单差、双差、三差 2汇总
考虑得-
1.
静态相对定位中，在卫星之间求一次差可有效消除或削弱的误
差项为：
A
A.
卫星钟差
B.
电离层延迟误差
C.
星历误差
D.
接收机钟差
2.
什么是单差、双差和三差，它们各有什么特点？
答：将直接观测值相减，所获得的结果被当做虚拟观测值，称为载波相位观测值的单差。包括
在卫星间求一次差，在接收机间求一次差，在不同历元间求一次差三种求差法。在载波相位测
量的一次求差基础上继续求差所获得的结果被当成虚拟观测值，称为双差。常见的二次求差也
有三种：在接收机和卫星间求二次差；在接收机和历元间求二次差；在卫星和历元间求二
次差。
二次差仍可继续求差，称为求三次差。只有一种三次差，即在卫星、接收机和历元
间求三次差。
考虑到
GPS
定位的误差源，实际上广为采用的求差法有三种：在接收机间求
一次差，在接收
机和卫星间求二次差，在卫星、接收机和历元间求三次差。他们各自的特
点分别是：
1
< br>）在接收机间求一次差：可以消除卫星钟差；接收机钟差参数数量减少，但并不能消除接收
机钟差；卫星星历误差、电离层误差、对流层延迟等的影响也可得以减弱。
2
）在接收机和卫星间求二次差：
卫星钟差被消去；接收机相对钟差也被消去；在每个历元中
双差观测方程的数量均比单差
观测方程少一个；参数较少用一般的计算机就可胜任数据处理工
作。
3
）在卫星、接收机和历元
间求三次差：在二次差的基础上进一步消去了整周模糊度参数，但
这并没有多少实际意义
；三差解是一种浮点解；三差方程的几何强度较差。一般在
GPS
测量中
广泛采用双差固定解而不采用三差解，通常仅被当做较好的初始值，或用于解决
整周跳变的探
测与修复、整周模糊度的确定等问题。
3
.
为什么在一般的
G
PS
定位中广泛采用双差观测值？
答
:
由于双差观测存在以下的优点
:
消去了卫星钟差；接收机相对钟差也被消去；在每个历元中双
差观测
方程的数量均比单差观测方程少一个；参数大大减少
,
用一般的
计算机就可胜任数据处理
工作。
4.
为什么在静态相对定位载波测量中广泛采用求差法？
答
:
在载波测量中
,<
/p>
多余参数的数量往往非常多，这样数据处理的工作量十分庞大，对计算机及作
业人员的素质也会提出较高的要求。此外，未知参数过多使得解的稳定性减弱。而通过观测值
相减即求差法可消除多余观测数，从而大大降低了工作量。
5.
什么是宽巷观测值？如何利用宽巷观测值？
答
:
宽巷观测值
为两个不同频率的载波
(L
1
,L<
/p>
2
)
相位观测值间的一种线性组合，即<
/p>
。其对应的频率为
为
，对应的整周模糊度
为
，对应的波长
。
由于宽巷观测值的波
长达
86cm
，利用它可以很容易准确确定其整周模糊度，进而
准确确定
N
1
和
N
2
。
GPS
误差
GPS
测量是通过地面接收设备接收卫星传送来的信息，计算
同一时刻地面接收设备到多颗
卫星之间的伪距离，采用空间距离后方交会方法，来确定地
面点的三维坐标。因此，对于
GPS
卫星、卫星信号传播过程和
地面接收设备都会对
GPS
测量产生误差。主要误差来源
可分为：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
与卫星有关的误差
（
1
）卫星星历误差
卫星星历
误差是指卫星星历给出的卫星空间位置与卫星实际位置间的偏差
,
由于卫星空
间位置是由地面监控系统根据卫星测轨结果计算求得的
,
所以又称为卫星轨道误差。它是一
种起始数据误差
,
其大小取决于卫星跟踪站的数量及空间分布、观测值的数量及精度、
轨道
计算时所用的轨道模型及定轨软件的完善程度等。星历误差是
GPS
测量的重要误差来源
.
