GPS原理与应用复习资料课后思考题要点

1、1坐标转换需要那几个参数?七参数布尔莎模型：即 X平移，Y平移，Z平移，X旋转（WX ）, Y旋转（WY ）, Z 旋转（WY），尺度变化（DM ）。若得七参数就需要在一个地区提供3个以上的公共点坐标对（即北京54坐标下x、y、z和西安80坐标系下x、y、z），可以向地方测绘局获取。2、子午面、黄道、天球赤道面、天轴、春分点、升交点、升交点赤径几大参数的含义？天球：天文学等领域中，天球是一个想象的旋转的球体，理论上具有无限大的半径，与地球同心。天空中所有的物体都想象成是在天球上。与地球相对应，它有天赤道，天极。子午面：与地球自转轴平行，或包含地球椭球体短轴的平面。 是量度经度的起始面或终 止面

2、，通过物点和光轴的截面称为子午面。 轴上物点有无数个子午面，而轴外物点只有一个 子午面。与子午面垂直相交的面称为弧矢面。黄道：地球绕太阳公转的轨道平面与天球相交的大圆。由于地球的公转运动受到其他行星和月球等天体的引力作用， 黄道面在空间的位置产生不规则的连续变化。但在变化过程中，瞬时轨道平面总是通过太阳中心。这种变化可以用一种很缓慢的长期运动再迭加一些短周期 变化来表示。天球赤道面：天球赤道是把我们的天空想象成一个密闭的球，将我们地球的赤道投射到这个天球上天赤道有无限的直径和周长 天轴：将地轴无限延长，所得到的直线叫天轴，当然，天轴也是一根假想的轴。天轴与 天球的交点就叫天极，和地球上北极所对

3、应的那一点叫北天极，或天球北极；和地球上南极对应的那一点叫南天极，也称天球南极春分点：从地球上看，太阳沿黄道逆时针运动，黄道和赤道在天球上存在相距180的两个交点，其中太阳沿黄道从天赤道以南向北通过天赤道的那一点，称为春分点，与春分点相隔180。的另一点，称为秋分点，冬至后，太阳从南向北移动， 在春分那一天通过这一点。 太阳分别在每年的春分（3月21日前后）和秋分（9月23日前后）通过春分点和秋分点。升交点：卫星自南向北运动，卫星轨道上升段和赤道面的交点升交点赤径：含地轴和春分点的子午面与 含地轴和升交点的子午面之间的交角3、岁差、章动的含义岁差：地轴绕着一条通过地球中心而又垂直于黄道面的轴线

4、的缓慢圆锥运动，周期为 26000年，由太阳、月球和其他行星对地球赤道隆起物的吸引力所造成，结果是春分点逐渐 向西移动。章动：由于月球、太阳和各大行星与地球之间的相对位置存在周期性变化，因此作用在地球赤道隆起部分的力矩也在发生变化，地月系质心绕日公转的轨道面也存在周期性的摄 动，因此，在岁差上的基础上还存在各种大小和周期各不相同的微小的周期性变化。4、参心坐标系、地心坐标系的定义及差异参心坐标系：是以参考椭球几何中心为原点的大地坐标系；通常分为：参心空间直角 坐标系（以X,Y,Z为其坐标元素）和参心大地坐标系（以 B,L,H为其坐标元素）参心坐标系 是在参考椭球内建立的 O-XYZ坐标系，原点

5、O为参考椭球的几何中心， X轴与赤道面和首 子午面的交线重合，向东为正。Z轴与旋转椭球的短轴重合，向北为正。Y轴与XZ平面垂直构成右手系。地心坐标系：以地球质心为原点建立的空间直角坐标系，或以球心与地球质心重合的 地球椭球面为基准面所建立的大地坐标系，通常分为地心空间直角坐标系（以x，y，z为其坐标元素）和地心大地坐标系（以B，L，H为其坐标元素）。地心坐标系是在大地体内建立的 O-XYZ坐标系。原点O设在大地体的质量中心，用相互垂直的X，Y，Z三个轴来表示，X轴与首子午面与赤道面的交线重合，向东为正。XZ平面垂直构成右手系。Z轴与地球旋转轴重合，向北为正。Y轴与5、我国BJ54、西安80坐标

