试写出大地坐标到地心空间直角坐标系的转换过程。
大地坐标与空间直角坐标系它们的原点位置与坐标轴的指向一般都不相同。存在一个旋转矩阵,R=R3(z)R2(y)R1(x),这些旋转矩阵分别是Z轴,Y轴,X轴上的旋转矩阵。 而旋转循序则按它们的下标顺序旋转。
简述恒星时、真太阳时与平太阳时的定义。
恒星时是以春分点为参考点,由春分点的周日视运动所定义的时间。 以真太阳为参考建立起来的时间系统称为真太阳时。
一个平太阳以真太阳周年运动的平均速度在天球赤道上作周年运动,以平太阳为参考点,由平太阳的周日视运动所定义的时间系统为平太阳时系统。
在GPS定位测量,具有重要意义的时间系统主要有哪三种? 恒星时、原子时和力学时。
试描述GPS卫星正常轨道运动的开普勒三大定律。
第一定律:卫星运动的轨道是一个椭圆,而该椭圆的一个焦点与地球的质心重合。
第二定律:卫星的地心向径,即地球质心与卫星质心见的距离向量,在相同的时间内所扫过的面积相等。
第三定律:卫星运行周期的平方,与轨道椭圆长半径的立方之比为一常量,而该常量等于地球引力的常数GM的倒数。
a:椭圆轨道的长半径 e:椭圆轨道的偏心率
i:椭圆轨道平面的倾角(轨道平面与地球赤道面的夹角)
Ω:升交点的赤经,即在地球赤道平面上,升交点与春分点之间的家教。 ω:椭圆轨道近地点角距,即在轨道平面,升交点与近地点之间的地心夹角。 f :卫星的真近点角(与时间T有关),卫星与近地点之间的地心角距。
简述地球人造卫星轨道运动所受到的各种摄动力。
1、地球体的非球形及质量分布不均匀而引起的作用力,即地球的非中心引力。 2、太阳的引力和月球引力。
3、太阳的直接与间接辐射压力。 4、地球潮汐的作用力。 5、磁力等
地球引力场摄动力对卫星的轨道运动有什么影响?
1、引起轨道平面在空间的旋转,这一影响,使升交点沿地球赤道产生缓慢的推动,进而使升交点的赤经,产生周期性的变化。
2、引起近地点在轨道面内旋转。引起卫星轨道近地点角距的缓慢变化。 3、引起平近点角的变化。
日、月引力对卫星的轨道运动有什么影响?
由于日月引力加速度引起的卫星轨道摄动,主要是长周期的。对GPS卫星产生的摄动加速度约为0.000005,将可能使GPS卫星在3h的弧段上产生50——150m的位置偏差。
简述太阳光压产生的摄动力加速度,并说明它对卫星轨道运动有何影响?
太阳辐射压对球星GPS卫星所产生的摄动加速度,既与卫星、太阳和地球之间的相对位置有关,也与卫星表面的反射特性、卫星的截面积和质量比有关。
太阳光压对GPS卫星产生的摄动加速度约为10的—7次方的量级,将使卫星轨道在3h的弧段上产生5——10m的偏差。
综述考虑摄动力影响的GPS卫星轨道参数。
地球引力场摄动力影响的有升交点的赤经,近地点的角距,平近点角的变化。由于日月引力加速度引起的卫星轨道摄动,主要是长周期的。对GPS卫星产生的摄动加速度约为0.000005,将可能使GPS卫星在3h的弧段上产生50——150m的位置偏差。太阳光压对GPS卫星产生的摄动加速度约为10的—7次方的量级,将使卫星轨道在3h的弧段上产生5——10m的偏差。 其他的摄动力的影响不明显,或者是以上摄动力的间接影响。
试写出计算GPS卫星瞬时位置的步骤
1、计算卫星运行的平均角速度 2、计算t时刻卫星的平近点角 3、计算偏近点角 4、计算真近点角 5、计算升交距角 6、计算卫星向径 7、计算摄动改正项 8、计算卫星在轨道平面坐标系中的位置 9、计算在地球坐标系中卫星的位置
GPS信号名词解释:
码:表达不同信息的二进制数及其组合。
码元:码的度量单位,一位二进制数称1码元或1比特。
数码率:二进制数字化信息的传输中,每秒传输的比特数,单位为BPS (bit/s)。 自相关系数:表示的是两个时间序列之间和同一个时间序列在任意两个不同时刻的取值之间的相关程度 。
信号调制:为了减少在传输时的耗损,人们一般是先对传输信号进行特殊处理,然后再传递。把原始的待传信号托附到高频振荡的过程称为调制 。如p码与C码与载波的调制。
信号解调:是信号调制的反过程,是将原始信号与高频震荡分离的过程。 遥测字:每一子帧的第1个字,用作捕获导航电文的前导。
交接字:每一子帧的第2个字,主要内容:捕获P码的Z计数(从每周开始子夜零时起算的时间计数,表示下一子帧开始瞬间的GPS时,为实用方便一般为发播的子帧数1子帧/6s)。
数据龄期:最近一次更新星历数据的时间。 时延差改正:信号在卫星内部的时延。
传输参数:它表示向非特许用户指明,当用该GPS卫星作为导航定位测量时,可能达到的测量精度。
试说明什么是伪随机噪声吗?什么是随机噪声吗?
为随机噪声吗:具有随机序列特性的非随机序列为伪随机序列。不仅具有类似随机噪声码的良好自相关特性,而且具有确定的编码规则,周期性的且易复制。 随机噪声吗:码元幅度的取值完全无规律的码序列,也称随机码序列。
C/A码和P码是怎么产生的?
C/A码:2个10级反馈移位寄存器相组合产生,码长Nu=1010-1=1023。 P码:2组各有2个12级反馈移位寄存器构成,码长Nu=2.35×1014(10的14此方)。
试述C/A码和P码的特点。
C/A码的码元宽度较大,测距误差2.9米(码宽293.1米),测量精度低,属于标准定位服务。(民用)
P码的码元宽度较小,测距误差0.293米(码宽29 . 3米),测量精度高,属于军用定位服务。
试述伪随机噪声码测距原理。
预先复制一份伪随机噪声码,再与接收机接收的伪随机噪声吗进行比对,记录开始比对时间,当达到自相关系数最高时记录时间,这时间差就是信号的传播时间。这个时间乘以光速就是距离。
什么是导航电文?
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(D码) 作用:向用户播发卫星星历、卫星钟参数、卫星状态信息及其它信息
试述导航电文的组成格式。
导航电文也是二进制码,依规定格式组成,按帧向外播送。播送速度为50b/s,所以播送1帧电文的时间需要30秒,每帧电文含有5子帧,而每子帧分别含有10字码,每字码占30bit, 其持续播送的时间为6s,为了记载多大25颗卫星的星历,子帧4、5各含25页。子帧1、2、3与子帧4、5的每一页均构成1个主帧,在每一主帧的帧与帧之间,子帧1、2、3的内容每小时更新1次,而子帧4、5的内容仅在给卫星注入新的导航数据后才更新。
简述导航电文数据块II的主要内容。
第二数据块是由第二子帧与第三子帧构成,表示GPS卫星的星历。它的内容有3类参数来描述GPS卫星的运行及其轨道。第一类:开普勒六参数。第二类:轨道摄动九参数。 第三类:时间二参数1、从星期日子夜0点开始度量的星历参考时刻;2、星历表的数据龄期。
什么是预报星历?什么是广播星历?