（
2
）卫星钟差
卫星钟差是指
GPS
卫星时钟与
GP
S
标准时间的差别。为了保证时钟的精度，
GPS
卫
星均采用高精度的原子钟，但它们与
GPS
标准时之间的偏差和漂移和漂移总量仍在
1ms
～
0.1ms
以内，
由此引起的等效
误差将达到
300km
～
30km
。
这是一个系统误差必须加于修正。
（
3
）
SA
干扰误差
SA
误差
是美国军方为了限制非特许用户利用
GPS
进行高精度点定位而
采用的降低系
统精度的政策，简称
SA
政策，它包括降低广播星历精度的
ε
技术和在卫星基本频率上附
加一随机抖动的
δ
技术。实施
SA
技术后，
SA
误差
已经成为影响
GPS
定位误差的最主要
因素。
虽然美国在
2000
年
5
月
1
日取消了
SA
，
但是战时或必要时，
< br>美国可能恢复或采用类似
的干扰技术。
(SA
技术其主要内容是
:1.
在广播星历中有意地加入误差
,
使定位中的已知点
(
卫星
)
的位
置精度大为降低
;2.
有意地在卫星钟的钟频信号
中加入误差
,
使钟的频率产生快慢变化
,
导致
测距精度大为降低
.)
（
4
）相对论效应的影响
这是由于卫星钟和接收机所处的状态
(
< br>运动速度和重力位
)
不同引起的卫星钟和接收机
钟之间的相对误差。
编辑本段
与传播途径有关的误差
（
1
）电离层折射
在地球上空距地面
50
～
100
km
之间的电离层中
,
气体分子受到太阳等天体各种射线辐
射产生强烈电离
,
形成大量的自由电子和正离子。当
GPS
信号通过电离层时
,
与其他电磁波
一样
,
信号的路径要发生弯曲
,
传播速度也会发生变化
,
从而使测量的距离发生偏差
,
这种影响
称为电离层折射。
对于电离层折射可用
3
种方法来减弱它的影响
:
①利用双频
观测值
,
利用不
同频率的观测值组合来
对电离层的延尺进行改正。
②利用电离层模型加以改正。
③利用
同步
观测值求差
,
这种方法对于短基线
的效果尤为明显。
（
2
）对流层折射
对流层的高度为
40km
以下的大气
底层
,
其大气密度比电离层更大
,
大气状态也更复杂。
对流层与地面接触并从地面得到辐射热能
,
其温度随高度的增加而降低。
GPS
信号通过对流
层时
,
也使传播的路径发生弯曲
,
从而使测量距离产生偏差
,
这种现象称为对流层折射。
减弱对
流层折射的影响主要有
3
种措施
:
①采用对流层模型加以改正
,
其气象参数在测站直接测定。
②引入
描述对流层影响的附加待估参数
,
在数据处理中一并求得。③利
用同步观测量求差。
（
3
）多路径效应
测站周围的反射物所反射的卫星信
号
(
反射波
)
进入接收机天线
,
将和直接来自卫星的信
号
(
直接波
)
产生干涉
,
从而使观测值偏离
,<
/p>
产生所谓的“多路径误差”。
这种由于多路径的信
号传播所引起的干涉时延效应被称作多路径效应。减弱多路径误差的方法主要有
:
①选择合
适的站址。测站不宜选择在山坡、山谷和盆地中<
/p>
,
应离开高层建筑物。②选择较好的接收机
天线
,
在天线中设置径板
,
抑制极化特性不同的反射信号
编辑本段
与
GPS
接收机有关的误差
（
1
）接收机钟差
GPS <
/p>
接收机一般采用高精度的石英钟
,
接收机
的钟面时与
GPS
标准时之间的差异称
为接收机钟差。把每个观测时刻的接收机钟差当作一个独立的未知数
,
并认为各观测时刻的
接收机钟差间是相关的
,
在数据处理中与观测站的位置参数一并求解，可减弱接收机钟差的
影响。
（
2
）接收
机的位置误差
接收机天线相位中心相对测站标石中心位置的误
差
,
叫接收机位置误差。其中包括天线
置平和对中误差
,
量取天线高误差。
在
精密定位时
,
要仔细操作
,
来尽量减少这种误差影响。
在
变形监测中
,
应采用有强制对中装置的观测墩。相位中心随着信号输入的强度和方向
不同而
有所变化
,
这种差别叫天线相位
中心的位置偏差。这种偏差的影响可达数毫米至厘米。而如
何减少相位中心的偏移是天线
设计中的一个重要问题。在实际工作中若使用同一类天线
,
在<
