33 全球定位系統(tǒng)及應(yīng)用

1、全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用 Design by cj 在伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中，曾經(jīng)有記者問(wèn)一位飛行在伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中，曾經(jīng)有記者問(wèn)一位飛行員：?jiǎn)T：“你知道去轟炸哪個(gè)城市嗎？你知道去轟炸哪個(gè)城市嗎？” 飛行員回答：飛行員回答：“不知道。不知道?！?“那你怎么去轟炸呢？那你怎么去轟炸呢？” “容易，上級(jí)給我一個(gè)坐標(biāo)，我按計(jì)算容易，上級(jí)給我一個(gè)坐標(biāo)，我按計(jì)算機(jī)的指引，投下采用機(jī)的指引，投下采用GPS導(dǎo)航的炸彈掉頭導(dǎo)航的炸彈掉頭就走，跟我玩游戲機(jī)沒(méi)哈兩樣。就走，跟我玩游戲機(jī)沒(méi)哈兩樣?！?這個(gè)例子是現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中引用這個(gè)例子是現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中引用GPS系統(tǒng)系統(tǒng)的典型案例。我們反對(duì)戰(zhàn)爭(zhēng)，但要想能更好的典型案例。我

2、們反對(duì)戰(zhàn)爭(zhēng)，但要想能更好的維護(hù)世界和平，我們也需要了解的維護(hù)世界和平，我們也需要了解GPS全球定位系統(tǒng)這種現(xiàn)代地理信息技術(shù)。全球定位系統(tǒng)這種現(xiàn)代地理信息技術(shù)。 到底什么是到底什么是GPS呢？呢？1、概念、概念 全球定位系統(tǒng)全球定位系統(tǒng)(Global positioning system，簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱GPS)是具有在是具有在海、陸、空海、陸、空進(jìn)行進(jìn)行全方位、實(shí)時(shí)三全方位、實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位功能維導(dǎo)航與定位功能的新一代的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。2、導(dǎo)航與定位技術(shù)的發(fā)展、導(dǎo)航與定位技術(shù)的發(fā)展 在遙遠(yuǎn)的時(shí)代，人們對(duì)廣袤的大地知之甚少，在遙遠(yuǎn)的時(shí)代，人們對(duì)廣袤的大地知之甚少，加上交通條

3、件落后，人們很少遠(yuǎn)行。那時(shí)在野外加上交通條件落后，人們很少遠(yuǎn)行。那時(shí)在野外用來(lái)定向的主要是尋找野外的一些標(biāo)志用來(lái)定向的主要是尋找野外的一些標(biāo)志，比如建，比如建筑、高山、河流、峽谷以及一些人工制作的路標(biāo)筑、高山、河流、峽谷以及一些人工制作的路標(biāo)等，然后在地圖上確定自己的位置。那時(shí)航海更等，然后在地圖上確定自己的位置。那時(shí)航海更是受到定向和導(dǎo)航技術(shù)的嚴(yán)重制約，船只為了防是受到定向和導(dǎo)航技術(shù)的嚴(yán)重制約，船只為了防止迷路，不得不緊貼著海岸航行，依靠燈塔導(dǎo)航，止迷路，不得不緊貼著海岸航行，依靠燈塔導(dǎo)航，遠(yuǎn)洋的航海更是無(wú)從談起。遠(yuǎn)洋的航海更是無(wú)從談起。導(dǎo)航與定位技術(shù)發(fā)展的全過(guò)程導(dǎo)航與定位技術(shù)發(fā)展的全過(guò)程世