6、系的定义及差异北京54坐标系(BJZ54):北京54坐标系为参心大地坐标系，大地上的一点可用经度L54、纬度M54和大地高H54定位，它是以克拉索夫斯基椭球为基础，经局部平差后产生的坐标系。西安80坐标系(XA80):19751978年4月在西安召开全国天文大地网平差会议，确定重新定位，建立我国新的坐标系。 为此有了 1980年国家大地坐标系。1980年国家大地坐标系采用地球椭球基本参数为 年国际大地测量与地球物理联合会第十六届大会推荐的数据。该坐标系的大地原点设在我国60公里，故称1980年西安坐标系,1952 1979年确定的黄海平均海水面5、WGS坐标的具体意义原点是地球的质心，空间直角

7、坐标系的Z轴指向BIH ( 1984.0 )定义的地极(CTP )方向，即国际协议原点CIO，它由IAU和IUGG共同推荐。X轴指向BIH定义的零度子午面和 CTP赤道的交点， Y轴和Z,X轴构成右手坐标系。其四个基本参数公式长半径：a=6378137土 2 ( m); 地球引力常数： GM=3986003108m3s-2土 0.6 X108m3s-2 ;正常化二阶带谐系数： C20=-484.16685X 10-6 1.3 X10-9 ;J2=108263X 10-8 地球自转角速度： 3 =7292115X 10-11rads-1 .150 X10-11rads-1建立 WGS-84世界大

8、地坐标系的一个重要目的，是在世界上建立一个统一的地心坐标系。6、我国2000大地坐标系的具体定义2000国家大地坐标系是全球地心坐标系在我国的具体体现，其原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心。2000国家大地坐标系采用的地球椭球参数如下：长半轴 a = 6378137m扁率 f = 1/298.257222101地心引力常数 GMh 3.986004418 X 1014m3s -2自转角速度3 = 7.292115 X 10 -5rad s-17、世界时、原子时、协调世界时、GPS时的定义世界时：世界时是基于地球自转的一种时间计量系统，反映了地球在空间的位置。原子时：无知内部原子的跃迁，

9、所辐射或吸收的电磁波频率，具有极强的稳定性和复现性，是基于原子物理技术的一种更加均匀的时间系统，对于测量时间间隔非常重要。协调世界时：是一种折衷的时间尺度，它用原子时的速率，而在时刻上逼近世界时，所 用方法就是“闰秒”，当协调世界时和世界时之差即将超过土0.9秒时，就对协调世界时作 一整秒的调整。UTC在本质上还是一种原子时，因为它的秒长规定和原子时秒长相等，只是 在时刻上，通过人工干预（闰秒），尽量靠近世界时。GPS时：是全球定位系统 GPS使用的一种时间系统，它是由GPS的地面监控系统和 GPS卫星中的原子钟建立和维持的一种原子时，其起点为1980年1月6日OhOOmOOs,在起始时刻，G

10、PS时与UTC对齐，这两种时间系统所给出的时间是相同的，由于UTC存在跳秒，因而经过一段时间后，这两种时间系统中就会相差 n个整秒，n是这段时间内UTC的积累跳秒数， 将随时间的变化而变化。8电磁波及其特性电磁波（又称电磁辐射）是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移 动，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面，有效的传递能量和动量。特性：1、 叠加性：两列以上的同类波在空间相遇，总的是分波的矢量和，而两列波互不影响, 保持各自的性质不变。2、干涉：相同频率、固定相位差的同类波共存时，会形成振幅相互加强或相互减弱的 现象。3、衍射：在传播的过程中遇到障碍物或孔隙时，会绕过障碍物的边