/p>
相距不远的两个或多个测站同步观测同一组卫星
,
可通过观测值求差来减弱相位偏移的影
响。但这时各测站的天线均应按天线附有
的方位标进行定向
,
使之根据罗盘指向磁北极。
（
3
）接收机天线相位中心
偏差
在
GPS
测量时
,
观测值都是以接收机天线的相位中心位置为准的<
/p>
,
而天线的相位中心与
其几何中心
,
在理论上应保持一致。但是观测时天线的相位中心随着信号输入的强
度和方向
不同而有所变化
,
这种差别叫
天线相位中心的位置偏差。
这种偏差的影响可达数毫米至厘米。
而如何减少相位中心的偏移是天线设计中的一个重要问题。
编
辑本段
差分
GPS(DGPS)
原理<
/p>
根据差分
GPS
基准站发送的信息方式可将差分
GPS
定位分为三类，即：位
置差分、
伪距差分和相位差分。这三类差分方式的工作原理是相同的，即都是由基准站发
送改正数，
由用户站接收并对其测量结果进行改正，
以获得精确
的定位结果。
所不同的是，
发送改正数
的具体内容不一样，其差分定位精度也不同。
编辑本段
位置差分原理
这是一种最简单的差分方法，任何一种
GPS
接收机
均可改装和组成这种差分系统。
安装在基准站上的
GPS
接收机观测
4
颗卫
星后便可进行三维定位，解算出基准站的坐
标。由于存在着轨道误差、时钟误差、
SA
影响、大气影响、多径效应以及其他误差，解算
< br>出的坐标与基准站的已知坐标是不一样的，
存在误差。
基准站利用数据链将此改正数发送
出去，由用户站接收，并且对其解算的用户站坐标进行
改正。
最后得到的改正后的用户坐标已消去了基准站和用户站
的共同误差，例如卫星轨道误
差、
S
A
影响、大气影响等，提高了定位精度。以上先决条件是基准站和用户站观测同一
组卫星的情况。
位置差分法适用于用户与基
准站间距离在
100km
以内的情况。
编辑本段
伪距差分原理
伪距差分是目前用途最广的一种技术。
几乎所有的商用差分
< br>GPS
接收机均采用这种技
术。国际海事
无线电委员会推荐的
RTCM
SC-104
也采用了这种技术。
在
基准站上的接收机要求得它至可见卫星的距离，并将此计算出的距离与含有误差的
测量值
加以比较。利用一个
α
-
β
滤波器将此差值滤波并求出其偏差。然后将所有
卫星的
测距误差传输
给用户，用户利
用此测距误差来改正测量的伪距。最后，用户利用改正后的
伪距来解出本身的位置，
就可消去公共误差，提高定位精度。
<
/p>
与位置差分相似，伪距差分能将两站公共误差抵消，但随着用户到基准站距离的增加
又
出现了系统误差，这种误差用任何差分法
都是不能消除的。用户和基准站之间的距离对
精度有决定性影响。
编辑本段
载波相位差分原理
测地型接收机利用
GPS
卫星载波相位进行
的静态基线测量获得了很高的精度
（
10-6
< br>～
10-8
）
。
但为了可靠地求解出相位模糊度，
要求静止观测一两
个小时或更长时间。
这样就限
制了在工程作业中的应用。
于是探求快速测量的方法应运而生。
例如，
采
用整周模糊度快速
逼近技术（
FARA
）使基线观测
时间缩短到
5
分钟，采用准动态（
stop and go
）
，往返重复
设站（
re-occupa
tion
）和动态（
kinematic
）
来提高
GPS
< br>作业效率。这些技术的应用对推
动精密
GPS
测量起了促进作用。但是，上述这些作业方式都是事后进行数据处理，
<
/p>
不能
实时提交成果和实时评定成果质量，很难避免出现事后检查不
合格造成的返工现象。
差分
GPS<
/p>
的出现，能实时给定载体的位置，精度为米级，满足了引航、水下测量等工
程的要求。位置差分、伪距差分、
伪距差分相位平滑
等技术已成功地用于各种作业中。随
之而来的是更加精密的测量技术
—
载波相位差分技术。
载波相位差分技
术又称为
RTK
技术（
real
time kinematic
）
，是建立在实时处理两个测<
/p>
站的载波相位基础上的。它能实时提供观测点的三维坐标，并达到厘米级的高精度。
与伪距差分原理相同，由基准站通过数据链实时将其载波观测量及站
