发布时间 : 星期日 文章GPS复习总结（附考题）更新完毕开始阅读
– Z轴指向地球北极；
– X轴指向格林尼治平子午面与地球赤道的交点E；
– Y轴垂直于xMz平面，与x轴和z轴构成右手坐标系统。
2、地心大地坐标系
B—大地纬度 L—大地经度 H—大地高 3、站心（左手）地平直角坐标系P1-xyz
测站P1为原点；
线为z轴（指向天顶为正）；
子午线方向为x轴（向北为正）；
y轴与x、z轴垂直（向东为正）并构成左手坐标系。 4、站心地平极坐标系P1－rAh
? 以测站P1为原点
? 用测站P1至卫星s的距离r ? 卫星的方位角A ? 卫星的高度角h
站心（左手）地平直角坐标系与地心空间直角坐标系之间的转换
站心地平直角坐标系，通过旋转变换转换为站心赤道直角坐标系（测站为原点，且与地心空间直角坐标系的坐标值相平行的直角坐标系），再通过平移变换转换为地心空间直角坐标系。
8. 天球坐标系与地球坐标系之间的坐标转换
1. 瞬时极天球坐标系与瞬时极地球坐标系的坐标转换 二者只是x轴的指向不同，故只存在简单的旋转关系。 2. 协议天球坐标系与协议地球坐标系的坐标转换
协议天球坐标系通过岁差和章动转换为瞬时极天球坐标系，再经过简单旋转为瞬时极地球坐标系，然后通过极移转换为协议地球坐标系。 10. 时间系统（主要有3种）
（1）世界时系统：以地球自转运动为基准建立的时间系统，包括：恒星时ST、太阳时（真太阳时、平太阳时、世界时）等
（2）力学时系统：以地球公转运动为基准的建立的时间系统 （3）原子时系统：以物质内部原子运动为基础的原子时系统
恒星时：以春分点为参考点，由春分点的周日视运动所定义的时间系统 春分点连续两次经过本地子午圈的时间间隔为一恒星日。
特点：（1）恒星时具有地方性
（2）由于岁差、章动的影响，地球自转轴在空间的指向是变化的，春
分点在天球上的位置并不固定。因此，有真恒星时和平恒星时之分。
真太阳时：以真太阳作为基本参考点，由其周日视运动确定的时间
真太阳连续两次经过某地的上子午圈（上中天）所经历的时间为真太
阳日。
特点：不均匀性； 地方性
平太阳：为了弥补真太阳时不均匀的缺陷，假想一个太阳，称之为平太阳，并有如下特点：
? 周年视运动周期与真太阳的周年视运动周期相同；
? 周年视运动轨道在赤道上，而不是在黄道上； ? 视运动在赤道上是匀速的
平太阳时：假设以平太阳作为参考点，其速度等于真太阳周年运动的平均速度。
平太阳连续两次经过同一子午圈的时间间隔，称为一个平太阳日。 特点：以平子夜开始；地方性
世界时UT：以格林尼治平子夜为零时起算的平太阳时称为世界时。 力学时 原子时：原子时秒长被定义为铯原子Cs133基态的两个超精细能级间跃迁辐射振
荡9192631170周所持续的时间。
协调世界时UTC：采用原子时秒长，但因原子时比世界时每年快约1秒，两者之
差逐年积累，便采用跳秒（闰秒）的方法使协调时与世界时UT1的时刻相接近，其差不超过1秒。
GPS时间系统 GPST：原子时秒长作为时间基准，时间起算原点为1980年1月6日UTC 0时
第三章 卫星运动基础及GPS卫星星历
1.无摄运动：二体问题下的卫星运动，即只考虑地球质心引力作用的卫星运动。 受摄运动：卫星运动的真实情况，即考虑在地球质心引力和各种摄动力影响下的卫星运动。
摄动力：非球形对称的地球引力场对卫星产生非中心的引力，再加上日、月引力，大气阻力，太阳光压，地球潮汐力等一起称为摄动力。
二体问题：忽略所有的摄动力，仅考虑中心引力对卫星的作用，来研究卫星相对于地球的运动，称之为二体问题。 卫星星历：是描述卫星运动轨道信息的一组数据，即是一组对应某一时刻的轨道参数及其变率。 2.卫星的6个轨道参数
开普勒轨道参数（轨道根数）
a,e ,Vi, ? 在二体问题的研究中，通常选用 ,? , 等6个参数来描述卫星的
无摄运动，称为开普勒轨道参数，或称轨道根数。 ① a——为轨道的长半径 ② e——为轨道椭圆偏心率
以上两个参数确定了开普勒椭圆的形状和大小。
③ Ω——为升交点赤经：即地球赤道面上升交点与春分点之间的地心夹角。 ④ i——为轨道面倾角：即卫星轨道平面与地球赤道面之间的夹角。
这两个参数唯一地确定了卫星轨道平面与地球体之间的相对定。 ⑤ ω——为近地点角距：即在轨道平面上，升交点与近地点之间的地心夹角。
该参数表达了开普勒椭圆在轨道平面上的定向。
⑥V——为卫星的真近点角：即轨道平面上卫星与近地点之间的地心角距。
