GPS材料二

GPS复习资料第一章1.卫星定位技术中，常用的三种定位方法？(1)三边测量法；(2)双曲线定位法(3)多普勒定位法2.GPS卫星定位系统主要有哪几部分组成？地面控制部分又由哪几部分？GPS系统由三部分组成：1）空间段；2）地面控制部分；3）用户设备部分。地面控制部分：1）主控站2）监测站3）注入站4）通讯与辅助系统。1）主控站的作用：①管理、协调地面监控系统各部分的工作；②收集各监测站的数据，编制导航电文，送往注入站将卫星星历注入卫星；③监控卫星状态，向卫星发送控制指令；④卫星维护与异常情况的处理2）监测站的作用：接收卫星数据，采集气象信息，并将所收集到的数据传送给主控站。3）注入站：将导航电文注入GPS卫星。3.北斗总体发展历程、计划、北斗一代定位原理北斗发展历程：①1983年，卫星导航先驱陈芳允院士提出利用两颗同步定点卫星进行导航定位的设想②1994年国家批准建设“北斗一号”卫星导航定位系统③2000年10月31日发射第一颗北斗导航卫星④2000年12月21日发射第二颗北斗导航卫星⑤2003年5月25日发射第三颗北斗导航卫星(备用卫星)，我国成为世界上继美国、俄罗斯之后，第三个拥有自主卫星导航系统的国家。⑥2007年4月，中国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭，成功将第四颗北斗导航试验卫星送入太空。北斗计划：第一代实验阶段2000~2007；第二代区域卫星导航系统2007~2012；第三代全球卫星导航系统2012~2020；第北斗一代定位原理：利用两颗地球同步卫星进行双向测距，配合数字高程地图完成三维定位。4.北斗卫星导航系统的主要功能有哪些？(1)快速定位(2)短报文通信(3)精密授时5.全球卫星定位系统特点？(1)定位精度高；(2)观测时间短；(3)测站间无需通视；(4)可提供三维坐标；(5)操作简便；(6)全天候作业；(7)功能多，应用广第二章1、定义空间之间坐标系的三要素是什么？①坐标原点的位置。②三个坐标轴的指向。③尺度单位。（简答题）1、天球坐标系和地球坐标系是如何建立的？两个坐标系统主要不同点？（自己写）2、为什么在卫星定位中要建立时间系统3、简述差分原理用图说明4.多路径误差:5.简述常规RTK和网络RTK的优缺点：天球坐标系：原点位于地球质心，Z轴指向瞬时地球自转方向（真天极），x轴指向瞬时春分点（真春分点），y轴按构成右手坐标系取向。地球坐标系：原点位于地球质心，z轴指向瞬时地球自转轴方向，x轴指向瞬时赤道面和包含瞬时地球自转轴与平均天文台赤道参考点的子午面之交点，y轴构成右手坐标系取向。3、为何要定义平天球（平地球）坐标系?天球坐标系的坐标轴指向是不断变化的，也就是说它是一个不断旋转的坐标系。这对于研究卫星的运动是很不方便的。因此需要建立一个三轴指向不变的天球坐标系即平天球坐标系。4、WGS-84坐标系是如何定义的？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BIH1984.0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。5、我国常用的大地坐标系主要有哪些?（1）1954年北京坐标系；（2）1980年国家大地坐标系；（3）2000国家大地坐标系。6、坐标系转换中七参数、四参数分别指什么?（填空题）七参数：3个平移参数，3个旋转参数，1个尺度参数。四参数：2个平移参数，一个旋转参数，1个尺度参数。7、时间的基准是什么?包含时间原点（时刻）和时间尺度（时间段）。时间系统与坐标系统一样，应有其尺度（时间单位）与原点（起始历元）。其中时间的尺度是关键，而原点可以根据实际应用加以选定。不同的原点和尺度对应不同的时间系统。