gps复习资料汇集 22页

-《GPS原理与应用》考试大纲课程编号：16010011课程类别：专业必修总学时数：60（其中含实践课17学时）学分：3学分一、考试要求主要考查学生对GPS定位和导航基本原理、GPS接收机、GPS数据处理等基础知识和基本技能与方法的掌握程度。了解GPS在平面控制测量、高程测量、地球动力学、海洋测绘、精密工程测量和工程变形监测、导航等方面的应用。通过考试，可以使学生加深对《GPS原理与应用》这门专业课程有关基础知识、基本技能的掌握。本门课程考核要求由低到高共分为“了解”、“掌握”、“熟练掌握”三个层次。其含义：了解，指学生能懂得所学知识，能在有关问题中认识或再现它们；掌握，指学生清楚地理解所学知识，并且能在实践中正确地使用它们；熟练掌握，指学生能较为深刻理解所学知识，在此基础上能够准确、熟练地使用它们去解决较为简单的实际问题。二、考试内容第一章绪论（1）了解GPS的概念及其由来（2）掌握GPS的特点，包括与其他导航系统相比及与经典测量技术相比的特点第二章GPS系统组成1．GPS卫星星座（1）了解GPS星座构成（2）了解GPS卫星及其功能2．地面监控系统（1）了解主控站的分布、功能等（2）了解监控站的分布、功能等（3）了解注入站的分布、功能等3．GPS信号接收机（1）了解GPS接收机及其分类（2）了解GPS接收机通道的概念（3）掌握GPS接收机的基本工作原理（4）了解GPS接收机的天线第三章GPS定位的坐标系统和时间系统1．坐标系统的类型（1）了解空间固定的坐标系统（2）了解与地球固联的坐标系统2．协议天球坐标系（1）掌握天球的基本概念（2）掌握天球坐标系（3）熟练掌握协议天球坐标系3．协议地球坐标系-页脚--\n-（1）了解地球坐标系（2）了解协议地球坐标系（3）熟练掌握协议地球地球坐标系与协议天球坐标系的转换4．大地测量基准及其转换（1）了解经典大地测量基准（2）了解卫星大地测量基准5．时间系统（1）掌握有关时间的基本概念（2）了解世界时系统（3）了解原子时（4）掌握协调世界时（5）熟练掌握GPS时间系统第四章卫星运动的基础知识及GPS卫星的坐标计算1．概述（1）了解卫星轨道在GPS定位中的意义（2）掌握影响卫星轨道的因素及研究方法2．卫星的无摄运动（1）掌握开普勒一、二、三定律及其意义（2）熟练掌握无摄卫星轨道的描述3．卫星的受摄运动（1）掌握卫星运动的摄动力（2）了解地球引力场摄动力的影响4．GPS卫星的星历（1）掌握GSP卫星星历的概念（2）掌握预报星历（3）掌握后处理星历5．GPS卫星的坐标计算第五章GPS信号1．导航电文（1）掌握导航电文及其格式（2）掌握导航电文的内容2．卫星在轨位置计算（1）了解卫星的瞬时位置（2）了解速度的确定3．GPS卫星信号（1）熟练掌握GPS卫星信号的构成4．SA和AS政策及对策（1）了解当前美国对GPS用户的主要限制性政策（2）了解非特许GPS用户对美国限制性政策的措施第六章GPS卫星定位原理1．概述（1）掌握GPS定位的方法（2）掌握基本观测量2．GSP绝对定位原理（1）掌握测码伪距观测方程及其线性化（2）掌握测相伪距观测方程及其线性化-页脚--\n-3．观测卫星的几何分布与GPS授时（1）了解卫星集合分布精度因子（2）掌握GPS测时4．GPS相对定位（1）熟练掌握相对定位的概念（2）熟练掌握静态相对定位的观测方程及其解算5．差分定位原理（1）掌握伪距差分原理（2）掌握位置差分原理（3）掌握载波相位差分原理6．动态定位7．广域差分GPS（1）掌握单基准站差分（2）掌握局部区域差分（3）掌握广域差分第七章GPS误差1．熟练掌握误差分类2．与卫星有关的误差（1）熟练掌握GPS卫星星历误差（2）熟练掌握卫星钟差误差（3）掌握相对论误差3．与信号传播有关的误差（1）了解电离层折射误差（2）了解对流层折射误差（3）了解多路径效应4．与接收机有关的误差（1）了解观测误差（2）了解接收机钟差误差（3）了解载波相位观测的整周未知数（4）了解天线相位中心偏差5．