11、缘，呈现路径弯曲， 在障碍物或孔隙的背后展衍。4、能量：波在媒质中的传播，波所带的能量总会因某种机理或快或慢地转换成热能或 其他形式的能量，从而不断地衰弱，终至消失。5、电磁波是一种横波6、具有传播速度7、具有波的共性8、同一列波，频率不变，速度增加，波长变长9、速度取决于传播介质和电磁波的频率，不同频率的电磁波在同一介质中传播速度不 同。9、数字地球的概念（百度）一种可以嵌入海量地理数据的多分辨率和三维的地球的表示，可以在其上添加许多与我们所处的星球有关的数据”，是一个以地球空间信息为基础 （框架）,嵌入（融合）地球各种数 字信息的一个系统平台，将数据的采集、存储、处理、传输、通信等一体化,

12、通过地球数字的信息化手段，最大限度地利用地球信息，处理和分析整体的地球科学问题，为全球资源、环境保 护与利用以至教育提供的先进工具，是一个以信息高速公路为基础，以空间数据基础设施为依托而更加广泛的概念。” 10、“ 3S”的概念3S技术是英文遥感技术（Remote Sensing RS）、地理信息系统 （Geographical in formationSystem GIS ）、全球地位系统（Global Positioning System GPS ）这三种技术名词中最后一个 单词字头的统称。11、无线电导航系统的定位原理无线电导航定位，就是通过电参量所测量到的几何参量确定用户位置。 一种方

13、法就是通 过测量的几何参量与几何位置之间的数学关系进行位置的确定， 称之为位置线法；另一种通 过电测量的高阶运动参量，如速度等，积分确定位置，称之为推航定位。无线电导航系统的定位精度是衡量无线电导航系统的最主要战术性能指标，是决定工作区的主要因素由于各种噪声、 干扰和各种不可预见因素的存在， 测量总会存在误差。 通常可 以认为测量误差是随机变量12、RS的定义RS（RemoteSe nsin g）是遥感的英文缩写，顾名思义，就是遥远的感知。地球上的每一个物体都在不停的吸收、发射和反射信息和能量。其中的一种形式-电磁波早已经被人们所认识和利用。人们发现不同物体的电磁波特性是不同的。遥感就是根据这

14、个原 理来探测地表物体对电磁波的反射和其发射的电磁波，从而提取这些物体的信息，完 成远距离识别物体。13、遥感学科分辨率的内涵分辨率一般分为三种：光谱分辨率，空间分辨率和时间分辨率光谱分辨率是传感器能测量的最小波长差，例如常用的ETM/TM只有7个波段，其光谱分辨率就不如 MODIS 36个波段高。光谱分辨率从理论上说与一天中的时段也是无关的。 但是在一天中，正午时刻可见光最强， 利于可见光和近红外遥感器工作，夜间远红外遥感器可以排除其他光谱的干扰。空间分辨率是指遥感影像上能够识别的两个相邻地物的最小距离。是指图像中可辨认的临界物体空间几何长度的最小极限，即对细微结构的分辨率。对于摄影影像，通

15、常用单位长度内包含可分辨的黑白“线对”数表示（线对/毫米）；对于扫描影像，通常用瞬时视场角（IFOV）的大小来表示（毫弧度 mrad ），即像元，是扫描影像中能够分辨的最小面 积。空间分辨率数值在地面上的实际尺寸称为地面分辨率。对于摄影影像，用线对在地面的覆盖宽度表示（米）；对于扫描影像，则是像元所对应的地面实际尺寸（米）。如陆地卫星 多波段扫描影像的空间分辨率或地面分辨率为79米（像元大小56X 79米2）。时间分辨率是指在同一区域进行的相邻两次遥感观测的最小时间间隔。对轨道卫 星，亦称覆盖周期，时间间隔大，时间分辨率低，反之时间分辨率高。时间分辨率是 评价遥感系统动态监测能力和多日摄影”系

