卫星导航定位技术与应用 第五章_智慧树知到答案2021年

第五章 GPS卫星定位基本原理：本章节包括伪距测量原理、伪距测量观测方程、载波相位测量原理、载波相位测量观测方程、绝对定位、相对定位、周跳的产生及其特点、周跳探测方法、 RTK测量、伪距差分GPS、广域差分。5.1伪距测量原理:测距码都属于伪随机噪声码，伪随机噪声码具有与随机码十分相似的自相关特性，但却是按照一定规律编排起来的可以复制的周期性序列，它的自相关特性不但非常有助于GPS接收机快速的检测到自相关函数的主峰，而且有利于精确测量主峰的位置，降低对码相位的测量误差。其测距过程包括卫星信号的搜索、卫星信号的锁定和观测值的输出三个步骤。
5.2伪距测量观测方程:测距码信号真正的传播时间与传播速度c的乘积，还需要加上电离层延迟改正和对流层延迟改正后，才等于真正的几何距离。真正的几何距离是用户位置与卫星位置的函数。伪距观测方程中的卫星位置是在信号发射时刻，接收机为位置是信号接收时刻的位置。卫星星历误差、多路径误差、观测噪声等均无法模型化，故在观测方程中忽略。
5.3载波相位测量原理:理论上卫星到接收机的距离是用两点间的相位差乘以波长，但是卫星端并不量测相位值。考虑到卫星始终是按照标称载波频率产生和发射载波的，所以接收机就可以如此虚拟复制这一卫星端的载波信号。在这种情况下，任意时刻在接收机处虚拟复制信号的相位都等于卫星所产生载波相位。接收机的测相装置来量测载波相位时，能测定的只是不足一周的部分，接收机输出的相位差其实只是完整相位差的一个部分，只有与整周模糊度结合起来，才是完整的相位差。
5.4载波相位测量观测方程:建立载波相位测量观测方程的与伪距测量类似，只是观测值的类型不同，把伪距测量观测方程中相应的观测值替换成载波相位观测值，得到载波相位测量观测方程。载波相位测量观测方程中的整周模糊度是个未知量，通常和接收机位置一起作为待定参数。整周模糊度的出现，使载波相位测量数据处理工作变得较为复杂麻烦。目前所有优于cm级的高精度定位中载波相位观测值占据了主导地位，而伪距观测则主要作为辅助用途。
5.5绝对定位:绝对定位的原理跟后方交会一样，用户接收机通过观测到若干颗卫星之间的伪距，结合卫星星历计算出来卫星的三维位置，进而得到待定点的位置。由于接收机用的石英钟，它的稳定性很差，所以是时刻变化的，难以模型化，因此接收机钟差和接收机的位置一起作为未知量。在精度评定时，可以用传统的中误差指标，也可以用DOP值来评定。
5.6相对定位:确定同步观测接收机之间的相对位置的定位方法称为相对定位。与绝对定位不同，相对定位通常要求至少两台接收机对卫星进行同步观测，最终确定的是参与同步观测接收机之间的相对位置，即两点间的坐标差，也叫作基线向量。基线向量含有方位信息和尺度信息，但不包含位置信息。相对定位的本质是对同步观测值进行求差，并且需要给出起算点的坐标值。
5.7周跳的产生及其特点:卫星信号被某遮挡物阻挡而无法到达接收机、外界干扰或接收机所处的动态条件恶劣而引起卫星信号的失锁等，会使接收机在一段时间内无法接收卫星信号，从而引起整周计数器的暂时终止，这种现象周跳。周跳是波长的整数倍，但它的数值大小可以是任意范围，但是它只影响从周跳发生时刻之后的所有观测值。周跳的通常处理方法是首先确定周跳发生的位置，计算出周跳的大小后对包含周跳的数据进行修复还原，或者确定周跳发生的时刻后引入一个新的整周模糊度参数。
5.8周跳探测方法:周跳的探测有很多种方法，其关键是构建合适的观测值。高次差法由于GPS接收机所用的石英钟稳定性较差高次差对于小的周跳往往无能为力，一般用双差观测值进行高次差。多项式拟合法与高次差法乐死，但更适合于计算机运算。宽巷组合不仅消除了电离层延迟，也消除了卫星钟差，接收机钟差和卫星到接收机之间的几何距离，它只受到观测噪声和多路径误差的影响，是一个较为理想的周跳检测量。不同探测方法的适用条件和效果也有较大差异，往往要采取多种方法来进行。
5.9RTK测量:RTK是一种利用GPS载波相位观测值进行实时动态相对定位的技术，它与差分GPS是两种不同的定位模式，差分GPS本质上仍然是单点定位。RTK测量的仪器设备包括GPS接收机、数据通信链和RTK软件。用户在观测过程中需要时刻密切关注整周模糊度的值是否获得固定，初始化成功后可以在瞬间获得厘米级精度的定位结果，并能对所获得的结果进行精度评定，减少了由于成果不合格而导致的返工的几率，因而被广泛的用于图根控制测量、施工放样、工程测量及地形测量等应用领域。