其他误差（1）了解地球自转的影响（2）了解地球潮汐的改正第八章数据采集与处理1．熟练掌握外业准备2．熟练掌握外业实施3．熟练掌握内业数据处理第九章GPS应用1．了解GPS日常应用2．了解科学研究中应用3．了解3S技术集成三、考试方式1.考试类别：闭卷，笔试2.记分方式：100分制3.考试时量：120分钟4.试题总数：约5—6大题-页脚--\n-1.命题指导思想与原则命题总的指导思想是：全面考查学生对本课程的基本原理、基本概念和主要知识点的学习、理解和掌握的情况。命题的原则是：题目尽量多、各题分量小，范围广，最基本知识占60%左右，稍微灵活一点的题目占20%左右，发挥主观应用能力的占20%左右。其中，客观性试题应占绝大部分。6、题目类型：（1）单选题：主要考查学生对基础知识理解的精确程度。（在本题的每一小题的备选答案中，只有一个答案是正确的，请把你认为正确答案的题号，填入题干的括号内。多选不给分。每题2分，共20分）。（2）填空题：主要考查学生对一些最基本概念、知识的理解、掌握和记忆程度（每空1分，共15分）。（3）名词解释题：考查学生对基本概念的理解和掌握的程度。（每题3分，共15分）。（4）简答题：考查学生对《GPS原理与应用》基本原理的理解和掌握程度。（下列8题可任作4题。若每题都作，只评阅前5题。每题4分，共20分）。（5）论述题：主要考查学生对所学的基本概念、基本原理的全面理解，综合分析和运用所学知识分析和研究现实问题的能力。（每题10分，共20分）。（6）计算分析题：考查学生根据给出的条件，计算并分析结果，从而解决问题的能力。（每题10分，共10分）。7、各类题型的特点和考试的目的（1）单选题。具有简单、准确、客观的特点，主要考查学生对基本概念的理解、掌握的准确程度。（2）填空题。具有要求填写内容少，答案具有唯一性。主要考查学生对一些基本知识的理解、掌握和记忆是否准确。（3）名词解释题。具有解释内容较少，答案比较规范的特点。主要考查学生对基本概念的理解、掌握程度。（4）简答题：主要是要求学生简单的回答一些基本原理。主要考查学生对基本原理的理解、掌握程度。（5）论述题：为难度较大的题目，具有覆盖范围广、灵活性大的特点。主要考查学生对基本概念、原理的全面理解掌握、综合分析和运用所学知识分析和研究实际问题的能力。（6）计算分析题：考查学生根据给出的条件，计算并分析结果，从而解决问题的能力。8、平时成绩占总成绩20%，平时成绩以出勤和书面作业形式进行考查。四、教材及参考书目教材：徐绍铨等.GPS测量原理及应用，武汉大学出版社，2001年参考书目：周忠谟等.GPS卫星测量原理与应用，测绘出版社，1992年。刘基余等.GPS卫星导航定位原理与方法.科学出版社，2003年。刘大杰等.全球定位系统的原理与数据处理，同济大学出版社，1996年。李天文.GPS原理及应用.科学出版社，2004年。-页脚--\n-第一章绪论（1）了解GPS的概念及其由来由来：常规测量无法实现远距离的联测定位以及实时定位，因此引发了人们采用新的技术。早期的卫星定位技术是利用人造地球卫星进行点位测量的。仅仅将卫星作为空间测量目标，后来发展到了把卫星作为动态已知点的高级阶段。概念：P2全球定位系统该系统是以卫星为基础的无线电导航定位系统，具有全能性、全球性、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）掌握GPS的特点，包括与其他导航系统相比及与经典测量技术相比的特点特点：P81、观测站之间无需通视2、定位精度高3、观测时间短4、提供三维坐标5、操作简便6、全天侯作业7、功能多、应用广。与其他导航系统相比及的特点：1、全球地面连续覆盖在地球上任何地点任何时刻，高度角15°以上，平均可同时观测到6颗卫星。2、功能多，精度高（静态：毫米级；动态：厘米级）3、实时定位4、应用广泛与经典测量技术相比：1、全天候作业2、观测站之间无需通视3、定位精度高4、观测时间短5、大大节省人力资源6、测线长度不受限制7、操作简便8、生产成本低第二章GPS系统组成1．