16、列遥感资料在多时相分析中应用能力的重要指标。14、GIS的定义GIS是由计算机硬件、软件和不同方法组成的系统，该系统设计来支持空间数据的采集、 管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。是以测绘测量为基础，以数据库作为数据储存和使用的数据源，以计算机编程为平台 的全球空间分析即时技术。从学科的角度，GIS是在地理学、地图学、测量学和计算机科学等学科基础上发展起来的一门学科，具有独立的学科体系；从功能上，GIS具有空间数据的获取、存储、现示、编辑、处理、分析、输出和应用等功能；从系统学的角度，GIS具有一定结构和功能，是一个完整的系统。15、栅格数据与矢量数据的区别基于栅格模型

17、的数据结构简称为栅格数据结构，是指将空间分割成有规则的网格，在各个网格上给出相应的属性值来表示地理实体的一种数据组织形式；而矢量数据结构是基于矢量模型，利用欧几里得（EUCLID ）几何学中的点、线、面及其组合体来表示地理实体的空 间分布。栅格数据是以二维矩阵的形式来表示空间地物或现象分布的数据组织方式.每个矩阵单位称为一个栅格单元（cell ）,栅格的每个数据表示地物或现象的属性数据因此栅格数据 有属性明显，定位隐含的特点；而矢量数据结构是利用点，线，面的形式来表达现实世界， 具有定位明显，属性隐含的特点。由于矢量数据具有数据结构紧凑，冗余度低，表达精度高，图形显示质量好，有利于网络和检索分

18、析等优点。在GIS中得到广泛的应用，特别在小区域(大比例尺)制图中充分利用了它的精度高的优点。但是，随着RS广泛的应用，同时数 据压缩技术，计算机性能的提高克服了栅格数据的数据量大等缺点，栅格数据结构表达地理要素比较直观，容易实现多层数据的叠合操作，便于与遥感图像及扫描输入数据相匹配使用 等，栅格数据将越来越发挥更大的作用。16、子午卫星系统的主要缺点子午卫星系统的局限性：(1) 一次定位所需时间过长，这一缺点是由多普勒定位方法的本质所决定的。会 带来很多问题，例如：无法为飞机、导弹、卫星等高动态用户服务，也难以 满足汽车等运动轨迹较为复杂的地面车辆导航定位的需要；对船舶等低动态 用户来说，由

19、于在一次导航定位过程中载体仍处于运动状态中，故各观测值 所对应的用户位置是不相同的，一次导航地位所需时间过长，船速等参数的 误差将影响定位的精度。(2) 不是一个连续的、独立的卫星导航系统。这个缺点只能让子午卫星系统成为 辅助系统，多种导航的并存不仅增加了用户的费用，而且还有可能导致信号 相互干扰，17、GPS的主要功能有哪些(1)测距(2)授时(3)定位导航18、GPS定位导航的基本原理GPS定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用 空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置。如图所示，假设t时刻在地面待测点上安置GPS接收机，可以测定GPS信号到达接收机的时间厶t，

20、再加上接收机所接收到的卫星星历等其它数据可以确定以下四个方程式 (xi呼丹)即可c(许mA%也牛血呼幷)即耳仇旷佻)=比(砂刃2七沔丹021舛h临.讯片滋 刃-X)3 呵2+(Z4即引C(吸-応戶山 佃、解决gps限制政策中SA技术的方法20、主控站、监控站和注入站各自的功能主控站的功能：(1) 负责管理、协调整个地面控制中各部分的工作；(2) 根据各监测站送来的资料，计算、预报卫星轨道和卫星钟改正数，并按规定格式 编制成导航电文送往地面注入站(3) 调整卫星轨道和卫星钟读数，当卫星出现故障时，负责修复或启用备用件以维持 其正常工作。监控站的功能：(1) 对视场中的各 GPS卫星进行伪距测量(

