lectures

安徽理工大学 GNSS复习资料

一、名词解释

1、卫星星历 描述卫星运行轨道的信息。
2、天线高 天线的相位中心到观测点中心顶面的垂直距离。
3、春分点 当太阳在黄道上从天球南半球向北半球运行时,黄道与地球赤道的交点。
4、开普勒第一定律 卫星的轨道是一个椭圆,而该椭圆的一个焦点与地球的质心重合。这一定律表明,在中心引力场中,卫星绕地球运行的轨道面是一个通过地球质心的静止平面。
5、同步环 由多台接收机公布观测的结果所构成的闭合环称为同步环。
6、多路径效应 在GPS测量中,如果测站周围的反射物所反射的卫星信号(反射波)进入接收机天线,这就将和直接来自卫星的信号(直接波)产生干涉,从而使观测值偏离真值产生所谓的所路径误差。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。
7、周跳 在接收机跟踪GPS卫星信号进行观测的过程中,常常由于多种原因(例如接收机天线被阻挡、外界噪声信号的干扰等),可能使载波相位观测值的整周数不正确但其不足一整周小数部分仍然是正确的,这种现象称为整周跳变,简称周跳。
8、绝对定位 利用GPS卫星和用户接收机之间的距离观测值直接确定用户接收机天线在WGS-84坐标系中相对于地球质心的绝对位置。
9、恒星时 以春分点为参考点,由春分点的周日视运动所去欸的那个的时间,陈伟恒星时。恒星时是地方时。
10、卫星的无摄运动 卫星在轨运动收到中心力和摄动力的影响。假设地球为运至球体,其对卫星的引力称为中心力(质量集中于地球的中心)。中心力决定着卫星运动的本质规律和特征,此时卫星的运动称为无摄运动,由此所决定的卫星轨道可视为理想的轨道,又称为卫星的无摄运动轨道。
11、精密星历 是一些国家的某些部门,根据格子间里的跟踪站所获得的精密观测资料,应用与确定预报星历相似的方法,而计算卫星星历。它可以向用户提供在用户观测时间的卫星星历,避免了预报星历外推的误差。
12、相对定位 用两台或多态接收机分别安置在基线的两端,并同步观测相同的GPS卫星,以确定基线端点在协议地球坐标系中的相对位置或基线向量的定位方法。
13、星历误差 卫星的再贵位置由广播星历或精密星历提供,由星历计算的卫星为自豪与其实际位置之差,称为卫星星历误差。
14、重复观测边 同一基线边,若观测了多个时段,则可得到多个基线边长。这种具有多个独立观测结果的基线边,称为重复边。
15、异步环 在构成多边形环路的所有基线向量中,只要有非同步观测基线向量,则该多边形环路角异步观测环,简称异步环。
16、定位星座 在用GPS卫星进行导航定位时,为了求得测站的三维位置,必须观测4颗GPS卫星,称之为定位星座。
17、间隙段 GPS卫星的星座,在个别地区仍可能在其一短时间内(数分钟)能患侧到4颗图形结构较差的卫星,而无法达到必要的定位精度。这种时间段称为间隙段。
18、GPS信号接收机 是一种能够接收、跟踪、变换和测量GPS卫星信号的接收设备,称之为GPS信号接收机。
19、岁差 在日月引力和其他天体引力对地球龙骑部分的总用下,地球在绕谭洋运行时,自转轴的方向不再保持不变,而是使春分点在赤道上产生缓慢的西移,这种现象在天文学中称为岁差。
20、天球 是指以地球质心M为中心,半径r为任意长度的一个假想的球体。
21、时圈 通过天轴的平面与天球相交的半个大圆。
22、天球空间直角坐标系 原点在地球质心M,Z轴指向天球北极Pn,X轴指向春分点r,Y轴垂直于XYZ平面,与X轴和Z轴构成右手坐标系。
23、地心空间直角坐标系 原点与地球质心重合,Z轴指向地球北极,X轴指向格林尼治平子午面与地球赤道的交点E,Y轴垂直于XOZ平面构成右手系。
24、地心大地坐标系 地球椭球的中心与地球质心重合,椭球的短轴与地球自转轴相合,大地维度B为国地面点的椭球发现于椭球赤道面的夹角,大地精度L为过地面点的椭球子午面于格林尼治平大地子午面之间的夹角,大地高H为地面点沿椭球发现至椭球面的距离。
25、极移 地球自转轴相对于地球体的位置并不是固定的,地极点在地球表面上的位置是随时间而变化的。这种现象称为地极移动,简称极移。
26、站心赤道直角坐标系 以测站为原点建立于秋心空间直角坐标系相应坐标轴平行的坐标系叫做站心赤道直角坐标系。
27、站心地平直角坐标系 以测站P为原点,P的发现为轴(指向天顶为正),以子午线方向为x轴(向北为正),Y轴与X,Z轴垂直(向东为正)。
28、WGS-84大地坐标系 World Geodetic System ,1984 是美国国防部研制确定的大地坐标系,其坐标系的几何定义是:原点在地球质心,Z轴指向BTH 1984.0定义的协议地球极(CTP)方向,X轴指向BIH 1984.0 的零子午面和CTP赤道的焦点,Y轴与Z,X中构成右手系。