GPS卫星星座（1）了解GPS星座构成由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成，记作（21+3）GPS星座。（2）了解GPS卫星及其功能为了解算测站三维坐标，必须观测4颗GPS卫星，称为定位星座卫星编号方法：按发射先后次序、PRN（伪随机噪声码）编号（定位测量中常用）、NASA编号、国际编号等-页脚--\n-精码：P码；粗码：C/A码（S码）核心部件：高精度时钟、导航电文存储器、双频发射和接收机以及微处理器功能：1、接收和储存由地面监控站发来的导航信息，并执行它的控制指令；2、利用微处理机进行部分必要的数据处理工作；3、通过星载高精度的原子钟提供精密的时间基准；4、向用户发送导航与定位信息；5、通过指令调整卫星的姿态，或启用备用卫星。2．地面监控系统（1）了解主控站、监控站、注入站的分布、功能等一个主控站：科罗拉多功能：1、编制导航电文，传送到注入站。2、提供全球定位系统的时间基准。3、诊断所有地面支撑系统和天空卫星的健康状况，确保整个系统正常工作。4、调整偏离轨道的卫星，启用备用卫星三个注入站：阿松森岛、狄哥加西亚、卡瓦加兰功能：将主控站发来的导航电文注入到相应卫星的存储系统，并监测注入信息的正确性。五个监测站：位于主控站和注入站，以及夏威夷为主控站提供卫星的观测数据3．GPS信号接收机（1）了解GPS接收机及其分类一种能够接收、跟踪、变换和测量GPS卫星导航定位信号的无线电接收设备，既具有无线电接收设备的共性，又具有捕获、跟踪和处理微弱的GPS卫星信号的特性。分类：按用途分：1)导航型接收机米级精度，实时数据处理2)测地型接收机厘米级精度，测后数据处理3)授时型接收机专用于时间测定按载波频率分1)单频接收机只能接收L1载波信号，测定载波相位观测值进行定位。只适用于短基线(小于15km)的精密定位。2)双频接收机可以同时接收L1和L2载波信号。可用于长达几千公里的精密定位。按通道数分1)多通道接收机-页脚--\n-具有多个信号通道，每个通道只能连续跟踪一个卫星信号1)序贯通道接收机通常只有1~2个通道，在软件控制下，按时序依次对卫星信号进行跟踪和量测。量测一个循环所需时间较长。2)多路多用通道接收机通常只有1~2个通道，在软件控制下，按时序依次对卫星信号进行跟踪和量测。量测一个循环所需时间较短。按工作原理分：1)码相关型接收机利用码相关技术得到载波伪距观测值2)平方型接收机利用平方技术去掉调制信号，恢复载波信号。通过比较机内产生的载波与接收到的载波信号的相位差测定伪距。3)混合型接收机测量工作中广泛使用4)干涉型接收机将卫星作为射电源，采用干涉测量方法测定测站间距离。（2）了解GPS接收机通道的概念信号通道：不同卫星的信号经由天线进入接收机的“路径”，实现对卫星信号的跟踪、处理和测量。软硬件结合的电路，是接收机的核心（3）掌握GPS接收机的基本工作原理1)码相关技术a)码跟踪回路该回路中的PRN发生器，产生一个与卫星发射的测距码结构完全相同的复制码。在相关器中，对测距码和复制码进行相关分析，当相关系数最大时，可测定出卫星信号到达接收机天线的传播时间。把卫星信号和复制码混频，将混频后的信号通过带通滤波器，消去卫星信号中的伪随机噪声码（C/A码或P码），获取仅具有导航电文和载波的信号。b)载波跟踪回路去掉伪随机噪声码的卫星信号进入回路后，进行载波相位测量，并解调出导航电文。码相关技术优点：-既可进行伪距测量，又可进行载波相位测量，并能获得导航电文-良好的信噪比码相关技术缺点：-用户须掌握伪随机码的结构。但由于美国的SA政策，一般用户无法采用码相关技术获得L2载波的观测值，因而不能通过双频技术来减弱电离层折射的影响2)平方技术为了克服SA政策的影响，1982年美国学者Counselman提出了平方技术基本思想：-页脚--\n-本机振荡器产生一个参考载波信号，经倍频后与卫星信号混频，得到一个频率较低的信号，将该信号平方后，产生一个消去调制码（测距码和数据码）的纯载波信号。