GPS原理及应用B试卷答案

姓名学号班级专业姓名学号班级专业------------------------------------------------------------------------------密------------------------------封----------------------------------线-----------------------------------------------------------课程名称：GPS原理及应用【B】考试类型：开卷班级：道桥1201、1202、1203、1204、1205、1206班，造价1201、1202、1203、1204班教师（签名）：张文教研室主任（签名）：注意事项：１、本试卷为密封试卷，考生在答题前务必要认真填写班级名称、本人姓名、学号及其它有关内容。２、密封线内不准答题或做任何标记。题号一二三四五总分得分一、名词解释（共5题，每题3分，共15分）伪距：GPS定位采用的是被动式单程测距。它的信号发射时刻是由卫星钟确定的，收到时刻则是由接收机钟确定的，这就在测定的卫星至接收机的距离中，不可避免地包含着两台钟不同步的误差影响，所以称其为伪距。

绝对定位：利用GPS卫星和用户接收机间的距离观测值直接确定用户接收机天线在在WGS-84坐标系中相对地球质心的绝对位置。静态定位：在测量时间内，如果待定点参数（待定点的坐标或基线向量）没有可察觉到的变化，将待定参数作为作为固定不变的常数求解，确定这种参数叫做静态定位。岁差：在日月引力和其他天体引力对地球隆起部分的作用下，地球自转轴方向不再保持不变，这使春分点在黄道上产生缓慢的西移现象，这种现象在天文学中称为岁差。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。二、选择题（共8题，每题2分，共16分）1、我国自行建立第一代卫星导航定位系统“北斗导航系统”是全天候、全天时提供卫星导航信息的区域导航系统，它由（B）组成了完整的卫星导航定位系统。A、两颗工作卫星B、两颗工作卫星和一颗备份星C、三颗工作卫星D、三颗工作卫星和一颗备份星2、在GPS测量中，观测值都是以接收机的（B）位置为准的，所以天线的相位中心应该与其几何中心保持一致。A、几何中心B、相位中心C、点位中心D、高斯投影平面中心3、在20世纪50年代我国建立的1954年北京坐标系是（C）坐标系。A、地心坐标系B、球面坐标系C、参心坐标系D、天球坐标系4、我国西起东经72°，东至东经135°，共跨有5个时区，我国采用（A）的区时作为统一的标准时间。称作北京时间。A、东8区B、西8区C、东6区D、西6区5、在使用GPS软件进行平差计算时，需要选择哪种投影方式（A）。A、横轴墨卡托投影B、高斯投影C、等角圆锥投影D、等距圆锥投影6、双频接收机可以同时接收L1和L2信号，利用双频技术可以消除或减弱（C）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。A、对流层折射B、多路径误差C、电离层折射D、相对论效应7、计量原子时的时钟称为原子钟，国际上是以（C）为基准。A、铷原子钟B、氢原子钟C、铯原子钟D、铂原子钟8、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（D）相对与赤道的倾角为55°的近似圆形轨道上，它们距地面的平均高度为20200Km，运行绝密姓名学号班级绝密姓名学号班级专业------------------------------------------------------------------------------密------------------------------封----------------------------------线-----------------------------------------------------------周期为11小时58分。A、3个B、4个C、5个D、6个三、判断题（共10题，每题1分，共10分）（×）1、开普勒第一定律告诉我们：卫星的地心向径，在相等的时间内所扫过的面积相等。（×）2、一般来说,