坐标信息一同传
送给用户站。用户站接收
GPS
卫星的载波相位
与来自基准站的载波相位，并组成相
位差
分观测值进行实时处理，能实时给出厘米级的定位结果。
实现载波相位差分
GPS
的方法分为两
类：修正法和差分法。前者与伪距差分相同，基
准站将载波相位修正量发送给用户站，<
/p>
以改正其载波相位，
然后求解坐标。
后者
将基准站采
集的载波相位发送给
用户
台进行求差解算坐标。前者为准
RTK
技术，后者为真正的
RTK
技术。
R
TK
和在此基础上发展的
VRS
在有效
范围内都能达到厘米级的定位精度。
要确知卫星所处的准确位
置。首先，要通过深思熟虑，优化设计卫星运行轨道，而且，
要由监测站通过各种手段，
连续不断监测卫星的运行状态，
适时发送控制指令，
使卫星保持
在正确的运行轨道。将正确的运行轨迹编成星历，注入卫星，且
经由卫星发送给
GPS
接收
机。正确接
收每个卫星的星历，就可确知卫星的准确位置。
这个问题解决
了，接下来就要解决准确测定地球上某用户至卫星的距离。卫星是远在
地球上层空间，<
/p>
又是处在运动之中，
我们不可能象在地上量东西那样用尺子来量，
那么又是
如何来做的呢？
如何测定卫星至用户的距离
编辑本段
GPS
的
6
种
误差
GPS
导航定位包括下列六种误
差
:
.
星历误差—予报的卫星位置的误差
;
.
卫星钟差—予报的卫星钟差
,
包括
SA;
<
/p>
电离层误差—由于电离层效应引起的观测值的误差
;
对流层误差—由于对流层效应引起的观测值的误
差
;
多径
误差—由于反射信号进入接收机天线引起的观测值的误差
;
接收机误差—由于热噪声、软件和各通道之间的偏差引起的观
测值误差。
1
．目前正在运行的全球
卫星导航定位系统有美国的
（
GPS
）
和俄罗斯的
（
GLONASS
）
。
我
国
的第一代卫星导航定位系统称为
（北斗卫星导航定
位系统）
，
欧盟计划组建的卫星导航定
位
系统称为（
GALILEO
）
。
2
．
GPS
卫星系统由空间部分、
（
地面控制部分
）和（
用户部分
）三部分组成。
3
．按用途将
GPS
接收机分为（导航型接收机）
、
（测地型接收机）和（
授时型接收机）三
种。
4
．根据测距的原理，
可将
GPS
定位的方法分为
（
伪距法定位
）
、
载波相位测量定位和
（差
分
GPS
定位）三种。
5
．
GPS
卫星发送的信号是由载波、
（
测距码
）和（
导航电文
）三部分组成的。
6
．广域差分可纠正的误差种类包括
（
星历误差）
、
（
大气延时误差
）
和
（
卫星钟差误差
）
。
7
．单站差分
GPS
按基准站发送的信息方式来分，可分为（
位置差分
）
、
（
伪距差分
）
和
相位差分。
8
．
GPS
测量中，减弱电离层影响的措施包括（利用双频观测）
、
（利用
电离层改正模型）和
利用同步观测求差。
9
．
GPS
测量中，与卫星有关的误差包括
(
卫星星历误差）和（卫星钟的
钟误差
）和（相对
论效应
）
。
10
．多路径误差的大小取决于
（
间接波的强弱
）
和
（
用户接收天线抗御间接波的能力
）
。
全球定位系统具有全能性、
全球性、
全天候、
连续
性和实时性的导航、
定位和定
时
功能。能为各类用户提供精密的
三维坐标
、速度和时间。
2.
.
在定位工作中，
可能由于
卫星信号
被暂时阻挡，
或受到外界干扰影响，
引起卫星跟踪
的
暂时中断，使计数器无法累积计数，这种现象叫
整周跳变
。
3.
按照
GPS
系统的设计方案，
GPS
定位系统应包括
空间卫星
部分、
地面监控
部
分和
用户接收部分。
4.
.
在接收机和卫星间求二次差，可消去两测站接收
机的
相对钟差
改正。在实践中应用甚
广。
5.
.
根据
不同的用途，
GPS
网的图形布设通常有
点连
式、
边连
式、
网连式及边点混合
连
接四种基本方式。
选择什么方式组网，
取决于工程所要求的精度、
野外条件及
GPS
接收
机
台数等因素。
6.
我国
目前常用的两个国家大地坐标系是
（
1954
年北京坐标系）
和
（
1980
年国家大地坐
标
系
）
。
7.
