《GPS原理与应用》复习资料整理

第一章 绪论

1.GPS：是接收人造卫星电波，准确求顶接收机自身位置的系统。

目前世界上有那些全球性的卫星导航系统？（俄罗斯GLONASS、欧洲Galileo、中国北斗、美国GPS） 欧空局的全球卫星定位系统的名称是什么？ 2. GPS系统组成：

（1）空间星座部分：24颗卫星提供星历和时间信息，发射伪距和载波信号，提供其他辅助信息。 （2）用户部分：接收并观测卫星信号，记录和处理数据，提供导航定位信息。

（3）地面控制部分：中心控制系统，实现时间同步，跟踪卫星进行定轨。【5个监测站、1个主控站、3个注入站】 3. GPS按接收机用途分为三类：导航型、测量型、授时型； 接收机由天线单元、机主机单元和电源组成。

4、 精密工程测量采用那种类型的GPS接收机？ 5、GPS接收机中采用的是铷钟、铯钟还是石英钟？

6．与传统测量方法相比，GPS系统特点：

1）全球性---全球范围连续覆盖；(4~12颗)；2）全能性-—三维位置、时间、速度；3）全天侯 4）实时性----定位速度快；；5）连续性；6）高精度；7）抗干扰性能好，保密性好； 8）控制性强；9）观测站之间无需通视；10）提供三维坐标；11）操作简便。 7、gps有哪些新的应用领域

8、GPS在测量上的用途有那些？

9.常见GPS卫星信号接收机（例举几个著名的中外GPS生产厂商）：Ashtech系列GPS接收机、Trimble(天宝)系列GPS接收机、 Leica(莱卡) 系列GPS接收机、中纬系列GPS接收机、南方系列GPS接收机、中海达系列GPS接收机

第二章 GPS定位的坐标系统与时间系统

1．天球：是指以地球质心M为中心，半径r为任意长的一个假想的球体。

黄道：即当地球绕太阳公转时，地球上观测者所见到太阳在天球上运动的轨迹称为黄道 黄赤交角：黄道平面与赤道平面的夹角ε称为黄赤交角，约为23.5°

春分点：当太阳在黄道上从天球南半球向北半球运行时，黄道与天球赤道的交点γ称为春分点。

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2. 简述天球坐标系和地球坐标系的区别？

天球坐标系是一种惯性坐标系，其坐标原点及各坐标轴指向在空间保持不变，用于描述卫星运行位置和状态，和地球自转无关。 地球坐标系是与地球相关联的坐标系，用于描述地面点的位置，随地球自转而变化的固定在地球上的坐标系统。 3.国家坐标系与地方（独立）坐标系、地心坐标系有什么不同？

地方坐标系：局部地区建立平面控制网时，根据需要投影到任意选定面上和(或)采用地方子午线为中央子午线的一种直角坐标系。 国家坐标系：各国为进行测绘和处理其成果，规定在全国范围内使用统一坐标框架的坐标系统。

地心坐标系：以地球质心为原点建立的空间直角坐标系，或以球心与地球质心重合的地球椭球面为基准面所建立的大地坐标

WGS84坐标系统是属于参心系、地心系还是地方系？ 中国的CGCS2000坐标系是2维还是3维的？ 地球参心坐标系中的L B H 分别称为什么？ 大地地理坐标系属于球面、平面、还是直角坐标系？ 4.坐标系变换框图：

5. 岁差：在日月引力和其他天体引力对地球隆起部分作用下，地球自转轴方向不再保持不变，使春分点在黄道上产生缓慢的西移现象。

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产生旋转，形成椭圆轨迹，这种现象称为章动。 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。 历元(时刻)：在天文学和卫星定位中所获数据对应的时刻。

GPS时：为了精密导航和定位的需要，全球定位系统建立了专用的时间系统。（是原子时） GPS时间测量的基准：时间的单位（尺度）和原点（起始历元）。

GPS使用WGS-84坐标系（—有利于建立全球统一的坐标系—便于研究全球重力场—将水平控制网与高程控制网合为一个整体）；

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GPST：由GPS主控站的原子钟控制，是GPS专用的时间系统（原点：1980年1月6日0时）。 6. GPS时间系统的重要意义：

