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GPS原理与应用第一套一、单项选择题（每小题1分，共10分）1.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2.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3.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）（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）4.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5.GPS定位是一种被动定位，必须建立高稳定的频率标准。因此每颗卫星上都必须安装高精确度的时钟。当有1×10—9s的时间误差时，将引起（B）㎝的距离误差。A、20B、30C、40D、506.1977年我国极移协作小组确定了我国的地极原点，记作（B）。A、JYD1958.0B、JYD1968.0C、JYD1978.0D、JYD1988.07.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8.在20世纪50年代我国建立的1954年北京坐标系，采用的是克拉索夫斯基椭球元素，其长半径和扁率分别为（B）。A、a=6378140、α=1/298.257B、a=6378245、α=1/298.3C、a=6378145、α=1/298.357D、a=6377245、α=1/298.09.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，运行周期为11小时58分。A、3个B、四个C、五个D、6个10.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，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码二、名词解释(5×4分)1、SA技术:其主要内容是：（1）在广播星历中有意地加入误差，使定位中的已知点（卫星）的位置精度大为降低；（2）有意地在卫星钟的钟频信号中加入误差，使钟的频率产生快慢变化，导致测距精度大为降低。2、多普勒定位法:根据多普勒效应原理，利用GPS卫星较高的射电频率，由积分多普勒计数得出伪距差。3、整周跳变：接收机在信号跟踪接收过程出现信号中断使计数器无法连续计数，恢复正常后小数部分正确，但整周数发生跳跃，即出现整周跳变。4、相对论效应：GPS测量中由于卫星钟和接收机钟在惯性空间钟的运动速度不同以及所处的位置引力位的不同而引起的测量误差。5、赤经：指赤道坐标系的经向坐标，过天球上一点的赤经圈与过春分点的二分圈所交的球面角。三、填空(20×1分)1、由于地球内部和外部的动力学因素，地球极点在地球表面上的位置随时间而变化，这种现象叫极移。随时间而变化的极点叫瞬时极，某一时期瞬时极的平均位置叫平地极，简称平极。2、GPS定位误差中跟卫星有关的误差主要有星历误差、钟误差、相对论效应。3、在一般的GPS短基线测量中，向量解的形式应尽量采用双差固定解。4、GPS控制网的网形主要有：点连式、边连式、网连式。5、测地型GPS测量时，其基本观测量是伪距、载波相位。6、数据码即导航电文，它包含着卫星的星历、卫星、时间系统、运行状态、轨道摄动改正、大气折射改正、由C/A码捕获P码的信息等。7、动态定位是用GPS信号地测得运动载体的位置。按照接收机载体的运行速度，又将动态定位分成低动态、中等动态、高动态三种形式。8、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D级网的相邻点之间的平均距离为10～5km，最大距离15km。9、GPS通用数据交换格式的名称为：Rinex。四、简答题(50分)1.简述GPS信号接收设备的其结构和作用。（10分）答：（1）天线（带前置放大器）；（2）信号处理器，用于信号接收、识别和处理；（3）微处理器，用于接收机的控制、数据采集和导航计算；（4）用户信息传输，包括操作板、显示板和数据存储器；（5）精密振荡器，用以产生标准频率；（6）电源。2.在用GPS信号传递时间时，存在着哪三种时间尺度（时标）？（10分）答：其一为GPS时间，它是一种全球性的时间信号源，用以进行精确的时间比对；二是每颗GPS卫星的时钟；三是用户的接收机时钟。GPS定时的实质是测定用户时钟相对于GPS时间的偏差，并根据卫星电文给出的有关参数，计算出世界协调时（UTC）。4、简述所学南方GPS基线处理软件进行控制网内业平差的步骤。（15分）答：一、基线向量解算程序：（1）.获取观测数据：a.选择相应接收机类型后进入文件对话框，找到任意一个GPS数据文件b.对GPS数据文件取名（2）信息编辑：输入天线高，测站名和测站坐标。（3）解算方法及参数选择：a.L1、L2单频解算；双频宽项(Widelane)解算b.控制参数(起始历元、总共历元、采样频率、截止角、卫星删除)（4）解算（5）解算成果查询二、网平差程序：（1）获取基线数据：建立基线目录，统一基线结果文件格式；选择一个基线结果文件调入。（2）计算闭合差：选择基线各种不同解以及编辑删除基线;计算基线闭合差;查询计算结果文件（3）参数选择：①坐标系选择;②输入中央子午线和确定投影方式③选择坐标转换类型。