第一章 緒論
1.1.6 北斗衛星導航實驗系統
1、特點：系統的空間衛星數目少、用戶終端設備簡單。
2、組成：包括空間部分、地面控制部分和用戶接收部分。
3、定位原理：北斗衛星導航實驗系統的定位原理是利用兩顆地球同步衛星進行雙向測距，配合數字高程地圖完成三維坐標。
4、優缺點：
優點：衛星數量少，投資小；用戶設備簡單、廉價；能實現一定區域的導航定位；衛星還具備短文報通信功能，可滿足當前我國陸、海、空運輸導航定位需求。
缺點：不能覆蓋兩極地區，赤道附近定位精度差；只能二維主動式定位，且需提供用戶高程數據，不能滿足高動態和保密的軍事用戶要求，用戶量受到一定限制。
5、系統的功能：漁船出海導航；北斗系統短報文通信!

1.1.7 全球衛星導航系統（GNSS）
1、概念：全球衛星導航系統是泛指所有的衛星導航系統，包括全球的、區域的和增強的。如美國的GPS系統、中國的BDS系統等
2、使用GNSS接收機的優越性：
（1）增加接收衛星數。使用GPS接收機時，接收到的衛星數一般為5_{11顆；而使用GNSS接收機時，一般可接收到的衛星數達20}30顆，這樣非常有利于在山區或城市有障礙物遮擋的地區作業。

1.2 GPS系統組成
GPS系統包括三大部分：空間部分——GPS衛星星座；地面控制部分——地面監控系統；用戶設備部分——GPS信號接收機。
1.3 BDS系統組成
1、概述：北斗衛星導航系統（BDS）是中國正在實施的自主發展、獨立運行的全球衛星導航系統。
2、主要功能：定位、單雙向授時、短文報通信。
3、組成：北斗衛星導航系統由空間星座、地面控制和用戶終端等三大部分組成。

1.4.1 GPS系統的特點
（1）定位精度高 （2）觀測時間短 （3）測站間無需通視 （4）可提供三維坐標 （5）操作簡單 （6）全天候作業 （7） 功能多，應用廣

第二章 坐標系統和時間系統
如何定義一個空間直角坐標系？
完全定義一個空間直角坐標系必須明確：
（1）坐標原點的位置；（2）三個坐標軸的指向；（3）長度單位。
2.1.3 站心赤道直角坐標系與站心地平直角坐標系
使用站心地平坐標系能夠比較直觀方便地描述衛星與觀測站之間的瞬時距離、方位角和高度角，了解衛星在天空的分布情況。

2.3 坐標系統之間的轉換
計算
中央子午轉換計算！
第三章 衛星運功基礎及GPS衛星星歷
3.1 概述：
衛星運動與地球運動無關！地球質心引力作用的衛星運行稱為衛星的無攝運動！
3.3 衛星的受攝運動
1、影響衛星在其軌道上運行的攝動力：地球引力、日月引力、太陽輻射壓力、地球潮汐作用力、大氣阻力。
2、衛星在軌道運行中的開普勒三定律：
（1）衛星運動的軌道是一個橢圓，而該橢圓的一個焦點與地球質心重合。
（2）衛星到地心的距離在相等的時間內所掃過的面積相等。
（3）衛星運行周期的平方，與軌道橢圓長半經的立方之比為一常量。

3.4 GPS衛星星歷
1、概述：描述衛星運動軌道的信息（一組對應某一時刻的軌道參數及其變化率）
2、預報星歷
（1）概述：預報星歷又叫廣播星歷，通常包括相對某一參考歷元的開普勒軌道參數和必要的軌道攝動改正項參數。相應參考歷元的衛星開普勒軌道參數也叫參考星歷。
（2）優點：實時；
（3）缺點：精度較低，一般約為20~40m.
3、后處理星歷
（1）概述：根據地面跟蹤站所獲得的精密觀測資料計算而得到的星歷，是一種不包含外推誤差的實測星歷。
（2）優點：軌道參數非常準確，也稱精密星歷。
（3）缺點：不能做到實時。
（4）獲取方式：用磁帶或通過電視、電傳、衛星通訊等方法向用戶提供以往觀測時刻的星歷。

