发布时间 : 星期日 文章《GPS定位原理与应用》习题集答案更新完毕开始阅读5c88d6a076a20029bd642d7e
《GPS定位原理与应用》习题集与部分参考答案
其一是建立GPS网的位置基准。确定一个三维网在空间直角坐标系中的位置，需要 三个坐标的定位基准，一个尺度基准和三个方向基准，即三个绝对定位和四个相对定位 共七个基准。GPS观测值是两点间的基线向量，即三维坐标差，是一种长度、高差和方 位观测量，因而包含了尺度信息和方向信息。这样，网的尺度基准和方向基准可由网的 相关最小二乘估计唯一确定，而与网的平差方法无关。但网的位置基准与平差中所取网 点的近似坐标系统和采用的平差方法有关。对于城市或矿区等区域性GPS网而言，一般 取网中的一点(多在网的中部)的单点绝对定位结果作为位置基准。
第二，是发现基线闭合环路闭合差发现不了的小的基线向量粗差，在确定没有粗差后，通过验后方差因子的X’检验发现基线向量随机模型的误差。
第三，根据平差结果，客观地评价GPS网本身的内部符合精度及网的可靠性，如单 位权中误差、点位中误差、基线边中误差及其相对中误差;同时为利用GPS大地高与水 准联测点的正常高联合确定GPS网点的正常高提供平差处理后的大地高程数据。 第四，是以后分析GPS网坐标转换过程中，地面网基准点或约束条件中有无不相容 的误差的基础。
17、接收机天线的作用是什么?对其有何要求?
答:接收机天线的作用是: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。 对天线的要求有:
1)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;
2)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:
3)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;
4)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。由于GPS测 量的观测量，是以天线的相位中心为准的，而在作业中，天线的安置却是以其几何中心 为准，所以在天线的设计中，应尽可能保持两个中心的一致性和相位中心的稳定性。
18, GPS地面监控系统由嘟些部分组成?各部分的主要功能是什么?
答:GPS地面监控系统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。主控站设在美国本土科罗拉多.斯平士(Colorado Springs)的联合空间执行中心。3个注入站分别设在印度洋的狄哥，伽西亚(Diego Garcia)、南大西洋的阿松森岛(Ascension)和南太平洋的卡瓦加兰(Kwajalein)。五个 监测站除主控站和注入站外，还在夏威夷设立了一个监测站。 安徽理工大学测绘工程教研室 余学祥 吕伟才 编
.２１.
《GPS定位原理与应用》习题集与部分参考答案
主按站除协调和管理所有地面监控系统的工作外，其主要任务是:
1)根据本站和其它监测站的所有观测资料推算编制各卫星的星历、卫星钟差和大 气层的修正参数等，并把这些数据传送到注入站。
2)提供全球定位系统的时间基准。各监测站和GPS卫星的原子钟均应与主控站的 原子钟同步或测出其间时钟差，并把这些钟差信息编入导航电文送到注入站: 3)调整偏离轨道的卫星，使之沿预定的轨道运行。 4)启用备用卫星以代替失效的工作卫星。
监测站是在主控站直接控制下的数据自动采集中心，站内设有双频GPS接收机、高 精度原子钟、计算机各一台和若干台环境数据传感器。接收机对GPS卫星进行连续观测， 以采集数据和监测卫星的工作状况;原子钟提供时间标准;环境传感器收集当地的气象 数据。
所有观测资料由计算机进行初步处理(如计算对流层、电离层、天线相位中心、 相对论效应改正数等)，并存储和传送到主控站，用以确定卫星的轨道。
注入站的主要设备包括一台直径为3. 6m的天线，一台C波段发射机和一台计算机。 其主要任务是在主控站的控制下，将主控站推算和编制的卫星星历、钟差、导航电文和 其它控制指令等注入到相应卫星的存储系统，并监测注入信息的正确性。
整个GPS的地面监控部分，除主控站外均无人值守。各站间用现代化的通讯系统联 系起来，在原子钟、计算机的驱动和精确控制下，各项工作实现了高度的自动化和标准 化。
19, GPS侧量工作包括哪几个阶段?其总的原则是什么?其技术设计的主要内容是 什么? 答:
按照GPS测量实施的工作程序，则大体可分为这样几个阶段:技术设计:选点与建 立标志;外业观测;成果检核与处理。
GPS测量是一项技术复杂、要求严格、耗费较大的工作，对这项工作总的原则是， 在满足用户要求的情足下，尽可能地减少经费、时间、和人力的消耗。因此，对其各阶 段的工作都要精心设计和实施。为了保障观测成果的可靠性和满足用户的要求，GPS测 量作业应遵守统一的规范和细则。
GPS网的技术设计是GPS测量工作实施的第一步，是一项基础性工作。这项工作应 根据网的用途和用户的要求来进行，其主要内容包括精度指标的确定，网的图形设计和 网的基准设计。
20、什么叫GPS网的荟准设计?GPS网的谷准包括哪些? 答:
GPS测量获得的是GPS基线向量，它属于WGS-84坐标系的三维坐标差，而实际我们 安徽理工大学测绘工程教研室 余学祥 吕伟才 编
.２２.
