武汉大学《GPS原理及其应用》试卷B卷

-1-武汉大学测绘学院2003——2004学年第一学期期末考试《GPS原理及其应用》课程试卷B试题标准答案一、填空（每空0.5分，共20分）1.子午卫星导航系统采用6颗卫星，并都通过地球的南北极运行。2.自1974年以来，GPS计划已经历了方案论证、系统论证、生产实验三个阶段。总投资超过200亿美元。3.按照《规范》规定，我国GPS测量按其精度依次划分为AA、A、B、C、D、E六级，其中C级网的相邻点之间的平均距离为15～10km，最大距离为40km。4.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。5.卫星钟采用的是GPS时，它是由主控站按照美国海军天文台（USNO）的协调世界时（UTC）进行调整的。在1980年1月6日零时对准，不随闰秒增加。6.当GPS信号通过电离层时，信号的路径会发生弯曲，传播速度会发生变化。这种距离改正在天顶方向最大可达50m，在接近地平线方向可达150m。7.在GPS定位测量中，观测值都是以接收机的相位中心位置为准的，所以天线的相位中心应该与其几何中心保持一致。8.当使用两台或两台以上的接收机，同时对同一组卫星所进行的观测称为同步观测。9.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。-2-10.在接收机和卫星间求二次差，可消去两测站接收机的相对钟差改正。在实践中应用甚广。11.卫星星历误差实际上就是卫星位置的确定误差。也是一种起始数据误差，其大小主要取决于卫星跟踪站的数量及空间分布、观测值的数量及精度、轨道计算时所用的轨道模型及定轨软件的完善程度。12.GPS网的图形设计主要取决于用户的要求、经费、时间、人力以及所投入接收机的类型、数量和后勤保障条件等。13.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。二、单项选择题（每小题1分，共10分）1.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2.我国在1978年以后建立了1980年国家大地坐标系，采用的是1975年国际大地测量与地球物理联合会第十六届大会的推荐值，其长半径和扁率分别为（A）。A、a=6378140、α=1/298.257B、a=6378245、α=1/298.3C、a=6378145、α=1/298.357D、a=6377245、α=1/298.03.我国西起东经72°，东至东经135°，共跨有（D）个时区，我国采用东8区的区时作为统一的标准时间。称作北京时间。A、2B、3C、4D、54.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5.GPS卫星信号取无线电波中L波段的两种不同频率的电磁波作为载波，-3-在载波2L上调制有（A）。A、P码和数据码B、C/A码、P码和数据码C、C/A和数据码D、C/A码、P码6.在定位工作中，可能由于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，这种现象叫（A）。A、整周跳变B、相对论效应C、地球潮汐D、负荷潮7.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8.卫星钟采用的是GPS时，它是由主控站按照美国海军天文台（USNO）的（D）进行调整的。在1980年1月6日零时对准，不随闰秒增加。A、世界时（UT0）B、世界时（UT1）C、世界时（UT2）D、协调世界时（UTC）9.在进行GPS—RTK实时动态定位时，需要计算在开阔地带流动站工作的最远距离，已知TRIMMRKⅡ（UHF）数据链无线电发射机天线的高度为9m，流动站天线的高度为2m，则流动站工作的最远距离为（A）。A、18.72mB、16.72mC、18.61mD、16.61m10.基准站GPS接收机与TRIMMRKⅡ（UHF）数据链无线电发射机之间的数据传输波特率为（D）。-4-A、4800B、9600C、19200D、38400三、名词、概念解释（15分）1.伪距：答：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。2.数据剔除率答；同一时段中，删除的观测值个数与获取的观测值总数的比值。3.实测星历答：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，它需要在一些已知精确位置的点上跟踪卫星来计算观测瞬间的卫星真实位置，从而获得准确可靠的精密星历。这种星历要在观测后1～2个星期才能得到，对导航和动态定位毫无意义，但是在静态精密定位中具有重要作用。4.观测时段答：测站上开始接收卫星信号到停止接收，连续观测的时间间隔称为观测时段，简称时段。5.黄道：答：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。它就是当地球绕太阳公转时，观测者所看到的太阳在天球上运动的轨迹。四、简答题（30分）1.简述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-5-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。2.如何减弱GPS接收机钟差。（10分）答：①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。③通过在卫星间求一次差来消除接收机的钟差。3.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电文去掉，重新获取载波。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。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。五、论述及分析题（25分）1.根据下列控制网的图形，用三台双频GPS接收机作业，相临点之间的距离约1km，仪器迁移时间约20～30分钟，已得分-6-知接收机的使用序号和天线编号如下表，时间为2005年1月17日。请回答下列问题。（20分）①根据右图编写定位的先后次序，并根据考试当天的时间在相应位置上写出GPS文件格式；②根据下图PDOP值选择最佳的观测时段，填入GPS作业调度表中；③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；序号机号129192293035306GPS作业调度表abcd时段编号观测时间测站号/名测站号/名测站号/名机号机号机号08：10～8：40abd29192930530618：50～9：20cbd291929305306时间为2005年1月17日，故GPS文件格式为：第一个三角形a：29190170.datb：29300170.datc：53060170.dat第二个三角形d：29190171.datb：29300171.datc：53060171.dat注：除4时和8时左右外，观测时间可以任选。-7-2.已知权系数阵为：QX=44434241343332312423222114131211qqqqqqqqqqqqqqqq试从权系数阵中取出若干权系数元素，写出平面位置图形强度因子HDOP、高程图形强度因子VDOP、空间位置图形强度因子PDOP、接收机位置图形强度因子TDOP和几何图形强度因子GDOP的表达式。（5分）①平面位置的图形强度因子：2211qqHDOP②高程图形强度因子：VDOP=③空间位置的图形强度因子：332211qqqPDOP④接收机位置图形强度因子：TDOP=⑤几何图形强度因子：GDOP=