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2025年大学《空间科学与技术》专业题库——卫星导航系统的维护与更新

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、

简述卫星导航系统维护工作的主要内容和重要性。

二、

解释什么是卫星导航系统的在轨维护（OM），并列举至少三种主要的在轨维护任务。

三、

卫星导航系统的地面段主要包括哪些部分？各部分的基本功能是什么？

四、

描述卫星导航系统信号现代化的主要目标，并举例说明一种具体的信号现代化技术及其优势。

五、

什么是卫星导航系统的多系统融合？融合的主要目的和挑战是什么？

六、

简述应对卫星导航信号干扰的主要技术手段，并说明这些手段在维护系统性能方面所起的作用。

七、

GPS系统常用的监测站包含哪些功能？这些功能对于确保导航信息质量有何意义？

八、

解释卫星导航系统时间同步的必要性，并简述实现高精度时间同步的主要方法。

九、

用户接收机在进行卫星信号跟踪时可能会遇到哪些问题？简述其中两种问题的处理方法。

十、

论述卫星导航系统更新（如增加新服务、提升精度）对现有用户和应用可能带来的影响及应对措施。

十一、

分析卫星导航系统面临的主要空间环境挑战，并提出相应的维护或设计方面的对策。

十二、

结合当前技术发展趋势，谈谈你对未来卫星导航系统维护与更新方向的前景展望。

试卷答案

一、

卫星导航系统维护工作主要包括确保系统各组成部分（空间段、地面段、用户段）正常运行，监测并处理故障，保障导航信号的连续性和可靠性，以及根据技术发展和应用需求进行系统更新与升级。其重要性在于保障用户的定位、导航、授时服务的精度、可用性和完好性，是保障国家信息安全、经济社会发展的重要基础。

二、

卫星导航系统的在轨维护（OM）是指在卫星处于运行轨道期间，对其性能和状态进行的监测、诊断、修复或调整活动。主要任务包括：1）轨道修正与保持，确保卫星保持在预定轨道上；2）时钟校正，维持卫星高精度时间同步；3）故障检测与诊断，及时发现并分析卫星或系统故障。

三、

卫星导航系统的地面段主要包括监测站、主控站和注入站。监测站的功能是连续观测导航卫星信号，获取伪距、载波相位等数据；主控站的功能是处理监测站数据，计算卫星轨道、钟差等参数，生成导航电文，并向卫星发送指令；注入站的功能是将主控站生成的导航电文和其他指令通过上行链路注入到卫星。

四、

卫星导航系统信号现代化的主要目标是提升系统性能（如精度、可靠性、抗干扰性），扩展服务类型（如增加新的民用服务、提供更高精度的服务），增强信号安全性，并与其他空间系统（如通信、遥感）实现更好的兼容与互操作。具体的信号现代化技术例如：GPS的L1C/A、L2C、L5信号的引入，提供了更强的信号功率、更好的抗干扰能力和更高的精度。

五、

卫星导航系统的多系统融合是指将不同导航系统（如GPS、GLONASS、Galileo、BeiDou）的信号和数据进行组合处理，以实现更可靠的定位、更高的可用性和更优的定位性能。融合的主要目的在于克服单一系统的局限性（如可见性遮挡、信号受干扰或中断），提升整体服务质量和覆盖范围。挑战包括数据融合算法的设计、不同系统间的时间同步和钟差补偿、以及接口标准化等。

六、

应对卫星导航信号干扰的主要技术手段包括：1）信号设计增强，如采用更复杂的编码方式、扩频技术提高信号抗干扰比；2）干扰检测与识别技术，快速识别干扰源类型；3）空间域处理，利用多天线阵列进行空间滤波；4）频率捷变或跳频技术，避开干扰频段。这些手段通过提高信号自身的抗干扰能力或有效抑制外部干扰，维护了导航信息的可用性和可靠性。

七、

GPS系统常用的监测站包含接收机系统、天线、气象观测设备、数据传输链路等。其功能是连续接收至少四颗GPS卫星的信号，测量伪距和载波相位，同时测量站点自身的精确坐标和气象参数（如温度、压力、湿度）。这些功能对于确保导航信息质量的意义在于，监测站数据是计算卫星轨道和钟差的基础，这些参数直接决定了导航电文的精度，进而影响最终用户的定位结果。

八、

卫星导航系统时间同步的必要性在于，系统的高精度定位和授时服务依赖于所有组成部分（特别是空间段卫星）之间精确的时间同步。卫星的位置是时间的函数，任何时间误差都会导致定位误差。实现高精度时间同步的主要方法包括：使用高稳定度的原子钟（如铯钟、氢钟）作为时间基准，通过精确的测距数据解算各钟差，并利用星间链路进行时间传递等。

九、

用户接收机在进行卫星信号跟踪时可能遇到的问题包括：1）信号丢失（由于遮挡、信号强度低于门限等），处理方法是重新有哪些信誉好的足球投注网站和捕获信号；2）失锁（由于多路径效应、信号质量下降等导致跟踪失败），处理方法是重新进行载波相位环和码环的初始化跟踪。其他问题还包括多值解、跟踪不稳定等。

十、

卫星导航系统更新（如增加新服务、提升精度）对现有用户和应用可能带