《GPS定位原理与应用》习题集与部分参考答案
需要的是国家坐标系或地方独立坐标系的坐标。所以在GPS网的技术设计时，必须明确 GPS成果所采用的坐标系统和起算数据，即明确GPS网所采用的基准。我们将这项工作 称之为GPS网的基准设计。
GPS网的基准包括位置基准、方位基准和尺度基准。方位基准一般以给定的起算方 位角值确定，也可以由GPS基线向量的方位作为方位基准。尺度基准一般由地面的电磁波测距确定，也可由两个以上的起算点间的距离确定，同时也可由GPS基线向量的距离 确定。GPS网的位置基准，一般都是由给定的起算点坐标确定。因此，GPS网的基准设 计，实质上主要是指确定网的位置基准问题。
21, GPS网图形设计的一般原则是什么? 答:
GPS网的图形设计，也就是根据对所布设的GPS网的精度要求和其他方面的要求， 设计出由独立GPS边构成的多边形网(或称为环形网)。GPS网的图形设计主要取决于用 户的要求、经费、时间、人力以及所投入接收机的类型、数量和后勤保障条件等。GPS 网图形设计的一般原则是:
1) GPS网一般应通过独立观测边构成闭合图形，例如三角形、多边形或附合线路， 以增加检核条件，提高网的可靠性。
2) GPS网点应尽量与原有地面控制网点相重合。重合点一般不应少于3个(不足时 应联测)且在网中应分布均匀，以便可靠地确定GPS网与地面网之间的转换参数。 3)GPS网点应考虑与水准点相重合，而非重合点一般应根据要求以水准测量方法(或 相当精度的方法)进行联测，或在网中布设一定密度的水准联测点，以便为大地水准面 的研究提供资料。
4)为了便于观测和水准联测，GPS网点一般应设在视野开阔和容易到达的地方。 5)为了便于用经典方法联测或扩展，可在网点时近布设一通视良好的方位点，以 建立联测方向。方位点与观测站的距离，一般应大于300m
22、在GPS外业观测工作中，操作人员应注意哪些事项? 答:在GPS外业观测工作中，操作人员应注意以下问题:
1)当确认外接电源电缆及天线等各项联结完全无误后，方可接通电源，启动接收 机。
2)开机后接收机的有关指示和仪表数据显示正常时，方能进行自测试和输入有关 测站和时段控制信息。
3)接收机在开始记录数据后，用户应注意查着有关接收卫星数量、卫星号、相位 测量残差、实时定位结果及其变化、存储介质记录等情况。
4)在观测过程中，接收机不得关闭并重新启动;不准改变卫星高度角的限值，不 安徽理工大学测绘工程教研室 余学祥 吕伟才 编
.２３.
《GPS定位原理与应用》习题集与部分参考答案
准改变天线高。
5)每一观测时段中，气象资料一般应在时段始末及中间各观测记录一次，当时段 较长时(如超过60分)应适当增加观测次数。
6)观测站的全部预定作业项目，经检查均已按规定完成，且记录与资料均完整无 误后方可迁站。
23、在GPS外业观测工作中，对于观测记录有何要求? 答:在GPS外业观测工作中，对观测记录提出了以下要求:
1)观测前和观测过程中应按要求及时填写各项内容，书写要认真细致，字迹清晰、 工整、美观。
2)各项观测记录一律使用铅笔，不得开刀和涂改，不得转抄和追记，如有读、记 错误，可整齐划掉，将正确数据写在上面并注明原因。其中天线高，气象读数等原始记 录不得连环涂改。
3)手簿整饰，存储介质注记和各种计算一律使用蓝黑墨水书写。
4)外业观测中接收机内存储介质上的数据文件应及时拷贝成一式两份，并在外存 储介质外面适当处制贴标签，注明网区名、点名、点号、观测单元号、时段号、文件名、 采集日期、测量手薄编号等。两份存储介质应分别保存在专人保管的防水、防静电的资 料箱内。
5)接收机内存数据文件卸到外存介质上时，不得进行任何剔除、删改和编辑。 6)测量手簿应事先连续编印页码并装订成册，不得缺陨。 7)其他记录，亦应分别装订成册。
24、在GPS测It中，对于三角形网、环形网和星形网各有何优缺点?适用于何种情 况?(配合圈形解释) 答:
GPS网图形的基本形式主要有三角形网、环形网和星形网，各有优缺点及适用条件。 1)三角形网
GPS网中的三角形由同步的独立观测边组成。这种图形的几何结构强，具有良好的 自检能力，能够有效的发现观测成果的粗差，以保障网的可靠性。同时经平差后网中相邻点间基线向量的精度分布均匀。
这种网形的主要缺点是观测工作量较大，尤 其当接收机的数量较少时，将使观测工作的总 时间大为延长。
通常只有当网的可靠性和精度要求较高时， 才单独采用这种图形。
安徽理工大学测绘工程教研室 余学祥 吕伟才 编
.２４.