该参数为时间的函数，确定卫星在轨道上的瞬时位置。
3. GPS卫星星历的分类。
GPS卫星星历是描述卫星运动轨道信息的一组数据，即是一组对应某一时刻的轨道参数及其变率
1.预报星历（广播星历）：包括相对某一参考历元的开普勒轨道参数和必要的轨道摄动改正项参数的一组星历数据。
2.参考星历：参考星历是相应参考历元的卫星开普勒轨道参数。利用轨道参
数的摄动项对已知卫星参考星历加以改正，就可以外推出任一观测历元的卫星星历。
3.后处理星历（精密星历）：一些国家的某些部门或某些国际性组织，根据各自建立的卫星跟踪站所获得的对GPS卫星的精密观测资料，而计算的卫星星历。
4.两种星历的比较
预报星历，是首先利用跟踪站以往时间的观测资料，来推求卫星的参考轨道参数；并以此为基础，加入轨道摄动改正而外推的星历。
优点：用户在观测时，可通过导航电文实时地得到卫星的预报星历，这
对导航或实时定位是非常重要的。
缺点：预报星历的精度较低，难以满足精密定位工作的要求。
精密星历不是通过GPS卫星的导航电文实时地向用户传递，目前主要是利用Internet网络方式，无偿地为全球GPS用户提供下载服务。
优点：精度高。 缺点：不能实时。
第四章 GPS卫星的导航电文和卫星信号 1.GPS导航电文的概念、作用、主要内容
导航电文：就是包含有关卫星星历、时钟改正、电离层时延改正、卫星工作状态信息以及由C/A码捕获P码等导航信息的数据码（或D码），是用户用来定位和导航的数据基础。
内容：遥测码、转换码、第一数据块（包括时延差改正、卫星时钟改正等）、第二数据块（开普勒轨道6参数、轨道摄动9参数、时间2参数）、第三数据块（包括所有GPS卫星的历书数据）。 2.GPS卫星信号的分类和用途
GPS卫星信号包含三种信号分量：载波、测距码和数据码。
GPS卫星取L波段的两种不同电磁波频率为载波，在L1载波上，调制有C/A码、P码（或Y码）和数据码；在L2载波上，只调制有P码（或Y码）和数据码。
GPS卫星的测距码和数据码是采用调相技术调制到载波上，且调制码的幅值只取0或1。
3.伪随机码产生的原理及特点 伪随机噪声码：是一组具有良好的自相关特性、且按照某种确定的编码规则产生的具有一定周期、容易复制、取值0和1的二进制码序列。
原理：GPS技术采用m序列，即产生于最长线性反馈移位寄存器。何一个n级移位寄存器，经过适当的反馈，就能构成一个m序列。
特点：均衡性、游程分布、移位相加特性、自相关性、可复制。 4.粗码和精码
C/A码是由两个10级反馈移位寄存器相组合而产生的组合码。
特点：（1）码长很短，易于捕获
（2）码元宽度较大，测距精度较低
P码产生的基本原理与C/A码相似，是由两个伪随机码PN1(t)和PN2(t)的乘积得到的。
而伪随机码PN1(t)和PN2(t)分别是由两个12级反馈移位寄存器构成的m序列。 特点：（1）码长很长，不易捕获。
（2）P码的码元宽度仅为C/A码的码元宽度的1/10，测距精度较高。 （3）P码是专为军用的。 5. 卫星位置计算的过程
1、根据卫星电文提供的轨道参数，计算卫星的平均角速度、归化时间、平近点角、偏近点角、真近点角、升交距角、摄动改正项以及经摄动改正的升交距角、卫星矢径、轨道倾角。
2.求得卫星在轨道平面直角坐标系中的坐标； 3、把卫星在轨道平面直角坐标系中的坐标进行旋转变换，得到卫星在地心固定坐标系中的三维坐标；
4.考虑极移的影响，求出卫星在协议地球坐标系中的坐标。 6.GPS接收机的组成
? GPS接收机天线单元 ? GPS接收机主机单元
– 变频器及中频放大器 – 信号通道 – 存储器 – 微处理器 – 显示器
? 电源
7.GPS的分类、通道作用。 （1）按用途：
? 导航型接收机 ? 测地型接收机 ? 授时型接收机
（2）接收信号的频率： 单频接收机； 双频接收机 （3）信号通道类型： ? 多通道接收机 ? 序贯通道接收机 ? 多路复用通道接收机
GPS卫星信号通道：GPS卫星信号经由天线进入接收机的“路径”。其作用是分离接收到的不同卫星的信号，实现对各卫星信号的跟踪、处理和量测，获得定位所需要的数据和信息。
第五章 GPS卫星定位基本原理 1.伪距测量的原理（码相位） 伪距：由于卫星钟、接收机钟的误差以及卫星信号经过电离层和对流层的延迟影响，实际测出的距离与卫星到接收机的几何距离之间，不可避免地会存在一定差值，所以称其为“伪距”。
码相位观测，就是测量GPS卫星发射的测距码信号C/A码或P（Y）码，到达用