21、2) 通过气象传感器自动测定并记录气温、气压、相对湿度(水汽压)等气象元素(3) 对伪距观测值进行改正后在进行编辑、平滑和压缩，然后传送给主控站 注入站的功能：在主控站的控制下，向卫星注入寻电文21、GPS系统到目前的位置共研发了三代卫星，最新一代卫星的新特性有哪些22、目前在国内市场上常用的GPS接收机有哪些品牌？与国外接收机相比，国产接收机在哪些方面还存在差距？23、了解 GPSGLONASSGALILEOCOMPASS的系统构成及相互间的差别GLONASS:由卫星星座、地面监测控制站和用户设备三部分组成。GLONASS星座GLONASS星座由27颗工作星和 3颗备份星组成， 所以GLON

22、ASS星座共由 30颗卫星 组成。27颗星均匀地分布在 3个近圆形的轨道平面上，这三个轨道平面两两相隔120度，每个轨道面有 8颗卫星，同平面内的卫星之间相隔45度， 轨道高度2.36万公里，运行周期 11小时15分，轨道倾角 56度。地面支持系统地面支持系统由系统控制中心、中央同步器、遥测遥控站（含激光跟踪站）和外场导 航控制设备组成。地面支持系统的功能由前苏联境内的许多场地来完成。随着苏联的 解体，GLONASS系统由俄罗斯航天局管理，地面支持段已经减少到只有俄罗斯境内的场地了， 系统控制中心和中央同步处理器位于莫斯科，遥测遥控站位于圣彼得堡、捷尔诺波尔、埃尼谢斯克和共青城。用户设备GLO

23、NASS用户设备（即接收机）能接收卫星发射的导航信号，并测量其伪距和伪距变化 率，同时从卫星信号中提取并处理导航电文。接收机处理器对上述数据进行处理并计 算出用户所在的位置、速度和时间信息。GLONASS系统提供军用和民用两种服务。GLONASS系统绝对定位精度水平方向为16米，垂直方向为25米。目前，GLONASS系统的主要用途是导航定位，当然与GPS系统一样，也可以广泛应用于各种等级和种类的定位、导航和时频领域等。GPS由卫星星座、地面控制系统、gps信号接收机GALILEO :GALILEO系统所采用的坐标系统是基于 GALILEO地球参考框架（GTRF）的大地坐标 系，其几何定义为：原

24、点位于地球质心， Z轴指向IERS推荐的协议地球原点（CTP）方向, X轴指向地球赤道与 BIH定义的零子午线焦点， Y轴满足右手坐标系COMPASS：由空间卫星、地面控制中心站和用户终端等3部分构成北斗卫星导航定位系统的基本工作原理是“双星定位”：以2颗在轨卫星的已知坐标为圆心，各以测定的卫星至用户终端的距离为半径，形成2个球面，用户终端将位于这2个球面交线的圆弧上。地面中心站配有电子高程地图，提供一个以地心为球心、 以球心至地球表面高度为半径的非均匀球面。用数学方法求解圆弧与地球表面的交点即可获得用户的位置。5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成， 提供两种服务方式： 开放服务和授权服

25、 务。其中5颗静止轨道卫星，即高度为 36000公里的地球同步卫星；5颗静止轨道卫星在赤道 上空的分布为：58.750 E, 80oE, 110.5o E, 140o E and 160o E ，提供RNSS RDSS言号链路。30颗非静止轨道卫星由27颗中轨（MEO卫星和3颗倾斜同步（IGSC）卫星组成，提供 RNSS言号链路,27颗MEC卫星分布在倾角为55度的三个轨道平面上，每个面上有9颗卫星，轨道高度为21500公里。五大优势：1. 同时具备定位与通信功能，无需其他通信系统支持。2. 覆盖中国及周边国家和地区，24小时全天候服务，无通信盲区。3. 特别适合集团用户大范围监控与管理，以及