北斗导航定位系统的空间部分由（
两颗地球静止同步卫星
）和（颗在轨道备份卫
星
）
组成。
8.
GPS
使用
L
波段的两种载波波长分别是（
19cm
）和（
24cm
）
。
（只保留整数部分）
9.
.(
基准
)
和
(
坐标
系
)
两方面要素构成了完整的坐标参考系统
10.
测距方法分为（双程测距
)
和（单程测距
）
。
11.
（
C/A
）码目前只被调制在
L1
上。
12.
回避法所针对的误差源（电磁波干扰
）和（多路径效应
）
13.
卫
星钟差消除方法（使用卫星钟差改正模型
14.
GPS
卫星位置采用（
WGS-84
）大地坐标系。
15.
GPS
卫星星历分为（
预报星历
）和（
后处理星历
）
。
16.
GPS
定位的实质就是根据高
速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采取（空间距
离后方交会
）的方法，确定待定点的空间位置。
17.
GPS
定位的实质就是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，
采取
空间距
离后方交会
的方法，确定待定点的空间位置。
18.
我国自行建立第一代卫星导航定位系统
北斗导航系统
是全天候、
全天时提供卫星导航
信息的区域导航系统，
它由两颗工作卫星和一颗备份星组成了完整的
卫星导航定位系统。
3
、
由于地
球内部和外部的动力学因素，地球极点在地球表面上的位置随时间而变化，这种
现
象叫
极移
。
随时
间而变化的极点叫瞬时极，
某一时期瞬时极的平均位置叫平地级，
简称
平
极
。
4
、
动态定位是用
GPS
信号
实时
地测得运动载体的位置。按照接收机载体的运行
速度，
又将动态定位分成低动态、中等动态、高动态三种形式。
5
、
单点定
位就是独立确
定待定点在坐标系统中的绝对位置，
其定位结果属
于
WGS-84
坐
标系统。
6
、
在进行
GPS
测量时，观测量中存在着系统误差和偶然误差。其中
系统
误差影响尤其
显著。
7
、
利用
双频技术可以消除或减弱
电离层
折射对观测量的影响，基线长度不受限制，所以
定位精
度和作业效率较高。
2
、在使用
GPS
软件进行平差计算时，需要选择
横轴墨卡托投影
投
影方式。
3
、在定位工作中，可能由于卫星信号被暂时阻挡，或受到外界干扰影响，引起卫
星跟踪的
暂时中断，
使计数器无法累积计数，
这种现象叫
。
4
、双频接收机可以同时接收
L1
和
L2
信号，利用双频技术可以消除或减弱
对观测量
的影响，所以定位精度较高
，基
线长度不受
电离层折
限制，
所以作业效率较高。
5
、
PDOP
代表
空间位置图形强度因子
。
6
、从误差来源分析，
GPS
测量误差大体上可分为以下三类和与
GPS
卫星有关的误差、与
卫
星信号传播有关的误差，与接收机有关的误差）
7
、利用
GPS
进行定位有多种方式，
如果就用户接收机天线所处的状态而言，定位方式分为
定位和定位；若按参考点的不同位
置，又可
分
为定位
定位。
（静态，动态，单点，相对）
8
、
GPS
定位的实质就是根据高速
运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采取
的方法，确定待定点的空间位置。
10
、
GPS
外业实施包括
GPS
点的选埋，观测，数据传输，数据预处理
等工作。
四、名词解
释（每题
4
分，共
20
分）
1
．
整周计
数：载波相位测量的实际观测值为，由两部分组成。
其中的值为接收机计数器自
动记录的载波相位测量的整波段数，
称为整周
计数。
2
．
单点
定位：利用卫星星历及一台
GPS
接收机的观测值来独立确定该接收机在地球坐标
系中绝
对坐标的方法。
3
．
物理同步误差：卫星钟钟面时与标准
GPS
时之间的差异。
4
．
相对
论效应：
GPS
测量中由于卫星钟和接收机钟在惯性空间钟的运动速度不同以及所