29、1980国家大地坐标系 参心坐标系,椭球短轴Z轴屁股性欲地球质心指向地极原点,YD1968.0的方向,大地起始子午面平行于格林尼治平均天文台子午面,X轴在大地起始子午面内与Z轴垂直指向经度方向,Y轴与Z,X轴成右手坐标系。
30、协调世界时(UTC) 一种以原子时秒长为基础,在时刻上尽量接近于世界时的一种这种的时间心痛,这种时间系统称为协调世界时(UTC),或简称协调时。协调世界时的秒长严格等于原子时的秒长,采用闰秒(或跳秒)的方法使协调时域世界时的时刻相接近。
31、GPS时(GPST) 为了精密到导航和定位的需要,全球定位系统(GPS)建立了专用的时间系统,称为GPS时。GPS时属于原子时系统,其秒长域原子时相同,但域国际原子时具有不同的起点。GPST与TAI在任一瞬间均有一常量偏差,其关系为TAI-GPST=19(s)。
32、开普勒第二定律 卫星的地心向径,即地球质心与为卫星质心间的距离向量,在相同的时间内扫过的面积相等。 33、预报(广播)星历 预报星历,时通过卫星发射的含有轨道信息的导航电文传递给用户的,用户接收机接收到这些信号,经过解码便可获得所需要的卫星星历,所以这种星历也叫做广播星历。通常包括相对于某一参考历元的开普勒轨道参数和必要的轨道摄动改正项参数。
34、广域差分GPS系统(WADGPS) 为了在一个广阔的地区提供高精度的GPS差分服务,将多个基准站组网。各从站并不单独地将自己所求得地距离改正播发给用户,而是将它们送往广域差分GPS网地数据处理中心进行统一处理,以便将卫星星历误差,大气传播延迟误差分离开,然后再将各种误差估值波发给用户,由用户分别进行改正。这种差分GPS系统称为广域差分GPS系统,简称WADGPS。
35、相对论效应 是由于卫星钟和接收机钟所处地状态(运动速度和重力位)不同而引起卫星钟和接收机钟之间产生相对钟误差地现象。
36、大气折射 相对于GPS而言,卫星的电磁波信号从信号发射天线传播到地面GPS接收机天线,其传播路径并非真空,而是要穿过性质与状态各异、且不稳定地大气层,使其传播地方向、速度和强度发生变化,这种现象称为大气折射。
37、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。
38、独立观测环 由独立观测所获得的基线向量后成的闭合环,简称独立环。
39、天线信号通道 当GPS接收机的天线同时接收多颗GPS卫星的信号,必须首先把这些信号分隔开,以实现对信号的跟踪、处理和观测,具有这样功能的器件称为天线信号通道。
40、多通道接收机
41、序贯通道接收机
42、多路复用通道接收机
43、GPS相对定位的作业模式 利用GPS去欸的那个观测站之间的相对位置所采用的作业方式。它与GPS接收设别的软件和硬件密切相关。
44、坐标联测点 GPS网平面坐标转换,通常是采用坐标联测来实现的。所谓坐标联测是采用GPS定位技术,重测部分地面网钟的高等级国家控制点,这种既具有WGS-84坐标系下的坐标,又具有参考坐标系下的坐标的公共点,称为GPS网和地面网的坐标联测点。坐标联测点是实现坐标转换的前提。
45、高程联测点 利用GPS直接测定的高程是GPS点在WGS-84坐标系钟的大地高,而实际工作中需要的是正常高,为实现高程系统的转换,在布设GPS网是,需要采用几何水准方法联测部分GPS点,这些被联测的GPS点,称为水准联测点。
46、协议坐标系 坐标系统是由原点位置、坐标轴的指向和尺度所定义的。在GPS测量中,坐标系的原点一般取地球的质心,而坐标轴的指向具有一定的选择性。为了使用上的方便,国际上蝌蚪通过协力来确定某些全球性作坐标系统的坐标轴指向,这种共同确认的坐标系,通常称为协议坐标系。
47、天球球面坐标系 原点位于地球质心M,赤经为含天舟和春分点的天球子午面与过天体S的天球子午面之间的夹角:赤纬为原点M至天体S的连线与天球赤道面之间的夹角,向径长度r为原点M至天体S的距离。
48、原子时 因为物质内部的原子跃迁所辐射和吸收的电磁波频率,具有很高的稳定性和复现性,因此,人们从20世纪50年代,便建立了以物质内部源自运动特征为基础的原子时间系统。
49、GDOP Geometric DOP 的缩写。是描述三位位置和时间误差综合影响的精度因子。 50、停测段 某一测站上,某一段时间内可测卫星只有4颗,图形分布很差,几何精度超过了规定的要求,以至于无法保证预定的定位精度,这时应停止观测工作。持续时间取决于京都银子的数值大小和卫星的最小高度角。
51、测量任务书
52、CORS 连续运行参考站(Continuous Operating Reference Station,CORS)网为核心、通讯网络为骨干、以用户需求为服务目标、以用户接受点为终端的集成系统。
53、北斗系统
54、卫星轨道平面直角坐标系
55、PPP
56、预报星历
57、载波相位观测值
58、粗码
59、精码
60、RINEX格式

