《GPS测量技术》1
1、几种卫星定位技术的简介
（1）、卫星多普勒定位系统：1958年12月，美国海军武器试验室和霍斯金大学物理实验室为“北极星”核潜艇研制的全球定位系统。美国海军导航卫星系统（NNSS）；⑴组成：由6颗空中卫星（卫星星座），和地面跟踪网以及用户接收机部分组成；⑵特点：①运行轨道接近圆形 ②轨道倾角约90° ③卫星高度1100km ④周期107min ⑤隔2h观测到其中一颗卫星；⑶缺陷：①卫星数目少 ②卫星高度低 ③时间间隔长（1996年12月31日关闭）
（2）、GLONASS卫星定位系统（全球导航卫星系统）：是由前苏联国防部于1982年开始研发的第二代军用卫星导航系统，从1982年10月12日发射第一颗卫星开始，到1996年1月18日，最终布满24颗（21颗工作卫星，3颗备用卫星），24颗星均匀分布在3个近圆形轨道平面上，这3个轨道平面两两相隔120°，每个轨道面有8颗卫星，同平面内的卫星之间相隔45°，轨道高度19100km，运行周期11h15min，轨道倾角64.8°，寿命4.5年以上，后来用于民用。
（3）、NAVSAT卫星导航系统：是欧洲空间局（ESA）为民用筹建，由6颗同步卫星（GEO）分布在1个轨道面上，12颗高椭圆轨道卫星（HEO）分布在6个轨道面上，同一地点至少可见到4颗卫星
（4）、伽利略全球卫星导航系统：是一个由欧洲自主独立运营的，由军方控制的多模式全球卫星导航定位系统，欧盟分别于20##年12月28日和20##年4月26日成功发射两颗试验卫星———GIOVE-A和GIOVE-B,对系统专用新导航信号等关键技术进行测试。由30颗卫星（27颗工作卫星和3颗备用卫星）组成。30颗卫星部署在3个高度圆轨道面上，轨道高度23616km，星座对地面覆盖良好。在欧洲建立两个控制中心，用于民用卫星导航定位系统。
（5）、我国的“北斗”导航卫星定位系统（Compass）：是根据我国著名科学家陈芳允院士1985年提出的建立我国卫星导航定位系统的建议而自主开发建立的全球导航定位系统。1994年立项，经方案设计、卫星研制和发射，至20##年12月，系统正式运行。该系统利用两颗卫星进行导航和定位，又称双星导航定位系统（北斗一号系统）。20##年国务院批准建设北斗二号系统，自20##年进入网组发射阶段以来，进行了较密集的发射。截至20##年11月1日已有6颗卫星在轨运行，计划到20##年前建成。北斗系统由空间段、地面运控中心和应用系统组成。空间段包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。地球静止轨道卫星分别位于东经58.75°、80°、110.5°、140°和160°。非静止轨道卫星又27颗中圆轨道和3颗倾斜同步轨道卫星组成。
2、GPS卫星定位系统。由三部分组成，分别为，
空间星座部分：24颗卫星，分布在6个轨道倾角（相对于地球的赤道）是55º的轨道面上，每个轨道面上分布4颗卫星，每相邻两轨道平面之间的夹角为60º，
每个轨道面上相邻两颗卫星之间的夹角为90 º。轨道平均高度为20200KM。卫星运行的周期为11小时58分，因此地面观测者每天将提前4分钟见到同一颗GPS卫星。每天最少见到地平线以上4颗最多见到11颗卫星。为了解算测站的三维坐标，最少必须观测4颗 GPS卫星。
地面监控部分：主控站1个，监测站5个，注入站3个。
用户接收部分。
3、GPS测量的特点? 8个方面：①用途广、功能多 ②定位精度高 ③实时定位 ④观测时间短 ⑤观测点之间无需通视 ⑥操作简单 ⑦提供全球统一的三维坐标（WGS-84）⑧全球全天候作业
4、GPS卫星信号由三部分组成。
载波：L1，L2载波。
测距码：C/A码（粗捕获码），P码（精码），L2C码。
导航电文（数据码）：
5、导航电文的定义：是用户利用GPS定位和导航所需的基础数据，由GPS卫星向用户播发GPS卫星的导航电文提供卫星在空间位置、卫星的工作状态、卫星钟的修正参数、电离层延迟修正参数等信息。这些信息是以二进制码的形式按规定格式编码，发给用户接收机，所以又称为数据码（也成为D码）。
6、卫星的轨道参数为：见图1-1
图1-1 卫星的轨道参数
as--轨道椭圆的长半径，es—轨道椭圆偏心率，fs—真近点角，
Ωs—升交点赤经，i—轨道面倾角，ωs—近地点角距，
7、GPS卫星的星历。
（1）、星历：描述某一时刻卫星运动轨道的参数及其变率称为卫星的星历。
