《GPS原理与应用》习题集a答案 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/5/7 17:43:10星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

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??ij?t???ij?t??c?ti?t???tj?t???Nij?t0???ij,I??(3-33) ?t???ij,T?t?

p在不影响理解GPS定位原理的情况下,我们常采用上述(3-32)和(3-33)式的测相伪距方程的简化形式。而当测量基线较长时,可在(3-30)和(3-31)的基础上扩展出更为严密的形式。

若将(3-7)式代入(3-33)式,则可得测相伪距方程的线性化形式:

??xi?jjj??y???Nj?t???????????ij?t???ijt??lt?mt?ntiiii00?i? (3-34) ???zi?????c?ti?t???tj?t???ij,I???t???ij,T?t?p试写出单差、双差、三差观测方程?并说明它们各自有哪些特点?

j?t?; 单差观测方程:???j?t???2j?t???1j?t??c?t?t????Nj???jI?t????T??k?t???1k?t?????2j?t???1j?t??????Nj; 双差观测方程:????k?t????2??三差观测方程:

k?t2???1k?t2?????2j?t2???1j?t2????????j?t?????2???t1????t1????t1????t1?k2k1j2j1??????。

单差可以消除了卫星钟误差的影响,大大消弱了卫星星历误差的影响,大大消弱了对流层折射和电离层的影响,在短时间内几乎可以完全消除其影响。 双差为两站间的差分,可以消除接收机的钟差。

三差,即于不同历元同步观测同一组卫星所得双差观测测量之差。三差模型可以消除整周未知数。

试写出当基线长度小于10KM时载波相位观测方程的表达式,并说明其中各

??xi?jjj??y???Nj?t???????????ij?t???ijt??lt?mt?ntiiii00?i?符号的意义。 ???zi?????c?ti?t???tj?t???ij,I整周未知数Nij?ti?, P71页

???t???ij,T?t?p试述整周未知数的确定方法?并说明各种方法的含义?

确定整周未知数方法很多,常用的方法有伪距法、待定法、快速确定整周未知数法。

伪距法:是进行载波相位测量的同时又进行了伪距测量,将伪距观测值减去载波相位测量的实际观测值后即可得到。

待定参数法:1、整数解:整周未知数从理论上讲应该是一个整数,利用这一特性能提高解的精度。短基线定位时一般采用这种方法。

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2、实解法:当基线过长时,将整周未知数固定为某一整数往往无实际意义,因此将实数作为最后解。

多普勒法:由于连续跟踪的所有载波相位观测值中均含有相同的整周未知数,所以将相邻2个观测历元的载波相位相减,就将该未知数消除了。

快速确定整周未知数:以统计理论为基础,在某一估算值的解空间内搜索一组方差和为最小的依然是整周数解集。

试总结应用载波相位观测的高次差分析周跳的方法?

若在相邻的2个观测值间依次求差而求得观测值一次差则这些一次差的变化小的多。在一次差的基础上求二次差、三次差、四次差、五次差时,其变化就更小。此时,就能发现有周跳现象的时段。

如果在两个测站上同步观测5颗卫星,共观测240个历元,试分析计算可组成多少单差、双差和三差观测方程?他们有多少未知数?

单差的观测方程有1200个,未知数有10个。 双差的观测方程有960个,未知数有7个。 三差的观测方程有480个,未知数有7个。

简述GPS动态定位的特点?

动态定位的特点是测定一个动点的实时位置,多余观测量少,定位精度低。

GPS动态定位和GPS静态定位相比较,有哪些显著特点? (1)用户的广泛性;(2)定位的实时性;(3)速度的多异性

常用的差分法有哪三种?其中哪一种在实践中应用甚广?

常用的差分法有如下三种:在接收机间求一次差;在接收机和卫星间求二次差;在接收机、卫星和观测历元间求三次差。

其中双差是大多数GPS基线向量处理软件中必选的方法,在实践中应用甚广。

试写出GPS动态定位的几种方法?

可以利用测码伪距单点绝对定位,相对定位。

是述相对定位时载波相位原始观测量的线性组合的形式。

假设安置在基线端点的GPS接收机Ti(i?1,2),相对于卫星Sj和Sk,于历元ti(i?1,2)进行同步观测(如图3-7),则可获得以下独立的载波相位观测量:

k?t2?,?2k?t1?,?2j?t1?,?1j?t2? ?1j?t1?,?1k?t1?,?2j?t2?,?2

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Sj(t2)j Sj?t1? S?2j?t1? ?t2? ?2j?t2? Sk(t1)Sk?t1? Sk?t2? k?t1? k?2?2?t2? k?t2? ?1j?1j?t1? ?1?t2?k?t1??1 T1 T1 T2

T2

在静态相对定位中,利用这些观测量的不同组合求差进行相对定位,可以有效地消除这些观测量中包含的相关误差,提高相对定位精度。目前的求差方式有三种:单差、双差、三差,定义如下:

① 单差(Single-Difference):不同观测站同步观测同一颗卫星所得观测量之差

??j??2j?t???1j?t?图3-7 GPS相对定位的观测量

(3-72)

② 双差(Double-Difference):不同观测站同步观测同组卫星所得的观测量单差之差

???k?t????k?t????j?t????t????t????t????t?k2k1j2j1????

(3-73)

③ 三差(Triple-Difference):不同历元同步观测同组卫星所得的观测量双差之差

????k?t?????k?t2?????k?t1?????t????????t?????k22k21???k?t2????j?t2????k?t1????j?t1?k1k12j22j12j2j1????t??????t????t????t??????t????t???111

(3-74)

试述RTK的定位原理及RTK系统的组成?