26、无依托地区数据采集用户数据传输应用。4独特的中心节点式定位处理和指挥型用户机设计，可同时解决“我在哪”和“你在哪”。5.自主系统，高强度加密设计，安全、可靠、稳定，适合关键部门应用。差别：与美国的 GPS系统不同的是 GLONASS系统采用频分多址 （FDMA）方式，根据载波频 率来区分不同卫星（GPS是码分多址 （CDMA，根据调制码来区分卫星）。每颗GLONASS卫星发播的两种载波的频率分别为 L1=1,602+0.5625K（MHZ） 和 L2=1,246+0.4375K（MHZ），所有 GPS卫星的载波的频率是相同，均为L仁1575.42MHZ和 L2=1227.6MHZ。GLONAS

27、SH星的载波上也调制了两种伪随机噪声码：S码和P码。俄罗斯对 GLONASS系统采用了军民合用、不加密的开放政策。GLONASS系统单点定位精度水平方向为16M，垂直方向为 25M。GLONASS!星由质子号运载火箭一箭三星发射入轨，卫星采用三轴稳定体制，整 量质量1400KG,设计轨道寿命 5年。所有GLONASSS星均使用精密铯钟作为其频率基 准。第一颗 GLONASS卫星于1982年10月12日发射升空。到目前为止，共发射了80余颗GLONASS卫星，最近一次是2000年10月13日发射了三颗卫星。截止2001年1月10日为止尚有 10颗GLONASS卫星正在运行。为进一步提高 GLON

28、ASS系统的定位能力，开拓广大的民用市场，俄政府计划用4年时间将其更新为 GLONASS-M系统。内容有：改进一些地面测控站设施；延长卫星的在轨 寿命到8年；实现系统高的定位精度：位置精度提高到1015M,定时精度提高到2030NS,速度精度达到0.01M / So另外，俄计划将系统发播频率改为GPS的频率，并得到美罗克威尔公司的技术支援。GLONASS系统的主要用途是导航定位，当然与GPS系统一样，也可以广泛应用于各种等级和种类的测量应用、GIS应用和时频应用等。从技术和应用前景上看，四大系统各有优劣，如果说GPS胜在成熟，伽利略胜在精准，那么格洛纳斯的最大价值就在于抗干扰能力强，而中国的北

29、斗卫星导航系统的优势则在于互动性和开放性。与 GPS相比，伽利略系统在许多方面具有优势，例如其卫星数量多达30颗，其卫星轨道位置比 GPS高。伽利略可为地面用户提供 3种类型的信号供选择，其中包括免费 信号、加密且需交费才能使用的信号、加密且可以符合更高要求的信号。此外，伽利略卫星 定位系统信号的最高精度比 GPS高 10倍，确定物体的误差范围在 1米之内。正如有关专家所 说：“如今的GPS只能找到街道，而伽利略却能找到车库的门。”而俄国的格洛纳斯由24颗卫星组成，也是由军方负责研制和控制的军民两用导航定位卫星系统。尽管其定位精度比GPS伽利略略低，但其抗干扰能力却是最强的。中国自行研制生产的

30、北斗卫星导航系统不 仅具备在任何时间、 任何地点为用户确定其所在的地理经纬度和海拔高度的能力，而且在定位性能上有所创新。北斗系统与其他系统最大的不同，在于它不仅能使用户知道自己的所在位置，还可以告诉别人自己的位置，特别适用于需要导航与移动数据通信场所。此外，中国还致力于提高北斗卫星导航系统与其他全球卫星导航系统的兼容性，促进卫星定位、导航、 授时服务功能的应用。24、卫星在轨道运行过程中的受力主要有哪些GPS卫星轨道离地面高达 20 200km，大气阻力与类阻力影响几乎没有，地球的自转形 变摄动、地球反辐射压力、地球扁率摄动、月球扁率间接摄动和相对论效应摄动都可忽略不 计，由于GPS卫星的姿态

