第3章 第1節(jié)　全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用

1、.第一節(jié)全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用學(xué)習(xí)目的：1.結(jié)合教材相關(guān)內(nèi)容，理解全球定位系統(tǒng)的根本工作原理和組成。重、難點(diǎn)2.聯(lián)絡(luò)生活中的實(shí)例，說明全球定位系統(tǒng)在定位導(dǎo)航中的作用。重點(diǎn)自 主 預(yù) 習(xí)·探 新 知1全球定位系統(tǒng)1概念：利用衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)來獲得地面某點(diǎn)經(jīng)緯度和高程的系統(tǒng)。2組成系統(tǒng)構(gòu)造組成功能空間部分21顆工作衛(wèi)星，3顆備用衛(wèi)星，共同運(yùn)行于6個(gè)軌道面上不連續(xù)地向地面監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送各自與定位相關(guān)的參數(shù)和時(shí)間信息地面監(jiān)控系統(tǒng)1個(gè)主控站，3個(gè)注入站，5個(gè)監(jiān)控站監(jiān)測(cè)和控制衛(wèi)星上的各種設(shè)備的工作及衛(wèi)星的運(yùn)行用戶設(shè)備部分GPS接收機(jī)顯示接收機(jī)的經(jīng)度、緯度、高程和速度等信息2.全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用1GPS的特點(diǎn)全

2、天候、高精度、自動(dòng)測(cè)量。2GPS的主要功能定位和導(dǎo)航。3GPS的應(yīng)用軍事：GPS最初建立的目的是為軍事應(yīng)用。測(cè)量：具有測(cè)量精度高；操作簡(jiǎn)便；便于攜帶；全天候操作；信息自動(dòng)接收、存儲(chǔ)等優(yōu)勢(shì)。交通：救援：GPS可對(duì)消防人員、救護(hù)人員、交通警察進(jìn)展應(yīng)急調(diào)遣。農(nóng)業(yè)：GPS引入農(nóng)業(yè)消費(fèi)后產(chǎn)生了“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)耕作。娛樂：GPS走入了人們的日常生活，成為人們出行、旅游、探險(xiǎn)的好幫手。自主診斷1GPS可獲得地球上任何地點(diǎn)的經(jīng)緯度和高程。2GPS地面監(jiān)控系統(tǒng)主要用于監(jiān)測(cè)和控制衛(wèi)星上各種設(shè)備是否正常工作。3GPS接收機(jī)要顯示所在點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度需要3顆衛(wèi)星參與。4旅游時(shí)攜帶GPS接收機(jī)可防止迷路?！咎崾尽?.×

3、GPS只能獲得地球外表上某地的經(jīng)緯度和高程。2GPS地面監(jiān)控系統(tǒng)主要用于監(jiān)測(cè)和控制衛(wèi)星上各種設(shè)備是否正常工作。3×GPS接收機(jī)要顯示所在點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度至少需要4顆衛(wèi)星參與。4GPS可幫助旅游者選取最優(yōu)旅游線路和目的地且防止迷路。合 作 探 究·攻 重 難全球定位系統(tǒng)的組成及工作原理材料2018年2月12日13時(shí)03分，我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭，以“一箭雙星方式成功發(fā)射第二十八、二十九顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)BDS是中國(guó)正在施行的自主研發(fā)、獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。是繼美國(guó)全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)和俄羅斯全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)之后第三個(gè)成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。系統(tǒng)由空

4、間端、地面端和用戶端組成，可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時(shí)為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時(shí)效勞，并具短報(bào)文通信才能?！究紤]交流】1什么是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)？它由哪幾部分組成？【提示】全球定位系統(tǒng)GPS是利用衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)來獲得地面某點(diǎn)經(jīng)緯度和高程的系統(tǒng)。它由空間部分、地面監(jiān)控系統(tǒng)和用戶設(shè)備三部分組成。2北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的工作原理與全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)是否一樣？其原理是什么？【提示】一樣。工作衛(wèi)星不連續(xù)地發(fā)送各自與定位相關(guān)的參數(shù)和時(shí)間信息，用戶接收到這些信息后，經(jīng)過計(jì)算，得出接收機(jī)所在點(diǎn)位三維位置、運(yùn)動(dòng)速度和時(shí)間等信息。歸納總結(jié) 1全球定位系統(tǒng)的組成全球定位系統(tǒng)由3個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分組成，即空間部分、