求平移参数(shift),求尺度比参数(scale),求旋转参数(rot)④选择海拔高拟合方式。简单平移(C)；平面拟和(C+X+Y)；XY二次曲面拟和(C+X+Y+XY)；二次曲面拟和(C+X+Y+XY+XX+YY)（4）平差计算（5）平差成果查询第二套一、单项选择题（每小题1分，共10分）1.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2.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3.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4.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，运行周期为11小时58分。A、3个B、4个C、5个D、6个5.GPS定位是一种被动定位，必须建立高稳定的频率标准。因此每颗卫星上都必须安装高精确度的时钟。当有1×10—9s的时间误差时，将引起（B）㎝的距离误差。A、20B、30C、40D、506.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7.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=1/298.08.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、59.地球在绕太阳运行时，地球自转轴的方向在天球上缓慢地移动，春分点在黄道上随之缓慢移动，这种现象称为（A）。A、岁差B、黄赤交角C、黄极D、黄道10.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）。A、4800B、9600C、19200D、38400二、名词解释（5×4分）1、WGS-84大地坐标系: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、多路径效应:在GPS测量中，测站周围的反射物所反射的卫星信号进入接收机天线，并和直接来自卫星信号产生干涉，从而使观测值偏离真值。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。3、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。4、静态定位:如果在定位时，接收机的天线在跟踪GPS卫星过程中，位置处于固定不动的静止状态，这种定位方式称为静态定位。5、广播星历:卫星将地面监测站注入的有关卫星运行轨道的信息，通过发射导航电文传递给用户，用户接收到这些信号进行解码即可获得所需要的卫星星历，这种星历就是广播星历。三、填空(20×1分)1、差分GPS可以分为单站GPS差分（SRDGPS）、局部差分、广域差分三种类型。2、GPS接收机按载波频率分为：单频接收机、双频接收机。3、GPS卫星信号包含载波、测距码、数据码三类。4、数据码即导航电文，它包含着卫星的星历、卫星工作状态、时间系统、卫星钟运行状态、轨道摄动改正、大气折射改正、由C/A码捕获P码的信息等。5、利用双频技术可以消除或减弱电离层折射对观测量的影响，基线长度不受限制，所以定位精度和作业效率较高。6、GPS是美国的卫星定位系统的简称，目前在运行和正在研制、即将运行的卫星定位系统主要还有俄罗斯的GLONASS、欧盟的伽利略系统GNSS（Galileo）、中国的北斗一号/北斗卫星导航定位系统。7、考虑到GPS定位时的误差源，常用的差分法有如下三种：在接收机间求一次差；在接收机和卫星间求二次差；在接收机、卫星和观测历元间求三次差。8、GPS接收机检验的主要内容有一般性检验、实质性检验。9、天线的定向标志线应指向正北。其中A与B级在顾及当地磁偏角修正后，定向误差不应大于±5°。天线底盘上的圆水准气泡必须居中。10、在对卫星所有的作用力中,地球重力场的引力是最重要的。如果将它的引力视为1，则其它作用力均小于10-5。四、简答题(50分)1、GPS技术设计中应考虑哪些因素？（10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。2、试说明载波相位观测值的组成部分（10分）答：完整的载波相位观测值是由三部分组成的：即载波相位在起始时刻沿传播路径延迟的整周数，和从某一起始时刻至观测时刻之间载波相位变化的整周数，以及接收机所能测定的载波相位差非整周的小数部分。3、详细阐述GPS测量数据处理的具体过程。（16分）答：（1）数据采集。野外数据采集。（2）数据传输。数据传输并分流生成四个文件：载波相位和伪距观测方程，星历参数文件，电离层参数和UTC参数文件，测站信息文件。（3）数据预处理：对数据进行平滑滤波检验、剔除粗差，统一数据文件格式并将各类数据文件加工成标准化文件。找出整周跳变点，修复观测值，对观测值进行模型改正。○1GPS卫星轨道方程标准化Pi（t）=ai0+ai1*t+……+ain*tn○2卫星钟差标准化Δt=a0+a1（t-t0）+a2（t-t0）2○3观测文件的标准化（4）GPS向量的解算。利用载波相位观测值双差求解或向量解算法求解基线向量，是一复杂的平差过程。○1观测值残差分析○2基线长度精度○3基线向量环闭合差及检核（5）GPS网平差。以GPS基线向量为观测值以其方差阵之逆阵为权，进行平差计算消除多种图形闭合条件不符值，求定各GPS网点坐标并进行精度评定。4、阐述伪距测量和载波相位测量的基本原理