处位置引
力位的不同而引起的测量误差。
5
．
SA<
/p>
：美国政府为了限制非特许用户利用
GPS
的定位
精度的一种政策。包括
ε
及
δ
技术。
前者是在广播星历中人为加入
误差，以降低卫星星
历的精度；
后者是在卫星
< br>
钟频中引入快速抖动。
6
．
卫星星
历误差：由卫星星历给出的卫
星轨道与卫星实际轨道之差。
<
/p>
7
、接收通道：跟踪、量测、处理卫星信号的设备，由无线电
元器件、数字电路等硬件和常
用软件组成
，一个接收通道在同一时间内只能接收一个卫星
信号，据工作方式不同，可分为
序贯通道、多路复用通道、多通道等。
8
、导航电文：由
卫星向用户发送的有关卫
星的位置、工作状态、卫星钟差及电离层延迟参
数等信息的一
组
二进制代码，也称数据码。
9
、
重建载波：
由于载波上已用二进制相位调
制法调制了测距码
和导航电文，故接收到的卫
星信号的相位也不连续，所以在进行载波相位测量前，必须设
法将调制信号去掉
，恢复载波，
此项工作称重建载波，一般可采用码相关法、平
方法等方
法进行。
10
、相对论效应：由于卫星钟和接收机钟所处的重力位不同，运动速度不同而导
致钟的误差，
前者为广义相对论效应，后者为狭义相对论效应，对
GPS
卫星而言，其综
合影响平均为
4.45
×
10
－
10
�
6
�
1f<
/p>
，可在生产原子钟时调低其频率的方法来解决，其变化
部分需用公
式加以改正。
11
、广域差分
GPS
：在相当大的区域中均匀布设少量
GPS
基准
站，各基准站均将观测值送
往数据处理中心以便卫星星历误差、卫星钟将、电离层延迟模
型等分
离出来，并播发给用户
的差分
GPS
系统称广域差分
GPS
。
12
、天线平均相位中心
偏差：天线对中是以其几何中心为准的，而不以平均相位中心为准，
< br>两者之差称天线平均
相位中心偏差，一般可采用归心改正法或相对定位时天
线统一指北的方法等消除其影响。
13
、
GPS
相对定位
是至少用两台
GPS
接收机，同步观测相同的
GPS
卫星，确定两台接
收
机天线之间的相对位置。
14
、同步观测环
< br>三台或三台以上接收机同步观测获得的基线
向量所构成的闭合环。
15
、
后处理星历
三台或三台以上接收机同步观测获得的基线向量所
构成的闭合环。
16
、静态定位
如果在定位时，接收机的天线在跟踪
GPS
卫星过程中，位
置处于固定不动的
静止状态，这种定位方式称为静态定位。
相对定位
确定进行同步观测
的接收机之间相对
位置的定位方法，称为相对定位。
17
、虚拟参考站系统
VRS
：各基准
站不直接向移动用户发送
DGPS
数据，而是将其发送到
控制中心，后
者依据用户的实时
请求，经过选择和计算，向用户发送
DGPS
数据
18
、
GPS
网的图形设计：根据对所布设
的
GPS
网的精度要求和其它方面的要求，设计出由
独立
GPS
边构成的多边形网（或称为
环形网）
卫星的导航电文
答：
GPS
卫星的导航电文是用户用
来定位和导航的数据
基础。它主
要包
括：卫星星历、时钟改正、电离层时延改正、工作状态信息以及
C/A
码
转换到捕捉
P
码的信息。
20
．极移
答：地球瞬时自转轴在地球上随时间而变，称为地极
移动，简称极移
21
、
Z
计数：
Z
计数实际上就是一个时间计
数，它以从每星期起始时刻开
始播发的
D
码子帧
数为单位，
< br>给出了一个子帧开始瞬间的
GPS
时间。
22. GPS
卫星的导
航电文
GPS
卫星的导航电文是用户用来定位和导航的数据基础。它
主要包括：卫星星历、
时钟改
正、电离层时延改正、工作状态信息以及
C/A
码转换到捕捉
P
码的信息。
广播星
历：
答：
卫星将地面监测站注入的有关卫
星运行轨道的信息，
通过发射导航电文传递给用
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，
这种星历就是广播星历。
23.
