GPS定位原理与应用练习讲解.doc

《GPS定位原理及应用》练习 第一章 绪论 1、GPS的含义？与经典大地测量相比，GPS有何特点？ 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。 2、GPS卫星的作用是什么？什么叫“定位星座”？什么叫“卫星星历”？ 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 所谓“卫星星历”是一系列描述卫星运动及其轨道的参数。 3、GPS系统由哪几部分组成？地面监控系统由哪些部分组成？各部分的主要功能是什么？ GPS系统由GPS卫星星座（空间部分）、地面监控系统（地面控制部分）和GPS信号接收机（用户设备部分）等三部分组成 GPS工作卫星的地面系统，目前主要由分布在全球的5个地面站组成，其中包括一个主控站、三个信息注入站和五个卫星监测站。 主控站：收集、处理本站和监测站收到的全部资料，编算出每颗卫星的星历和GPS时间系统，将预测的卫星星历、钟差、状态数据以及大气传播改正编制成导航电文传入到注入站。 注入站：将主控站发来的导航电文注入到相应卫星的存储器中。 监测站：为主控站提供卫星的观测数据。 4、什么是GPS信号接收机？其作用是什么？它由哪几部分组成？有哪几种分类方式？ 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。 作用：①当GPS卫星在用户视界升起时，接收机能够捕获到按一定卫星截止高度角所选择的待测卫星，并能够跟踪这些卫星的运动。②对所接收到的GPS信号具有变换、放大和处理的功能，以便测量出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间，解译出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。 组成部分：天线(前置放大器)；信号处理器；微处理器；用户信息传输；精密振荡器 1）按接收机的载波频率分类：单频接收机；双频接收机；双系统接收机 2）按接收机的用途分类：导航(Navigation)型接收机；测地(Survey)型接收机；授时(Time)型接收机 3）按接收机的通道数分类：多通道接收机；序贯通道接收机；多路复用通道接收机 4）按接收机的工作原理分类：码相关型接收机；平方型接收机；混合型接收机 5、接收机天线的作用是什么？对其有何要求？有哪几种类型？ 1）天线的作用：把来自卫星信号的能量转化为相应的电流量，并经过前置放大器送入射频部分进行频率变换，以便接收机对信号进行跟踪、处理和量测 2）对天线的要求：◆天线与前置放大器一般应密封为一体，以保障在恶劣的气象环境下能正常工作，并减少信号损失；◆天线均应呈全圆极化。要求天线的作用范围为整个上半球，在天顶处不产生死角，以保障能同样地接收来自天空任何方向的卫星信号；◆天线必须采取适当的防护与屏蔽措施(例如加一块基板)，以尽可能地减弱信号的多路径效应、防止信号的干扰；◆天线的相位中心与其几何中心之间的偏差应尽量小，且保持稳定。 3）天线的类型 ：◆单极或偶极天线；◆四线螺旋形或螺旋形结构天线；◆微波传输带型天线：常简 称为微带天线；◆锥形天线；◆带扼流圈的振子天线：简称为扼流圈天线 6、我国北斗系统的星座是如何分布的？ 北斗系统的星座分布：2颗地球静止同步卫星（800E和1400E，赤道角距约60°）和一颗在轨备份卫星（110.50E） 7、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？ 当前的卫星导航系统有：GLONASS全球卫星导航系统；伽利略全球卫星导航系统；北斗导航定位系统。 鉴于北斗一号的性能和技术指标方面的差距，我国正准备实施北斗二号卫星导航定位系统，系统卫星星座由5颗高轨地球同步卫星，约30颗中轨卫星及倾斜轨道同步卫星组成。 第二章 坐标系统和时间系统 1、在GPS定位中，通常采用哪两种坐标系统？ 天球坐标系和地球坐标系 2、何为天球？天球上有哪些主要的点、线、面？ 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。 3、天球空间直角坐标系和天球球面坐标系是如何定义的？二者间有何关系？ 1、天球空间直角坐标系:原点位于地球质心M,Z轴指向天球北极Pn，X轴指向春分点γ，Y轴垂直于XMZ平面，与X轴和Z轴构 成右手坐标系统。[X Y Z] 2、天球球面坐标系:原点位于地球质心M，赤经α为含天轴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δ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。(α，δ，r)。 4、什么叫岁差和章动？二者对北天极的运动有何