1、第一套一、单项选择题（每小题 1 分，共 10 分）1.计量原子时的时钟称为原子钟，国际上是以（ C）为基准。A、铷原子钟 B、氢原子钟 C、铯原子钟 D、铂原子钟2.我国西起东经 72，东至东经 135，共跨有 5 个时区，我国采用（ A ）的区时作为统一的标准时间。称作北京时间。A、东 8 区 B、西 8 区 C、东 6 区 D、西 6 区3.卫星钟采用的是 GPS 时，它是由主控站按照美国海军天文台（USNO）（ D ）进行调整的。在 1980 年 1 月 6 日零时对准，不随闰秒增加。A、世界时（UT0） B、世界时（UT1）C、世界时（UT2） D、协调世界时（UTC）4.在 20
2、世纪 50 年代我国建立的 1954 年北京坐标系是（ C）坐标系。A、 地心坐标系 B、 球面坐标系C、 参心坐标系 D、 天球坐标系5. GPS 定位是一种被动定位，必须建立高稳定的频率标准。因此每颗卫星上都必须安装高精确度的时钟。当有 110 9s 的时间误差时，将引起（ B ）的距离误差。A、20 B、30 C、40 D、506. 1977 年我国极移协作小组确定了我国的地极原点，记作（ B） 。A、JYD1958.0 B、JYD1968.0 C、JYD1978.0 D、JYD1988.07. 在 GPS 测量中，观测值都是以接收机的（ B ）位置为准的，所以天线的相位中心应该与其几何
3、中心保持一致。A、几何中心 B、相位中心C、点位中心 D、高斯投影平面中心8.在 20 世纪 50 年代我国建立的 1954 年北京坐标系，采用的是克拉索夫斯基椭球元素，其长半径和扁率分别为（ B） 。A、a=6378140、=1/298.257 B、a=6378245、=1/298.3C、a=6378145、=1/298.357 D、a=6377245、=1/298.09.GPS 系统的空间部分由 21 颗工作卫星及 3 颗备用卫星组成，它们均匀分布在（D）相对与赤道的倾角为 55的近似圆形轨道上，它们距地面的平均高度为 20200Km，运行周期为 11 小时 58 分。A、3 个 B、四个
4、 C、五个 D、6 个10.GPS 卫星信号取无线电波中 L 波段的两种不同频率的电磁波作为载波，在载波 2 L 上调制有（A） 。A、P 码和数据码 B、C/A 码、P 码和数据码C、C/A 和数据码 D、C/A 码、P 码二、名词解释(54 分)1、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。2、多普勒定位法: 根据多普勒效应原理，利用 GPS 卫星较高的射电频率，由积分多普勒计数得出伪距差。3、整周跳变：接收机在信号跟踪接收过程出现信号中断
5、使计数器无法连续计数，恢复正常后小数部分正确，但整周数发生跳跃，即出现整周跳变。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的位置引力位的不同而引起的测量误差。5、赤经：指赤道坐标系的经向坐标，过天球上一点的赤经圈与过春分点的二分圈所交的球面角。三、填空(201 分)1、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极，简称平极 。2、GPS 定位误差中跟卫星有关的误差主要有 星历误差 、 钟误差 、 相对论效应 。 3、在一般的 GPS 短基线测量
6、中，向量解的形式应尽量采用双差固定解 。4、GPS 控制网的网形主要有： 点连式、 边连式 、 网连式 。5、测地型 GPS 测量时，其基本观测量是 伪距 、 载波相位 。6、数据码即导航电文，它包含着卫星的星历、卫星、时间系统、运行状态、轨道摄动改正、大气折射改正、由 C/A 码捕获 P 码的信息等。7、动态定位是用 GPS 信号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。8、按照规范规定，我国 GPS 测量按其精度依次划分为 AA 、A、B、C、D、E 六级，其中 D 级网的相邻点之间的平均距离为 105km，最大距离 15 km。9、