任何一个可观测的周期的运动现象，只要符合条件，都可用作确定时间间隔。8、GPS时的时间基准是什么?采用原子时ATI秒长作为时间基准，时间的起算点定义在1980年1月6日的UTC0时。9、岁差：由于天球赤道和天球黄道长期运动而导致的春分点进动称为岁差。包括赤道岁差和黄道岁差。10、章动：在日月引力等因素的影响下，瞬时北天极将绕瞬时平北天极旋转，大致呈椭圆，这种现象称为章动。11、极移：地球自转轴相对地球体的位置并不是固定的，因而，地极点在地球表面上的位置，是随时间而变化的，这种现象称为极移。12、坐标变换：在不同的坐标表示形式间进行变换。13、基准变换：在不同的参考基准间进行变换。14、基准：为描述空间位置的点、线、面。在大地测量中基准是指用以描述地球形状的参考椭球的参数。（选择区分）15、恒星时：以春分点为参考点，由春分点的周日视运动所确定的时间。时间尺度：春分点连续两次经过本地子午圈的时间间隔为一恒星日，一恒星日分为24个恒星时。起算原点:恒星时以春分点通过本地子午圈时刻为起算原点，所以恒星时在数值上等于春分点相对于本地子午圈的时角。恒星时的特性:恒星时具有地方性。恒星时是以地球自转为基础的，由于岁差和章动的影响，春分点在天球上的位置并不确定(真恒星时、平恒星时)。因此，恒星时不具有统一的时间原点。16、平太阳时：以平太阳为参考点，由平太阳的周日视运动所确定的时间。时间尺度：平太阳连续两次经过本地子午圈的时间间隔为一平太阳日，一平太阳日分为24个平太阳时。起算原点：平太阳时以平太阳通过本地子午圈时刻为起算原点，所以平太阳时在数值上等于平太阳相对于本地子午圈的时角。平太阳时的特性：平太阳时具有地方性.17、世界时：以平子夜为零时起算的格林尼治平太阳时。世界时与平太阳时尺度基准相同，其差别仅在于起算点不同。世界时的特性：世界时虽然属全球性，但时间尺度还是不稳定。18、原子时：秒长被定义为铯原子基态的两个超精细能级间跃迁辐射震荡9192631170周所持续的时间；起点：按国际协定取为1958年1月1日0时0秒，事后发现该瞬间原子时与世界时有差异(0.0039S)。19、协调世界时:是原子时和世界时的结合。既有时间原点，也有稳定的时间尺度。跳秒（leapsecond）：通常在6月30日或12月31日最后一秒20、坐标系汇总：第三章1、什么二体问题？忽略所有的摄动力，仅考虑地球质心引力研究卫星相对于地球的运动，在天体力学中，称之为二体问题。2、卫星运动的开普勒参数是哪些？①升交点赤径；②轨道面的倾角；③长半轴；④偏心率；⑤近地点角距；⑥卫星过近地点的时刻（真近点角）3、什么是卫星星历，分为哪两类？定义：描述卫星运动轨道的信息。一组对应某一时刻的轨道参数及其变化率。分为：预报星历（广播星历)；后处理星历（精密星历）4、计算卫星位置的主要思路是什么？通过卫星的导航电文将已知的某一初始历元的轨道参数及变率发给用户（接收机），即可计算出任一时刻的卫星位置。另外通过已知的地面站对GPS卫星进行观测，求得卫星在某一时刻的位置，可以反求出卫星的轨道参数，从而对卫星的轨道进行改进，实现精密定轨，用于GPS精密定位。5、GPS卫星信号包含哪几部分？①载波（L1、L2）；②测距码：C/A码（目前只被调制在L1上）P(Y)码（被分别调制在L1和L2上)；③卫星导航电文（数据码）6、不同频率载波搭载的内容分别是什么？7、简述GPS导航电文的总体结构，每一部分的主要内容？8、GPS卫星星历：描述卫星运动轨道的信息。一组对应某一时刻的轨道参数及其变化率。第四章1、卫星星历误差:由星历所给出的卫星位置与实际位置之差。如何消除：（1）采用精密星历—建立自己的卫星跟踪网独立定轨；（2）轨道松驰法（改正数设为未知参数）；（3）同步观测求差.2、卫星钟误差：卫星时钟与导航系统标准时间的差别，卫星钟误差包括钟差、频偏、频漂和随机误差。