4、界七大奇跡之一世界七大奇跡之一亞歷山大燈塔亞歷山大燈塔 之后，人們之后，人們利用夜空的星辰來(lái)確定方位利用夜空的星辰來(lái)確定方位的的方法方法 ，北極星是最重要的一個(gè)發(fā)現(xiàn)。古代腓尼，北極星是最重要的一個(gè)發(fā)現(xiàn)。古代腓尼基人就成功地利用這種方法從埃及航行到希臘基人就成功地利用這種方法從埃及航行到希臘的克里特島。的克里特島。 但使用這種方法的限制因素很多，必須但使用這種方法的限制因素很多，必須是夜晚，而且還得是晴朗的夜空下才行。是夜晚，而且還得是晴朗的夜空下才行。 在接下來(lái)的時(shí)間里，誕生了兩件改變歷史的在接下來(lái)的時(shí)間里，誕生了兩件改變歷史的發(fā)明：發(fā)明：指南針和六分儀指南針和六分儀。指南針可以指明。指南針可

5、以指明南北方南北方向向，這樣人們就可以輕易知道自己前進(jìn)的方向了。，這樣人們就可以輕易知道自己前進(jìn)的方向了。而六分儀而六分儀可以通過(guò)測(cè)量太陽(yáng)、星辰的天體高度變可以通過(guò)測(cè)量太陽(yáng)、星辰的天體高度變化來(lái)確定觀察者的緯度化來(lái)確定觀察者的緯度，但卻無(wú)法確定經(jīng)度。為，但卻無(wú)法確定經(jīng)度。為了解決這個(gè)問(wèn)題，英國(guó)政府曾經(jīng)用巨額了解決這個(gè)問(wèn)題，英國(guó)政府曾經(jīng)用巨額“懸賞懸賞”來(lái)尋找這個(gè)發(fā)明。直到來(lái)尋找這個(gè)發(fā)明。直到18世紀(jì)的中葉，人們發(fā)明世紀(jì)的中葉，人們發(fā)明了一種了一種精確的記時(shí)計(jì)精確的記時(shí)計(jì)，利用不同時(shí)區(qū)的地方時(shí)與，利用不同時(shí)區(qū)的地方時(shí)與本初子午線之間的時(shí)差來(lái)確定經(jīng)度。利用這些發(fā)本初子午線之間的時(shí)差來(lái)確定經(jīng)度。利用

6、這些發(fā)明，人類(lèi)可以大膽馳騁于大地和海洋之間，地球明，人類(lèi)可以大膽馳騁于大地和海洋之間，地球的神秘面紗被一點(diǎn)一點(diǎn)地揭開(kāi)了。的神秘面紗被一點(diǎn)一點(diǎn)地揭開(kāi)了。羅盤(pán)羅盤(pán) 盡管人類(lèi)在歷史上創(chuàng)造了各種定位的方法和工具，盡管人類(lèi)在歷史上創(chuàng)造了各種定位的方法和工具，但是隨著人類(lèi)社會(huì)的進(jìn)一步發(fā)展，需要精準(zhǔn)定位和一但是隨著人類(lèi)社會(huì)的進(jìn)一步發(fā)展，需要精準(zhǔn)定位和一些高要求的定位。如運(yùn)動(dòng)物體的定位，航空航海、現(xiàn)些高要求的定位。如運(yùn)動(dòng)物體的定位，航空航海、現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)等。而這些工具已經(jīng)遠(yuǎn)不能滿足需要。所以，代戰(zhàn)爭(zhēng)等。而這些工具已經(jīng)遠(yuǎn)不能滿足需要。所以，在近代，在近代，無(wú)線電波定位無(wú)線電波定位和和衛(wèi)星定位衛(wèi)星定位的方法應(yīng)運(yùn)而生，