平方技术优点：-无需掌握测距码的结构，便能获得载波信号。从而可通过双频技术减弱电离层折射的影响，提高定位的精度。平方技术缺点-无法获得导航电文和时间信息，需通过其它方法获得星历。同时在作业开始和结束时须进行时间对比。-卫星信号平方时使信噪比降低。1)综合型技术利用数字化通信中的自相关技术，无需掌握测距码的结构，而能获得测距码相位的量测值。综合型技术优点-无需掌握测距码的结构综合型技术缺点-无法获得导航电文和时间信息。-由于获得的是测距码的相位，所以观测量的精度较低。（4）了解GPS接收机的天线天线：将GPS卫星信号的极微弱的电磁波能转化为相应的电流。第三章GPS定位的坐标系统和时间系统坐标系统的类型（1）了解空间固定的坐标系统地球坐标系：固定在地球上的坐标系天球坐标系：与地球自转无关天球坐标系与地球坐标系：1.空间直角坐标系（便于进行坐标转换，三个基本要素）2.天球坐标系（确定卫星位置）3.大地坐标系（确定观测站位置）4.站心赤道与站心地平直角坐标系（用于描述卫星与观测站间关系）5.卫星测量中常用坐标系（2）了解与地球固联的坐标系统协议天球坐标系（1）掌握天球的基本概念天球：以地球质心为中心，半径为任意长度的一个假想球体（2）掌握天球坐标系天球坐标系：描述人造卫星的位置。与地球自转无关。属于球面坐标系。地球——质心春分点轴——X轴天球极轴——Z轴垂直于X、Z轴——Y轴-页脚--\n-天球极轴春分点轴球面坐标系与直角坐标系的转换：(X,Y,Z)Û(r,α,δ)直角坐标系参数球面坐标系参数（3）熟练掌握协议天球坐标系3．协议地球坐标系（1）了解地球坐标系在大地测量中表示地面点的位置通过一个辅助面（参考椭球面）定义不同的参考椭球面，不同的大地坐标系大地坐标系参数：L：大地经度B：大地纬度H：大地高程（2）了解协议地球坐标系（3）熟练掌握协议地球地球坐标系与协议天球坐标系的转换4．大地测量基准及其转换（1）了解经典大地测量基准（2）了解卫星大地测量基准5．时间系统（1）掌握有关时间的基本概念时间系统：尺度（时间单位）、原点（历元）恒星日：春分点连续两次经过本地子午圈的时间间隔为一恒星日。一恒星日分为24个恒星时。恒星时具有地方性：同一瞬间不同测站的恒星时不同平太阳：一个天球上的假设点，在天球上的视运动是均匀的。平太阳日：平太阳连续两次经过本地子午圈的时间间隔。平太阳时具有地方性-页脚--\n-（2）了解世界时系统世界时：以平子夜为零时起算的格林尼治平太阳时与平太阳时尺度相同，但起算点不同（3）了解原子时原子秒长：位于海平面上的铯Cs133原子基态的两个超精细能级，在零磁场中跃迁辐射震荡9,192,631,770周所持续的时间。起点：1958年1月1日0时0秒（4）掌握协调世界时采用原子秒长，因原子时比世界时每年快约1秒，使用跳秒的方法使协调时与世界时的时刻接近，其差不超过1秒（5）熟练掌握GPS时间系统尺度：原子时秒长原点：1980年1月6日协调世界时0时与协调世界时的差异定期公布与原子时有19秒的常量偏差第四章卫星运动的基础知识及GPS卫星的坐标计算概述（1）了解卫星轨道在GPS定位中的意义在利用GPS进行导航和测量时，卫星是做为位置已知的高空观测目标，所以其轨道误差将影响定位精度。为了制订GPS测量的观测计划和便于捕获卫星发射的信号，需要知道卫星的轨道参数。（2）掌握影响卫星轨道的因素及研究方法影响因素：1)地球对卫星的引力（主要）2)太阳、月亮对卫星的引力；3)大气阻力；4)太阳光压；5)地球潮汐力等研究方法：地球质心引力（中心引力）——无摄运动摄动力（非中心引力及其它）——受摄运动二体问题：将地球和卫星视为两个质点，仅考虑地球质心引力研究卫星运动规律。研究卫星运动的步骤：Step1.研究卫星的无摄运动规律，描述卫星轨道的基本特征Step2.研究各种摄动力的影响，对卫星的无摄轨道修正Step3.确定卫星受摄运动轨道的瞬时特征:2．