如何消除：（1）模型改正;（2）通过观测值相减消除公共的钟误差;(3)获取精确的卫星钟差。3、电离层误差:电离层中的气体分子由于受到太阳等天体各种射线辐射，产生强烈的电离形成大量的自由电子和正离子引起传播路线弯曲、传播速度变化。从而使测量数据产生偏差。如何消除：（1）经验模型改正；（2）双频改正；（3）实测模型改正；（4）利用同步观测值求差。4、对流层误差:对流层与地面接触并从地面得到辐射热能，其温度随高度的上升而降低，GPS信号通过对流层时，也使传播的路径发生弯曲，从而使测量距离产生偏差。如何消除：（1）经验模型（2）引入附加待估参数（3）利用同步观测求差。5、多路径误差:多路径是指卫星信号通过多个不同路径传到接收到卫星信号的同时，还可能收到经天线周围地物反射的卫星信号，多种信号叠加就会引起测量参考点（相对中心）的位置变化，这种由于多路径的信号传播所引起的干涉时延效应称为多路径效应。如何消除：（1）观测上选择合适的测站，避开易产生多路径的环境；（2）硬件上:在天线下设置抑径板或抑径圈；改进接收机内部软硬件；抗多路径的接收机：窄相关技术等（3）适当延长观测时间；（4)数据处理上加权；参数法；滤波法；信号分析法。6、接收机钟误差:接收机时钟与导航系统标准时间的差别。如何消除：（1）参数法；（2）钟差模型改正；（3）求差法；（4）外接原子钟。7、导航电文：一组反映卫星运行轨道、卫星钟改正参数、电离层延迟修正参数及卫星工作状态等信息的二进制代码，也称数据码（D码）。8、伪距：伪随机噪声序列或PRN码的二进制码。9、测距码原理：P59-P6010、（重点画图题）第五章1、差分观测值的定义：将相同频率的GPS载波相位观测值依据某种方式求差所获得的新的组合观测值（虚拟观测值）2、差分观测值的特点：可以消去某些不重要的参数，或将某些对确定待定参数有较大负面影响的因素消去或消弱其影响3、求差方式：（1）站间求差（2）卫星间求差（3）历元间求差.4、RTK:位于基准站上的GPS接收机通过数据通信链实时把载波相位观测值以及已知的站坐标等信息播发给附近工作的流动用户接收机。配置仪器设备：（1）GPS接收机；（2）数据通信链;(3)RTK软件.基本原理：构建双差观测值。主要应用：实时厘米级高精度定位服务：数字测图、施工放样、工程测量、土地测量。缺点：（1）作业范围有限；(2）定位结果可靠性较差；(3）定位精度不均匀；(4）作业过程需要设备较多。5、网络RTK:网络RTK系统是指在一定区域内建立多个（三个或三个以上）基准站，对该地区构成网状覆盖,并以这些基准站中的一个或多个为基准，为该地区的GPS用户实时高精度定位提供GPS误差改正信息。基本原理：通过对多个连续运行基准站的长时间观测，建立基准站间的电离层延迟、对流层延迟以及轨道误差模型，精确估计出移动站定位误差，并通过现代通信手段为移动站用户提供实时改正信息，用户利用上述信息削弱空间相关误差，从而大大扩展了基准网络的有效服务范围，可实现区域范围内厘米级、精度均匀、高可靠性、实时动态定位。优点：（1）解算速度快定位精度高，分布均匀。（2）操作简单，生产效率高。（3）覆盖面积大，成本低廉。6、CORS：由若干个固定的、连续运行的GNSS参考站，利用现代计算机、数据通信和互联网技术组成的网络，实时地向不同类型、不同需求、不同层次的用户提供经过检验的不同类型的GNSS观测值（载波相位，伪距），各种改正数、状态信息，以及其他有关GNSS服务项目的综合系统。组成成分：若干个连续运行的GPS基准站、数据处理控制中心、数据传输与发播系统和移动站(用户-单台GPS接收机）组成。功能:(1）差分服务（2）网络RTK服务（3）高精度静态相对定位(4）授时服务（5）GPS气象研究（6）建立电离层延迟模型.