第四章 GPS衛星信號和導航電文
4.1 GPS衛星信號
1、概述：GPS衛星信號是GPS衛星向廣大用戶發送的用戶導航定位的調制波，它包括（GPS衛星信號組成）載波、測距碼和數據碼。
（1）載波L1、L2相當于運載工具（載波的作用）；
（2）測距碼：C/A碼、P碼
（3）導航電文：數據碼、D碼。
2、使用L1、L2兩種載波的目的：為了測量出或消除掉由于電離層效應而引起的延遲誤差。

4.1.2 偽隨機噪聲碼的產生及特性
1、產生：因為隨機碼雖具有良好的自相關性，但由于它是一種非周期性的碼序列，沒有確定的編碼規則，所以實際上無法復制和利用。而偽隨機噪聲碼剛好可以解決這些問題。
2、特點（特性）
（1）具有類似隨機碼的良好自相關特性；
（2）具有某種確定的編碼規則；
（3）是可人工復制的碼序列。

4.5 GPS接收機基本工作原理
1、GPS接收機的組成與分類
（1）GPS接收機的組成：天線單元、主機單元和電源。
（2）GPS接收的分類：
? 按接收機用途可分為：導航型接收機、測地型接收機、授時型接收機；
? 按接收機的載波頻率分類：單頻接收機、雙頻接收機；
? 按接收機工作原理分類：碼相關型接收機、平方型接收機等。

2、GSP工作原理
（1）GPS接收機天線。天線由接收機天線和前置放大器兩部分組成。
? GPS接收機的天線類型有：單板天線、四螺旋形天線、微帶天線、錐形天線
（2）接收主機。
? 接收主機主要包括：變頻器及中頻放大器、信號通道、存儲器、微處理器、顯示器。
（3）電源。GPS接收機電源有兩種，一種為內電源，另外一種為外接電源。

第五章 GPS衛星定位基本原理
5.1 概述
1、衛星定位的基本原理：運用空間距離前方交會的方法求出衛星的位置；運用空間距離后方交會的方法求測站點的位置。觀測值是距離。

2、GPS定位的實質：由GPS接收機在某一時刻，同時接受四顆以上的GPS衛星信號，測量出GPS接收機到GPS衛星的距離，根據空間距離后方交會的方法求測站點的位置。

3、GPS定位分類：
（1）根據定位所采用的觀測值分為：偽距定位和載波相位定位。
偽距定位：所采用的觀測值為GPS偽距觀測值，既可以是C/A碼偽距，也可以是P碼偽距。優點是數據處理簡單，容易實現實時定位。缺點是觀測值精度低。
載波相位定位：所采用的觀測值為GPS載波相位觀測值，即L1，L2或它們的某種線性組合。優點是觀測值精度高。缺點是數據處理過程復雜。
（2）根據定位模式分為：絕對定位和相對定位。
絕對定位：又稱單點定位。即利用GPS衛星和用戶接收機之間的距離觀測值直接確定用戶接收機天線在WGS-84坐標系中相對于坐標原點——地球質心的絕對坐標。GPS絕對定位又分為靜態絕對定位和動態絕對定位。
相對定位：又稱差分定位，這種定位模式采用兩臺以上的接收機同時對一組相同的衛星進行觀測，以確定接收機相互位置間的關系。
（3）根據獲取定位結果的時間分為：實時定位和非實時定位；
（4）根據定位時接收機的運動狀態分為：靜態定位和動態定位。
靜態定位：就是整個觀測過程中，接收機的位置是不變的。
動態定位：就是整個觀測過程中，接收機的位置是變化的。