7、的方法應(yīng)運(yùn)而生，其中其中全球定位系統(tǒng)全球定位系統(tǒng)就是信息科技時(shí)代中的一種典型衛(wèi)就是信息科技時(shí)代中的一種典型衛(wèi)星定位系統(tǒng)類(lèi)型。星定位系統(tǒng)類(lèi)型。 在衛(wèi)星定位系統(tǒng)出現(xiàn)之前，遠(yuǎn)程導(dǎo)航與定位在衛(wèi)星定位系統(tǒng)出現(xiàn)之前，遠(yuǎn)程導(dǎo)航與定位主要用無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)。主要用無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)。 無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng) 缺點(diǎn)：覆蓋的工作區(qū)域??；電波傳播受大氣缺點(diǎn)：覆蓋的工作區(qū)域??；電波傳播受大氣影響；定位精度不高。影響；定位精度不高。3、全球定位系統(tǒng)的組成、全球定位系統(tǒng)的組成（1）空間星座）空間星座(24顆衛(wèi)星）顆衛(wèi)星）（2）地面監(jiān)控系統(tǒng)）地面監(jiān)控系統(tǒng)（1個(gè)主控站、個(gè)主控站、3個(gè)注入站、個(gè)注入站、5個(gè)監(jiān)控站）個(gè)監(jiān)控站）（

8、3）用戶系統(tǒng)（接受設(shè)備）用戶系統(tǒng)（接受設(shè)備） 請(qǐng)思考：請(qǐng)思考：讀讀右圖，右圖，相相鄰兩個(gè)鄰兩個(gè)GPS星座衛(wèi)星軌星座衛(wèi)星軌道平面之間道平面之間的夾角是多的夾角是多少度少度?() 每個(gè)衛(wèi)星每個(gè)衛(wèi)星軌道上各有軌道上各有幾顆衛(wèi)星幾顆衛(wèi)星?它們兩兩相它們兩兩相隔多少度隔多少度? ()604顆顆；90問(wèn)題探討問(wèn)題探討: 按照理論按照理論,我們知道要保證地面各點(diǎn)能我們知道要保證地面各點(diǎn)能接收到信息只要接收到信息只要3顆衛(wèi)星就可以了顆衛(wèi)星就可以了,為什么為什么我們要用我們要用4顆衛(wèi)星呢顆衛(wèi)星呢? 當(dāng)當(dāng)GPS收到收到3顆衛(wèi)星的信號(hào)，它只能顆衛(wèi)星的信號(hào)，它只能計(jì)算出計(jì)算出2維坐標(biāo)：經(jīng)度和緯度，這時(shí)它可維坐標(biāo)：經(jīng)度

9、和緯度，這時(shí)它可能還會(huì)顯示高度數(shù)據(jù)，但這數(shù)據(jù)是無(wú)效的。能還會(huì)顯示高度數(shù)據(jù)，但這數(shù)據(jù)是無(wú)效的。當(dāng)當(dāng)GPS能夠收到能夠收到4顆及以上衛(wèi)星的信號(hào)時(shí)，顆及以上衛(wèi)星的信號(hào)時(shí)，它能計(jì)算出本地的它能計(jì)算出本地的3維坐標(biāo)：維坐標(biāo)：經(jīng)度、緯度、經(jīng)度、緯度、高度高度。4.特點(diǎn)特點(diǎn)全能性全能性全球性全球性全天候全天候連續(xù)性連續(xù)性適時(shí)性適時(shí)性5.應(yīng)用應(yīng)用確定位置、高度確定位置、高度思考：思考：（1 1）相鄰兩個(gè)）相鄰兩個(gè)GPSGPS星座衛(wèi)星軌道平面之間的夾角是多少星座衛(wèi)星軌道平面之間的夾角是多少度？度？（2 2）每個(gè)衛(wèi)星軌道上各有幾顆衛(wèi)星？它們兩者之間相隔）每個(gè)衛(wèi)星軌道上各有幾顆衛(wèi)星？它們兩者之間相隔多少度？多少度？6060度度4顆，顆，90度度（3）利用）利用GPS定位時(shí)，地面上任何一點(diǎn)，在任一時(shí)刻，定位時(shí)，地面上任何一點(diǎn)，在任一時(shí)刻，地面上空至少要有幾顆衛(wèi)星？地面上空至少要有幾顆衛(wèi)星？ A、1顆顆 B、2顆顆 C、3顆顆 D、4