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2020-02-28 其他工作总结下载本文

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B 第一章GPS卫星定位测量基础

1.GPS:Global Position System 2.GNSS:全球导航系统（global navigation satellite system）3.IGS:国际GPS服务机构（International GPS service）

4.IERS:国际地球自转服务（international earth rotation service）5.GPS的定位实质：空间后方距离交会 6.GPS特点：①观测站之间不需要通视

②提供三维坐标

③定位精度高

④观测时间短

⑤操作简单

⑥全天候24小时工作 7.GPS定位至少需要4颗卫星

8.GPS系统组成及其各部分的作用：

（1）.空间星座部分。GPS卫星星座组成，24颗卫星，其中3颗备用，分布在6个轨道面上。因为10-9s的时间误差将引起30cm的站星距离误差。

作用：①执行地面监控站的指令，接收和存储由地面监控站发来的导航信息。②向GPS用户播送导航电文，提供导航和定位信息。③通过高精度卫星钟向用户提供精密的时间标准。

(2).地面监控部分。包括主控站，地面天线站和监测站

a．主控站的作用：①根据各监测站提供的观测资料推算编制各颗卫星星历，星历钟差和大气层修正参数等，并把这些数据传送到注入站。

②提供全球定位系统的时间基准。

③启用备用卫星以取代失效的工作卫星。

b．地面天线站的作用：在主控站的控制下，将由主控站推算和编制的卫星星历，钟差，导航电文或其他控制指令注入到相应的卫星的存储系统，并监测注入信息的正确性。c．监测站主要任务：为主控站编算导航电文提供观测数据。（3）用户接收设备部分。

a.硬件包括接收机主机，天线和电源。其主要功能是接收GPS卫星发射的信号，以获得必要的导航和定位信息及观测量，并经简单的数据处理而实现实时导航和定位。b.软件的主要作用是对观测数据进行加工，以获得比较精密的定位结果。9.协议天球坐标系:经协商指定的某一特定时刻的平天球坐标系 10.协议天球坐标系与真天球坐标系间的关系:进行岁差和章动改正 11.协议地球坐标系：①地心空间直角坐标系

②地心大地坐标系

12.常用的坐标系之间的转换关系：某一历元的平天球坐标系（岁差章动改正）观测瞬间的真天球坐标系（旋转春分点时角）观测瞬间的真地球坐标系（极移改正）平地球坐标系 13.春分点：太阳由南半天球向北半天球运动时所经过的天球黄道雨天求迟到的交点。14.岁差：平北天极以北黄极为中心，以黄赤交角为半径的一种顺时针圆周运动。15.章动：真北天极绕平北天极所做的顺时针椭圆运动。

16.GPST：为了保障导航和定位精度，全球定位系统建立了专门的时间系统，简称GPS时。17.UTC（协调世界时）：采用的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。

18.极移：地球自转轴受到地球内部质量不均匀影响而在地球内部运动，导致地极在地球表面的位置随时间而变化，该现象称为地极移动，简称极移。19.WGS-84：WGS-84是修正NSWC9Z-2参考系的原点和尺度变化，并旋转其参考子午面与BIH定义的零度子午面一致而得到的一个新参考系，WGS-84坐标系的原点在地球质心，Z轴指向BIH1984.0定义的协定地球极（CTP）方向，X轴指向BIH1984.0的零度子午 CTP赤道的交点，Y轴和Z、X轴构成右手坐标系。它是一个地固坐标系

20.与GPS测量有关的时间系统：世界时（①恒星时 ②太阳时（a.真太阳时 b.平太阳时）），原子时，力学时（①质心力学时 ②地球力学时）。

21.卫星运动的摄动力：卫星在运行中，除主要受地球的质心引力，还受各种摄动力的影响： ①fnc-----地球的非球性与非均质性引起的作用力，及地球的非质心引力。②fs-----太阳的引力 ③fm-----月球的引力

④fr------太阳的光辐射压力 ⑤fa-----大气阻力

⑥fp-----地球潮汐作用，包括海洋潮汐和地球固体潮汐所引起的作用力 22.人造卫星运动的六个轨道参数：

升交点赤经Ω

轨道倾角i

长半径a

偏心率e

近地点角距ω

卫星过近地点的时刻t0

第二章 GPS卫星信号及其测量原理

1.导航电文: 是利用GPS进行导航、定位的数据码，是由GPS卫星向用户播发的包含卫星星历,时钟改正,电离层时延改正,卫星工作状态信息及由C/A码捕获P码等信息的二进制代码, 也称数据码或D码,其基本单位为帧.2.导航电文的内容：① 遥测字TLM—Telemetry WORD ②交接字（HOW—Hand Over Word）

③数据块1：含有卫星钟改正参数及数据龄期、GPS星期数编号、电离层改正参数、和卫星工作状态等信息

④数据块2：包含在2、3两个子帧里，主要向用户提供有关计算卫星运行位置的信息。该数据一般称为卫星星历。(开普勒轨道6参数,轨道摄动9参数, 时间2参数)⑤数据块3（历书）: 包含在4、5两个子帧中，主要向用户提供GPS卫星的概略星历及卫星的工作状态信息，称为卫星的历书。

3.GPS卫星所发射的信号包括：①载波信号（L1，L2，精度在1-2mm。a.L1载波的频率f1=1575.42MHZ，波长为19.03cm。bL2载波频率为1227.60MHz，波长为24.42cm.）在L1载波上，调制有C/A码、P码和数据码； L2载波上，只调制有P 码和数据码。②测距码信号（a.P码精度为0.29m b.C码精度为2.9m）③导航电文（D码）4.GPS采用了一种伪随机噪声码（Pseudo Random Noice——PRN）: 是一组具有一定周期的取值为01的码序列。它的特点是：具有随机码的良好自相关性，又具有某种确定的编码规则，是周期性的，容易复制。

伪随机码是由一个“多极反馈移位寄存器”的装置产生的。移位寄存器由一组连接在一起的存储单元组成，每个存储单元只有0或1两种状态。

5.伪随机噪声吗（PRN）的作用：传递卫星信号，作为卫星识别码 ①传送导航电文

②用作测距信号

③识别不同卫星

6.码相关测距原理（是通过调整自相关函数的值实现，从而测定测距吗信号由卫星到达测站的传播时间实现的）原理:当卫星发射的测距码信号经过Δ t时间到达接收机时,接收机立刻产生出一个结构完全相同的复制码序列,并在时延器的控制下不断调整τ 直到自相关系数为1为止,这时有Δ t= τ,信号传播时间Δ t一旦测定,只要乘以光速c,即可获得站星之间的距离,但由于其中包含卫星钟和接收机钟的不同步误差,因此称为伪距.7.广播星历(预报星历)(Broadcast Ephemeris): 是指相对于参考历元的外推星历, 是由GPS的地面监控部分所确定和提供的, 经GPS卫星以导航电文的形式向全球用户公开播发的一种预报星历.包括开普勒轨道6参数, 9轨道摄动参数和2个时间参数.（目前广播星历的精度一般为10m以内,卫星钟差优于7ns, 根据广播星历的定位精度一般为5-7米）

8.精密星历(Precise Ephemeris): 是指不含外推误差的实测星历,它是为满足大地测量地球动力学研究等精密应用领域的需要, 由地面跟踪站根据精密观测资料计算而得到的高精度的事后星历,又称后处理星历.（目前精密星历的精度优于5cm,卫星钟差优于0.3ns）

9.GPS卫星信号的调制：在无线电通信中，为有效地传播信息，一般将频率较低的信号加载到频率较高的载波上，此时频率较低的信号称为调制信号 10.GPS卫星信号调制的特点：①节省GPS卫星电能

②增强GPS抗干扰性

③实现保密信息传递

11.GPS卫星的解调: 从接收到的已调波中分离出, 测距码信号/导航电文和载波信号的技术称GPS信号的解调

12.载波相位测量的关键技术－重建载波: 将非连续的载波信号

恢复成连续的载波信号。共有四种方法：①码相关法

②平方法

③互相关（交叉相关）

④Z跟踪

13.周跳(跳周或失周, Cycle Slip):在接收机跟踪GPS信号过程中, 由于某种原因,如信号被遮挡/无线电干扰等原因造成卫星失锁, 使接收机计数器无法连续计数, 当GPS信号被重新跟踪后, 整周计数器由于失掉了某些量而变的不正确, 而不足一周的部分仍然是正确的,这种现象就周跳

14.整周模糊度(整周未知数, Integer Ambiguity):用户接收机在初次跟踪到GPS卫星时, 在接收机接收到的卫星载波信号和接收机参考载波信号之间的相位差中包含整周波长部分和不足一周的小数部分,其中接收机只能测定小数部分,而整数部分是不知道的, 这个整周波长就称整周模糊度或整周未知数.15．SA(Selective Availability):选择可用性政策: 通过使用在GPS工作卫星信号基准频率中引入人工高频抖动信号的δ 技术和人为降低广播星历精度的ε 技术, 而降低SPS用户的定位精度政策.16.AS政策(Anti-Spoofing)反电子诱骗技术: 对P码采用译密技术,使P码和机密的W码模二和生成Y码的技术.17.GPS信号接收机：能够接收，跟踪，变换和测量GPS卫星信号的卫星信号接收设备。18.GPS通道：是GPS卫星经由天线进入接收机的路径，是软硬件的结合体，作用是跟踪处理和量测卫星信号，获取工作所需的数据和信息。19.GPS信号接收机的分类

（1）根据工作原理：①码相关型

②平方型

③混合型

（2）根据信号通道类型：①多通道

②序贯通道

③多路复用通道（3）根据测定测距码的类型：①C/A ②P码

（4）根据能否从信号中提取导航电文：①有码

②无码（5）根据接收信号的频率：①单频

②双频（6）根据用途：①导航型

②测量型

③授时型

20（1）.单频接收机：只能接收L1载波信号。通常用于基线较短的精密定位和导航，一遍构成双差模型时有效地消除电离层的影响，应用单频接收机的基线长度一般不超过15Km。

（2）双频接收机：可以同时接收L1和L2载波信号，这样应用双频技术即可有效地消除电离层的影响，又可提高定位精度，可以用于长达几千米的精密定位。

21.周跳的探测与修复：①屏幕扫描法

②高次差法

③多项式拟合法

④MW观测值法

⑤卫星间求差

⑥三差法

⑦根据平差后的残差探测周跳

22.实时解算模糊度的方法：（1）确定搜索区域

①坐标搜索法 ②模糊度搜索法

（2）

可采用的方法

①模糊度函数法

②最小二乘模糊度搜索法

③FARA法

④快速模糊搜索滤波法

⑤ LAMBDA法

23.整周模糊度的解算方法：（1）待估参数法

①取整法

②置信区间法

③模糊函数法

（2）快速定位法

①走走停停法

②快速静态定位法 ③已知

基线法

④交换天线法

第三章 GPS静态定位原理

1.定位方法分类

（1）定位模式：①绝对定位（单点定位）②相对定位

③差分定位

（2）定位时接收机天线的运动状态：①静态定位－天线相对于地固坐标系静止

②动态定位－天线相对于地固坐标系运动

（3）获得定位结果的时效：①事后定位

②实时定位（4）观测值类型：①伪距测量

②载波相位测量 2.静态定位（Static Positioning）：在定位过程中，接收机天线(待定点)的位置相对于周围地面点而言，处于静止状态，确定这些待定点位置的定位方法称静态定位 3.动态定位（Dynamic Positioning）：在定位过程中，接收机天线处于运动状态，待定点的位置随时间变换，确定这些运动着待定点的定位方法称动态定位 4.精密单点定位（Precise Point Positioning－PPP）：就是利用GPS双频伪距和相位观测值及IGS等组织提供的精密卫星星历及精密卫星钟差来进行高精度单点定位方法。

5.多路径误差：在GPS测量中，被测站附近的物体所反射的信号被接收机天线所接收，与直接来自卫星的信号叠加，干涉，从而引起接收机天线相位中心的变化，产生所谓的多路径误差。

6.GPS的误差源及其改正措施

（1）与卫星有关的误差： ①卫星轨道误差（a.建立我国自己的卫星跟踪网独立定轨 b.轨道改进技术 c.相对定位）

②卫星钟差（a.模型改正---钟差改正多项式

b.动态相对定位）

③相对论效应（a.地面调低频率

b.钟的读数加一个改正数）

（2）与传播路径有关的误差：①电离层延迟（a.经验模型改正 b.实测模型改正 c.观测值求差 d.双频改正）②对流层延迟（a.模型改正 b.作为附加带估参数求解 c.实测法 d.同步观测值求差）

③多路径效应（a.回避法----选择合适的站点

b.选择抗多路径效应设备 c.数据处理方法上的改进----加权法，参数法，滤波法，信号分析法）

（3）与接收设备有关的误差：①接收机钟差（a.模型改正 b.相对定位或差分定位 c.高精度外接频标）②观测误差

③天线相位中心偏差

（4）其他误差：固体潮，地球自转，引力延迟，地球潮汐改正等

7.影响电离层电子密度的因素：①大气高度 ②地方时

③太阳活动情况 ④地理位置 8.影响对流层折射的因素：信号波长 9.色散介质与非色散介质：①色散介质：对不同频率的信号，所产生的折射效应也不同

②非色散介质：对不同频率的信号，所产生的折射效应相同。③对GPS信号来说，电离层是色散介质，对流层是非色散介质

10.相速和群速：①一个电磁波在空中传播的速度为相速

②不同频率的一组电磁波作为一个整体在电离层种的传播速度为群速。

11.测距码是以群速度在电离层中传播的，而载波相位是以相速度在电离层中传播的，电离层使群速度减慢，而使相速度加快，因此测距码改正和载波相位电离层改正符号相反，其中测距码的为﹢，而相位的为—

第四章 GPS动态定位原理

1.GPS动态定位 :在运动载体上安设GPS信号接收机，实时地测得GPS信号接收天线的所在位置，叫做GPS动态定位。2.差分GPS（DGPS）：利用设置在坐标已知的点（基准站）上测定GPS测量定位误差，用以提高在一定范围内其他GPS接收机（流动站）测量定位精度的方法。

3.差分GPS的基本原理: 利用基准站测定具有空间相关性的误差或其对测量定位结果的影响，供流动站改正其观测值或定位结果

4.差分定位分类：①位置差分

②距离差分

③载波相位差分

④相位平滑伪距差分 5.局域差分（LADGPS）:在一个较大的区域布设多个基准站，以构成基准站网，其中常包括一个或多个监控站，位于该区域的用户根据基准站所提供的改正信息经平差计算后求的用户站定位改正系数的一种GPS定位系统。

6.广域差分（WADGPS）:在一个相当大的区域中用相对较少的基准站组成差分GPS网，各基准站将求得的距离改正数发给数据处理中心，由数据处理中心统一处理，将各种GPS观测误差源加以区分，然后再传给用户的一中系统。

7.差分定位的分类：

1、根据时效性（1）实时差分（2）事后差分

2、根据观测值类型（1）伪距差分（2）相位平滑伪距差分：载波多普

勒计数平滑伪距

载波相位平滑伪距（3）载波相位差分

3、根据差分改正数

（1）位置差分（坐标差分）（2）距离差分（修正法）（3）观测值差分（求差法）

4、根据工作原理和差分模型

（1）局域差分（LADGPS – Local Area DGPS）-多基准站差分

（2）广域差分（WADGPS – Wide Area DGPS）

8.影响单点（绝对）定位精度的主要误差 ① 卫星轨道误差

②卫星钟差

③接收机钟差 ④电离层延迟 ⑤对流层延迟 ⑥ 多路径效应

⑦相对论效应等

9.RTK：是以载波相位为观测量的实时差分GPS定位技术，它是GPS测量技术与数据传输技术相结合的组合系统。其原理是用户接收机在接收GPS卫星信号的同时，还实时接收由无线电传输设备发送过来的基准站接收机接收到的GPS信号及坐标，然后根据相对定位的原理，实时解算并显示用户GPS接收机的三维位置及其精度 10.RTK原理：

1修正法：将基准站载波相位的修正量发送给用户站，用以对用户站测得的GPS载波相位进行误差改正实现对用户站的定位。

2求差法：真正的RTK，基准站将自身的坐标及其接收到的GPS载波相位信号发送给用户站，用户站将自身测得的GPS载波信号和同时接收到的基准站的载波信号求差进行定位。

11.RTK的构成： ①GPS接收设备（基准站接收机和用户接收机）数据链（基准站发射电台和发射天线，流动站接收设备和接收天线）

②软件系统具备的功能为：1快速解算模糊度实时解算用户接收机的三维位置 3实时坐标转换 4解算结果质量分析与评价 5作业模式的选择 6测量结果的显

示与绘图）

12.RTK的作业方式及精度：

1快速静态测量方式

要求接收机在每个测站上静止观测一段时间，定位精度为mm-1cm

2准动态测量：

要求流动站静止一段时间解算模糊度，然后在每个测站静止观测几个历元，定位精度在1－2cm

3实时动态测量：

一般先静止观测一段时间，解算模糊度，这个过程叫模糊度初始化，然后按预定采样间隔自动确定采样点的位置。目前定位精度为cm级 13.RTK的作业距离，一般在几km到20km

在城市里面距离较短，在开阔平地距离增加

第五章控制网的设计与外业工作

1.GPS水准：所谓的GPS水准就是在小区域范围的GPS网中，用水准测量的方法联测网中若干GPS点的正常高，这样就可以根据GPS点的大地高求的各公共点的高程异常，然后由公共点的平面坐标和高程异常采用数值拟合计算方法，拟合出区域的似大地水准面，即可求出高程异常值，并由此求出各GPS点的正常高。2.同步观测环（Simultaneous Obsveration Loop）:由同一时段观测所得到的基线向量所构成的闭合环

3.独立观测环（Independent Obsveration Loop）:由相对独立的基线构成的闭合环，也称为异步环

4.GPS控制网的构网方式

① 星形网 ② 点连式：a.观测作业方式: 在观测作业时，相邻的同步图形间只通过一个公共点相连。

b.特点:作业效率高，图形扩展迅速；它的缺点是图形强度低，如果连接点发生问题，将影响到后面的同步图形。

任一个由m个点组成的网，由T台接收机观测，则完成该网至少要n个同步图形： n=1+INT[（m-T）/(T-1)] 网的必要观测基线数为m-1，而网中n个同步图形总共有n×（T-1）条独立基线 ③ 边连式a.观测作业方式:在观测作业时，相邻的同步图形间有一条边（即两个公共点）相连。

b.特点: 具有较好的图形强度和较高的作业效率。

由m个点构成的网，用T台接收机采用边连式布网方法，则完场该测量任务至少同步图形个数n为：n=1+INT[(m-T)/(T-2)] 相应观测获得的总基线数为n×（T-1）×T/2 其中独立基线数为n×（T-1）

网的多余观测基线数为n×（T-1）-（m-1）

④ 网连式a.观测作业方式:在作业时，相邻的同步图形间有3个（含3个）以上的公共点相连。b.特点:所测设的GPS网具有很强的图形强度，但网连式观测作业方式的作业效率很低

⑤ 混连式a.观测作业方式: 在实际的GPS作业中，一般并不是单独采用上面所介绍的某一种观测作业模式，而是根据具体情况，有选择地灵活采用这几种方式作业。b.特点: 实际作业中最常用的作业方式，它实际上是点连式、边连式和网连式的一个结合体。

5.GPS控制网网形设计的一般原则：①GPS网中不应存在自由基线。②GPS网中的闭合条件中基线数不可过多。③GPS网应以“每个点至少独立设站观测两次”的原则布网 ④为了实现GPS网与地面网之间的坐标转换，GPS网至少应与地面网有两个重合点。⑤为了便于观测，GPS点应选择在交通便利，视野开阔，容易到达的地方。6.GPS基线向量网的布网形式常用的布网形式：

跟踪站式会战式

多基准站式（枢纽点式）同步图形扩展式单基准站式

7.结合GPS实习，简述GPS数据处理过程

打开南方测绘GPS数据处理软件进行数据平差处理。

（1）坐标系统编辑。①椭球参数根据使用的坐标系统 ②中心经度根据测区的位置（2）新建项目。新建项目，选择米制模板，命名，改变坐标系统。

（3）导入数据。①导入所有的数据，根据天线高记录编辑点名、天线类型、量测方式

和天线高。②对于投影提示确认；显示网形；在视图中的点标记中选

择名称，设置点名称。

（4）处理基线。①设置基线解算的控制参数 ②可按照默认或修改：1°高度角限制 2°编辑因子 3°比率越大越好 4°参考变量和RMS越小越好 5°限

差在“基线处理形式”中设定 ③处理所有的GPS基线，并查看 ④打开时间线，根据卫星信号的连续性选择提出部分观测数据（周跳）

⑤打开基线处理报告，查看残差图，对于有比较大残差的卫星，到时

间线上去删除部分观测值 ⑥打开GPS闭合差报告，查看是否有失败的记录，如果有则继续编辑基线。