GDOP值越大，所测卫星在空间的分布范围越合理；反之，所测卫星的分布越差。（√）3、GPS网与地面网的联测点最少应有两个。其中一个作为GPS在地面网坐标系内的定位起算点，两个点间的方位和距离作为GPS网在地面坐标系内定向、长度的起算数据。（√）4、观测作业的主要任务是捕获GPS卫星信号，并对其进行跟踪、处理和量测，以获得所需要的定位信息和观测数据。（√）5、协调世界时是综合了世界时与原子时的另一种记时方法，即秒长采用原子时的秒长，时刻采用世界时的时刻。（×）6、GPS定位精度同卫星与测站构成的图形强度有关，与能同步跟踪的卫星数和接收机使用的通道数无关。（×）7、载波相位测量法定位是利用全球定位系统进行低精度测量及导航的最基本方法。它的优点是速度快、无多值性问题，利用增加观测时间可以提高定位精度，足以满足部分用户的需要。（√）8、对于GPS网的精度要求，主要取决于网的用途和定位技术所能达到的精度。精度指标通常是以相临点间弦长的标准差来表示。（×）9、由于GPS网的平差及精度评定，主要是由不同时段观测的基线组成异步闭合环的多少及闭合差大小所决定的，与基线边长度和其间所夹角度有关，所以异步网的网形结构与多余观测密切相关。（×）10、理想情况下的卫星运动，是将地球视作非匀质球体，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。四、填空题（共20空，每空1分，共20分）1．按照GPS系统的设计方案，GPS定位系统应包括

空间卫星_______部分、___地面监控_____部分和

_用户接收_______部分。2．在使用GPS软件进行平差计算时，需要选择

横轴墨卡托投影_______投影方式。3．从误差来源分析，GPS测量误差大体上可分为以下三类：_与GPS卫星有关的误差_____

，_与卫星信号传播有关的误差_______和

__与接收机有关的误差______。

4．根据不同的用途，GPS网的图形布设通常有___点连____

式、_边连_

式、网连及边点混合连接四种基本方式。选择什么方式组网，取决于工程所要求的精度、野外条件及GPS接收机台数等因素。

5．VDOP代表

__________垂直分量精度因子_____________。

6．导航定位系统发射的信号一般有三种，一种是供用户计算卫星位置的导航电文，一种是用来测距的测距码，还有一种是加载信号和测距的载波。

7．利用GPS进行定位有多种方式，如果就用户接收机天线所处的状态而言，定位方式分为

__静态_____定位和

__动态____定位；若按参考点的不同位置，又可分为____单点______定位和

____相对_____定位。

绝密姓名学号班级绝密姓名学号班级专业------------------------------------------------------------------------------密------------------------------封----------------------------------线-----------------------------------------------------------8．GPS定位的实质就是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采取______空间距离后方交会______

的方法，确定待定点的空间位置。

9．GPS信号接收机，按用途的不同，可分为

_____导航_____型、__测地型_____

和___授时型______

等三种。五、论述与综合分析题（共6题，共39分）1、试述WGS—84坐标系的几何定义（4分）

答：坐标系的原点是地球的质心，Z轴指向BIH1984.0定义的协议地球极（CTP）方向，X轴指向BIH1984.0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。

2、什么是相对论效应？（5分）答：GPS卫星在高20200km的轨道上运行，卫星钟受狭义相对论效应和广义相对论效应的影响，其频率与地面静止钟相比，将发生频率偏移，这是精密定位中必须顾及的一种误差影响因素。3、

GPS技术设计中应考虑哪些因素？（5分）答：技术设计主要是根据上级主管部门下达的测量任务书和GPS测量规范来进行的。它的总的原则是，在满足用户要求的情况下，尽可能减少物资、人力和时间的消耗。在工作过程中，要考虑下面一些因素：（1）测站因素；（2）卫星因素；（3）仪器因素；（4）后勤因素。4、简述GPS网的布网原则（5分）答：为了用户的利益，GPS网图形设计时应遵循以下原则：（1）GPS网的布设应视其目的，作业时卫星状况，预期达到的精度，成果的可靠性以及工作效率，按照优化设计原则进行。（2）GPS网一般应通过独立观测边构成闭合图形，例如一个或若干个独立观测环，或者附合路线形式，以增加检核条件，提高网的可靠性。（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。（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。（5）GPS网点，应利用已有水准点联测高程。5、

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？（10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，也叫绝对定位。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。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。6、图2是一设计的小型GPS控制网。当采用R1～R4四台GPS接收机进行观测：(10分)

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