31、控制和温度控制设计的原因，GPS卫星在轨运行时会在卫星体坐标系Y轴方向产生一个摄动，称为 Y轴偏差。因此，GPS卫星在轨运行时所受的作用力主 要包括：地球质心引力Fo、除质心外的地球引力 Fe、太阳和月球引力 Fn、太阳辐射压力Fa、 卫星Y轴偏差Fy、地球潮汐附加力 Ft等25、开普勒三大定律的内容及含义椭圆定律（开普勒第一定律）开普勒第一定律，也称椭圆定律：每一个行星都沿各自的椭圆轨道环绕太阳，而太阳则处在椭圆的一个焦点中。面积定律（开普勒第二定律）开普勒第二定律，也称面积定律：在相等时间内，太阳和运动着的行星的连线所扫过的面 积都是相等的。这一定律实际揭示了行星绕太阳公转的角动量守恒。_

32、= ScD = SgK调和定律（开普勒第三定律）开普勒第三定律，也称调和定律：各个行星绕太阳公转周期的平方和它们的椭 圆轨道的半长轴的立方成正比。 由这一定律不难导出：行星与太阳之间的引力 与半径的平方成反比。这是牛顿的万有引力定律的一个重要基础。=A丁宝这里，a是行星公转轨道半长轴，T是行星公转周期，K是常数。26、确定卫星空间位置所需要的参数有哪些确定轨道平面的位置：升交点赤径、轨道倾角确定轨道的形状：半长轴、偏心率确定轨道在轨道面内的位置：近距点角距确定卫星轨道上的：真近点角27、卫星轨道速度、轨道高度、轨道倾角、覆盖区域的定义及四者之间的关系卫星轨道速度： 轨道高度：卫星在太空绕地球运

33、行的轨道距地球表面的高度。轨道倾角：轨道平面与地球迟到平面的夹角 覆盖区域：关系：轨道高度决定了卫星对地球覆盖区域的大小28、 GPS信号传播要经过大气中的电离层、对流层，他们对电磁波的影响特点？GPS选用 L波段的电磁波作为载波的原因对电磁波的影响特点:对GPS而言，卫星发射信号传播到接收机天线的时间约0.1秒，当光速值的最后一位含有一个单位的误差，将会引起0.1m的距离误差。表明准确确定电磁波传播速度的重要意义。实际的电磁波传播是在大气介质中，在到达地面接收机前要穿过性质、状态各异且不稳定的若干大气层，这些因素可能改变电磁波传播的方向、速度和强度，这种现象称为大气折射。GPS选用L波段的电

34、磁波作为载波的原因：1、地球表面的由特性、地貌和电离层等因素的考量2、遵循国际上制定的频谱资源的管理协议3、要求远高于伪码信号频率(20.46MHZ)4、对GPS接收天线的增益及其尺寸大小影响的考量 GPS选用L1、L2波段的电磁波作为载波的原因：1、载波频率f1GHz，电离层延迟严重，残余误差较大2、载波频率f过高，信号受水汽吸收和氧气吸收谐振严重3、采用L1、L2可应用双频观测技术计算电离层影响的改正提高定位精度29、GPS信号中载波的意义及其用途 载波的作用：1、搭载其他的调制方法2、测距3、测定多普勒频移载波的意义：1、减小传输中的噪声；2、频分复用，即同一之间同一信道传输多路信号而不

35、混叠。3、可传播更远距离，有利于接收。30、GPS伪码包括哪几种测距码，以及各自的特点GPS伪码包括：m序列：是由一组线性反馈移位寄存器产生的，序列的长度N越大，其自 相关特性越接近白噪声的自相关特性。 这样，序列和其自身的时间偏移就很容易区分，这对扩频通信是十分有利的。所以，在CDMA系统中采用较长的 m序列作为扩频地址码以区分不同的用户。 当然，N也不能取的过大，否则会给系统的同步及 PN码的捕获造成困难，同时也会增加接收设备和发射设备的复杂性。C/A码：1、C/A码的码长较短，易于捕获，而通过捕获 C/A码所得到的信息，又可以 方便地捕获P码，所以，通常称 C/A码为捕获码。2、C/A码

