 接收机可分为哪几种类型？单站差分型，局域差分型，广域差分型310、了解重建载波信号的方法和原理。11、了解 GPS 接收机微处理器（CPU）的工作程序。12、用什么方法可以求解整周未知数（整周模糊度）？1）已知点坐标法 2）多普勒法（四差法） 3）伪距法 4)经典方法 5）快速确定整周未知数法；13、用什么方法可以测定整周计数 Int？连续测量：当被跟踪卫星有视向位移时，还可根据载波信号的相位差变化量，读出相位变化的整周计数（Int） 。414、了解 GPS 接收机载波相位测定时，产生周跳原因的各种原因。15、了解整周跳变探测修复的各种方法。荧幕扫描探测法此法目视判断直观，早期被广泛使
4、用。只能发现大周跳，无法精确修复。高次差探测法此法可发现几十周的跳变。原理与差值含义（5556 页表）：可利用高次插值公式，内插修复。但对于 12 周的跳变无法探测修复。多项式拟合法此法可修复几周的跳变。能实现计算机自动探测修复。拟合公式：Inti=a0+a1(ti-ti-1)+a2(ti-ti-1)2+a3(ti-ti-1)3+a4(ti-ti-1)4计算步骤：用 i =05 项，列方程求系数 a04用公式预报 Int6 与实测 Int6 比较如无误用 i =16，重新求系数 a04用公式预报 Int7 与实测 Int7 比较如有误用 Int7 修复实测 Int7修复后用 i =27，重新求
5、系数 a04.在卫星间求差法此法可探测修复 12 周的跳变(随机跳变)。 并可甄别随机跳变或系统误差。计算步骤： 用不同卫星的四次差在相同历元间求差。发现周跳则逐周修改原始数据重新求四次差。直至四次差之差的残差很小为止。 有随机跳变的卫星不能太多。55）用双频观测值修复周跳法16、了解美国 GPS 政策以及对付美国 GPS 政策的方法。17、哪些 GPS 测量误差可通过差分技术消除？哪些 GPS 测量误差不能通过差分技术消除？可消除：卫星钟差；星历误差；本机钟差。不可消除：多路径反射；通道误差。18、比较局域差分和广域差分的定位定位原理和定位精度方面的差异。局域 广域1. 由多个基准站构成 G
6、PS 差分网络2. 差分数据通过网平差后提高改正参数精度3. 将改正参数发送用户1.主控站对各种定位误差独立解算用户分别修正19、了解位置差分的条件、原理和优缺点。条件：1）基准站与用户必须观测同一组卫星，即范围在 100km 之内2）已知基准站的 GWS-84 的精密坐标（X 0，Y 0，Z 0）原理：1)基准站通过 GPS 卫星，实时（t 0）测定本站坐标（X，Y，Z）2)计算坐标改正数及其时间导数63)将改正参数发送用户，修正实测坐标（X p，Y p，Z p）优点：计算简单，适用于各种 GPS 定位仪缺点：用户接收机通道越少或定位相对距离越远，精度越低(50km 为宜)20、了解伪距差分
7、的条件、原理和优缺点。条件：1）基准站与用户至少有 4 颗相同的观测卫星2）已知基准站的 GWS-84 的精密坐标（X 0，Y 0，Z 0）原理：1）基准站通过卫星(i)星历坐标(X i，Y i，Z i)，实时（t 0） 计算站星几何距离(Di)2）基准站测定卫星(i)t 0时刻的伪距3）计算 t0时刻的伪距改正数及其时间导数4）将改正参数发送用户 P，修正 t0时实测伪距，计算即时（t）P点坐标优点：计算简单，适用于各种 GPS 定位仪，用户接收通道与定位精度关联不大缺点：定位相对距离越远，精度越低(100km)21、了解单点定位几何精度（GDOP）的涵义。涵义：由 GPS 于接收机作顶点构
