1、1.NNSS名稱美國海軍衛星導航系統，衛星多普勒導航系統2. NNSS存在問題：(1)衛星少，無法實現實時定位；(2)軌道低，難以精密定軌；(3)頻率低，難以消除電離層影響(4)不精密星歷，難以精密定位3.GNSS：全球導航衛星系統（Global Navigation Satellite System, GNSS）是一種空間無線電定位系統，包括一個或多個衛星星座，為支持預定的活動需要而加以擴大，可為地球表面、近地表和地球外空任意地點用戶提供24小時三維位置、速率和時間信息。其突出優點是經濟實用。4.GPS：全球定位系統5.衡量一個衛星導航定位系統性能優劣的四項技術指標 可用性:用戶使用該系統作

2、為導航定位的正常運行時間精度:該系統用于測得的運動載體在導航位置與其真實位置的差異性完好性:該系統不能用于導航定位的告警能力連續性:該系統在一個周期內出現間斷導航的概率6.GPS的特點1）導航特點（1）全球地面（范圍內）連續覆蓋 （2）功能多，精度高（3）實時定位速度快（4）抗干擾性能好，保密性強（5）靜態定位觀測效率高（6）應用廣泛 2）GPS定位技術相對于經典測量技術的特點 （1）觀測站之間無需通視，但其上空仰角范圍內不能有障礙物；（2）定位精度高；（3）提供三維坐標；（4）觀測時間短，效率高（5）操作簡便，自動化程度高；（6）成本低，經濟效益高；（7）全天候作業7. GPS政策及基本對策

3、 (1)對不同的GPS用戶，分別提供兩種不同精度的定位服務。 （2)實施選擇可用性政策，即SA政策(已2000年5月1日取消)。(3)實施反電子欺騙防護措施，即A-S措施。8.WGS-84大地坐標系：原點位于地球質心，Z軸指向BIH1984.0定義的協議地球極（CTP）方向，X軸指向BIH1984.0的零子午面和CTP赤道的交點，Y軸與Z軸、X軸構成右手坐標系9.UT（世界時）：以平子夜為零時起算的格林尼治平太陽時稱為UT10.UTC（協調世界時）：一種以原子時秒長為基礎，在時刻上盡量接近于世界時的一種折中的時間系統，這種時間系統為UTC11.真近點角的計算平近點角與偏近點角的關系(開普勒方程

4、)- 通常采用迭代法偏近點角ES與真近點角fs的關系由開普勒方程，很容易寫出下列關系式：于是求出：將其代入開普勒橢圓方程式：,得：由此，可求出偏近點角與真近點角之間的關系：, ,因此，真近點角為12.定位星座：為了確定地面點的三維坐標，所必需的4顆衛星13.間隙段：觀測衛星4顆，用他們導航定位時，不能獲得三維坐標，并且精度差14.GPS的系統組成：空間部分，地面部分，用戶部分15.如何識別衛星（編號方式）:（1） 順序編號（2） PRN編號（3） IRON編號（4） NASA編號（5） 國際識別號16.地面部分1)組成：主控站（1個）、跟蹤站（5個）和注入站（3個）2)作用：監測和控制衛星運行

5、，編算衛星星歷（導航電文），保持系統時間等。3)地面監控系統工作流程 16.偽距測量原理：偽距法定位是根據GPS接收機在某一時刻得到的4顆以上GPS衛星的偽距以及已知的衛星位置，采用空間距離交會得方法求定接收機天線所在點的三維坐標。所測偽距就是由衛星發射的測距碼信號到達GPS接收機的傳播時間乘以光速所得出的測量距離。17.偽距測量觀測方程:P6418.導航電文的主要內容1）衛星的星歷；2）衛星工作狀況；3）系統時間；4)時鐘改正;5)軌道攝動改正，6)電離層時延改正即電離層折射參數，7)大氣折射改正，8)由C/A碼捕獲P碼的信息，9)衛星的概略星歷19.GPS衛星信號的構成 1）載波：L1、L

6、22）測距碼：碼粗碼（）碼精碼）衛星（導航）電文：導航電文又稱數據碼（碼）20. 導航電文的主要內容1）衛星的星歷；2）衛星工作狀況；3）系統時間；4)時鐘改正;5)軌道攝動改正，6)電離層時延改正即電離層折射參數，7)大氣折射改正，8)由C/A碼捕獲P碼的信息，9)衛星的概略星歷21.導航電文由 遙測碼（TLW）；轉換碼（HOW）；數據塊1 ；數據塊2；數據塊3 22.數據塊11）識別碼：指載波L2的調制波類型、星期序號、衛星健康狀況2）電離層時延改正參數（Tgd）3)星鐘的數據齡期4)衛星時鐘改正數23.數據塊2開普勒6參數（1）衛星軌道長半軸的平方根（2）衛星軌道偏心率e（3）參考時刻t