卫星的无摄运动（1）掌握开普勒一、二、三定律及其意义开普勒第一定律：卫星运动的轨道是一个椭圆，该椭圆的一个焦点与地球的质心相重合。-页脚--\n-意义：建立开普勒椭圆开普勒第二定律：卫星的地心向径，即地球质心与卫星质心间的距离向量，在相同的时间内扫过的面积相等。确定卫星轨道形状、大小和确定卫星轨道平面与地球卫星在轨道上的瞬时位置的相对位置和方向a（椭圆长半径）W（升交点赤经）e（偏心率）i（轨道面倾角）V（真近点角）【为时间的函数，需计算出】w（近地点角距）意义：通过开普勒轨道6个参数可以确定出卫星在轨道平面上的瞬间位置和速度。开普勒第三定律：平近点角(M)：M=n(t-t)n—卫星平均角速度t—卫星过近地点时刻，已知偏近点角(E)：开普勒轨道方程:M=E–esinE真近点角(V)：用偏近点角E代替真近点角V（2）熟练掌握无摄卫星轨道的描述3．卫星的受摄运动（1）掌握卫星运动的摄动力1)地球引力2)日、月引力3)太阳辐射压力4)地球潮汐作用力5)大气阻力（2）了解地球引力场摄动力的影响地球引力场对卫星的引力包括地球质心引力和地球引力场摄动力a)引起轨道面在空间的旋转使升交点沿地球赤道产生缓慢的移动，进而使升交点的赤经W产生周期性变化。b)引起近地点在轨道面内旋转使得开普勒椭圆在轨道面内定向改变，引起轨道近地点角距w的缓慢变化。c)引起平近点角的变化-页脚--\n-4．GPS卫星的星历（1）掌握GSP卫星星历的概念卫星星历：一组对应某一时刻的轨道参数及其变率。由星历可计算出任一时刻的卫星位置及其速度（2）掌握预报星历（广播星历）§以跟踪站已往时间的观测资料推求的参考轨道参数为基础§包括相对某一参考历元的开普勒轨道参数和必要的轨道摄动改正项参数。§通过导航电文传递给用户，每小时更新一次。§参考星历：相应参考历元的开普勒轨道参数。§用轨道参数的摄动项对已知的参考星历加以改正，可外推出任意观测历元的卫星星历。预报星历参数：16个§1个参考时刻参数§6个对应参考时刻的开普勒轨道参数§9个反映摄动力影响的参数预报星历传送波码：§C/A码星历：精度低，民用§P码星历：精度高，军事目的预报星历精度较低，难以满足精密定位工作的需求（3）掌握后处理星历（精密星历）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，应用与确定预报星历相似的方法，计算的卫星星历。这种星历通常是在事后向用户提供的在用户观测时的卫星精密轨道信息，因此称后处理星历或精密星历。该星历的精度目前可达分米。后处理星历一般不通过卫星的无线电信号向用户传递，而是通过磁盘、电视、电传、卫星通讯等方式有偿地为所需要的用户服务。5．GPS卫星的坐标计算第五章GPS信号导航电文（1）掌握导航电文及其格式导航电文：是用户用来定位和导航的数据基础信息以二进制码的形式，按规定格式组成，按帧向外播送，又叫数据码（D码）（2）掌握导航电文的内容-页脚--\n-卫星星历、时钟改正、电离层时延改正、工作状态信息、C/A码转换到捕获P码的信息。2．卫星在轨位置计算（1）了解卫星的瞬时位置根据开普勒轨道参数，可计算卫星在不同坐标系中的瞬时坐标，而在实际工作中，由于轨道摄动的影响，具体计算方法有所不同。（2）了解速度的确定3．GPS卫星信号（1）熟练掌握GPS卫星信号的构成GPS卫星信号：是GPS卫星向广大用户发送的用于导航定位的调制波。包括：1.载波使用L波段的两种载波：L1载波和L2载波2.测距码（C/A码和P码）（属于伪随机噪声码）粗测距码C/A码和精测距码P码作用：a)给用户传送导航电文（D码）b)用于测量信号接收天线和GPS卫星之间的距离c)用于识别来自不同GPS卫星而同时到达接收天线的GPS信号3.数据码（D码，导航电文）导航电文卫星的测距码和数据码采用调相技术调制到载波上电文D码————伪随机噪声码的P码————组合码P(t)D(t)————L波段载波调制形成调制4．