5、地面監(jiān)控系統(tǒng)和用戶設(shè)備部分，可以提供準(zhǔn)確的三維坐標(biāo)、速度和時(shí)間，如以下圖所示：2根本工作原理工作衛(wèi)星不連續(xù)地發(fā)送自身的星歷參數(shù)和時(shí)間信息，用戶接收到這些信息后，經(jīng)過計(jì)算，求出接收機(jī)的三維位置、三維方向以及運(yùn)動(dòng)速度和時(shí)間信息。詳細(xì)如以下圖所示：1GPS衛(wèi)星星座由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成，它們均勻分布在6個(gè)軌道平面上。全球的任何地點(diǎn)、任何時(shí)間都可觀測(cè)到4顆以上的GPS衛(wèi)星。以下圖為全球定位系統(tǒng)的衛(wèi)星星座示意圖。讀圖，完成12題。 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：57522100】1圖中顯示了全球定位系統(tǒng)中的A空間部分B地面監(jiān)控系統(tǒng)CGPS接收機(jī)D用戶設(shè)備部分2圖示系統(tǒng)的主要功能是A不連續(xù)地發(fā)送各自與定位相關(guān)

6、的參數(shù)和時(shí)間信息B監(jiān)測(cè)GPS衛(wèi)星是否正常工作和運(yùn)行C接收GPS衛(wèi)星發(fā)回的時(shí)間和位置信息D調(diào)整運(yùn)行速度和航向1A2A第1題，讀圖可以看出，此圖是GPS衛(wèi)星星座，應(yīng)為GPS的空間部分。第2題，GPS的空間部分，即GPS衛(wèi)星星座的主要功能是不連續(xù)地發(fā)送各自與定位相關(guān)的參數(shù)和時(shí)間信息。B、D兩項(xiàng)為地面監(jiān)控系統(tǒng)的功能；C項(xiàng)為GPS接收機(jī)的功能。全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用材料一2017年9月20日，摩拜單車登陸了美國(guó)首都華盛頓，正式開拓了北美市場(chǎng)。這也是摩拜進(jìn)入全球第8個(gè)國(guó)家。摩拜單車?yán)脛?chuàng)新的衛(wèi)星定位和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)精準(zhǔn)的掌握每一輛單車的位置和狀態(tài)生成的出行大數(shù)據(jù)，為用戶提供了更好效勞的同時(shí)也為城市規(guī)劃部門、本地商

7、家和其他機(jī)構(gòu)創(chuàng)造價(jià)值。材料二GPS具有較強(qiáng)的防盜功能，當(dāng)汽車在運(yùn)行過程中遭遇劫匪時(shí)，司機(jī)只需按下報(bào)警開關(guān)，應(yīng)急中心將會(huì)及時(shí)處于出警狀態(tài)，同時(shí)司機(jī)還可以通過手機(jī)對(duì)車輛進(jìn)展斷油斷電處理，迫使劫犯放棄搶劫方案，保證了人身及財(cái)產(chǎn)的平安?！究紤]交流】1摩拜單車是如何準(zhǔn)確掌握每一輛車的位置及狀態(tài)的？【提示】每輛單車上都裝有GPS系統(tǒng)，這樣就可以隨時(shí)理解每輛單車所處的位置、速度。2GPS較強(qiáng)的防盜功能是如何表達(dá)的？【提示】當(dāng)汽車裝載GPS系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)急中心就能隨時(shí)理解汽車的詳細(xì)位置，便于應(yīng)急追蹤處置。同時(shí)司機(jī)也可對(duì)汽車遙控，控制汽車的開關(guān)。3以上材料主要反映了GPS的什么功能？【提示】定位和導(dǎo)航。歸納總結(jié) 1

8、全球定位系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)優(yōu)勢(shì)含義全能性不管是陸地上，還是海洋上，都可以依靠GPS進(jìn)展定位導(dǎo)航；不管是航空活動(dòng)還是航天活動(dòng)低軌航天器，都可以使用GPS進(jìn)展定位導(dǎo)航全球性GPS所效勞和覆蓋的空間范圍，普及地球上的每一個(gè)角落全天候不管是在什么樣的氣象、氣候條件下，都能提供效勞連續(xù)性GPS可以連續(xù)不斷地提供定位導(dǎo)航效勞實(shí)時(shí)性GPS提供的信息是瞬時(shí)的、同步的，不是歷史上的、過去的信息2.全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用應(yīng)用領(lǐng)域主要功能詳細(xì)用處軍事定位導(dǎo)航GPS最初是為軍事應(yīng)用而建立的，至今它仍然由美國(guó)國(guó)防部控制。它主要用來給航行中的軍艦、飛機(jī)及導(dǎo)彈等設(shè)施提供定位和導(dǎo)航信息，同時(shí)也廣泛應(yīng)用于野外行進(jìn)中的單兵和挪動(dòng)裝備的定位及

