GPS测量原理与应用习题集

一、问答题

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。

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。

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）。 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：L1（

）和L2（

）；

（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 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。 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。 限制：有些误差难以模型化。 （2）求差法

原理：通过观测值间一定方式的相互求差，消去或消弱求差观测值中所包含的相同或相似的误差影响。

适用情况：误差具有较强的空间、时间或其它类型的相关性。

所针对的误差源：对流层延迟、电离层延迟、卫星轨道误差、卫星钟差、接收机钟差。 限制：空间相关性将随着测站间距离的增加而减弱。 （3）参数法

原理：采用参数估计的方法，将系统性偏差求定出来。 适用情况：几乎适用于任何的情况。

限制：不能同时将所有影响均作为参数来估计。

（4）选择较好且适用的软硬件和选择合适的测量地点与方法。

3．用广播星历钟的卫星钟差改正数进行改正后，卫星钟差残余量在什么量级？进一步进行改正的方法有哪些？

答：用广播星历的卫星钟差改正数改正后,卫星钟差残余量为5～10ns，对测距的影响为1.5~3.0m。为了适应更高精度的应用，进一步的改进方法有：

1.利用测码伪距单点定位方法来确定接收机钟的钟差，精度估计可以达到0.1~0.2。

2.通过各种渠道获得精确的卫星钟钟差值，一般IGS是比较好的数据来源，目前IGS给出的卫星钟差的精度可以达到0.1ns。

4．为什么GPS测量中必须仔细地消除钟误差？

答：在GPS测量中我们是以及卫星信号的传播时间来确定从卫星至接收机的

距离的。其中为卫星钟所测定的信号离开卫星的时刻，为接收机钟所测定的信号到达接收机的时刻。若信号理论卫星时卫星钟相对于标准的GPS时的钟差为达接收机时接收机钟相对于标准的GPS时的钟差为的影响为

须十分仔细地消除钟误差。

，信号到

，那么上述钟误差对测距所造成

。由于信号的传播速度c的值很大，因此在GPS测量中必