GPS期末考试试卷(两套含答案)讲课教案

1、学习-好资料GPS测量试卷A卷一、填空（每空0.5分，共10分）1、GPS系统包括三大部分：空间部分一 GPS卫星星座；地面控制部 分一地面监控系统；用户部分一 GPS接收机。2、GPS系统的空间部分由21颗工作卫星及3.颗备用卫星组成，它们 均匀分布在6个近似圆形轨道上。3、GPS工作卫星的地面监控系统包括一个主控站.、三个注入站和五 个监测站。4、GPS卫星位置采用 WGS-84大地坐标系。5、GPS系统中卫星钟和接收机钟均采用稳定而连续的 GPS时间系统。6、GPS卫星星历分为预报星历（广播星历）和后处理星历（精密星历）。7、GPS接收机依据其用途可分为：导航型接收机、测地（量）型接 收

2、机和授时型接收机。8、在GPS定位工作中，由于某种原因，如卫星信号被暂时阻挡，或 受到外界干扰影响，引起卫星跟踪的暂时中断，使计数器无法累积计 数，这种现象称为整固跳变（周跳）.。9、根据不同的用途，GPS网的图形布设通常有：点连式、边连式、 网连式和边点混合连接四种基本方式。 选择什么样的组网，取澳手工 程所要求的精度、野外条件及 GPS接收机台数等因素。二、名词解释（每题3分，共18分）1、伪距：就是由卫星发射的测距码信号到达 GPS接收机的传播时间 乘以光速所得出的量侧距离。由于卫星钟、接收机钟的误差以及信号 经过电离层和对流层的延迟，量侧距离的距离与卫星到接收机的几何 距离有一定的差值

3、，因此，称量侧距离的伪距。2、GPS相对定位：是至少用两台GPS接收机，同步观测相同的GPS 卫星，确定两台接收机天线之间的相对位置。3、观测时段：测站上开始接收卫星信号到观测停止，连续工作的时 间段称为观测时段，简称时段。4、同步观测环：三台或三台以上接收机同步观测获得的基线向量所 构成的闭合环。5、后处理星历：一些国家某些部门，根据各自建立的卫星跟踪占所 获得的对GPS卫星的精密观测资料，应用与确定广播星历相似的方 法而计算的卫星星历。由于这种星历是在事后向用户提供的在其观测 时间内的精密轨道信息，因此称为后处理星历。6、静态定位：如果在定位时，接收机的天线在跟踪GPS卫星过程中, 位置处

4、于固定不动的静止状态，这种定位方式称为静态定位。三、简答（每题6分，共36分）1、简述GPS系统的特点。答：定位精度高；（1分）观测时间短；（1分）测站间无需通 视；（1分）可提供三维坐标；（1分）操作简便；（0.5分）全 天候作业；（1分）功能多，应用广；（0.5分）（回答：全能性、全 球性、连续性和实时性的也各1分。）2、简述接收机的主要任务。答：当GPS卫星在用户视界升起时，接收机能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星，并能够跟踪这些卫星的运行（ 2分）； 对所接收到的GPS信号，具有变换、放大和处理的功能（2分）；测 量出GPS信号从卫星到接收天线的传播时间，解译出 GPS卫星

5、所发 送的导航电文，实时地计算出测站的三维位置，甚至三维速度和时间（2分）。3、简述无摄运动中开普勒轨道参数。答：轨道椭圆的长半径；（1分）轨道椭圆偏心率（或轨道椭圆的短 半径）；（1分）卫星的真近点角；（1分）升交点赤经；（1分）轨道 面倾角；（1分）近地点角距。（1分）4、简述伪距定位观测方程中划横线参数的含义。1RxS X 2+（Ysj T 2+（zS Z 21c%='+典+空 Y 史 式中，j 为卫星数，j = 1 , 2,3 ,答：4：接收机钟差（1分）；P'j:（对j号卫星的）伪距观测值（2 分）；并、并） :分别为电离层延迟和对流层延迟的改正数 （2分）； 3tj

6、 :为卫星钟差（1分）。5、减弱电离层影响的措施。答：利用双频观测；（2分）利用电离层改正模型加以改正；（2分）利用同步观测值求差。（2分）6、简述快速静态定位的作业方式。答：在测区中部选择一个基准站，并安置一台接收设备连续跟踪所有可见卫星（3分）；另一台接收机依次到各点流动设站，每点观测数分钟（3分）。四、论述（共23分）1、什么是伪距单点定位？说明用户在使用 GPS接收机进行伪距单点 定位时，为何需要同时观测至少 4颗GPS卫星？ （13分）答：根据GPS卫星星历和一台GPS接收机的伪距测量观测值来直接 独立确定用户接收机天线在 WGS-84坐标系中的绝对坐标的方法叫 单点定位，也叫绝对定