（2）、预报星历的定义：预报星历是通过卫星发射的导航电文传递给用户，用户接收到这些信号进行解码即可获得所需要的卫星星历，即预报星历。预报星历是根据跟踪站前一段时间的观测资料外推的参考轨道参数，并加入轨道的摄动改正后获得的外推星历。
（3）、后处理星历的定义：后处理星历是一些国家的某些部门根据各自建立的跟踪站所获得的精密观测资料，应用与预报星历相似的计算方法计算出的卫星星历，它是不包含外推误差的实测星历，其精度可达米级并有望提高至分米级。
8、GPS定位的原理：利用GPS进行定位，就是把卫星视为“动态”的控制点，在已知起瞬时坐标的条件下，以GPS卫星和用户接收机天线之间的距离为观测量，进行空间距离后方交会，从而确定用户接收机天线所处的位置。
9、GPS定位的分类：
（1）按参考点位置的不同，分为：
单点定位：绝对定位是在协议地球坐标系中，利用一台接收机来测定该点相对于协议地球质心的位置，也叫单点定位。
相对定位：是在协议地球坐标系中，利用两台以上的接收机测定观测点至某一地面参考点（已知点）之间的相对位置，也就是测定地面参考点到未知点的坐标增量。
（2）按用户接收机在作业中的运动状态不同分为：
静态定位：是在定位过程中，将接收机安置在测站点上并固定；
动态定位：是在定位过程中，接收机处于运动状态；
10、GPS定位过程中，为什么必须最少观测4颗卫星？
用距离交会的方法求解P点的三维坐标，必须先通过GPS电文解译出4颗GPS卫星的三维坐标,再通过下列公式才能计算出p点的三维坐标
公式：ρ1=
+cδt
ρ2=
+cδt
ρ3=
+cδt
ρ4=
+cδt
11、在GPS外业测量的过程中，PDOP值越小越好。
12、减弱星历误差的途径是什么？
①忽略轨道误差 ②同步观测值求差 ③采用轨道改进法处理观测数据
13、何为相对论效应？
是由卫星钟所处的状态（运动速度和重力位）不同而引发的卫星钟和接收机钟之间产生相对钟误差的现象。
14、何为多路径效应？
多路径效应亦称为多路径误差，是指接收机天线除直接收到卫星发射的信号外，还收到经天线周围地物一次或多次反射的卫星信号，这些信号相互叠加，引起测量参考点（相位中心点）位置的变化，从而使观测量产生误差
15、减弱电离层影响的有效措施是什么？
①利用双频观测 ②利用电离层模型修正 ③利用同步观测值求差
第二篇：GPS技术知识总结2
16、天球的概念包括
天球:所谓天球，是指以地球质心为中心、半径无穷大的假想球体。
天轴：地球自转轴的延伸直线称为天轴。
天极：天轴和天球表面的交点称为天极p，与地球北极相应的称为北天极p
，与地球南极相应的称为南天极p
。
天球赤道面：通过天球质心并与天轴垂直的平面为天球赤道面。
天球赤道：天球赤道面和天球表面的交线称为天球赤道。
天球子午面：包含天轴并通过地球上任意一点的平面称为天球子午面。
天球子午圈：天球子午面与天球表面相交的大圆称为天球子午圈。
黄道：地球公转的轨道面与天球相交的大圆，即地球上的观测者所看到的太阳在天球上的运动轨迹称为黄道。
黄赤交角：黄道面与赤道面的夹角ε称为黄赤交角，ε约为23.5°。
黄极：通过天球的中心且垂直黄道面的直线与天球表面的交点称为黄极，黄极分为南黄极k和北黄极k
春分点：太阳在黄道上由天球南半球向天球北半球运动时，黄道与天球赤道的交点r称为春分点。
17、试述天球空间直角坐标系的建立过程并画图说明。
天球空间直角坐标系中，天体T的坐标为（x，y，z）。该系统的定义是：原点位于地球质心M，Z轴指向北天极，X轴指向春分点，Y轴垂直于XMZ平面且与X轴和Z轴构成右手坐标系统。
如图所示：
18、论述天球球面坐标系的建立过程并画图说明。
在天球球面坐标系中，天体T的坐标（а，δ，r）。该系统的定义是：原点位于地球质心M，赤经а为含天体轴和春分点的天球子午面，与过天体T的天球子午面之间的夹角；赤纬δ为原点M至天体T的连线与天球赤道面的夹角；向径长度r为原点M至天体T的距离。
如下图所示：
19、说明协议天球坐标系的建立过程并画图说明。
由于岁差和章动的影响，天球坐标系有平天球坐标系和真天球坐标系之分，前者的Z轴和X轴分别指向平天极和春分点，后者的Z轴和X轴分别指向真天极和真春分点。它们的坐标轴在空间的指向都是随时间而变化的。如下图所示：
20、论述地球空间直角坐标系的建立过程并画图说明。
地球空间直角坐标系，原点O在地球的质心，Z轴与地球自转轴平行并指向地球北极，X轴指向本初子午线，Y轴与X轴和Z轴相互垂直最终构成一个右手系。