7、GPS 通用数据交换格式的名称为： Rinex 。 四、简答题(50 分)1. 简述 GPS 信号接收设备的其结构和作用。 （10 分）答：（1）天线（带前置放大器） ；（2）信号处理器，用于信号接收、识别和处理；（3）微处理器，用于接收机的控制、数据采集和导航计算；（4）用户信息传输，包括操作板、显示板和数据存储器；（5）精密振荡器，用以产生标准频率；（6）电源。2. 在用 GPS 信号传递时间时，存在着哪三种时间尺度（时标）？（10 分）答：其一为 GPS 时间，它是一种全球性的时间信号源，用以进行精确的时间比对；二是每颗 GPS 卫星的时钟；三是用户的接收机时钟。GPS 定时的实质是测定
8、用户时钟相对于 GPS 时间的偏差，并根据卫星电文给出的有关参数，计算出世界协调时（UTC） 。3、试述历元平天球坐标系到协议地球坐标系的转换过程（15 分）答：（1）岁差旋转变换ZM（t0)表示历元 J2000.0 年平天球坐标系 z 轴指向，ZM（t）表示所论历元时刻 t 真天球坐标系 z 轴指向。两个坐标系间的变换式为： )()( 0()tMAzyAztMyxRZRzyx 式中：A ，A，ZA 为岁差参数。（2）章动旋转变换类似地有章动旋转变换式： )()( ()()tMxzxtc zyRRzy 式中： 为所论历元的平黄赤交角， 分别为黄经章动和交角章动参数。（3）瞬时极天球坐标系与瞬时
9、极地球坐标系的转换关系为： ctGzetyxRyx)(下标 et 表示对应 t 时刻的瞬时极地球坐标系，ct 表示对应 t 时刻的瞬时极天球坐标系。G 为对应平格林尼治子午面的真春分点时角。（4）平地球坐标系与瞬时地球坐标系的转换公式：etpxpyemzyRzx)(下标 em 表示平地球坐标系，et 表示 t 时的瞬时地球坐标系， pyx, 为 t 时刻以角度表示的极移值。4、简述所学南方 GPS 基线处理软件进行控制网内业平差的步骤。 （15 分）答：一、基线向量解算程序：（1）.获取观测数据：a.选择相应接收机类型后进入文件对话框，找到任意一个 GPS 数据文件b.对 GPS 数据文件取名
10、（2）信息编辑：输入天线高，测站名和测站坐标。（3）解算方法及参数选择：a.L1、L2 单频解算；双频宽项(Widelane)解算b.控制参数(起始历元、总共历元、采样频率、截止角、卫星删除 )（4）解算（5）解算成果查询二、网平差程序：（1）获取基线数据：建立基线目录，统一基线结果文件格式；选择一个基线结果文件调入。（2）计算闭合差：选择基线各种不同解以及编辑删除基线;计算基线闭合差;查询计算结果文件（3）参数选择：坐标系选择;输入中央子午线和确定投影方式选择坐标转换类型。求平移参数(shift),求尺度比参数(scale),求旋转参数(rot)选择海拔高拟合方式。简单平移(C)；平面拟和(
11、C+X+Y)；XY 二次曲面拟和(C+X+Y+XY)；二次曲面拟和(C+X+Y+XY+XX+YY)（4）平差计算（5）平差成果查询第二套一、单项选择题（每小题 1 分，共 10 分）1.在 GPS 测量中，观测值都是以接收机的（ B ）位置为准的，所以天线的相位中心应该与其几何中心保持一致。A、几何中心 B、相位中心C、点位中心 D、高斯投影平面中心2. 在使用 GPS 软件进行平差计算时，需要选择哪种投影方式（ A ） 。A、横轴墨卡托投影 B、高斯投影C、等角圆锥投影 D、等距圆锥投影3. 计量原子时的时钟称为原子钟，国际上是以（ C ）为基准。A、铷原子钟 B、氢原子钟 C、铯原子钟 D
12、、铂原子钟4. GPS 系统的空间部分由 21 颗工作卫星及 3 颗备用卫星组成，它们均匀分布在（ D ）相对与赤道的倾角为 55的近似圆形轨道上，它们距地面的平均高度为20200Km，运行周期为 11 小时 58 分。A、3 个 B、4 个 C、5 个 D、6 个5. GPS 定位是一种被动定位，必须建立高稳定的频率标准。因此每颗卫星上都必须安装高精确度的时钟。当有 110 9s 的时间误差时，将引起（ B ）的距离误差。A、20 B、30 C、40 D、506.在 20 世纪 50 年代我国建立的 1954 年北京坐标系是（ C ）坐标系。A、 地心坐标系 B、 球面坐标系C、 参心坐标系
