gps测量原理与应用习题

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1、GPS测量原理与应用习题1．卫星星历，广播星历、后处理星历。广播星历有多少参数，分别有哪些？卫星星历是描述卫星运动轨道的信息，也可以说是一组对应某一时刻的轨道参数及其变率。分为预报星历和后处理星历。预报星历又叫广播星历，通常包括相对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。GPS广播星历参数共有16个，其中包括一个参考时刻，6个对应参考时刻的开普勒轨道参数和9个反映摄动力影响的参数。后处理星历是一些国家某些部门，根据各自建立的卫星跟踪站所获得的对GPS卫星的精密观测资料，应用与确定广播星历相似的方法而计算的卫星星历。2．GPS系统组成部

2、分包括三大部分：空间部分—GPS卫星星座；地面控制部分—地面监控系统；用户设备部分—GPS信号接收机。24颗卫星，卫星核心部件是高精度的时钟，导航电文存储器，双频发射和接收机以及微处理器。一般有两台铷原子钟和两台铯原子钟。卫星星历：描述卫星运动及其轨道参数。Gps系统的特点：定位精度高，观测时间短，测站间无须通视，可提供三维坐标，操作简便，全天侯作业，功能多应用广。3．现有四大全球定位导航系统分别是美国的全球卫星导航定位系统GPS、俄罗斯的格洛纳斯(GLONASS)系统、欧洲在建的“伽利略”系统、中国的北斗系统。4．GPS坐标系统，我国现在使用的大地

3、坐标系统。天球坐标系与大地坐标系，站心赤道直角坐标系与站心地平直角坐标系。卫星测量中常用的坐标系：瞬时极天球坐标系与地球坐标系，平天球坐标系，平地球坐标系。GPS单点定位的坐标以及相对定位中结算的基线向量属于WGS-84大地坐标系。我国目前常用的两个国家大地坐标系是1954年北京坐标系和1980年国家大地坐标系，2000年国家大地坐标系将是全国统一采用的大地基准。5．怎样建立站心赤道直角坐标系和站心地平直角坐标系6．WGS-84大地坐标系的定义:几何定义：原点位于地球质心，Z轴指向BIH1984.0定义的协议地球极（ctp）方向，X轴指向BIH198

4、4.0的零子午面和CTP赤道的交点，Y轴与Z,X轴构成右手坐标系，对应的有WGS-84椭球。7．协调世界时，GPS时间系统。目前许多应用部门仍然要求时间系统接近世界时UT。协调世界时UTC既是一种折中办法，它采用原子时秒长，但因原子时比世界时每年约快1s，两者之差逐年积累，便采用跳秒（闰秒）的方法使协调时与世界时时刻相接近，其差不超过1s。它既保持时间尺度均匀性，又能近似反映地球自转的变化。GPS是测时测距系统，对时间的要求既要稳定又要连续。为此，GPS系统中卫星钟和接收机均采用稳定而连续的GPS时间系统。其采用原子时ATI秒长作为时间基准，但时间起

5、算的原点定义在1980年1月6日UTC零时。启动后不跳秒，保持时间的连续。以后随着时间的积累，其整秒差以及秒以下的差异通过时间服务部门定期公布。8．只考虑地球质心引力作用的卫星运动称为卫星的无摄运动。否则为受摄运动，受地球引力，日月引力，太阳辐射压力，地球潮汐作用力，大气阻力影响。9．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、电离层时延改正、工作状态信息以及C/A码转换到捕获P码的信息。这些信息是以二进制码的形式，按规定格式组成，按帧向外播送，又叫数据码。u遥测码、转换码、第一数据块，第二数据块Gps卫星信号是gps卫星向

6、广大用户发送的用于导航定位的调制波，包括载波，测距码和数据码10．GPS卫星位置计算的步骤1.计算卫星运行的平均角速度n2.计算归化时间tk3.观测时刻卫星平近点角MK的计算4.计算偏近点角Ek5.真近点角Vk的计算6．升交距角Φk的计算7.摄动改正项δu,δr,δi的计算8.计算经过摄动改正的升交距角uk、卫星矢径rk和轨道倾角ik9.计算卫星在轨道平面坐标系的坐标10.观测时刻升交点经度Ωk的计算11.计算卫星在地心固定坐标系中的直角坐标12.卫星在协议地球坐标系中的坐标计算2.Gps接收机分类：用途:导航型，测地型，授时型。载波频率：单频，双频

7、。通道数：多通道，序贯通道，多路多用通道。工作原理：码相关型，平方型，混合型，干涉型。Gps接收机主要由天线单元，主机单元，和电源。11．伪距，载波相位GPS接收机对测距码的量测就可得到卫星到接收机的距离，由于含有接收机卫星钟的误差及大气传播误差，故称为伪距。对C/A码测得的伪距称为C/A码伪距，精度约为20米左右，对P码测得的伪距称为P码伪距，精度约为2米左右。伪距测量的其本方法：1)接收机至卫星的距离借助于卫星发射的码信号量测并计算得到的；2)接收机本身按同一公式复制码信号；3)比较本机码信号及到达的码信号确定传播延迟的时间Δt；4)延迟时间乘以

8、光速就是距离观测值D=C?Δt。载波相位观测值：GPS接收机所接受的卫星载波信号与接收机本振参考信号的相位差