五、简答

1、什么叫GPS信号接收机?其作用是什么?
GPS信号接收机是一种能接收、追踪、变换和测量卫星信号的接收设备,称之为GPS信号接收机。GPS信号接收机的作用:(1)当卫星在用户视界升起时,接收机能够捕获到一定卫星截至高度角所选择的待测卫星,并能够跟踪这些卫星的运动。(2)对接收到的信号具有变换、放大和处理的功能。一边测量出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间,介意出GPS卫星所发射的导航电文,实时地计算出测站的三维位置,甚至三维速度和时间,从而实现导航和定位。
2、在GPS测量中,对点位有何要求?
GPS测量观测站之间不需要通视,而且网的图形结构也比较灵活,所以选点工作远较经典控制测量的选点工作渐变。但由于点位的选择对于保证观测工作的顺利进行和测量结果的可靠性具有重要意义,所以,在选点工作开始之前,应充分收集和了解有关测区的地理情况以及原有测量标志点的分布及保持情况,以便于十一的观测站位置。选点工作通常应遵守的原则是:(1)远离大功率无线电发射台和高压线避免周围磁场对GPS卫星信号干扰。接收机天线与其距离一般不小于200m。(2)视野开阔的地方(3)附近不应由大面积水域或对电磁波强烈反射或吸收的物体(4)交通方便,便于联测和拓展。(5)选定后绘制点之记。

4、GPS卫星的作用是什么?
(1)向用户不断发射卫星导航定位信号,并用导航电文报告自己的位置以及其他在轨卫星的概略位置(2)接收地面注入站发送的导航电文和信息,实时发送给用户(3)接收地面主控站的调度命令(4)通过星载高精度原子钟,提供准确的时间标准

6、什么叫坐标联测和高程联测?为什么要进行坐标联测和高程联测?
坐标联测是采用GPS定位技术,重测部分地面王中的高等级国家控制点,这种既具有WGS-84坐标系坐标又有参考坐标系坐标的公共点是GPS网和地面网的坐标联测点。坐标连测点是实现坐标转换的前提。GPS得到的高程是WGS-84坐标系的大地高,实际工作中通常要以似大地水准面为准的正常高,高程联测是在布设GPS网时,采用几何水准方法联测部分GPS点。
7、在GPS测量中,天线的安置工作应满足哪些要求?

3、在利用载波相位进行相对定位时,何谓准动态相对定位模式?该模式有哪些特点,适用于哪种条件?
5、在利用载波相位进行相对定位时,何谓快速静态相对定位模式?该模式有哪些特点,适用于哪种条件?
8、在利用载波相位进行相对定位时,何谓静态相对定位模式?该模式有哪些特点,适用于哪种条件?
9、在利用载波相位进行相对定位时,何谓动态相对定位模式?该模式有哪些特点,适用于哪种条件?
10、在GPS定位中,一般用一组开普勒轨道根数来确定卫星轨道平面在天球坐标系中的位置和方向。试绘图表示这组开普勒轨道根数,并说明各参数的意义。

11、与经典测量技术相比,GPS技术有何优点?
(1)选点灵活,无需通视(2)定位精度高(3)观测时间短(4)提供三维坐标(5)操作简便(6)全天候作业
12、当两站间的距离相距不远(≤20km)时,在接收机和卫星间求二次差有何优点?有何缺点?