7、oc的軌道傾角io（4）參考時刻toc的升交點赤經（5）近地角距（6）參考時刻toc的平近點角M02)軌道攝動9參數衛星平均運動角速度與計算值之差n，也稱平近點角速度的改正數；升交點赤經的變化率；軌道傾角的變化率i；升交點距的正弦和余弦攝動改正項之系數Cus，Cuc；軌道傾角的正弦和余弦攝動改正項i系數Cis，Cic ；軌道半軸的正弦和余弦攝動改正項之系數Crs，Crc；時間2參數；從星期日子夜零時開始的星歷參考時刻toe ；星歷表的數據齡期AODE(又稱IODE)AODE=toe-tL24預報星歷（廣播星歷）：通過衛星發射的含有軌道信息的導航電文傳遞給用戶的，用戶接收機收到這些信號，經過解碼

8、便可獲得所需要的衛星星歷，所以也被稱為廣播星歷25. 后處理星歷（精密星歷）：是一些國家的某些部門根據各自建立的跟蹤站所獲得的精密觀測資料，用于確定預報星歷相似的方法計算的衛星星歷26.GPS定位的基本原理：GPS定位時，把衛星看成是“飛行”的已知控制點，在已知其瞬間坐標的條件下，以GPS衛星和用戶接收機天線之間距離為觀測量，進行空間后方交會，從而確定用戶接收機天線所處的位置。27.無攝衛星軌道的描述衛星軌道參數 1) 為軌道橢圓長半軸;2) 為軌道橢圓偏心率; -確定了開普勒橢圓的形狀和大小 3)i為軌道面傾角;4)為升交點赤經-唯一地確定了衛星軌道平面與地球體之間的相對定向 5)ws為近地

9、點角距,表達了開普勒橢圓在軌道平面上的定向 6)fs （V） 衛星的真近點角 ；確定了衛星在軌道上的瞬時位置只有真近點角是時間的函數，其余均為常數。28.GPS衛星位置計算 1：計算衛星運行的平均角速度n 平均角速度為n0 = 360/周期 =則衛星運行的平均角速度為n = n0+n2：計算歸化時刻tk ：tk = t - toe其中，tk 為相對于toe的歸化時刻，考慮星期的開始或結束：當tk302400s時，tk =tk 604800s；當tk-302400s時，tk = tk+604800s。其中，604800是一個星期的秒數3、有基準時刻的平近點角M0 4、偏心率e 和Mk 5：計算衛

10、星矢徑rk6：計算真近點角Vk7：計算升交點角距k8：計算攝動改正項u、r、i 9：升交距角Uk衛星矢徑和軌道傾角ik 10：計算衛星在軌道平面上的位置28.偽距法定位-絕對定位 偽距法定位-時延測定a）衛星-自己時鐘-發出某一結構的測距碼-經t 時間-接收機；b）接收機-自己的時鐘-產生一組結構完全相同的測距碼（復制碼）-時延器-延遲時間；c）兩組測距碼-相關處理-自相關系數 R(t) = 1（兩組對齊）- （復制碼的延遲時間）= t（衛星信號的傳播時間）；d）t*c=衛星至接收機的偽距。偽距法定位-偽距測量的觀測方程偽距設在某一瞬間衛星發出一個信號。瞬間衛星鐘讀數瞬間衛星鐘無鐘差標準時信號

11、到達接收機的標準時信號到達接收機讀到含鐘差的時間時延，即設發射時刻衛星鐘的改正數接收時刻接收機鐘的改正數則有于是有：式中：衛星至觀測站的幾何距離衛星至觀測站的偽距衛星發出信號時的衛星鐘讀數接收機接受該信號的接收機時刻衛星發出信號時的正確標準時信號到達接收機的標準時發射時刻衛星鐘的改正數接收時刻接收機鐘的改正數用沒有誤差的標準鐘測定的信號從衛星至接收機的實際傳播時間。考慮 ： 電離層折射改正對流層折射改正以及站星間的幾何距離：于是GPS偽距觀測方程為：偽距法定位-數學模型假定：） 電離層和對流層折射改正可精確求的） 衛星鐘和接收機鐘的改正數，精確已知那么確定了偽距就等于確定了幾何距離。而與衛星坐

