GPS测量与数据处理参考题目及答案.doc_GPS测量与数据处理资源-CSDN文库

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GPS 测量与数据处理自学指导及参考习题

第一部分

内容提要：本部分主要教授全球定位系统的产生、发展及前景和 GPS 的应用。与 GPS 的产

生背景有关部分，重点介绍第一代卫星导航定位系统——子午卫星系统的原理及其局限性。与

GPS 应用有关的部分，重点介绍 GPS 在军事、交通运输、及测量等领域中的应用。

习题：

1、举例说明 GPS 在测量领域中的应用。

答：（1）用 GPS 建立和维持全球性的参考框架；

（2）建立各级国家平面控制网；

（3）布设城市控制网、工程测量控制网，进行各种工程测量；

（4）在航空摄影测量、地籍测量、海洋测量中的应用。（《GPS 测量与数据处理》，P7）

2、“Transit 系统是一个连续、独立的卫星导航系统”这种说法正确吗，为什么？

答：这种说法不正确。子午卫星系统（Transit）中没有采用频分、码分、时分等多路接收

技术。接收机在某一时刻只能接收一个卫星信号，这就意味着子午卫星星座中所含的卫星数不

能太多。为防止在高纬度地区的视场中同时出现两颗子午卫星从而造成信号相互干扰的可能性，

子午卫星星座中的卫星一般不超过 6 颗，从而使中低纬度地区两次卫星通过的平均间隔达 1.5h

左右。由于各卫星轨道面进动的大小和方向不一，最终造成各轨道面之间的间隔疏密不一。相

邻轨道面过密时会导致两颗卫星同时进入用户视场，造成信号相互干扰，此时控制中心不得不

暂时关闭一颗卫星使其停止工作。轨道面过疏时用户的等待时间有可能长达 8～10h。导航定位

的不连续性使子午卫星系统无法称为一种独立的导航定位系统，而只能成为一种辅助系统。

（《GPS 测量与数据处理》，P3）

3、名词解释：多普勒计数

答：若接收机产生一个频率为的本振信号，并与接收到的频率为的卫星信号混频，然

后将差频信号（）在时间段[ ， ]间进行积分，则积分值，称为

多普勒计数。

第二部分

内容提要：本部分主要部分授 GPS 各部分，包括空间部分、地面监控部分和用户部分的组

成与功能。在用户部分中，重点介绍与 GPS 接收机有关的基本概念，例如天线平均相位中心偏

差，接收通道等。

习题：

1、GPS 系统由哪几部分组成，并说明其作用？

答：GPS 系统由三个部分组成：空间部分（GPS 卫星）、地面监控部分和用户部分。各部

分作用如下：

（1）GPS 卫星可连续向用户播发用于进行导航定位的测距信号和导航电文，并接收来自地

面监控系统的各种信息和命令以维持正常运转。

（2）地面监控系统的主要功能是：跟踪 GPS 卫星，确定卫星的运行轨道及卫星钟改正数，

进行预报后再按规定格式编制成导航电文，并通过注入站送往卫星。地面监控系统还能通过注

入站向卫星发布各种指令，调整卫星的轨道及时钟读数，修复故障或启用备用件等。

（3）用户则用 GPS 接收机来测定从接收机至 GPS 卫星的距离，并根据卫星星历所给出的

观测瞬间卫星在空间的位置等信息求出自己的三维位置、三维运动速度和钟差等参数。

2、GPS 系统中卫星的广播星历是由（）编制的：答案：B

A 卫星上的处理器 B 主控站 C 监测站 D 注入站

3、GPS 测量中，如何消除天线平均相位中心偏差的影响？

答：由于天线平均相位中心偏差的存在，GPS 测量所得的位置并非标石中心的位置。解决

这个问题的一般方法有：

（1）归心改正法。进行 GPS 测量时若将接收机天线指标线指北，则有

当基线两端使用不同类型的 GPS 接收机天线时，可用上述方法分别进行改正，将成果归算

至标石中心。

（2）消去法。在相对定位时，若使用的均是同一类型的 GPS 接收天线，将各站的天线指

标线指北即可。

4、什么是接收通道？序贯通道与多路复用通道的工作原理有何区别？

答：接收机中用来跟踪、处理、量测卫星信号的部件，由无线电元器件、数字电路等硬件