7、位。（5分）由于进行伪距单点定位时，每颗 卫星的伪距测量观测值中都包含有接收机钟差这一误差，造成距离测量观测值很不准确。（4分）需要将接收机钟差作为一个未知数加入 到伪距单点定位的计算中，再加上坐标三个未知数，所以至少需要4个伪距观测值，即需要同时观测至少 4颗GPS卫星。（4分） 2、什么是多路径误差很述消弱多路径误差的方法。（10分） 答：在GPS测量中，如果测站周围的反射物所反射的卫星信号进入 接收机天线，这就和直接来自卫星的信号产生干涉， 从而使观测值偏 离真值，产生多路径误差。（5分）消弱多路径误差的方法：（1）选择合适的站址a、测站应远离大面积平静地水面；（1分）b、测站不宜选择在

8、山坡、山谷和盆地中；（1分）c、测站应离开高层建筑物.（1分）（2）对接收机天线的要求a、在天线中设置抑径板（1分）b、接收天线对于极化特性不同的反射信号应该有较强的抑制作用。（1分）五、综合分析（共13分）根据下列控制网的图形，用三台天宝 4800双频接收机作业，相邻点 的距离约1 km,仪器迁移时间约20-30分钟，已知接收机的使用序号 和机号如下表，要求最少有三个同 I I I步观测环，同 步观测时间为1小时。序 机号更多精品文档学习-好资料答：（1）观测时段1: A点（接收机1）、B点（接收机2）、D点（接收机3） （2分）观测时段2: A点（接收机1）、B点（接收机2）、C点（接收机

9、3） （2分）观测时段3: B点（接收机2）、C点（接收机3）、D点（接收机1） （2分）（2）同步观测环：观测时段1的AB、BD、AD三边所组成的闭合环；（1分）观测时段2的AB、BC、AC三边所组成的闭合环；（1分）观测时段3的BC、CD、BD三边所组成的闭合环；（1分）独立环：观测时段1的独立边AB、AD和观测时段3的独立边BD三边所组成的闭合环；（1分）；（没有明确写明是独立边的酌情处理）（3）在这三个时间段内选择较好：观测时段1:5: 00 - 6: 00 （1分）观测时段 2:13: 30: - 14: 30 （1 分）观测时段 3:18: 00 - 19: 00 （1 分）0&q

10、uot;惊1 丁0 1 2 2 4 5 « 7 9 9 tO 11 12 13 1<l 1517 帕 19 期 21 22 23 24学习-好资料GPS测量试卷B卷一、填空（每空0.5分，共10分）1、卫星定位中常采用空间直角坐标系及其相应的大地坐标系，一般 取地球质心为坐标系原点。2、我国目前常采用的两个国家坐标系是 1954年北京坐标系和1980 年国家大地坐标系。3、GPS接收机的天线类型主要有：单板大线一.四螺旋吃衣线、.微带 天线和锥形天线。4、GPS接收机主要由GPS接收机天线单元.、GPS接收机主机单元. 和电源三部分组成。5、单站差分按基准站发送信息的方式来分，

11、可分为位置差分、伪距 差分和载波相位差分。6、与信号传播有关的误差有电离层折射误差、对流层折射误差及多 路径效应误差。7、GPS的数据处理基本流程包括数据采集、 数据传输、数据预处理、 基线解算）GPS网平差。8、GPS卫星的地面监控系统包括一个主控站.、三个注入站和五个监_ 测站。 b,9、对于N台GPS接收机构成的同步观测环，有 J条同步观测基线， 其中独立基线数为N-.1。10、双频接收机可以同时接收Li和L2信号，利用双频技术可以消除 或减弱对流层.折射对观测量的影响， 所以定位精度较高，基线长度不 受限制，所以作业效率较高。二、名词解释（每题 3 分，共 18 分）1、 WGS-84

12、 大地坐标系： 原点位于地球质心， Z 轴指向 BIH1984.0 定义的协议地球极（CTP）方向，X轴指向Bh1984.0定义的零子午 面和 CTP 赤道的交点， Y 轴与 Z 、 X 轴构成右手坐标系。2、GPS绝对定位：也叫单点定位，即利用GPS卫星和用户接收机之间的距离观测值直接确定用户接收机天线在WGS-84 坐标系中相对坐标系原点的决对位置 .3、广域差分：基本思想是对GPS观测量的误差源加以区分，并单独对每一种误差源分别加以“模型化” ，然后将计算的每一种误差源的数值，通过数据链传输给用户，以对用户GPS定位误差加以改正，达到削弱这些误差源，改善用户 GPS定位精度的目的。4、同