5.2 偽距測量
1、偽距測量的概念
偽距法定位：是由GPS接收機在某一時刻測出四顆以上的GPS衛星的偽距以及已知的衛星位置，采用空間距離后方交會的方法求定天線所在點的三維坐標。

5.3 載波相位測量
1、概念：載波相位測量的觀測量是GPS接收機所接收的衛星載波信號與接收機本振信號的相位差。

5.4 整周跳變的修復
1、概念：衛星信號失鎖，使接收機的整周計數不正確，但不到一整周的相位觀測值仍是正確的。這種現象稱為周跳。
2、周跳產生的原因：
（1）建筑物或樹木等障礙物的遮擋
（2）電離層電子活動劇烈
（3）衛星信噪比（SNR）太低。
3、如何修復整周跳變？
利用屏幕掃描法、高次差或多項式擬合法、在衛星間求差法、用雙頻觀測值修復周跳等方法進行修復。
屏幕掃描法：根據衛星的相對觀測值變化率的圖像的連續性進行手動修復。

5.7 差分GPS定位原理
1、差分GPS定位技術是將一臺GPS接收機安置在基準站上進行觀測。根據基準站已知精密坐標，計算出基準站到衛星的距離改正數，并由基準站實時地將這一改正數發送出去。用戶接收機在進行GPS觀測的同時，也接受到基準站的改正數，并對其定位結果進行改正，從而提高定位精度。
2、差分GPS的類型有：單基準站差分、具有多個基準站的局部區域差分和廣域差分三種類型。
3、差分改正數的類型：
（1）距離改正數：利用基準站坐標和衛星星歷可計算出站星間的計算距離，計算距離減去觀測距離即為距離改正數。
（2）位置（坐標改正數）改正數：基準站上的接收機對GPS衛星進行觀測，確定出測站的觀測坐標，測站的已知坐標與觀測坐標之差即為位置的改正數。
5.8 CORS及網絡RTK技術
1、CORS的組成：由若干個連續運行的GPS基準站、數據處理控制中心、數據傳輸與發播系統和移動站組成。
2、判斷題：
（1）一個區域CORS基準站的個數視區域大小決定。
（2）一個區域CORS只建一個數據處理控制中心。

第八章 GPS測量的設計與實施
八九章占比50%
8.1.3 GPS網的基準設計
1、GPS測量與常規測量相類似，在實際工作中也可以劃分為方案設計、外業實施及內業數據處理三個階段。
2、GPS網技術設計的主要依據是GPS測量規范和測量任務書。
3、GPS設計內容：網形、精度、基準
3、GPS測量精度標準及分類：各類GPS網的精度設計主要取決于網的用途。GPS測量按照精度和用戶分為A、B、C、D、E級（類）。
4、GPS網的基準設計
1、概述：通過GPS控制網獲得的是基線向量，屬于WGS-84坐標系的三維坐標差，而在實際工作中，需要的是國家坐標系或地方坐標系的坐標。所以在GPS網的技術設計時要明確GPS成果所采用的坐標系統和起算數據，即明確GPS網所采用的基準。
2、GPS網的基準包括位置基準、方位基準和尺度基準。
3、GPS網的基準設計實質上主要是指確定網的位置基準問題。

8.1.4 GPS網構成的幾個基本概念及網特征條件
1、GPS網圖形構成的幾個基本概念
（1）觀測時段：測站上開始接收衛星信號到觀測停止，連續工作的時間段，間稱時段。
（2）同步觀測：兩臺或兩臺以上接收機同時對同一組衛星進行的觀測。
（3）同步觀測環：三臺或三臺以上接收機同步觀測獲得的基線向量所構成的閉合環，簡稱同步環。
（4）獨立觀測環：由獨立觀測所獲得的基線向量構成的閉合環，簡稱獨立環。
（5）異步觀測環：在構成多邊形環路的所有基線向量中，只要有非同步觀測基線向量，則該多邊形環路叫異步觀測環，簡稱異步環。
（6）獨立基線：對于N臺GPS接收機構成的同步觀測環，有J條同步觀測基線，其中獨立基線數為N-1；
（7）非獨立基線：除獨立基線外的其他基線叫非獨立基線，總基線數與獨立基線數之差即為非獨立基線數。