SA和AS政策及对策（1）了解当前美国对GPS用户的主要限制性政策SA政策：人为引入干涉信号，导致非特许用户不能够获得高精度实时导航定位的秘密方法。内容-对卫星基准频率所采用的d（dither)技术-对导航电文采用的e技术（降低C/A码精度）-对P码采用的译密技术（AS技术）（2）了解非特许GPS用户对美国限制性政策的措施1)应用P-W技术和L1与L2交叉相关技术，使L2载波相位观测值得到恢复，其精度与使用P码相同2)研制能同时接受GPS和GLONASS信号的接收机3)发展DGPS和WADGPS差分GPS系统4)建立独立的GPS测轨系统5)建立独立的卫星导航与独立系统第六章GPS卫星定位原理（图示法）概述-页脚--\n-（1）掌握GPS定位的方法分类：依据测距的原理划分：1）伪距法定位（测码）2）载波相位测量定位（测相）3）差分GPS定位根据待定点的运动状态划分：1）静态定位2）动态定位基本原理：应用测距交会的原理，利用三颗以上卫星的已知空间位置交会出地面未知点（用户接收机）的位置。测距交会：§测角交会法前方、侧方、后方交会§测边交会法两条边可确定P点坐标，为了检核和提高精度，增加第3条边（2）掌握基本观测量P点的三维坐标（X，Y，Z）2．GPS绝对定位原理（1）掌握测码伪距观测方程及其线性化伪距：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测距离。由于各种误差的存在，与卫星到测站的实际几何距离有一定差值。伪距测量原理：三种时间系统：1)各颗GPS卫星的时间标准2)各台GPS信号接收机的时间标准3)统一上述时间标准的GPS时间系统-页脚--\n-伪距定位方程P——待测距离——信号传播经电离层的延迟——大气对流层的延迟——钟差等效距离之和上式中有4个未知数（用户三维坐标和接收机的钟差dT）。这样在任何一个观测瞬间，用户至少需要同时观测4颗卫星，以便解算4个未知数。（2）掌握测相伪距观测方程及其线性化接收机k对卫星j的载波相位测量的观测方程：•f：接收机产生的固定参考频率•c:光速•ρ：卫星至接收机之间的距离（未知数）•δρ1：电离层影响•δρ2：对流层影响•δta：卫星钟差•δtb：接收机钟差（未知数）-页脚--\n-3．观测卫星的几何分布与GPS授时（1）了解卫星集合分布精度因子（2）掌握GPS测时4．GPS相对定位（1）熟练掌握相对定位的概念用两台GPS接收机分别安置在基线的两端，同步观测相同的GPS卫星，以确定两台接收机天线之间的相对位置（坐标差）（2）熟练掌握静态相对定位的观测方程及其解算在高精度静态相对定位中，在仅有两台接收机时，应将单独测定的基线向量联结成向量网（三角网或导线网）在有多台接收机时，应采用网定位方式。由于这种方式包含有许多检核条件，网的几何强度好，可以检核和控制多种误差的影响。静态相对定位中观测值的线性组合：对两个或多个观测站同步观测相同卫星的观测值求差，可有效地消除或减弱各种误差的影响。可在接收机间、卫星间、不同历元间求差一次差、二次差、三次差一次差：将观测值直接相减，所得结果被当作虚拟观测值对于卫星j，ti时刻站间一次差分：二次差（双差）：对一次差分值继续求差，所得结果仍可被当作虚拟观测值。星站二次差分：站间一次差站间一次差三次差：对二次差分值继续求差在接收机、卫星、历元之间求三次差：ti时刻接收机1、2对卫星k、j的双差观测值ti+1时刻接收机1、2对卫星k、j的双差观测值5．差分定位原理-页脚--\n-（1）掌握伪距差分原理根据基准站精确坐标和测出的卫星地心坐标，求出卫星至基准站的真正距离，计算伪距改正数及其变化率；用户根据伪距改正数及其变化率求出改正后的伪距，计算用户接收机坐标。（2）掌握位置差分原理计算基准站的精密坐标与观测坐标的改正数；基准站发送坐标改正数，用户接收机接收其并对自身观测值进行修正（3）掌握载波相位差分原理1)RTK（RealTimeKinematic）技术实时处理两个观测站载波相位观测量的差分方法。