13、 D、 天球坐标系7.我国在 1978 年以后建立了 1980 年国家大地坐标系，采用的是 1975 年国际大地测量与地球物理联合会第十六届大会的推荐值，其长半径和扁率分别为（ A ） 。A、a=6378140、=1/298.257 B、a=6378245、=1/298.3C、a=6378145、=1/298.357 D、a=6377245、=1/298.08.我国西起东经 72，东至东经 135，共跨有（ D ）个时区，我国采用东 8 区的区时作为统一的标准时间。称作北京时间。A、2 B、3 C、4 D、5 9. 地球在绕太阳运行时，地球自转轴的方向在天球上缓慢地移动，春分点在黄道上随之缓慢
14、移动，这种现象称为（ A ） 。A、岁差 B、黄赤交角 C、黄极 D、黄道10.基准站 GPS 接收机与 TRIMMRK（UHF）数据链无线电发射机之间的数据传输波特率为（ D ） 。A、4800 B、9600 C、19200 D、38400二、名词解释（54 分）1、WGS-84 大地坐标系: 坐标系的原点是地球的质心,Z 轴指向 BIH1984.0 定义的协议地球极(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,X 轴构成右手坐标系。 2、多路径效应: 在 GPS 测量中，测站周围的反射物所反射的卫星信号进入接收机天线，并和直接来自卫星信号产
15、生干涉，从而使观测值偏离真值。这种由于多路径的信号传播所引起的干涉时延效应称为多路径效应。3、伪距: GPS 定位采用的是被动式单程测距。它的信号发射时刻是由卫星钟确定的，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同步的误差影响，所以称其为伪距。 4、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。 5、广播星历: 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。三、填空(201
16、 分)1、差分 GPS 可以分为单站 GPS 差分（SRDGPS） 、局部差分 、广域差分三种类型。2、GPS 接收机按载波频率分为：单频接收机 、双频接收机。3、GPS 卫星信号包含 载波 、 测距码 、 数据码 三类。4、数据码即导航电文，它包含着卫星的星历、卫星工作状态、时间系统、卫星钟运行状态、轨道摄动改正、大气折射改正、由 C/A 码捕获 P 码的信息等。5、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。6、GPS 是美国的卫星定位系统的简称，目前在运行和正在研制、即将运行的卫星定位系统主要还有俄罗斯的 GLONASS、欧盟的伽
17、利略系统 GNSS（Galileo） 、中国的北斗一号/北斗卫星导航定位系统。7、考虑到 GPS 定位时的误差源，常用的差分法有如下三种：在接收机间求一次差；在接收机和卫星间求二次差；在接收机、卫星和 观测历元间 求三次差。8、GPS 接收机检验的主要内容有 一般性检验 、 实质性检验 。9、天线的定向标志线应指向 正北 。其中 A 与 B 级在顾及当地磁偏角修正后，定向误差不应大于 5。天线底盘上的圆水准气泡必须居中。10、在对卫星所有的作用力中, 地球重力场 的引力是最重要的。如果将它的引力视为 1，则其它作用力均小于 10-5。四、简答题(50 分)1、 GPS 技术设计中应考虑哪些因素
18、？（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；（2）卫星因素；（3）仪器因素；（4）后勤因素。2、 试说明载波相位观测值的组成部分（10 分）答：完整的载波相位观测值是由三部分组成的：即载波相位在起始时刻沿传播路径延迟的整周数 ，和从某一起始时刻至观测时刻之间载波相位变化的整周数 ，以及接收机所能测定的载波相位差非整周的小数部分 。3、详细阐述 GPS 测量数据处理的具体过程。 （16 分）答：（1）数据采集。野外数据采集。