2、GPS網特征條件的計算
觀測時段數：C=n*m/N (C為觀測時段數，n為網點數，m為每點設站次數，N為接收機數)
總基線數 ： 公式在課本：P138
必要基線數：
獨立基線數：
多余基線數：

3、GPS網的圖形設計
GPS網的圖形設計主要取決于：用戶要求、經費、時間、人力以及接收機類型、數量等條件；
根據不同用途布網形式有：點連式、邊連式、網連式、邊點混合連接式、三角鎖形連接等。

重復基線計算（帶上計算器！）！重復表格填寫。P141 P165
8.2 GPS測量的外業準備及技術設計書編寫
1、擬定觀測計劃的主要依據：
（1）GPS網的規模大小；
（2）點位的精度要求；
（3）GPS衛星星座幾何圖形強度；
（4）參加作業的接收機數量；
（5）交通、通信及后勤保障、
2、作業計劃的內容
（1）編寫GPS衛星預報圖；
（2）選擇衛星的幾何圖形強度；
（3）選擇最佳觀測時段；
（4）觀測區域的設計與劃分；
（5）編排作業調度表。

8.3.3 觀測工作
1、開機觀測
一個時段觀測過程中，不允許進行以下操作：關閉又重新啟動；進行自測試（發現故障除外）；改變衛星高度角；改變天線位置；改變數據采樣間隔；按動關閉文件和刪除文件等功能。

第九章 測量數據處理
1、GPS靜態觀測時，接收機采集記錄哪些內容？
答：GPS接收機主要采集記錄的內容有：GPS接收機至衛星的偽距、載波相位和衛星星歷等數據。
2、GPS數據處理包含哪些工作？
數據采集、數據傳輸、預處理、基線解算、網平差！