和专用软件所组成，称为接收通道。一个通道在一个时刻只能跟踪一个卫星某一频率的信号。

序贯通道的循环周期大于 20ms；多路复用通道的循环周期小于或等于 20ms。由于导航电

文中每个比特持续的时间为 20ms，故多路复用通道可同时采集到各卫星的导航电文，而序贯通

道则不能（必须通过其他渠道获得导航电文）。

5、名词解释：天线的平均相位中心偏差，天线高

答：GPS 测量中，天线对中是以接收机天线的几何中心（位于天线纵轴的中心线）为准的，

而测量的却是平均相位中心的位置。由于天线结构方面的原因，平均相位中心和几何中心往往

不重合，两者之差称为平均相位中心偏差，其值由生产厂商给出。

天线平均相位中心至标石中心的垂直距离 H 称为天线高。

第四部分

内容提要：本部分主要部分授 GPS 卫星的信号结构。包括载波、测距码与导航电文各部分

的功能与结构。重点教授载波的频率特性、测距码的分类、导航电文三个数据块的基本构成以

及 GPS 信号调制的模式。

习题：

1、GPS 卫星信号由哪几部分组成？

答：GPS 卫星发射的信号由载波、测距码和导航电文三部分组成。其中：

（1）可运载调制信号的高频振荡波称为载波。GPS 卫星所用的载波有两个：L

（）和 L

（）；

（2）测距码是用于测定从卫星至接收机间的距离的二进制码，包括 C/A 码和 P 码。

（3）导航电文是由 GPS 卫星向用户播发的一组反映卫星在空间的位置、卫星的工作状态、

卫星钟的修正参数、电离层延迟修正参数等重要数据的二进制代码，也称数据码（D 码）。

2、GPS 导航电文包含以下哪些内容：答案：ABC

A. 卫星星历

B. 卫星钟改正数

C. 电离层延迟改正参数

D. C/A 码距离观测值

3、对于 GPS 卫星导航电文的第二数据块，下列那些说法正确? 答案：ACD

A. 由第二、三子帧中的内容构成

B. 包含该卫星钟的改正参数

C. 包含该卫星的广播星历参数

D. 包含该卫星星历的数据龄期

4、试对课本上 P33 页的图 2－9 进行说明。

答：图 2－9 为 GPS 卫星信号构成示意图。图中说明卫星发射的所有信号分量都是根据同

一基准频率 F 经倍频或分频后产生的。这些信号分量包括 L1 载波、L2 载波、C/A 码、P 码和

数据码。经卫星天线发射出去的信号包括 C/A 码信号、码信号和码信号。实施 SA

政策时基准频率 F 中将加入快速抖动信号。实施 AS 政策时 P 码将和 W 码进行模二相加，形

成保密的 Y 码。

5、测距码调制到载波上的基本原理是怎样的？

答：GPS 卫星信号采用的是二进制相位调制法。其基本原理是先将导航电文调制在测距码

上，然后再将组合码调制到载波上。

6、名词解释：导航电文

答：导航电文是由 GPS 卫星向用户播发的一组反映卫星在空间的位置、卫星的工作状态、

卫星钟的修正参数、电离层延迟修正参数等重要数据的二进制代码，也称数据码（D 码）。它

是用户利用 GPS 进行导航定位时一组比不可少的数据。

第五部分

内容提要：本部分主要部分授第三章“GPS 定位中的误差源”的前三节。首先对 GPS 误差源

进行概述，包括与卫星有关的误差、与信号传播有关的误差和与接收机有关的误差三大类。对

每类误差产生的原理、性质进行综述。对消除和削弱这些误差影响的主要方法进行介绍。在此

基础上，对两类误差包括钟误差和相对论效应进行了重点介绍。

习题：

1. 与卫星有关的误差包括哪几类？

答：与卫星有关的误差包括：卫星星历误差；卫星钟的钟误差；相对论效应。

2. 总体而言，消除和减弱各种误差影响的方法有哪些？

答：消除和减弱各种误差影响的主要方法有：

（1）模型改正法

原理：利用模型计算出误差影响的大小，直接对观测值进行修正。

适用情况：对误差的特性、机制及产生原因有较深刻了解，能建立理论或经验公式。

所针对的误差源：相对论效应，电离层延迟，对流层延迟，卫星钟差。

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