19、（2）数据传输。数据传输并分流生成四个文件：载波相位和伪距观测方程，星历参数文件，电离层参数和 UTC 参数文件，测站信息文件。（3）数据预处理：对数据进行平滑滤波检验、剔除粗差，统一数据文件格式并将各类数据文件加工成标准化文件。找出整周跳变点，修复观测值，对观测值进行模型改正。GPS 卫星轨道方程标准化 Pi（t）=a i0+ai1*t+ ain*tn 1卫星钟差标准化 t=a 0+a1（t-t 0）+ a 2（t-t 0） 2 2观测文件的标准化 3（4）GPS 向量的解算。利用载波相位观测值双差求解或向量解算法求解基线向量，是一复杂的平差过程。观测值残差分析 1基线长度精度 2基线向量环
20、闭合差及检核 3（5）GPS 网平差。以 GPS 基线向量为观测值以其方差阵之逆阵为权，进行平差计算消除多种图形闭合条件不符值，求定各 GPS 网点坐标并进行精度评定。4、阐述伪距测量和载波相位测量的基本原理，并写出它们的观测方程。 （14 分）答：伪距法定位是由 GPS 接收机在某一时刻测得四颗以上 GPS 卫星的伪距及已知的卫星位置，采用距离交会法求定接收机天线所在点的三维坐标。GPS 卫星依据自己的时钟发出某一结构测距码，该测距码经过 t 时间传播后到达接收机。接收机同时产生一组结构完全相同测距码（复制码）并通过时延器进行相关处理使两者完全对齐，则其延迟时间即为传播时间，与光速乘积即得伪
21、距观测值。观测方程：（X js-X） 2+（ Xjs-X） 2+（X js-X） 21/2-ct k= j+ j1+ j2- ct j载波相位测量以 GPS 接收机接收到的载波信号与本振参考信号的相位差作为观测量，接收机跟踪卫星信号，不断测定小于一周的相位差。对载波相位观测量运用各种求差模型解算接收机天线的位置。观测方程： jk=f/c*+f* t a- f*t b-f/c* 1-f/c* 2+Njk第三套一、单项选择题（每小题 1 分，共 10 分）1.在 20 世纪 50 年代我国建立的 1954 年北京坐标系，采用的是克拉索夫斯基椭球元素，其长半径和扁率分别为（ B ） 。A、a=637
22、8140、=1/298.257 B、a=6378245、=1/298.3C、a=6378145、=1/298.357 D、a=6377245、=1/298.02.在使用 GPS 软件进行平差计算时，需要选择哪种投影方式（A） 。A、横轴墨卡托投影 B、高斯投影C、等角圆锥投影 D、等距圆锥投影3.我国西起东经 72，东至东经 135，共跨有（ D ）个时区，我国采用东 8 区的区时作为统一的标准时间。称作北京时间。A、2 B、3 C、4 D、5 4.在进行 GPSRTK 实时动态定位时，需要计算在开阔地带流动站工作的最远距离，已知 TRIMMRK（UHF）数据链无线电发射机天线的高度为 9m，
23、流动站天线的高度为2m，则流动站工作的最远距离为（ A ） 。A、18.72m B、16.72m C、18.61m D、16.61m5. 1884 年在美国华盛顿召开的国际会议决定采用一种分区统一时刻，把全球按经度划分为 24 个时区，每个时区的经度差为 15 ，则相邻时区的时间相差 1h。这种时刻叫（ D ） 。A、世界时 B、历书时 C、恒星时 D、区时6. 地球在绕太阳运行时，地球自转轴的方向在天球上缓慢地移动，春分点在黄道上随之缓慢移动，这种现象称为（ A） 。A、岁差 B、黄赤交角 C、黄极 D、黄道7.GPS 卫星信号取无线电波中 L 波段的两种不同频率的电磁波作为载波，它们的频率
24、和波长分别为（ C ）：A、 1157.029.3fMHzcm， 2217.604.fMHzcm，B、 1157.329.23fMHzcm， 2217.6.4fMHzcm，C、 .4.0， .0.，D、 1157.629.53fzc， 2217.64.1fzc，8.测量工作的直接目的是要确定地面点在空间的位置。早期解决这一问题都是采用( B )测量的方法。A、卫星 B、天文 C、大地 D、无线电9.单频接收机只能接收经调制的 L1 信号。但由于改正模型的不完善，误差较大，所以单频接收机主要用于（ A )的精密定位工作。A、基线较短 B、基线较长 C、基线40km D、基线30km10.GPS