4、基線處理完成后，應進行哪些分析和檢核？
（1）觀測殘差分析。當餐查查分布中出現突然的跳變時，表明周跳未處理成功。
（2）基線長度的精度。處理后基線長度中誤差應在標稱精度值內。
（3）基線向量環閉合差的計算及檢核。由同時段的若干基線向量組成的同步環和不同時段的若干基線向量組成的異步環，其閉合差應能滿足相應等級的進度要求。
5、基線解算結果的質量評定指標（檢核內容）有哪些？
（1）RMS均方誤差；（2）數據刪除率；（3）RATIO（一般設置為>=3）
（3）PDOP：定位精度因子（設置<8）（4）同步環閉合差
（5）異步環閉合差；（6）重復基線互差。
6、基線解算的過程？
（1）原始觀測數據的讀入
（2）外業輸入數據的檢查與修改
（3）設置基線解算的控制參數
（4）基線解算；（5）基線解算質量的檢核；（6）結果：.查看解算報告
7、影響GPS基線解算結果因素的判別及應對措施？
（1）基線起點坐標不準確的判別。解決辦法：在進行基線解算時，使用坐標準確度較高的點作為基線解算的起點。例如使用WGS-84坐標系。
（2）衛星觀測時間短的判別。措施：某顆衛星的觀測時間太短，則可以刪除該衛星的觀測數據，不讓它們參數基線解算。
（3）周跳太多的判別。對于衛星觀測值中周跳太多的情況，可以從基線解算后所獲得的觀測值殘差上來分析。措施：若多顆衛星在相同的時間段內經常發生周跳時，則可采用刪除周跳嚴重的時間段的方法來改善基線解算結果的質量。
（4）多路徑效應嚴重、對流層或電離層折射影響過大判別。措施：剔除多路徑效應嚴重的時間段。
8、GPS定位結果的表示方法？以及不同坐標系之間的轉換方法？
（1）定位結果的表示方法有單點絕對定位和點間相對定位兩種方法。單點定位確定的是點在WGS-84坐標系中的位置。大地測量中點的位置常用大地緯度B、大地經度L和大地高H表示，也常用三維直角坐標X、Y和Z表示。
相對定位確定的是點之間的相對位置。因而可以用直角坐標差△X、△Y、△Z表示。也可以用大地坐標差△B、△L和△H表示。
（2）不同坐標系之間的轉換方法（WGS-84坐標系->國家或地方坐標系下的坐標）：
①利用已知重合點的三維直角坐標進行坐標轉換；
②利用已知重合點的三維大地坐標進行坐標轉換；
③利用已知重合點的二維高斯平面直角坐標進行坐標轉換；
④利用已知重合點的二維大地坐標進行坐標轉換。
9、GPS網平差的目的？
（1）消除GPS網幾何上的不一致性。閉合條件、重復條件、符合條件；
（2）評定GPS網的內符合精度；
（3）確定點在指定參照系下的坐標。引入位置基準；引入其他的起算條件。
10、GPS網平差的類型有哪些？每種類型的觀測值、起算數據、平差結果分別是什么？
（1）無約束平差/自由網平差；
平差時固定網中某一點的坐標，平差目的是檢驗
網本身的內部符合精度以及基線向量之間有無明顯的
系統誤差和粗差，調整各基線向量觀測值的權，確定
各點在地心地固系下的相對位置關系
（2）約束平差；（3）聯合平差
11、何謂大地高、正高、正常高？GPS水準高程是如何實現的？
（1）大地高：某點的大地高，是該點沿橢球的法線方向到參考橢球面的距離。一般用H表示，大地高是一個純幾何量，不具有物理意義，同一點在不同的基準下具有不同的大地高。利用GPS定位技術，可以直接測定觀測站在WGS－84中的大地高程。
（2）正高：某點的正高是該點沿鉛垂線方向到大地水準面的距離。一般用Hg來表示。
（3）正常高：某點的正高是該點沿鉛垂線方向到似大地水準面的距離。一般用Hr來表示。
（4）GPS水準高程實現的方法有：繪等值線圖法、解析內插法、曲面擬合法、移動曲面法。