2)修正法（准RTK）：将基准接收机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，再解求坐标3)差分法（真RTK）：将基准接收机的载波相位发送给用户，进行求差解算坐标6．动态定位7．广域差分GPS（1）掌握单基准站差分按基准站发送的信息方式来分：位置差分、伪距差分、载波相位差分（2）掌握局部区域差分在局部区域布设差分GPS网，该网由若干个基准站组成，通常还包含一个或数个监控站。位于区域中的用户根据多个基准站提供的改正信息，经平差后求得自己的改正数。用户接收机通常采用加权平均法或最小方差法对来自多个基准站的改正信息进行平差计算，求得自己的坐标改正数或距离改正数用户与基准站之间的距离一般在500km以内才能获得较好的精度（3）掌握广域差分广域差分原理：对GPS观测量的误差源加以区分，并单独对每一误差源分别加以“模型化”，然后将计算出的每一误差源的数值，通过数据链传输给用户，对用户GPS定位的误差加以改正。广域差分可纠正的误差种类：1)星历误差依赖区域精密定轨，确定精密星历，取代广播星历2)大气延时误差通过建立精确的区域大气延时模型，能够精确地计算出作用区内的大气时延量3)卫星钟差误差可计算出卫星钟各时刻的精确钟差广域差分的工作流程：1)在已知坐标的若干监测站上，跟踪观测GPS卫星的伪距、相位等信息；2)将测得的伪距、相位和电离层延时的量测结果传输到中心站；3)中心站计算出星历误差改正、卫星钟差改正及电离层延迟误差改正；4)将上述改正数用数据通信链传输到用户站；5)用户利用这些改正数修正自己的观测值，计算出精密结果。-页脚--\n-广域差分的特点：1)定位精度对空间距离的敏感程度比局部区域差分低得多；2)更大的经济效益；3)定位精度均匀分布，且精度高；4)覆盖区域广；5)硬件昂贵，技术复杂。可靠性和安全性不如单个的局域差分。第七章GPS误差1．熟练掌握误差分类偏差（bias）误差（error）-偶然误差（随机误差）-系统误差2．与卫星有关的误差（1）熟练掌握GPS卫星星历误差概念：由星历给出的卫星位置与实际位置之差。产生原因：卫星在运动时受到多种摄动力的复杂影响，而地面监测站难以充分可靠地测定这些作用力，星历预报时产生误差在一个观测时间段内属系统误差星历数据来源：1)广播星历2)实测星历解决星历误差的方法：1)建立自己的卫星跟踪网独立定轨2)轨道松弛法3)同步观测值求差（2）熟练掌握卫星钟差误差钟差（偏差）：每颗GPS卫星的时钟相对于GPS时间系统的差值消除卫星钟的钟误差方法：在接收机间采用求一次差等方法（3）掌握相对论误差相对论效应含义：由于卫星钟和接收机钟所处的状态（速度和重力位）不同而引起二者之间产生相对钟误差的现象解决相对论效应的办法制造卫星时钟时预先把频率降低相对论误差：GPS卫星轨道是一个椭圆，轨道上各点的运行速度各不相同。所以，相对论效应频率补偿就不是一个常数。频率补偿残差称为相对论效应误差3．与信号传播有关的误差（1）了解电离层折射误差§GPS信号通过电离层时，信号的路径会发生弯曲，传播速度会发生变化-页脚--\n-§电离层折射误差：GPS信号的传播时间乘以真空中光速得到的距离与站星间的几何距离的偏差。（2）了解对流层折射误差§GPS信号通过对流层时，传播路径发生弯曲，从而使测量距离产生偏差。§与信号的高度角有关，当在天顶方向（高度角为90°），影响达2.3m；当在地面方向（高度角为10°），影响可达20m（3）了解多路径效应§多路径误差：间接波对直接波的破坏性干涉而引起的站星距离误差4．与接收机有关的误差（1）了解观测误差（2）了解接收机钟差误差GPS接收机一般采用高精度的石英钟，稳定度约为10-9若接收机钟与卫星钟间的同步差为1ms，则由此引起的等效距离误差约为300m减弱接收机钟误差的方法：1)把每个观测时刻的接收机钟差当作一个独立的未知数，在数据处理中与观测站的位置参数一并求解；2)认为各观测时刻的接收机钟差之间是相关的，将接收机钟差表示为时间多项式，在观测量的平差计算中求解多项式的系数；3)在卫星间求一次差。