12、標（）與接收機坐標（天線相位中心的坐標）（，）之間有如下關系：29.載波相位測量的基本原理 載波相位測量的觀測方程 ：30整周跳變的探測與修復1) 周跳產生的原因：信號被遮擋 儀器線路：基準和衛星信號無法混頻； 能差頻信號，無法計數 外界干擾或動態環境，（DLL）失鎖2)對待周跳的態度：基本思想：外業降低到最小，然后內業在處理。3）整周跳變的探測與修復常用處理方法1.屏幕掃描法2.大周跳的探測及修復（高次差或多項式擬合）（思路）在觀測期間，站星間距離的變化是平滑的，有規律的。如果觀測值中出現周跳，則將破壞這種平滑性和規律性。衛星：0.9k/s（ 10s） ，站星間距離的變化可達數萬周，不易發現

13、數十周的周跳。為此，可對相鄰觀測值求高次差，以削弱站星距變化對整周計數值的影響。在這種情況下，如果沒有周跳，則求45次著后的載波相位觀測值的變化，主要是GPS接收機的品體振蕩器不穩定引起的，它們應呈偶然性誤差，且數值為幾周以下；否則，求45次差后，其變化不再具有偶然性，且數值比產生的周跳值還要大(誤差放大現象)。據此，我們能夠找到產生較大周跳的地方，并對其進行修復。（修復） 為了確定大周跳的數值，可根據發生周跳前的45個歷元的觀測值，用高次插值公式外推，直至求得發生大周跳的觀測值的正確數值為止。3.小周跳(小于45周)的探測及修復 如上所述，對載波相位觀測值求45次差后，即使無大周跳，但仍存在

14、由于接收機晶振不穩定引起的12周的誤差，那么，如何將它與12周的小周跳區分開呢?也就是說，如何消除產生于接收機品振不穩定的影響呢?下面就來討論這個問題。 （產生原因）小周跳可能來自接收機本身；也可能來自衛星；還可能來自與接收機和衛星均無關的外界瞬時干擾。 (1)來自某顆衛星的小周跳的探測與修復（衛星間求差） (2)來自某臺接收機瞬時故障產生的小周跳的探測與修復 (3)（殘差分析）。31.確定整周未知數方法的分類： 、 按解算所需時間的長短區別：） 經典靜態相對定位法） 快速結算模糊度（整周未知數）法：變換天線法、碼雙頻法、濾波法、（搜索法）、模糊度函數法等、 確定模糊度事接收機的運動狀態） 靜

15、態法） 動態法：最小二乘搜索法、綜合法、模糊度函數法32快速整周未知數解算原理：FARA法（搜索法）基本思想：以數理統計理論的假設檢驗為基礎，利用初次平差提供的所有信息，包括解向量、相應的協因數陣和單位權中誤差，確定在某一置信區間整周未知數一切可能的整數解的組合，并依次將該整周未知數的組合作為已知值代入方程通過平差進行搜索，尋求平差后方差和最小的一組整周未知數作為最優解。步驟：）當兩個測站上同步觀測的時間較短，則由平差所求的整周未知數的實數解和其整解偏差較大，而且其對應的中誤差也較大，此時可在一定置信水平條件下，取整周未知數的置信區間為：滿足以下三個條件：（）其相應的基線向量解為初始平差結果相

16、一致（）其相應的單位權方差與初始解結果的單位權方差應相一致（）備選整周未知數進行基線解算時，最小單位權方差與次最小單位權方差應有明顯差異。33.動態定位的基本特點 用戶多樣性（載體，即使載體也有差別） 速度多異性（分類：100m以下/s100m/s1000m/s） 定位實時性（點火飛行、降落飛行和著陸飛行) 數據短時性 精度要求多變性 34.偽距差分動態定位 1)定義：差分動態定位(DGPS)：兩臺接收機-兩個測站上同時測量來自相同GPS衛星的信號，用以聯合測得動態用戶的精確位置。2)原理圖:35.載波相位差分動態定位RTK（cm）含義：RTK實時動態定位技術，能夠實時提供測點(用戶站)在指定