伪距
就是由卫星发射的测距码信号到达
GPS
接收机的传播时间乘以光速所得出的量侧距
离。由
于卫星钟、接收机钟的误差以及信号经过
电离层和对流层的延迟，量侧距离的距离
与卫星到
接收机的几何距离有一定的差值，因此，称量侧距离的伪距。
24
周跳（整周跳
变）
在
GPS
定位工作中，
由于某种原因，
如卫星信号被暂时阻挡，
或受
到外界干扰影响，
引起卫星跟踪的暂时中断，使计数器无法累积计数，这种现象称为周跳。
全球定
位系统
答：
GPS
全球定位系统是一个空基
全天候导航系统，它由美国国防部开发，用以满
足军方
在地面或近地空间获取一个通用参照系中的位置，
速度和时间信息的要
求。
26
．
星
历误差
答：实际上就是卫星位置的
确定误差。星历误差是一种起始数据误差，其大小主要
取决于卫
星跟踪站的数量及空间分布、观测值的数量及精度、轨道计算时所用的轨道模型
及定轨软件
的完善程度等。
27
．
SA
技术
答：其主要内容是：
（
1
）在广播星历中有意地
加入误差，使定位中的已知点（卫星）的位置
精度大为降低
；
（
2
）有意地在卫星钟的钟频
信号中加入误差，
使钟的频率产生快慢变化，
导
致测距精度大为降低。
28
．
伪距
答：
GPS
定位采用的是被动式单程
测距。它的信号发射时刻是卫星钟确定的，收到时刻则
是由接
收
机钟确定的，
这就在测定的卫星至
接收机的距离中，
不可避免地包含着两台钟不
< br>
同步的误
差影响，
所以称其为
伪距。
三、
问答题
< br>（
40
分）
1
．
什么叫差分定位技术
答：
将一台
GPS
接收机到安置在基准站上进行观测。根据基准站已知精
密坐标，计算出基
准站到卫星的距
离
的改正数，并有基准站实时的将这一个改正数发送出去。用户接收机在进
行
GPS
观测
的同时也接收到基准站的该正数，并对其定位结果进行改正，从而提高定位精
度。
2.
GPS
技术设计中应考虑哪些因素？
（
10
分）
答：
技
术设计主要是根据上级主管部门下达的测量
任务书和
GPS
测量规范来进行的。它的
<
/p>
总的原则是，在满足用户要求的情况下，尽可能
减少物资、人力和
时间的消耗。在工作过程
中，要考虑下面一些因素：
（
1
）测站因素；
（<
/p>
2
）
卫星因素；
（
3
）仪器因素；
（
< br>4
）后勤因素。
3
．什么是多路径误差
?
试述消弱多路径误差的
方法。
（
9
分
在
GPS
测量中，如果测站周围的反射物所反射的卫星信号进入接收机天线，
这
就和直接来
自卫星的信号产生干涉，从而使观测值偏离真值，产生多路径误差。
消多
路径误差的方法
:
（
1
）选择合适的站址
a
、
测站应远离大面积平静地水面
;
b
、
测站不宜
选择在山坡、山谷和盆地中
;
c
、
测站应离开高层建筑物
.
（
2
）对接收机天线的要求
a
、
在天线中设置抑径板
b
、
接收天线对于
极化特性不同的反射信号应该有较强的抑制作用。
载
波相位测量中
L1,L2
的多路径误差最大分别为其波长的
1/
，即
4.8cm
和
6.1cm
< br>。
4
5
、什么
是伪距单点定位？说明用户在使用
GPS
接收机进行伪距单点定位时，为何需要同时
观测
至少
4
颗
GPS
卫星？
根据
GPS
卫星星历和一台
GPS
接收机的伪距
测量观测值来直接独
立确定用户接收机天线在
WGS-84
坐标系中的绝对坐标的方法叫单点定位，也叫绝
对定
位。
由于进行伪距单点定位时，
每颗卫星的伪距测量观测值中都包含有接收机钟差这一误
差，
造
成距离测量观测值很不准确。
（需要
将接收机钟差作为一个未知数加入到伪距单点定
位的计
算中，
再加上坐标三个未知数，
所以至少需要
4
个伪距观测值，
即需要同时观测至
少
4
颗
GPS
卫星。
6
．
在全球定位系统中为何要用测距码来测定伪距？
答：用测距码测
距有下列优点：
(1)
易于将十分微弱的卫星信号从噪声的汪洋大海中提取出来；
(2)
可提
高测距精度；
(3)
可用码分多址技术来区分、处理不同卫星的信号；
(4)
便于对整个系统
进行控制和管理。
<
/p>
7
．为什么说快速而准确地确定整周模糊度是载波相位测量中的关
键问
题？
答：
(1)
精确的
< br>()rF
φ
及修复周跳后的整周计数只有与正确的
N
配合使用才有意
义，
N
出错将严重损害定位精度和可靠性。
(2)
在一般的
GPS
测量中，定位所需的时间即为
确定模糊度所需的时间，
快速确定
N
对提
高
GPS
定位速度，
提高作业效率具有重要作用。
8.