（1） GPS卫星作为一个高空观测目标，其实位置是不断变化的；

（2） GPS定位是通过接收和处理GPS卫星发射的无限电信号来确定接收机至卫星间的距离，进而确定观测站的位置的； （3） 地球上点的位置是不断变化。

7.时间系统及其间关系：

第三章：卫星运动及GPS卫星信号

1.卫星轨道参数：卫星在空间运行的轨迹称为轨道，描述卫星位置及状态的参数，取决于卫星所受到的各种力的作用。 开普勒轨道：视地球为一均质球体，其全部质量集中于地球质心M，研究在地球质心引力作用下卫星相对地球的运动轨道。 2.GPS卫星星历：描述卫星运动轨道的信息，即是一组对应于某一时刻的卫星轨道根数及其变化率（分为：广播星历和精密星历）。 GPS导航（定位）：根据已知的卫星轨道信息和用户观测资料，通过数据处理，确定接收机的位置及其载体的航行速度。

GPS卫星导航电文：是用户用来定位和导航的数据基础。它主要包括：卫星星历、时钟改正、电离层延迟改正、卫星公众状态信息以及由C/A码转换到捕获码P码的信息。

伪随机噪声码的特点是什么？

数据吗（D码）：以二进制码的形式按规定格式组成，并按帧播发给用户的信息。 信号基准频率：卫星上原子钟振荡器产生的频率。f0=10.23mhz 3. 广播星历与精密星历的区别是什么？

广播星历是由地面控制系统中那个部分编制的？：

广播（预报）星历：通过卫星发射传递给用户的含有轨道信息的导航电文。

精密（后处理）星历：是通过自建卫星跟踪站所获得的GPS卫星的精密观测据，经解码和计算所得的卫星星历。

区别：1、由自建跟踪站提供（一般为当地，符合气象、大气层的实际）；2、可以比较准确的提供轨道信息；3、事后计算； 4、有偿服务；5、地面通讯获取。

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4、GPS卫星信号由哪几部分组成？

GPS卫星信号中，那种码是精码？

GPS 卫星的测距码包括哪两种?它们的主要功能是什么? 这两种码之间有什么区别？

C/A码：两个10级反馈移位寄存器组合产生。主要功能是：粗测距；快速搜捕卫星导航电文；用于分址----不同信号；通过捕获C/A码卫星提供的导航电文，捕获P码；捕获码；明码

P码：由两组各为12级反馈移位寄存器组合产生，其基本原理与C/A码相似，但其反馈线路设计细节远比C/A码复杂且严格保密。 主要功能是：精密测距 ；P码用于分址；军用密码

区别：C/A码特点：C/A码长为1023bit(比特)，周期=1ms，易于捕获；码宽：t 0=1/f=0.97752μs(码元持续时间 )；距离：L=293.1m(码元持续时间 与 c乘积 )；精度：29.3-2.93m；通过捕获C/A码卫星提供的导航电文，容易捕获P码。

P码特点：P码长为2.35*10^14(比特)，周期=7天，不易捕获；码宽：t 0=1/f=0.097752μs(码元持续时间 )距离：L=29.3m(码元持续时间 与c乘积 )精度：2.93-0.293mP码设计周期T=267 天，分成38部分，每颗卫星使用不同信号部分(32---卫星、 5---监控站、1---备用)。

5. GPS卫星有哪两种不同的载波?它们各调制哪些码? L1和L2载波；

L1：调制P码和C/A码；L2：只调制P码 6.什么叫伪距、什么叫伪距定位法?

“伪距”:受钟差延迟影响测量的实际距离

无论是动态绝对定位还是静态绝对定位，其观测量都是所测卫星至观测站的伪距，通常也称为伪距定位法。

SA：制定限制政策—Selective Availability技术（选择可用性技术），对卫星轨道参数加干扰（低频 长周期，慢变化），对卫星基准频率加干扰（高频，短周期，快变化）包括对信号基准频率的ф技术，对导航电文的ε技术，对P码的加密技术。 AS：反电子欺骗技术（Anti-Spoofing），为了防止对P码进行干扰,将P码与机密的W码进行模2和形成Y码。 GPS用户的反限制措施有那些：（1）建立GPS卫星测轨系统（2）发展本国和区域性卫星定位系统（3）研究GPS定位方法

第四章：GPS定位原理

2. 根据用户接收机天线在测量中所处的状态来分类，GPS定位的方法分类：

（1）静态定位：在定位过程中，接收机位置静止不动，是固定的。静止状态只是相对的，在卫星大地测量中的静止状态通常是指待定点的位置相对其周围点位没有发生变化，或变化极其缓慢，以致在观测期内可以忽略。

（2）动态定位：在定位过程中，接收机天线处于运动状态。在绝对定位和相对定位中，又都包含静态和动态两种形式。 为什么GPS静态定位观测精度要高于动态观测的精度？

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