RTK的原理是实时处理2个测站载波相位观测量的差分法。

RTK系统:若干个连续运行的GPS基准站、计算中心、数据发布中心、用户站。

试述位置差分和伪距差分的基本原理,并写出相应的观测方程和误差方程?

位置差分的基本原理是:使用基准站T0的位置改正数去修正流动站Ti的位置计算值,以求

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得比较精确的流动站位置坐标。

伪距差分的基本原理:利用基准站T0的伪距改正数,传送给流动站用户Ti,去修正流动站的伪距观测量,从而消除或减弱公共误差的影响,以求得比较精确的流动站位置坐标。 P78页

RTK定位中修正法的原理是什么?写出RTK定位中求差法的计算过程?P79 修正法的原理是将基站的载波相位修正值发送给用户,改正用户接收到的载波相位,再求坐标。

试述WADGPS的组成部分及各部分的作用? 该系统一般由一个中心站、几个监控站及其相应的数据通信网络组成,另外还有覆盖范围内的若干用户。

监控站的作用是跟踪观测GPS卫星的伪距、相位等信息。 中心站是对数据的处理,计算出3项改正数。 数据通信网络则是用来数据传输的作用。

LADGPS的作业原理是什么?

在局部区域中应用差分GPS技术,应该在区域中布设一个差分GPS网,该网由若干个差分GPS基准站组成,通常还包含一个或数个监控站。位于该局部区域中的用户,接收多个基准站所提供的修正信息,采用加权平均法或最小方差法进行平差计算求得自己的修正数,从而对用户的观测结果进行休整,获得更高精度的定位结果。

WADGPS有哪些特点? 1、覆盖面积更加广泛。 2、投资更少,更加经济。 3、定位精度均匀。

4、系统可覆盖一些不易测量的地区。 5、维护的价格昂贵。

在GPS测量定位中,其主要误差源是什么误差?系统误差主要包括哪几种? GPS定位测量的主要误差来源有三个方面:与GPS卫星有关的误差;与信号传播有关的误差;与接收设备有关的误差。系统误差主要包括卫星星历误差、卫星钟差、接收机钟差以及大气的折射误差等。

GPS卫星星历误差的实质是什么?

卫星星历误差实际上就是卫星位置的确定误差,是一种起始数据误差。

广播星历与实测星历的优缺点?

广播星历的好处是用户在观测的同时即可得到实时星历参数和卫星位置,这对导航和定时定位是非常重要的。但是,由于卫星星历是外推出来的,特别但是美国实施的限制政策,大幅度降低了广播星历的精度,所以它很难满足高精度定位的需要。 实测星历的优点在于它能够获得准确可靠的精密星历。缺点是这种星历要在观测后1~2个星期才能得到,对导航和动态定位无任何意义。

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星历误差对定位的影响尤哪些?减弱星历误差影响的途径有几种?

对于单点定位时,星历误差的径向分量作为等价测距误差进入平差计算,配赋到星站坐标和接收机钟改正数中去,具体配赋方式则与卫星的几何图形有关。 减弱星历误差影响的途径1)建立卫星跟踪网独立定轨; 2)相对定位; 3)轨道松弛法。轨道松弛法又包括半短弧法,短弧法,同步观测值求差法。

相对论效应是怎样产生的?如何解决?

GPS卫星在高20200km的轨道上运行,卫星钟受狭义相对论效应和广义相对论效应的影响,其频率与地面静止钟相比,将发生频率偏移,由此产生了相对论效应。

卫星钟比地面钟走的快,每秒约差448ps。为了解决相对论的影响问题,须将GPS卫星钟的频率减小约0.00455Hz。使卫星钟进入轨道受到相对论效应影响后,恰与标准频率10.23MHz相一致。

电离层折射及其影响有哪些?减弱电离层影响的有效措施有几种?

当GPS信号通过电离层时,如同其它电磁波一样,信号的路径会发生弯曲,传播速度会发生变化。此时再用光速乘上信号传播时间就不会等于卫星至接收机的实际距离。对于GPS信号,这种距离差在天顶方向最大可达50m,在接近地平方向时可达150m。

减弱电离层影响的有效措施 1)相对定位;2)双频接收。

对流层折射及其影响有哪些?减弱对流层影响的有效措施有几种?

对流层中虽有少量带点离子,但对电磁波传播影响不大,不属于弥散性介质,也就是说,电磁波在其中的传播速度与频率无关,所以其群折射率与相折射率可认为相等。

减弱对流层影响的措施如下:(1)利用上述改正模型进行对流层改正。(2)利用同步观测值求差。

多路径效应是什么?怎么防止?

接收机天线在直接收到卫星信号的同时,还可能收到经天线周围地物反射的卫星信号,两种信号叠加就会引起测量参考点(相位中心)的位置变化,这种由于多路径的信号传播所引起的干涉时延效应称作多路径效应。

多路径误差不仅与反射系数有关,也和反射物离测站的距离及卫星信号方向有关,无法建立准确的误差改正模型,只能恰当地选择站址,避开信号反射物。例如:(1)选设点位时应远离平静的水面,地面有草丛、农作物等植被时能较好吸收微波信号的能量,反射较弱,是较好的站址。(2)测站不宜选在山坡、山谷和盆地中。(3)测站附近不应有高层建筑物,观测时也不要在测站附近停放汽车。

减弱接收机钟差比较有效的方法?

处理接收机钟差比较有效的方法,是把每个观测时刻的接收机钟差当作一个独立的未知数,

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