8、成的多面体的体积 V 决定的测量精度。22、理解 GPS 的绝对定位和相对定位的涵义和原理。绝对定位 相对定位涵义 用单台 GPS 定位仪独立测量，解算未知点坐标的过程。在一定距离内，用两台以上GPS 定位仪同时测量站星距离，通过求差的方法解算测点间基线向量的过程。原理 绝对定位条件：同时接收三颗 GPS 卫星信号可解算测点的二维坐标。接收四颗以上 GPS 卫星信号可解算测点的三维坐标。相对定位条件：至少知道一个已知点的三维坐标(GWS-84)。23、了解同步环、异步环、独立环、独立基线、非独立基线的涵义及其作用，如果只观测一个时段如何确定独立基线数和基线总数？同步环：3 台以上接收机同步观测
9、所得的基线闭合环。（可提高测量点的解算精度）异步环：含有非同步观测基线的闭合环。 （起发现粗差，检测精度的作用）独立环：各边均由独立观测基线构成的闭合环。独立基线：N 台接收机同步观测，可得 N-1 条独立基线。（能够确定同步观测点坐标的最少基线数）非独立基线：在同步环中除了独立基线之外的基线。（可检测独立基线所计算的点坐标）724、了解 GPS 网测量过程的各种连接方式及其特点。1)星形连接2）点连式3）边连式图形4）边点混合连接式5）网连式6）三角锁连接25、简述子午卫星导航定位原理。在已知子午卫星空间坐标前提下，利用一颗卫星信号的多普勒效应，测定该卫星 4 个时段相对观察者的视向位移，通
10、过部列 4 个双曲面方程求解出测点坐标。26、简述 GPS 卫星导航定位原理。8GPS 接收机利用码分多址技术与码相关锁相放大技术，同时对 4 颗以上的卫星进行伪距测定，再通过修正后的站星几何距离解算站位坐标。27、简述我国双星卫星（北斗 1 号）导航系统定位原理。地面中心站通过 2 颗静止卫星传送测距信号，根据用户应答信号的时差计算星户及用户坐标，求出用户坐标再用地面数字高程模型读出用户高程，再让卫星转告用户。28、试述我国自主知识产权北斗导航定位系统的发展阶段。第一阶段：2003 年建成两颗静止卫星的局域有源定位系统；第二阶段：2012 年建成亚太地区的局域无源定位系统；第三阶段：2020
11、 你建成覆盖全球无源定位系统，并兼有短报文服务；其开放服务和授权服务的精度都比目前 GPS 系统高。29、试述 GPS 测量控制网的设计原则与与要求（课件 PPT196 页） 。原则：1）通视原则：GPS 网点至少要有一个方向通视。2）开阔原则：网点地平面 15以上的天区不能有遮挡。3）便利原则：测点应选在交通便利，上点方便且站标易于保存的地方。4）利用旧站原则：不违反上述原则前提下尽量利用旧站标。5）异步环检测原则：为了检验观测精度的可靠，异步环或复合线路的边数不能超过国家规定。6）复测原则：各网点至少独立观测量个时段，增加复测基线。要求：1）防止干扰：在测点 200m 范围内不能有强电磁波
12、干扰源（包括高压电线）2）防止反射：测点应远离对电磁波反射强烈的高压建筑，成片水体等地物。30、试述 GPS 在航空遥感中的应用。一、各历元机载 GPS 天线相位中心的确定：机载天线相位中心是通过 GPS 动态差分(RTK)技术确定的。地面基准站与遥感飞机通过无线电链接差分信号。遥感飞机利用整周模糊度航测解算 OTF 软件，解决了传统动态测量的长时间静态初始化问题。可以快速读出飞行状态各历元机载 GPS 天线相位中心。二、曝光时刻机载 GPS 天线相位中心的内插：由于曝光时刻与确定机载 GPS 天线相位中心的时刻不重合，故曝光时刻的天线相位中心必须内插获得。遥感曝光瞬间通过 TTL 电平脉冲在