13、步观测：同步观测:同步观测是指两台或两台以上接收机同时对一组卫星进行的观测 .5、异步观测环：在构成多边形环路的所有基线向量中，只要有非同步观测基线向量，则该改多边形环路叫异步观测环。6、整周跳变：在定位过程中，卫星信号可能被暂时阻挡，或受外界干扰影响，引起卫星跟踪的暂时中断，使计数器无法累计计数，出现信号失锁， 使其后的相位观测值均含有同样的整周误差， 这种现象叫 整周跳变，简称周跳。三、简答（每题 6 分，共36 分）1、简述美国GPS 卫星的主要参数。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（2分）,它们均匀分布在6 相对与赤道的倾角为55° 的近似圆形轨道上

14、，它们距地面的平均高度为20200Km,运行周期为11小时58分（2分）。载 波频率为 1575.42MHz 和 1227.60MHz（2 分）。2、简述卫星的受摄运动及其主要摄动力。答： 考虑了摄动力作用的卫星运动称为卫星的受摄运动 （2 分） 。主要的摄动力有：日月引力（1 分）；地球潮汐作用力（1 分）；太阳辐射压力（1 分） ；大气阻力（1 分）。3、简述动态定位的作业方法。答： 建立一个基准站安置接收机连续跟踪所有可见卫星 （2 分） ； 流动站接收机先在出发点上静态观测数分钟， 然后流动站接收机从出发点开始连续运动（2 分）；按指定的时间和间隔自动测定运动载体的实体位置 （2 分）

15、。4、如何减弱GPS 接收机钟差。答：把每个观测时刻的接收机钟差当作一个独立的未知数，在数据处理中与观测站的位置参数一并求解。（2分）认为各观测时刻的接收机 钟差间是相关的，像卫星钟那样，将接收机钟差表示为时间多项式， 并在观测量的平差计算中求解多项式的系数。此法可大大减少未知数，其成功与否关键在与钟误差模型的有效程度。（2分）通过在卫星间求一次差来消除接收机的钟差。（2分）5、试说明载波相位观测值的组成部分。答：完整的载波相位观测值是由三部分组成的： 即载波相位在起始时 刻沿传播路径延迟的整周数N0（2分），和从某一起始时刻至观测时刻 之间载波相位变化的整周数1nt（力（2分），以及接收机所

16、能测定的载波 相位差非整周的小数部分 日傥）（2分）。6、简述GPS卫星的主要作用。答：接收地面注入站发送的导航电文和其它信号；（2分）接收地面主控站的命令，修正其在轨运行偏差及启用备件等；（2分）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它在轨卫星的概略位置，以便用户接收使用。（2分）四、论述（每题10分，共20分）1、如何重建载波？其方法和作用如何？ （10分）答：在GPS信号中由于已用相位调整的方法在载波上调制了测距码 和导航电文，因而接收到的载波的相位已不在连续， 所以在进行载波 相位测量之前，首先要进行解调工作，设法将调制在载波上的测距码 和卫星

17、电文去掉，重新获取载波 （3分）。重建载波一般可采用两种方法：一是码相关法，另一种是平方法 （3分）。采用前者，用户可同时提取测距信号和卫星电文， 但用户必须知道测距码的3结构；采用后者，用户无须掌握测距码的结构，但只能获得载波信号而无法获得测距码和卫星电文 （4分）。2、GPS网的布网原则。（10分）答：为了用户的利益，GPS网图形设计时应遵循以令原则：成果的可靠性以及工作效率，按照优化设计原则进行。6(24（1） GPS网的布设应视其目的，作业时卫星状况，预期达别的精度,，或若（2） GPS网一般应通过独立观测边构成闭合图形，例如一彳个独立观测环，或者附合路线形式，以增加检核条件，提高网聊

18、!靠 性。（2分）（3） GPS网内点与点之间虽不要求通视，但应有利于按常规测量方 法进行加密控制时应用。（2分）更多精品文档学习-好资料（4）可能条件下，新布设的 GPS网应与附近已有的GPS点进行联 测；新布设的GPS网点应尽量与地面原有控制网点相联接，联接处 的重合点数不应少于三个，且分布均匀，以便可靠地确定GPS网与原有网之间的转换参数。（2分）（5） GPS网点，应利用已有水准点联测高程。（2分）五、综合分析（共16分）根据下列控制网的图形，用三台天宝 4800双频GPS接收机作业，相 临点之间的距离约1 km,仪器迁移时间约2030分钟，同步观测时 间为1小时，已知接收机的使用序号和天线编号如下表，试编写GPS作业调度表。序号机号129192293035306根据右图编写定位的先后次序。根据下图PDOP值选择最佳的观测时段，填入GPS作业调度表中根据控制网的图形的观测顺序和观测时间填写 GPS作业调度表。GPS作业调度表时段测站号/名观测时间编号机号测站号/名测站号/名机号机号5: