第一章 绪论
1、简述GPS系统的特点有哪些？
①定位精度高②观测时间短③测站间无需通视④可提供地心坐标⑤操作简便⑥全天候作业⑦功能多、应用广
2. GPS定位系统由哪几部分组成的？各部分的作用是什么？
GPS卫星作用：
（3）接收地面站发来的导航电文和其他信号；
地面监测系统由一个主控站、三个注入站和五个监测站组成。
主控站的作用（1）收集数据 收集本站及各监测站获得的各种数据；
（2）处理数据 处理收集的数据，按一定格式编制成导航电文；
（3）监测协调 控制和协调监测站、注入站和卫星的工作；
（4）控制卫星 修正卫星的运行轨道，发送启动备用设备指令。
监测站的作用：接收卫星信号，为主控站提供卫星的观测数据。
注入站的作用：将主控站发来的导航电文注入到相应卫星的存储器中。
用户接收部分
用户接收部分就是 GPS 信号接收机。其作用：捕获卫星信号，（计算出测站的三维位置，或三维速度和时间）达到导航和定位的目的。
第二章 坐标系统和时间系统
1、GPS 定位对坐标系有何要求？定义一个空间直角坐标系条件有哪些?
GPS 定位对坐标系的要求*
需把卫星与地面点的位置统一在一个坐标系内；
需采用空间直角坐标系，以便于天球与地球坐标系进行转换；
天球与地球坐标系的建立上应具有简便的变换关系。
定义一个空间直角坐标系的条件
坐标原点的位置； 三个坐标轴的指向； 长度单位。
两空间直角坐标系具备简便变换关系的条件
坐标系原点O重合，均取地球质心；坐标系的Z轴重合，均取地球的自转轴。
2、WGS-84空间直角坐标系的几何定义？
原点：地球的质心；
三轴指向：Z轴—国际时间局（BIH）1984.0定义的协议地球极
（CTP，Conventional Terrestrial Pole）方向；
X轴—相应零子午面和赤道的交点（经度零点）；
Y轴—构成右手坐标系。
3、简述定义时间系统和时间尺度的条件分别是什么？
◆定义时间系统的条件*
●尺度(时间单位)
●原点(历元)
◆定义时间尺度的条件*
●周期运动；
●该周期是连续稳定的；
●该周期可被观测和实验复现。
4、简述定义时间系统和时间尺度的条件分别是什么？
第三章 卫星运动基础及GPS卫星星历
1、开普勒轨道6参数分别是什么？各参数的作用？
● a轨道椭圆长半径；
● e轨道椭圆第一偏心率；a ,e 确定轨道椭圆形状和大小。
● Ω升交点赤经 升交点与春分点所对应的地心夹角称升交点赤经。卫星由南向北运行与地球赤道面的交点称升交点。
● i 轨道面倾角 卫星轨道平面与地球赤道面之间的夹角；Ω , i 确定了卫星轨道平面与地球体之间的相对定向。
● ω近地点角距 在轨道平面上近地点与升交点所对应的地心夹角。ω确定轨道椭圆在轨道平面上的定向。
● V真近点角
卫星与近地点所对应地心夹角,是时间的函数。V 确定卫星在椭圆上瞬时位置。
结论：（a, e, Ω, i ,ω, V）称开普勒轨道参数（轨道根数）除 V 外另5个参数均是常数，由卫星的发射条件决定的；给定 6 个轨道根数，即可确定任意时刻 t 的卫星位及其运动速度。
第四章 GPS卫星的导航电文和卫星信号
1、GPS卫星信号的内容及其作用？
GPS卫星播发的信号,包括载波、测距码(包括P码、C/A 码) 、数据码(导航电文汽车gps导航系统)等多种信号分量，以满足用户导航、定位等需要。
载波和测距码是在卫星钟基本
频率10.23MHz的控制下产生的；
导航电文是接收地面注入站发
来的。
4.1.2 载波
1.含义
在无线电通信技术中,为了有效地传播信息,将频率较低的信号加载到频率较高的电磁波上,此过程称为调制。调制信号/载波
3.作用 加载和传送码信号，其本身也是重要的测量对象。
测距码 P47
概述
现代数字通讯中，普遍使用二进制数(0和1)及其组合来表示各种信息，称其为码。1位二进制数称1个码元或1比特(bit)，每秒钟传输的比特数称为数码率(波特率)。