13、 GPS 数据流中打上标记。如果计时精度2s 航速 200m/s，内插精度可达 0.4mm 。三、将内插的 WGS-84 坐标转换为国家地理坐标系：首先地面基准站 GPS 天线相位中心要有明确的双重坐标系。其次航拍时附近地面还要有另一个具有双重坐标的联测点。这样航拍曝光的内插相位中心，就可以通过有约束平差实现成果转换获得国家地理坐标系。931、试述 RTK 的工作原理及其在地籍房产中的应用。32、试述测量韶大 E 级大地测量工程网外业和内业的工作过程。（1）做好测量前的准备工作：布点规划：在地形图上根据控制点的几何关系，大致做出测量控制点的规划，再到实地勘察落实是否满足观测条件；标志埋没：在测
14、量点上的基岩或者水泥混凝土上，按国家规划埋没金属标志，并在旁边刻上待测点的点号；转点设计：在地形图上根据待测控制点的集合关系以及运筹学的方法，确认各时段测量的顺序和转点方案。时间同步：各测量点测站在对中整平、天线斜高测定输入数据后，用手机相互通知做到同步开机和各时段测量完毕同步关机。（2）GPS 测量仪器的架设为了避免路过车辆及行人的影响，仪器接受天线尽量架高。一般以水平调整气泡略低于站立观察者水平视线为宜。然后大致对中后即可调整水平，再通过观察镜精确对中。对中整平完成后就锁定水平移动螺母，天线定向开机待测。（3）GPS 测量仪的开启和设置轻按接收机电源开关以及遥控器电源开关自动链接接收机。在
15、遥控器选择“采集设置”项，正确输入数据必须输入：站名、天线斜高、时段、按 Enter 键发送接收机。每时段观测时间约为 4560min。33、试举例说明 GPS 在海洋测绘中的应用。101）利用 GPS 进行高精度海洋定位A利用岸基多个基准站进行海洋物探定位和钻井平台定位；B用两艘具有高精度 GPS 定位的物探船只对人工地震波接收的时间差，可以推断海底地质构造达到找油找矿的目的。2）中国沿海 RNB/DGPS 系统34、试举例说明 GPS 在交通系统中的应用。1）通过车载 GPS 接收机使驾驶员能够随时知道自己的具体位置；2）通过车载电台将 GPS 定位信息发送给调度指挥中心，调度指挥中心便可
16、及时掌握各车辆的具体位置，并在大屏幕电子地图上显示出来。一、车辆自主导航定位系统：车载导航是通过 GPS 动态伪码测距定位(精度 10m 左右 )，然后可将汽车运动的方向矢展示在电子地图上。GPS 车载导航应具有的基本功能包括：GPS 卫星导航定位、电子地图浏览查询、智能的路线规划、全程的语音提示。车载导航系统是有车一族以及物流驾驶员的得力领航助手。我国 2006 年搭载导航功能的车载影音系统需求量约 14.7 万台、预计 2013年将增长到 174.3 万台。2000 年世界车辆导航的总投资已达到 30 亿美元。GPS 车载导航系统还衍生出许多附带产业链。二、车辆跟踪、调度、监控定位系统：GPS 集中差分车辆管理系统原理（258/210 页） 。1 、车载部分主要功能：定位信息的发送（未差分处理）和接收（差分处理）功能。在电子地图上实时显示本车的经纬度、车速、航向。接受监控中心的调度命令通过文字显示或语音传达。出现紧急情况可启动报警功能，报告实时车况。2、监控部分主要功能：11实时差分功能：能对各路车辆的定位信号作出差分纠正。数据跟踪功能：实时显示车号、经纬度、速度、航向等信息决策指挥功能：对天气、路况、行进路径作出最优选择。（1-24 题理解记忆；25-34 题详细记忆）