请简述差分
GPS
的基本原理。
何为位置差分？何为距离差分？
答
差分
GPS
的基本原
理：利用相距不太远的两个
GPS
测站在同一时间分别进行单点定位
时
所受到的卫星星历
误差、大气延迟误差和卫星钟差等误差源的空间相关性较好
原理，利用基准站上的观测结
果求得上述误差的
影响并通过数据链将误差改正数发送给流动
站从而提高流动站定位精
度。
位置差分：
基准站播发的差分改正数是基准站利用
GPS
测定的坐标与已知坐标之差
距
离差分：基准站播发的差分改正数是对各
GPS
卫星的距离观测值的改正数
9. <
/p>
能否采用双
频改正方法消除对流层延迟？为什么？
答：不能。因为双频改正的基础是利用两个频率在
介
质中的传播速度不同，通过测定两个频
率信号到达接收机的时
间差可以反推各自在该介
质中的延迟量。其改正原理是建立在色散效
应基础上的。对于
GPS
信号
12,ff
而言，由于
其波长较长，在对流层中基本上不存在色散效
应，两个频率的信号在其中的折射率相同，
传播速度相同，故不能用与电离层改正相同的
方
法进行对流层双频改正。
10.
什么是静态
相对定位载波测量
？为什么在静态相对定位载波测量中广泛采用求差法？
答：
（要点）
利
用载波相位测量的观测值，
确定处于静止状态，
同步跟踪观测相同的
GPS
卫星的若干台
接
收机之间的相对位置（坐标差）的定位方法，称为静态相对定位载波测量。
采用求差法的
原因：
(1)
可以消去数量庞大的多余参数，例如卫星钟差，接收机
钟差，甚至整周未知数，
从而大
大减少计算工作量。从数学上讲又是完全允许的。
(2)
对于短距离基线来说，可以
消
除很多误差的影响，例如电离层误差、对流层误差、卫星
星历误差等。
11.
什么是伪距
单点定位？说明用户在使用
GPS
接收机进行伪距单点定位时，为何需要同时
观测至少
4
颗
GPS
卫星？
答：根据
GPS
卫星星历和一台
GPS
接收机的伪距
测量观测值来直接独立
确定用户接收机天
线在
WGS-84
坐标系中的绝对坐标的方法叫单点定位，也叫绝对定位。
由于进行伪距单点
定位时，每颗卫星的伪距测量观测值中都包含有接收机钟差这一误
差，
造成距离测量观测值
很不准确。
需要将接收机钟差作为一个未知数加入到伪距单点定位的
计算中，
再加上坐标三
个未知数，
所以至少需要
4
个伪距观测值，
即需要同时观测至少
4
颗
GPS
卫星。
伪
1
．目前正在运行的全球卫星导航定位系统有美国的（<
/p>
GPS
）和俄罗斯的
（
< br>GLONASS
）
。我
国的第一代卫星导航定位系统称为（北斗卫星导航定位系统）
，欧盟计
划组建的卫星导航定
位系统称为（<
/p>
GALILEO
）
。
2
．
GPS
卫星系统由空间部分、
（
地面控
制部分
）和（
用户部分
）三部分组成。
3
．按用途将
GPS
接收机分为（导航型接收机）
、
（测地型接收机）和（
授时型接收机）三种。
4
．根据测距的原理，可将
GPS
定位的方法
分为（
伪距法定位
）
、载波相位测量定位和（差
分
GPS
定位）三种。
5
．
GPS
卫星发送
的信号是由载波、
（
测距码
）和（
导航电文
）三部分组成的。
6
．广域差分可纠正的误
差种类包括
（
< br>
星历误差）
、
（
大气延时误差
）
和
（
卫星钟差误差
）
。
7
．
单站差分
GPS
按
基准站发送的信息方式来分，
可分为
（
位置差分
）
、
（
伪距差分
）
和
相位差分。
8
．
GPS
测量中，减弱电离层影响的措施包括（利用双频观测）
、
（利用
电离层改正模型）和
利用同
步观测求差。
9
．
GPS
测量中，与卫星有关的误差包括
(
卫星星历误差）和（卫星钟的
钟误
差
）和（相对
论效应
）
。
10
．多路径误差的大小取决于（
间接波的强弱
）和（
用户接