GPS 卫星所采用的两种测距码，即C/A 码和P码，均属于伪随机码，这种二进制的数码序列不仅具有良好的自相关特性，而且又是一种结构确定，可以复制的周期性序列。
伪随机噪声码的产生及特性 P45
伪随机噪声码简称PRN( Pseudo Random Noise)，是一个具有周期取值0和1的离散符号串，又叫伪随机码或伪噪声码。
伪随机噪声码的产生方式很多，GPS采用m序列方式产生。
3.两种测距码的比较 P47/P48
GPS卫星所采用的两种测距码，其特性比较列于表4-2中。
4.测距码的作用*
测定站星距离。
数据码
数据码，即导航电文，是由地面主控站编制发送给卫星，然后加载在载波上随同测距码一起发送给用户的，相关内容在下节介绍。
2、简述GPS接收机由哪几个单元组成的？各单元的作用？
用于测绘的GPS接收机一般由天线单元、接收单元(主机)和辅助设备组成
序号 | 单 元 | 组 成 | 说 明 |
1 | 天线单元 | 天线 | 接收卫星信号,并将电磁波转化为相应的电流 |
前置放大器 | 将GPS信号电流予以放大 | ||
2 | 接收单元 (主机) | 变频器 | 使L频段的射频信号变换成低频信号 |
信号通道 | 卫星信号经由天线进入接收机的“路径”。搜索/牵引/跟踪卫星；解调广播电文；进行站星距离测量 | ||
存储器 | 存储卫星星历/历书/伪距/载波相位观测值等信息 | ||
微处理器 | 指令协调整个接收机的工作并进行数据处理 | ||
显示器 | 显示接收机工作状态、单点定位坐标等信息 | ||
3 | 辅助单元 | 电源 | 为整个接收机的工作提供电力供应，分内/外电源 |
采集器 | 存贮器的外接记录器，通过它可实现人机对话 | ||
第五章 GPS卫星定位基本原理
1、试述GPS测距和单点定位原理？写出方程式。
GPS测距基本原理：
设想在卫星上无线电信号发射机在卫星钟的控制下，按预定的方式发射测距信号，在地面待定点上安置信号接受机，在接收机钟的控制下，测得信号到达接收机的时间差(Δt)，进而求出站星之间的距离(ρ)：
式中，c为电磁波传播速度。
GPS单点定位的基本原理：
空间所有的点都可以落在到三个卫星距离为半径的球的表面，而要确定的点就是三个球表面的交点。
在待定点P 上安置GPS接收机，如果在某一时刻同时测得了四颗卫星s1、s2、s3、s4 到P 点的距离ρ1、ρ2、ρ3、ρ4 则有下式成立。
式中，坐标分别为待定点和卫星的地固空间直角坐标。求解该方程即可得到定点P 的坐标。
GPS单点定位的基本原理，就是将卫星的瞬时空间位置作为已知点，采用空间后方距离交会，得到待定点的空间位置。
◆ 两个关键问题
● 卫星位置
● 站星距离
2、按不同分类标准GPS定位可分为哪些？
分类标准 | 分 类 | 含 义 |
按测距方法 | 伪距法定位 | 测量卫星发射的测距码，确定站星距离 |
载波相位法定位 | 测量卫星发射载波相位，确定站星距离 | |
按接收机运动状态 | 静态定位 | 定位时，接收机处于静止状态 |
动态定位 | 定位时，接收机处于运动状态 | |
按接收机数量 | 单点(绝对)定位 | 定位时，采用1台GPS接收机 |
相对定位 | 2台或2台以上接收机同步观测相同的卫星 | |
3、主动式测距和被动式测距的优缺点分别是什么？
现代光电技术测距按是否发射电波分主动式和被动式两种方式。
主动式测距 如电磁波测距仪，测得往返双程距离。
● 优点：不要求仪器钟必须和某一时间系统保持一致。
● 缺点：用户要发射信号，对军事用户难以隐蔽自己。
被动式测距 如GPS测距，测得单程距离。
● 优点：用户无需发射信号，随时接收，因而便于隐蔽自己。
● 缺点：要求接收机钟和各卫星钟都要和GPS时间系统保持同步。
4、简述多普勒三次差分法中的一次差分分别在哪些观测值间求差？并消除或减弱了哪些误差的影响？
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