①过p点做垂直于赤道面的垂线为Z ②过垂足分别做X轴和Y轴的平行线为X和Y
21、论述地球大地坐标系的建立过程并画图说明。
地球椭球与地球质心重合，椭球短轴与地球自转轴重合，大地纬度B为过地面点的椭球法线与椭球赤道面的夹角，大地经度L为过地面点的椭球子午面与本初子午面之间的夹角，大地高H为地面点沿椭球法线至椭球面的距离。如图所示：
22、何为极移现象？
由于地球自转轴受到各种力的影响，使得地球极点在地球表面上的位置随时间而变化，这种现象称为地极移动，简称移。
23、说明WGS-84坐标系的建立定义
WGS-84坐标系的原点在地球质心，Z轴指向BIH1984.0定义的协议地极（CTP）方向，X轴指向BIH1984.0的零度子午面和CTP赤道的交点，Y轴和Z轴、X轴构成右手坐标系。
24、我国采用的是正常高高程系统。
25、论述建立地方坐标系的方法。
26、在两个空间直角坐标系的转换过程中，需要求那七个参数？以及在选择公共点的过程中应该满足的条件？
需要求3个平移参数、3个旋转参数和一个尺度变化参数；选择公共点的过程中至少需要3个公共点，当多于3个公共点时，可按最小二乘法求得7个参数的最或然值。
27、说明世界时，原子时，协调世界时，GPS时的定义。
世界时：以平子夜0时起算的格林尼治平太阳时称为世界时UT;
原子时：以物质内部原子运动的特征为基础的原子时间系统，大约有100座原子钟，通过相互比对，并经数据处理推算出统一的原子时系统，称为国际原子时IAT.
协调世界时：以原子时秒长为基础，在时刻上尽量接近于世界时的一种折中时间系统，这种时间系统称为协调世界时，简称协调时。
GPS时：GPS时间系统采用原子时IAT秒长作为时间基准，但时间起算的原点定义在1980年1月6日UTC的0时。
28、说明以下基本概念的定义：
观测时段：测站上开始接收卫星信号到停止接收，连续观测的时间间隔，简称时段。
同步观测：两台或两台以上接收机同时对同一组卫星进行的观测。
同步观测环：3台或3台以上接收机同步观测所获得的基线向量构成的闭合环。
独立观测环：由非同步观测获得的基线向量构成的闭合环。
（基准站）参考站：指在用作固定站的仪器，它相对于另一台仪器流动站而言是用脚架架设，固定不动的。
流动站：指在观测过程中不断移动的接收机。
29、说明静态测量模式的作业方法，精度，特点以及使用的范围？
(1)作业方式: 采用两台（或两台以上）接收设备，分别安置在一条或数条基线的两个端点，同步观测4颗以上卫星，每时段长45分钟至2个小时或更多。
(2)精度: 基线的相对定位精度可达5mm+1ppm·D，D为基线长度（KM）。
(3)适用范围: 建立全球性或国家级大地控制网，建立地壳运动监测网、建立长距离检校基线、进行岛屿与大陆联测、钻井定位及精密工程控制网建立等。
(4)注意事项: 所有已观测基线应组成一系列封闭图形，以利于外业检核，提高成果可靠度。并且可以通过平差，有助于进一步提高定位精度。
30、说明实时动态定位测量模式（RTK）的作业方法，精度，特点以及使用的范围和注意事项？
(1)作业方法: 在测区选择一个基准点，安置接收机工连续跟踪所有可见卫星；将另一台流动接收机先置于1号站观测；在保持对所测卫星连续跟踪而不失锁的情况下，将流动接收机分别在2，3，4……各点观测数秒钟。
(2)精度:基线的中误差约为1～2cm。
(3)应用范围: 开阔地区的加密控制测量、工程测量及碎部测量及线路测量等。
(4)注意事项: 应确保在观测时断上有5颗以上卫星可供观测；流动点与基准点距离不超过20 km；观测过程中流动接收机不能失锁，否则应在失锁的流动点上延长观测时间1～2min。
31、说明GPS网以下几种连接形式的定义并且画图说明。
星形连接：只需要两台GPS接收机，其中一台作为中心站，另外一台流动作业。
点连式：是指相邻同步图形间仅由一个公共点连接成的网。
边连式：是指相邻同步图形之间通过两个公共点相连，即同步网形由1条公共基线连接。
网连式：是指相邻同步图形之间由两个以上公共点相连接，相邻同步图形之间存在相互重叠的部分，即某一同步图形的一部分也是另一同步图形中的一部分。
边点混合连接式：将点连式网、边连式网、以及网连式网有机的结合起来，克服其缺点，发挥其优点，在保证网的几何强度、提高网的可靠指标的前提下，减少外业工作量，降低成本，这种布网形式称为混连式布网。