13、WGS-84大地坐标系是如何定义的?WGS-84椭球的长半轴和扁率为多少?
14、坐标联测的目的是什么?实现这一目的的数据处理基本思想是什么?对联测点有何要求?
15、高程联测的目的是什么?实现这一目的的数据处理基本思想是什么?对联测点有何要求?
16、GPS网空间无约束平差的目的是什么?
17、接收机天线的作用是什么?对其有何要求?
18、GPS地面监控系统由哪些部分组成?各部分的主要功能是什么? 19、GPS测量工作包括哪几个阶段?其总的原则是什么?其技术设计的主要内容是什么? 20、什么叫GPS网的基准设计? GPS网的基准包括哪些? 21、GPS网图形设计的一般原则是什么? 22、在GPS外业观测工作中,操作人员应注意哪些事项? 23、在GPS外业观测工作中,对于观测记录有何要求? 24、在GPS测量中,对于三角形网、环形网和星形网各有何优缺点?适用于何种情况?(配合图形解释) 25、GPS测量任务完成后,上交资料的内容一般应包括哪些? 26、下式是测站p1的线性化伪距观测方程,

试回答以下问题: 1)解释各参数的含义; 2)利用伪距进行绝对定位时,为什么要至少同步观测四颗GPS卫星? 27、下式是测站p1对卫星i在任一历元的线性化载波相位观测方程的简化形式,

试回答以下问题: 1)解释各参数的含义; 2)导出测站p1和p2对卫星i的单差观测方程; 3)单差观测值中削弱或消除了哪些因素的影响? 28、GPS网的图形布设通常有哪几种基本连接方式?各有何优缺点?适用于什么情况? 29、与CORS系统相比,传统的RTK测量技术有哪些局限性? 30、何为GNSS CORS系统?由哪几部分组成?有何作用? 31、试述GPS测量定位中误差的种类,并说明产生的原因。 32、什么是星历误差?它是怎样产生的?如何削弱或消除其对GPS测量定位所带来的影响? 33、电离层误差、对流层误差是怎样产生的?你认为采用何种方法对削弱其对GPS测量定位所带来的影响最为有效。为什么? 34、在GPS测量定位中,多路径效应是怎样产生的?如何削弱和消除多路径效应对GPS测量定位所带来的影响? 35、简述BDS与GPS两系统之间的区别。 36、当前的卫星导航系统有哪些?我国的北斗卫星导航定位系统的发展和规划如何? 37、北斗卫星导航定位系统的坐标系统和时间系统是如何定义的? 38、何谓惯性导航系统?其核心设备有哪些?有哪些优缺点? 39、试述构建我国GNSS CORS系统的目的、原则和方案。 40、何为位置基准和坐标参照系?何为参考框架? 41、国际地球参照系(ITRS)的定义应满足哪些条件?何为国际地球参考框架(ITRF)?ITRF2008的基准是如何定义的? 42、试述采用广播星历计算北斗卫星瞬时坐标的基本步骤。 43、RINEX 格式文件按何规则命名?sp3格式的精密星历文件何规则命名?掌握sp3-c格式精密星历文件的结构。 44、设在观测历元t,测站p1、p3同步观测卫星1和卫星j(j≠1, j>3),以p1点坐标 ( X Y Z )p1为已知值,以卫星1为参考卫星。设p3点近似坐标为 ( X 0 Y 0 Z 0 )p3,其改正数为 (δX δY δZ )p3,则双差观测方程式(1)的线性化形式为:

设某一时段观测了nt个历元,共观测s颗卫星。试完成以下内容: 1)组成该时段的误差方程和法方程,并解算浮点解; 2)试述采用FARA方法解算整周模糊度的基本原理; 3)利用模糊度整数解回代解算基线向量并进行精度评定。 45、试述确定整周模糊度的交换天线法的基本原理。 46、试述采用双频P码伪距法整周模糊度的基本原理。 47、基线解算质量的评价指标有哪些? 48、何为虚拟参考站技术? 49、观测值的线性组合有哪三种类型?其目的是什么? 50、什么叫差分定位?差分定位的方法分哪几种?各种方法的精度如何? 51、试述确定整周模糊度的交换天线法的基本思路。 52、试述LAMBDA算法解算整周模糊度的基本思路。 53、GPS网空间平差后的质量如何评价?有哪些评价指标? 54、GPS网平面坐标转换后的质量从哪些方面进行评价? 55、常见的高程系统有几种?进行GPS的高程系统转换的数学模型有哪些?GPS网高程系统转换后的质量从哪些方面进行评价? 56、试述根据接收机的观测历元计算卫星坐标的基本流程。 57、同类型不同频率的观测值间的线性组合应符合什么标准?给出计算宽巷(Wide Lane) 观测值 的公式,其频率 和波长 为多少? 58、试写出多项式拟合法、电离层残差法和伪距/载相组合法等3种周跳探测方法的基本原理(给出公式,解释参数的含义),各有何优缺点? 59、以下是ANTEX Version 1.4格式的接收机天线相位中心偏差改正文件的部分内容,试解释有关数据和数据的含义。

60、以下是ANTEX Version 1.4格式的卫星天线相位中心偏差改正文件的部分内容(其中,由于页面宽度有限,NOAZI行数据在两行中显示),试解释有关数据和数据的含义。