（3）了解载波相位观测的整周未知数（4）了解天线相位中心偏差盘P985．其他误差P98（1）了解地球自转的影响（2）了解地球潮汐的改正第八章数据采集与处理1．熟练掌握外业准备1)测区踏勘a)交通b)水系分布c)植被d)控制点分布e)居民点分布f)当地风俗民情2)资料收集a)各类图件：地形图、交通图等b)各类控制点成果c)测区有关的地质、气象、通信等资料d)城市及乡村行政区划表3)设备、器材筹备及人员组织-页脚--\n-a)仪器、计算机及配套设备b)机动设备及通信设备c)施工器材，计划油料，材料的消耗d)组建施工队伍e)详细的投资预算1)拟订外业观测计划拟订依据：a)GPS网的规模大小b)卫星星座几何图形强度c)接收机数量d)交通、通信及后勤保障主要内容：a)编制GPS卫星的可见性预报图在高度角大于15°的限制下，输入测区中心某一测站的概略坐标、日期、时间，使用不超过20天的卫星星历，即可编制卫星的可见性预报图b)选择卫星的几何图形强度空间位置因子（PDOP）不应大于6c)选择最佳观测时段卫星多于4颗且分布均匀，PDOP值小于6的时段2)设计GPS网与地面网的联测方案a)观测区域的设计与划分当GPS点较多、网规模较大，而接收机数目有限时，可实行分区观测。相邻分区应设置不少于3个的公共点b)编排作业调度表包括：观测时段、测站号、测站名及接收机号等c)编排外业观测通知单每次出测前填写【一般在GPS网中至少要重合观测三个以上的地面控制点（尽量选择水准点）作为约束点。】3)GPS接收机选型及检验检验：a)一般检验各部件及其附件是否齐全、完好，紧固部分是否松动，使用手册及资料是否齐全。校正水准器和光学对中器。气象测量仪表送气象部门检测b)通电检验通电后信号灯、按键、显示系统和仪表的工作情况，自检情况c)实测检验用标准基线检验；已知坐标、边长检验；零基线检验；相位中心偏移量检验。至少每年测试一次4)技术设计书编写a)任务来源及工作量b)测区概况c)布网方案d)选点与埋标-页脚--\n-a)观测b)数据处理c)完成任务的措施2．熟练掌握外业实施1)选点a)点位应设在易于安装接受设备、视野开阔的较高处b)点位目标要显著，视场周围15°以上不应有障碍物c)点位应远离大功率无线电发射源等；远离高压输电线和微波无线电信号传送通道d)点位附近不应有大面积水域或其它强烈干扰信号接收的物体e)点位应选在交通方便，有利于其他观测手段扩展与联测的地方f)地面基础稳定，易于点的保存g)选点人员应按技术设计进行踏勘，在实地按要求选定点位。当利用旧点时，应对旧点进行检查，符合要求方可利用h)网形应有利于同步观测边、点联结i)当所选点位需要进行水准联测时，选点人员应实地踏勘水准路线，提出建议2)标志埋设a)一般应埋设具有中心标志的标石b)填写点之记c)提交的资料-点之记-选点网图-土地占用批准文件与测量标志委托保管书-选点与埋石工作技术总结3)观测工作a)天线安置b)开机观测c)观测记录3．熟练掌握内业数据处理基本步骤：数据采集——数据传输——预处理——基线解算——GPS网平差数据预处理（基线解算）主要目的：1)对数据进行平滑滤波检验，剔除粗差；2)统一数据文件格式并加工成标准化文件；3)找出整周跳变点并修复观测值；4)对观测值进行各种模型改正。主要内容：1)数据传输：将接收机记录的观测数据传输到磁盘或其它介质上2)数据分流：从原始记录中，通过解码将各种数据分类整理，剔除无效观测值和冗余信息，形成各种数据文件（如星历文件、观测文件和测站信息文件等）-页脚--\n-1)统一数据文件格式将不同类型接收机的数据记录格式、项目和采样间隔，统一为标准化的文件格式2)卫星轨道的标准化：采用多项式拟合法，平滑GPS卫星每小时发送的轨道参数3)探测周跳、修复载波相位观测值4)对观测值进行必要改正在观测值中加入对流层改正，单频接收的观测值中加入电离层改正第九章GPS应用1．了解GPS日常应用2．了解科学研究中应用3．了解3S技术集成-页脚--