25、接收机天线的定向标志线应指向（ D ） 。其中 A 与 B 级在顾及当地磁偏角修正后，定向误差不应大于5。A、正东 B、正西 C、正南 D、正北二、名词解释(54 分)1、世界协调时：一种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的时间系统。2、参考站:在一定的观测时间内，一台或几台接收机分别固定在一个或几个测站上，一直保持跟踪卫星，其余接收机在这些测站的一定范围内流动站作业，这些固定测站就称为参考站。 3、被动式测距:发射站在规定的时刻内准确地发出信号，用户则根据自己的时钟记录信号到达的时间，根据这一时差 求得单程距离 。由于用户只需被动的接收信号，故将这种测距方式称为被动式测距
26、。4、导航电文：包含有关卫星的星历、卫星工作状态、时间系统、卫星钟运行状态、轨道摄动改正、大气折射改正和由 C/A 码捕获 P 码等导航信息的数据码（或 D 码） ，是利用 GPS 进行定位的数据基础。5、多普勒定位法 : 根据多普勒效应原理，利用 GPS 卫星较高的射电频率，由积分多普勒计数得出伪距差。三、填空(201 分)1、GPS 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 位置 、速度和时间。2、定义一个空间直角坐标系需要确定的三个要素是坐标原点的位置、3 个坐标轴的指向、长度单位 。3、GPS 系统的空间部分由 21 颗工
27、作卫星及 3 颗备用卫星组成，它们均匀分布在 6 个轨道上，距地面的平均高度为 20200km，运行周期为 11 小时 58 分。GPS 接收机进行伪距定位时，至少需要同时观测 4 颗卫星。4、在 GPS 测量定位中，与接收机有关的误差主要有接收机钟误差、接收机位置误差、 中心位置 误差和载波相位观测误差等。5、GPS 接收机按接收载波的频率可分为：导航型接收机和测地型接收机。6、确定 GPS 卫星轨道平面的参数是升交点赤经，轨道面的倾角。 7、降低 GPS 测量过程中的多路经效应的影响主要措施有选择合适的站址和对接收机天线的要求。8、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
28、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 。9、GPS 接收机重建载波的主要方法有平方法、码相关法。四、简答题(30 分)1、简述 GPS 载波相位测量中，产生整周未知数的原因以及在观测过程中是如何让其保持固定值？（10 分）答：对于第一个历元观测时刻（to 时刻） ，载波相位观测中，0 =N0+Fr0 ,实际观测值是 Fr0 ，是不足一周的小数部分波长，而整数部分的波长 N0 是无法测得的，这就是产生的整周未知数。要让它保持固定值就要进行连续观测，对于后续的历元观测时刻，载波相位观测中i=N0+Fri+INT(i),实际观测值是 Fri 和整周计数 INT(i
29、)。所以通过两个以上历元的连续观测，未知数没有变化，观测方程个数增加，就可以求解整周未知数。2、简述实测星历的概念及意义。 （10 分）答：它是根据实测资料进行拟合处理而直接得出的星历。它需要在一些已知精确位置的点上跟踪卫星来计算观测瞬间的卫星真实位置，从而获得准确可靠的精密星历。这种星历要在观测后 12 个星期才能得到，这对导航和动态定位无任何意义，但是在静态精密定位中具有重要作用。3、怎样用双频观测值来消除电离层延迟误差（10 分）答：双频是同时接收 L1.L2 载波的信号，利用两频率对电离层延迟的不一样，可消除电离层对电磁波延迟的影响.对于所有的 GPS 观测数据而言，电离层的误差都是固有的，但通过结合两个频率的卫星观测信息，可以通过建立模型有效的消除这种误差。
