GPS原理及应用期末重点.doc

一：名词解释（每词4分，共4词） 1 天球：天球，是指以地球质心M为中心，半径r为任意长的一个假象的球体。 2 黄道：地球公转的轨道面与天球相交的大圆。 3 春分点：当太阳在黄道上从天球南半球向北半球运行时，黄道与天球赤道的交点。 4 秋分点：当太阳在黄道上从天球北半球向南半球运行时，黄道与天球赤道的交点。 5 岁差：日月引力和其他天体引力对地球隆起部分的作用，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，在天文学中成为岁差。 6 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。 7 极移：地球自转轴受地球内部质量不均匀影响而在地球内部运动，使地球极点在地球表面随时间移动的现象称作极移。 8 GPS时间系统：简写为GPST，由GPS主控站的原子钟控制。 9 受摄运动：在考虑摄动力的作用下的卫星运动，称为受摄运动。摄动力有：太阳与月球的引力；太阳光的直接与间接辐射压力；大气的阻力；地球潮汐的作用力；磁力及其他作用力。 10 无摄运动：不考虑摄动力的作用下的卫星运动，成为无摄运动。 11 SA技术：美国政府对GPS信号实行双用途服务。其中一种是标准定位业务称为SPS，SA技术即美国政府为了限制SPS用户的实时定位精度，对GPS工作卫星信号采用的选择可用性技术，包括对信号基准频率的δ技术，对导航电文的ε技术，对P码的加密技术。 12 几何分布精度因子：表征星座结构对定位精度影响的总指标 13 GPS卫星星历误差：指卫星星历所提供的卫星空间位置与实际位置的偏差。 14 电离层折射误差：以信号的传播时间乘上真空中光速而得到的距离将不等于卫星至接收机间的几何距离，由此产生的偏差叫做电离层误差。 15 多路径效应：指接收机天线除直接接收卫星的信号之外，尚可能接收到天线周围物体或地面反射的卫星信号。 二：填空（每空2分，共12空） 1 GPS系统主要由三大部分组成，即空间星座部分（天球坐标系）、地面监控部分（地球坐标系）和用户设备部分（地方坐标系）。 2 在考虑摄动力的作用下的卫星运动，称为受摄运动，相应的卫星轨道称为受摄轨道。而理想的卫星轨道，一般称之为无摄轨道。 3 GPS卫星导航电文是用户来定位和导航的数据基础，主要包括：卫星星历、时钟改正、电离层延改正、卫星工作状态信息以及由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，并按帧播发给用户，因此又称为数据码（D码）。 4 卫星精度因子包括：几何精度因子、三维位置精度因子、钟差精度因子、垂直分量精度因子、水平分量精度因子。 5 GPS根据系统构成的基站个数可分为单基准差分、多基准的局部区域差分和广域差分。根据信息的发送方式又可分为伪距差分、相位差分以及位置差分。 6 卫星信号传播误差包括：信号穿越大气电离层和对流层时所产生的误差，以及信号反射后所产生的多路径效应误差。 7 GPS网的图形设计布网形势有：星形网、点连式、边连式、网连式、边点混合连接式、三角锁（多边形）连接、导线网形连接（环形网）。 8 减弱电离层影响的措施：有利用双频观测量、利用电离层改正模型、利用同步测量值求差、选择有利观测时段。 9 目前GPS信号接收机采用的天线类型有：单极或偶极天线、四线螺旋形结构天线、微波传输带型天线、圆锥螺旋天线等。 三：论述（每题10分，共4题） 1 在天球坐标系中，天球空间直角坐标系与天球球面坐标系分别是怎么建立起来的？ 答： 天球坐标系是利用基本星历表的数据把基本坐标系固定在天球上，星历表中列出一定数量的恒星在某历元的天体赤道坐标值，以及由于岁差和自转共同影响而产生的坐标变化。 在天球坐标系中，天体的空间位置可用天球空间直角坐标系或天球球面坐标系两种方式来描述。 天球空间直角坐标系： 地球质心O为坐标原点，Z轴指向天球北极，X轴指向春分点，Y轴垂直于XOZ平面，与X轴和Z轴构成右手坐标系。则在此坐标系下，空间点的位置由坐标（X，Y，Z）来描述。 天球球面坐标系： 地球质心O为坐标原点，春分点轴与天轴所在平面为天球经度（赤经）测量基准——基准子午面，赤道为天球纬度测量基准而建立球面坐标。空间点的位置在天球坐标系下的表述为（r，α，δ）。 2 论述协议地球坐标系与协议天球坐标系的转换过程。 答： 3 开普勒三定律分别是怎样描述的？ 答： （1）开普勒第一定律：卫星运动的轨道是一个椭圆，而该椭圆的一个焦点与地球质心重合，卫星绕地球运动的轨道方程为r=a(s)(1-(e(s)2)/(1+e(s)cosf(s))，式中r为卫星的地心距离；a(s)为开普勒椭圆的长半径；e(s)为开普勒椭圆的偏心率；f(s)为真近点角，它描述了任意时刻卫星在轨道上相对近地点的位置，是时间的函数。 （2）开普勒第二定律：卫星在过