5.10伪距差分GPS:差分GPS的基本工作原理是，坐标已知的基准站通过数据通讯链将求得的误差改正数及时发送给在附近工作的用户，用户在施加上述改正数后，就能提高其定位精度。以伪距作为观测值的差分GPS称为伪距差分。根据基准站所提供的改正数的类型的不同，差分GPS可分为位置差分和距离差分两种。局域差分根据基准站数量的不同，可分为单基准站差分和多基准站差分。在多基准站差分中，用户需要按照某种算法对来自多个基准站的改正信息进行平差计算，以求得自己的改正数。
5.11广域差分:广域差分系统由基准站网、数据通讯链、数据处理中心、监测站和用户等部分构成。数据处理中心在计算误差改正数时，对各项误差加以分离，建立卫星星历误差、卫星钟差、大气延迟等各自的改正模型，因此广域差分定位的精度在其整个服务区内的不同地方大致相同。利用GEO卫星向用户播发差分改正信息的广域差分系统也叫作星基增强系统，目前各国积极发展星基增强系统，不断的扩展服务范围，提高各自的影响力，逐渐形成竞争态势。

[单选题]GPS卫星信号中不具有测距功能的信号是（ ） 选项:[P码
, 载波
, C/A码
, 数据码
]
[单选题]下列不属于测距码测距优势的是（ ） 选项:[便于对系统进行控制和管理
, 可直接提供距离观测值，无模糊度
, 易于提取微弱的卫星信号
, 便于码分多址技术对卫星信号的识别
]
[单选题]伪距测量中没有利用到C/A码的以下特性（ ） 选项:[可复制性
, 结构公开
, 较大的码元宽度
, 相关性
]
[单选题]载波相位测量的实际观测值包括（ ） 选项:[不足一周的相位和整周计数
, 不足一周的相位
, 不足一周的相位和整周模糊度
, 不足一周的相位、整周计数和整周模糊度
]
[单选题]伪距观测值的单位是（ ） 选项:[米
, 毫米
, 厘米
, 分米
]
[单选题]载波相位测量观测值的单位是（ ） 选项:[半周（half-cycle）
, 度
, 弧度
, 周（cycle）
]
[单选题]以下表述不属于单点定位特性的是（ ） 选项:[只需要单台接收机就可以作业
, 定位精度低，一般用于低精度导航、资源普查等领域
, 可以确定待定点在地固坐标系中绝对位置
, 可以提供基线向量
]
[单选题]伪距单点定位的误差方程中，代入的卫星坐标对应的时刻（ ） 选项:[信号到达接收机时刻
, 接收机锁定卫星的时刻
, 接收机首次产生复制码的时刻
, 信号离开卫星时刻
]
[单选题]基线向量中不包含的是（ ） 选项:[水平方位基准
, 垂直方位基准
, 尺度基准
, 位置基准
]
[单选题]以下表述不属于相对定位的特点的是（ ） 选项:[不能直接获取绝对坐标
, 单台接收机就可以作业
, 数据处理复杂
, 多台接收共同作业，作业复杂
]
[单选题]相对定位能够获得较高定位精度的主要原因是（ ） 选项:[使用了多台接收机
, 观测时间较长
, 消除或削弱了误差的影响
, 选择了特殊的观测时段
]
[单选题]不同观测站（接收机）观测相同卫星所得观测量之差可以消除（ ）的影响选项:[卫星钟差
, 卫星轨道误差
, 对流层和电离层延迟
, 接收机钟差
]
[单选题]双差观测方程中估计的参数是（ ）选项:[接收机钟差、坐标未知数和模糊度参数
, 卫星钟差、接收机钟差、坐标未知数和模糊度参数
, 坐标未知数和模糊度参数
, 坐标未知数
]
[单选题]位置差分中差分改正数的数量（ ） 选项:[与流动站卫星数量有关
, 是一个定值
, 随时间不断变化
, 与基准站卫星数量有关
]
[单选题]关于广域差分，下列表述中错误的是（ ） 选项:[广域差分可以采用位置差分
, 广域差分需要在地面布设基准站
, 广域差分具有有限的覆盖范围
, 广域差分对各项误差加以分离和改正
]
[单选题]周跳是（ ）中出现粗差选项:[整周模糊度和整周计数都有可能
, 不足一周的相位部分
, 整周计数
, 整周模糊度
]
[单选题]关于周跳，下列表述不正确的是（ ）选项:[周跳会影响伪距观测值
, 周跳是可以修复的
, 周跳将影响从周跳发生时刻（历元）之后的所有观测值
, 周跳为波长的整数倍
]
[单选题]以下关于广域差分增强系统WAAS的表述错误的是（ ） 选项:[WAAS的覆盖范围由地球同步卫星决定
, WAAS的覆盖范围由地面基准站决定
, WAAS利用地球同步卫星来播发改正数
, WAAS提供了不同误差的改正数
]