GPS复习题

GPS系统的组成：空间部分(21颗工作卫星，3颗备用卫星)、地面控制部分（1个主控站，3个注入站，5个监测站）、用户装置部分（接收GPS卫星发射信号，以获得必要的导航和定位信息，经数据处理，完成导航和定位工作。）

GPS系统的特点：1、全球，全天候工作 2、定位精度高： 3、定位时间短、操作便捷、可以实现实时定位。4、抗干扰能力强。5、功能多，应用广6、能为高动态平台提供服务。 7、可独立使用；8、卫星轨道高、周期长。

空间定位的基本原理：分布在地球上空的多颗导航卫星，不停地发射无线电信号，空间定位系统接收机接收这 些信号，导航仪根据星历表信息求得每颗卫星发射信号时在太空中的位置，计算卫星发射信号的精确时间，然后根据已知的空间定位卫星的瞬时坐标和信号到达该点时间，通过计算，求得卫星至空间定位系统接收机之间的几何距离，在此基础上计算出用户接收机天线所对应的点位，即观测站的位置。

为什么需要四课卫星？从理论上讲，知道三颗卫星至观测站之间的几何距离，并利用GPS接收机收到的这三颗卫星的导航信号推算出的卫星瞬时坐标，就可以计算出观测站的位置。方法是，分别以三颗卫星的瞬时坐标为球心，卫星至观测站之间的距离为半径，作出三个球面，三个球面的交点就是观测站在空间中的位置。由于一般GPS 接收机安装的是非精密钟，接收到的时间存在误差，故计算出卫星与用户之间的距离有误差（称为伪距），因此需要利用第四颗卫星进行时间上的纠正，以保证时间上同步。 天球：以地心为球心，以任意长为半径的球面 天轴：地球自转轴的延伸直线

天极：天轴与天球面的交点Pn 和Ps。

天球赤道面：过球心且与天轴垂直的平面。

黄道面：地球公转轨道所在平面，与赤道面夹角为23.5°。

春分点：太阳从南半球向北半球运行时，黄道与赤道的交点。

岁差：假定月球轨道固定，北天极沿圆形轨道绕北黄极的运动叫岁差

章动：由月球轨道变化引起的北天极沿椭圆形轨道运动叫章动 平北天极：不考虑章动的北天极。平春分点。

瞬时北天极：绕平北天极18.6年转一周。真春分点。

恒星时：若以春分点为参考点，由春风点的周日视运动所确定的时间，称为恒星时。 平太阳时：以平太阳连续两次经过本地子午线的时间间隔为一平太阳日，含24平太阳小时。 世界时：以子夜为零时起算的格林威治平太阳时称为世界时。 原子时： 以铯原子基态两超精细能级的辐射跃迁定义时间尺度 无摄运动：只考虑地心引力的卫星运动叫无摄运动

受摄运动：在考虑摄动力的作用下的卫星运动，称为受摄运动

开普勒轨道参数：αs（轨道椭圆的长半轴）еs（轨道椭圆的偏心率）Ω（升交点的赤经，即在地球赤道平面上，升交点与春风点之间的地心夹角）i（轨道面的倾角，即卫星轨道平面与地球赤道面之间的夹角）ωs（近地点角距，即在轨道平面上，升交点与近地点之间的地心夹角）?s（卫星的真近点角，即在轨道平面上，卫星与近地点之间的地心角距）

预报星历： 是通过卫星发射的含有轨道信息的导航电文传递给用户的，而用户利用接收机接收到的信号，并经过解码便可获得所需要的卫星星历，这种星历称为预报星历（内容：分三部分：开普勒六参数、轨道摄动九参数、时间二参数。） 后处理星历：是根据地面跟踪站所获得的精密观测资料计算而得到的星历 码：表达不同信息的二进制数及其组合 码元：一位二进制数叫一个码元。 码元宽度：传输一个码元所用时间。

信息的传输速度：单位时间内传输的比特数。

载波信号L1、L2的频率：L1（1.57542GHz。） L2 (1.22760GHz 。)

自相关系数:将U（t）平移k个码元，平移后与平移前两序列相同码元个数A，相异个数B，（A-B）/（A+B）叫自相关系数，用R（t）表示。

随机码特点：非周期性序列；自相关性好；无法复制

四级反馈移位计如何产生伪随机噪声码：假定一个由4个存储单元组成的四级反馈移位寄存器，在时钟脉冲的驱动下，每个存储单元的内容都按次序由上一单元转移到下一单元，而最后一个存储单元的内容便为输出。同时，其中某两个存储单元，例如3和4的内容进行模二相加后，再反馈输入给第一存储单元。当移位寄存器开始工作时，置“1”脉冲使各级存储单元处于全“1”状态，此后在时钟脉冲的驱动下，移位寄存器将经历15种不同的状态，然后再返回到全“1”状态，从而完成一个运行周期。在四级反馈移位寄存器经历上述15种状态的同时，其最末级存储单元输出了一个具有15个码元，且周期为15tu的二进制数码序列，称为m序列。

模二相加运算规则： 1?1?0,0?0?0,1?0?1,0?1?1动态定位：认为接收机相对于地面是运动的。 静态定位：认为接收机相对于地面静止不动。 绝对定位：求测站点相对于地心的坐标；

相对定：求测站点相对于某已知点的坐标增量；

差分定位：在基准点上观测求得大气折射等改正，并及时发送给流动站，流动站用收到的改正数对观测数据进行改正，得精确点位。

整周跳：整周数的变化部分由计数器记录，此间信号不能间断，如果此间到达接收机的信号被遮挡，造成失锁，遮挡期间整周记数暂停，遮挡移去后继续记数，这就丢掉了遮挡期间的若干整周数。这种情况叫整周跳。

C/A码与P码的产生：C/A是由两个10级反馈寄存器组合产生。P码是由两组各为12级反馈移位寄存器组合产生。

调制： 调制就是在载波上加上信号码，方法是用调相技术将信号调制到载波上。 解调：解调就是去掉二进制码，只留下载波。 接收机的基本原理

1、接收机接收卫星发射的测距码并产生相同的复制码； 2、接收码比复制码滞后一段时间；

3、时延器将复制码延后（向后移位），直到与接收码对齐为止，记录延后时间，即为电磁波在星站间传播所用时间。

复制码 １１１１０００１００１１０１０１１１ 接收码 １１１１０００１００１１０１０

4*、冷启动，接收码(来自某卫星）与50多个复制码（接收机产生）一一比较，两者相同叫锁定。热启动，冷启动后有记忆，以后启动不必一一比较。

GPS误差分类：一、按来源分类：1、与卫星有关的误差（包括星历误差、钟误差、相对论效应）；2、与信号传播有关的误差（包括电离层、对流层、多路径效应）；3、与接收设备有关的误差（包括钟的误差、位置误差、天线相位中心变化）； 4、其它误差（包括地球潮汐、负荷潮）。二、按性质分：1、系统误差（包括卫星的轨道误差、卫星钟差、接收机钟差以及大气折射误差等）2、偶然误差（包括卫星信号的多路径效应及观测误差等）

多路径误差：由卫星发射的电磁波经多条路径到达接收机而引起的误差，其中一条路径是直接到达接收机，其它路径是经多次反射后到达接收机。

减少多路径效应的措施：1）静态定位；2）测站点避开反射物（建筑物、光滑地面、水域等）；3）改善天线。

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