專業術語（名詞解釋）：
1、2000國家大地坐標系：由國家建立的高精度、地心、動態、實用、統一的大地坐標系，其原點為包括海洋和大氣的整個地球的質量中心。
2、正常高：地面點沿正常重力線到似大地水準面的距離。
3、高程異常：似大地水準面至地球橢球面的高度。
4、全球導航衛星系統控制網：使用全球導航衛星定位技術建設的測量控制網，簡稱GNSS控制網或GNSS 網。
5、全球導航衛星系統高程測量：利用GNSS技術測量得的大地高，結合測量點的高程異常值，獲得的該點的正常高的方法。
6、實時動態測量：通過基準站和流動站的同步觀測，利用載波相位觀測值實現快速高精度定位功能的差分測量技術，簡稱RTK測量。
7、實時偽距差分：通過基準站和流動站的同步觀測，利用基準站所測得的偽距誤差數據改正流動站上定位結果的衛星定位，簡稱RTD。
8、大地高geodetic height：一點沿橢球法線到橢球面的距離。
9、北斗衛星導航系統BeiDou navigation satellite systc：由中國自主建設、獨立運行的衛星導航系統,是為全球用戶提供全天候、全天時、高精度的定位、導航和授時服務，并具有短報文通信能力的國家重要空間基礎設施,簡稱BDS。
10、 星歷ephemeris：不同時刻衛星軌道位置的一組軌道參數。
11、精密星歷precise ephemeris 利用全球或區域衛星跟蹤站網的觀測數據,經后處理確定衛星軌道位置的一組精密軌道參數。
12、廣播星歷 broadcast ephemeris 實時發播預報的衛星軌道位置的一組軌道參數。
13、源節點mountpoint 充當信源發送原始數據包的網絡節點，即通過NTRIP協議提供系統服務時，利用該節點對服務數據來源、計算方法或格式進行標識，以便用戶能夠準確地選擇服務。
14、觀測時段observation session 測站上開始記錄衛星觀測數據到停止記錄的時間間隔。
15、同步觀測simultaneous observation 兩臺或兩臺以上接收機同時對同一組衛星進行觀測的工作方法。
16、同步觀測環simultaneous observation loop 三臺或三臺以上接收機同步觀測所獲得的基線向量構成的閉合環，簡稱同步環。
17、異步觀測環 由非同步觀測所猶侍的塞文問里人H -步環。
18、 獨立基線independent baseline 線性無關的一組觀測基線。
19、單基線single baseline 由兩臺接收機同步觀測數據解算得到的基線向量。
20、多基線multiple baseline 由兩臺以上接收機同步觀測數據解算得到的所有獨立基線向量。
22、數據剔除率percentage of data rejection 同一觀測時段中未采用的觀測值個數與獲取的同類觀測值總數的比值。
23、 GNSS水準點GNSS eveling point 大地高由GNSS測定，正常高由水準測量測定的控制點。
24、單差Single differential 兩個不同觀測站GNSS接收機同步觀測同一衛星相位觀測值之差。
25、雙差Double differential 兩個不同觀測站GNSS接收機同步觀測兩顆衛星所得兩個單差之差。
26、三差Tripel differential 兩個不同觀測站對同一衛星不同歷元的兩個雙差之差。

計算題
平頂山某點的西安80高斯平面直角坐標值為(3738898.886,38423824.411)。

該坐標所處投影帶的帶號是多少？

該坐標系采用的是幾度分帶？

該坐標所處投影帶的中央子午線的經度值是多少？

該點位于中央子午線哪一側？
（判斷方法用坐標y值-500000；如果值為負數，則是在左邊，否則則是在右邊！）

38

3°分帶

西安80的三度帶范圍為25—45，六度帶范圍為13—23。

6度帶帶號=(經度+6°)%6

3度帶帶號=(經度+1.5°)%3

6度帶中央經線=(6度帶帶號*6)-3

3度帶中央經線=3度帶帶號*3

114°

帶號中央經線

3°帶	3度帶帶號×3	(經度+1.5°)%3
6°帶	(6度帶帶號×6)-3	(經度+6°)%6

假設正好在該區的中央子午線上，將其帶入算出的帶號為36，比38小所以一定在西側或左側。

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看例題：

大題
一、坐標轉換
老師PPT第二章 85頁 坐標案例分析！

二、綜合分析

1、GPS網構成的幾個基本概念及網特征條件

(1)計算網特征條件（計算公式P138）

(2)設計網形（按邊連式的方式來設計）

（3）作業調度

(1）觀測時段1:A點(接收機1) .B點(接收機2)、D點（接收機3)；
觀測時段2:A點(接收機1)、B點(接收機2)、C點(接收機3)；
觀測時段3:B點(接收機2)、C點（接收機3)、D點(接收機1)；

作業調度無非就是先固定點觀測，觀測一段時間后，在移動一些點，在進行觀測。將點名跟接收機名填入表格中即可！

（4）重復基線、同步環檢核（判斷條件在P165 2、3題）

看到這里一般都是愛學習的了，再給你送點禮物：

當然，這題聽課的同學肯定是懂得啦，不巧的是我剛好是第二種！這里還請懂得同學私信指點一下，雙手奉上，萬分感謝！！！

總結

以上是生活随笔為你收集整理的GPS章节要义（补充计算题）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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