36、的码元宽度较大。由于其精度 较低，所以称C/A码为粗精度码。P码：可以较精确地测定从接收机至卫星的距离，1、P码的码长较长，一般是先捕获C/A码，然后根据导航电文中给出的相关信息，再捕获 P码。2,、P码的码元宽度为 C/A码 的1/10，可用于较精密的导航和定位，称为精码。Y码：Y码是在P码的基础上形成的，保密性能更佳L2C 码：L5码M码：信号发射功率更大，因而信号捕获更加快捷稳定；在block IIF卫星的L1和L2载波上调制的是两种不同的结构的M码，抗干扰力更强；调制在M码上的导航电文有利于使用基于信息的通信协议，这个协议允许定义新的信息31、基准频率的定义基准频率是由卫星上的原子钟直

37、接产生的，它是一种标准频率，一种参考频率为10.23MHZ32、导航电文包括的主要内容导航电文是 GPS卫星向用户播发的一组反映卫星在空间的运动轨道、卫星钟的改正参 数、电离层延迟修正参数及卫星的工作状态等信息的二进制代码，也称数据码（D码）。导航电文是以“帧”为单位向外播发的，一个主帧包括5个子帧，一个子帧包括10个字，一个字包括 30bit。第一子帧又称第一数据块，第一子帧的第一个字是遥测字，作为捕获导航电文的前导， 第二个字为交接字，使用户捕获到C/A码解调出导航电文之后能尽快捕获P（Y）码。第2、3子帧合起来称为第二数据块，是用来描述GPS卫星轨道的参数的，利用这些参数就可以求出导航电

38、文有效时间段内任一时刻t卫星在空间位置的（X,Y,Z）及运动速度（X,Y,Z）。子帧4和子帧5各含25页，包括子帧4和子帧5的310个字，提供所有卫星的历书参 数、电离层延时校正参数、gps时间UTC中间的关系以及卫星的健康状况等数据信息。33、卫星历书与星历的区别历书与星历都是表示卫星运行的参数，历书包括全部卫星的大概位置，用于卫星预报， 它是从导航电文中提取的，每12.5分钟的导航电文才能得到一组完整的历书；星历只是当前接收机观测到的卫星的精确位置，用于定位卫星历书是指：由卫星向用户发送的数据，包括全部卫星的粗略星历和卫星时钟校正量、 卫星识别号和卫星健康状态等数据。星历是指：在 GPS测

39、量中，是指天体运行随时间而变的精确位置或轨迹表，它是 时间的函数。具体应用中有“广播星历”（broadcast ephemeris ）与后处理“精密星历” （precise ephemeris ）之分。卫星星历，又称为两行轨道数据（TLE, Two-LineOrbital Element ），由美国 celestrak发明创立。是用于描述太空飞行体位置和速度的表达式两行式轨道数据系统。卫星星历以开普勒定律的6个轨道参数之间的数学关系确定飞行体的时间、坐标、方位、速度等各项参数，具有极高的精度。能精确计算、预测、描绘、跟踪卫星、飞行体的时间、位置、速度等运行状态；能表 达天体、卫星、航天器、导弹、太空垃圾等飞行体的精确参数；能将飞行体置于三维 的空间；用时间立体描绘天体的过去、现在和将来。时间按世界标准时间（UTC）计算，定时更新。34、现代化以后，GPS卫星信号有几种载波？包含哪几种信息?35、GPS接收机的基本构造有哪些？画出各部块的流程图GPS接收机主要由 GPS接收机天线单元、GPS