17、坐標系的三維坐標成果，在測程20km以內可達到厘米（規程說）級精度。1） 原理RTK（原理）： 在兩臺靜態型測量儀器間加上一套無線電數據通訊系統(也稱數據鏈),將相對獨立的GPS信號接收系統連成一個有機整體。 基準站把接收到的所有衛星信息(包括偽距和載波相位觀測值)和基準站的一些信息(如基準站的坐標、天線高等)都通過通訊系統傳送到流動站。 流動站本身在接收衛星數據的同時，也接收基準站傳送的衛星數據，在流動站完成初始化后，并將基準站的載波觀測信號與本身接收到的載波觀測信號進行差分處理（基線），同時輸入相應的坐標，轉換參數和投影參數，即可實時求得實用的未知坐標。2）載波相位差分動態定位RTK（數據

18、流程）GPS數據處理特點：數據量大，處理過程復雜（基線向量和數據的聯合處理），處理方法形式多，自動化程度高（自動和手動）36預處理的目的對數據進行平滑濾波，剔除粗差，刪除無效無用數據；統一數據文件格式，將各類接收機的數據文件加工成彼此兼容的標準化文件；GPS衛星軌道方程的標準化，一般用一多項式擬合觀測時段內的星歷數據（廣播星歷或精密星歷）；診斷整周跳變點，發現并恢復整周跳變，使觀測值復原；對觀測值進行各種模型改正，最常見的是大氣折射模型改正。37基線向量解算結果分析1）觀測值殘差分析；引起的原因： （1）存在劣質（即低精度）觀測值（通常受多徑干擾、外部無線信號干擾、接收機時鐘不穩定等影響）；（

19、2）觀測值改正模型不適宜或差分處理后存在未被模型化的誤差，這主要應考察電離層和對流層改正模型的精度及適用性；（3）周跳未被完全修復而使觀測值中有粗差；（4）整周模糊度解算不成功使觀測值存在系統誤差；2）處理結果精度的自評；用c2檢驗量對驗后單位權方差進行檢驗，是否與理論值相近。3）基線長度的精度；要求處理后基線長度中誤差在根據標精度計算的精度值內。4)雙差固定解與雙差實數解 ；理論上整周模糊度是一整數，但平差解算得的是一實數，由此而得的結果稱為雙差實數解。38.GPS不同空間直角坐標系之間的坐標換算1) 兩空間直角坐標系的幾何關系 設有兩三維空間直角坐標OT-XTYTZT與OS-XSYSZS有

20、下圖所示的關系，則同一點在該兩坐標系中坐標（XiT,YiT,ZiT）和（XiS,YiS,ZiS）之間有如下關系式： XZsXsXTYsYTZTOsiXiTXiSOT當考慮兩坐標系間的尺度差k時，上式應為：（8-61）式中：， ，將稱為坐標系間的轉換參數，習慣上簡稱轉換參數。式（8-61）即為著名的Bursa-Wolf模型。b) 轉換參數的確定 按以上方法確定了兩空間直角坐標系之間的轉換參數，就可將任一點的坐標從一個坐標系轉換至另一個坐標系。轉換后坐標精度既與被轉換坐標精度有關，也與轉換參數的精度有關。39.GPS網平差的分類1）根據平差所進行的坐標空間，可將GPS網平差分為三維平差和二維平差，

21、2）根據平差時所采用的觀測值和起算數據的數量和類型，可將分為無約束平差、約束平差和聯合平差等。40.三維平差：指平差在三維空間坐標系中進行，觀測值為三維空間中的觀測值，解算出的結果為點的三維空間坐標。GPS網的三維平差，一般在三維空間直角坐標系或三維空間大地坐標系下進行。二維平差：指平差在二維平面坐標系下進行，觀測值為二維觀測值，解算出的結果為點的二維平面坐標。二維平差一般適合于小范圍GPS網的平差。無約束平差:指的是在平差時不引入會造成GPS網產生由非觀測量所引起的變形的外部起算數據。約束平差:指的是平差時所采用的觀測值完全是GPS觀測值（即GPS基線向量），而且，在平差時引入了使得GPS網

22、產生由非觀測量所引起的變形的外部起算數據。聯合平差:指的是平差時所采用的觀測值除了GPS觀測值以外，還采用了地面常規觀測值，這些地面常規觀測值包括邊長、方向、角度等觀測值等。41.三維無約束平差1).定義:是指平差在WGS-84三維空間直角坐標系下進行，平差時不引入使得GPS網產生由非觀測量所引起的變形的外部約束條件。2)目的：平差時不引入使得GPS網產生由非觀測量所引起的變形的外部約束條件。3)基準: WGS-84三維空間直角坐標系42.常見的GPS高程系統 :大地高系統;正高系統;正常高系統。43:解算GPS高程的方法 :1)GPS水準高程(簡稱GPS水準);采用GPS測量的手段，測定正高2）GPS重