9、跟蹤測(cè)量定位廣泛應(yīng)用于大地測(cè)量、資源勘探、地殼運(yùn)動(dòng)觀測(cè)、地籍測(cè)量等領(lǐng)域。GPS技術(shù)測(cè)量精度高可以到達(dá)厘米級(jí)的程度；操作簡(jiǎn)便；儀器體積小，便于攜帶；全天候操作；信息自動(dòng)接收、存儲(chǔ)，減少了繁瑣的中間處理環(huán)節(jié)交通定位導(dǎo)航租車效勞、物流配送等行業(yè)利用GPS，對(duì)車輛進(jìn)展跟蹤、調(diào)度管理，合理分配車輛，從而能以最快的速度響應(yīng)用戶的乘車或配送懇求，降低能源消耗，節(jié)省營(yíng)運(yùn)本錢。GPS對(duì)車輛具有導(dǎo)航功能救援定位可對(duì)消防人員、救護(hù)人員、交通警察進(jìn)展應(yīng)急調(diào)遣，從而進(jìn)步緊急事件處理部門對(duì)火災(zāi)、犯罪現(xiàn)場(chǎng)、交通事故等緊急事件的反響效率農(nóng)業(yè)定位精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)耕作：利用GPS獲取農(nóng)田信息，包括產(chǎn)量監(jiān)測(cè)、土樣采集等；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過對(duì)數(shù)

10、據(jù)的分析處理，決策出農(nóng)田地塊的管理措施；然后把產(chǎn)量和土壤狀態(tài)信息裝入帶有GPS設(shè)備的噴施器中，準(zhǔn)確地給農(nóng)田地塊施肥、噴藥，從而抑制了以往因無視同一農(nóng)田內(nèi)農(nóng)作物的差異而對(duì)農(nóng)作物進(jìn)展統(tǒng)一施藥帶來的弊端。漁業(yè)：漁民利用GPS可以準(zhǔn)確地測(cè)定魚群的位置，使捕魚變得輕而易舉娛樂定位導(dǎo)航隨著GPS接收機(jī)的小型化以及價(jià)格的降低，GPS逐漸走進(jìn)了人們的日常生活，甚至與手機(jī)合二為一，成為人們出行、旅游、探險(xiǎn)的好幫手知識(shí)拓展GPS在導(dǎo)航中的作用應(yīng)用類型應(yīng)用領(lǐng)域作用車輛應(yīng)用城市公共汽車、旅游區(qū)車輛、海關(guān)、公安、海防、私家車等向用戶提供車輛所在地的經(jīng)緯度位置、運(yùn)行軌跡、速度、行進(jìn)方向等；可對(duì)車輛進(jìn)展統(tǒng)一調(diào)度和管理航海應(yīng)

11、用向用戶提供船舶位置、航速、航向、時(shí)間信息以及海圖、海跡顯示等防止船只沖撞，確保航行平安把自己的位置和航向發(fā)送到航海管理中心便于航海管理中心的跟蹤、搜尋和救援航空應(yīng)用空域航線、著陸、機(jī)場(chǎng)監(jiān)視和管理實(shí)現(xiàn)空域劃分與管理、空中交通流量管理、飛行道路管理2印度洋海嘯發(fā)生時(shí)，36名英國(guó)游客被困在斯里蘭卡南部海濱的希克杜沃海灘，其中一名游客用手機(jī)發(fā)出求救信號(hào)，使救援人員成功找到他們。據(jù)此答復(fù)12題。 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：57522101】1該游客的手機(jī)具有的特殊功能是A彩信 BGPS定位C求救D拍照2在救援中利用GPS技術(shù)可以幫助救援人員快速確定位置快速趕到并施行救援減少生命財(cái)產(chǎn)損失消除災(zāi)害影響A BCD1B2A此

12、題組考察全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用。第1題，救援人員根據(jù)求救信號(hào)成功找到求救者是借助手機(jī)的GPS定位功能。第2題，利用GPS技術(shù)能幫助救援人員迅速確定求救者的位置，快速趕到并施行救援，從而減少生命財(cái)產(chǎn)損失。課堂小結(jié)當(dāng) 堂 達(dá) 標(biāo)·固 雙 基考察點(diǎn)1全球定位系統(tǒng)的組成及工作原理GPS最初是為軍事應(yīng)用而建立的，至今仍然由美國(guó)國(guó)防部控制，在對(duì)伊戰(zhàn)爭(zhēng)中，美國(guó)士兵裝備了軍用GPS接收機(jī)。結(jié)合所學(xué)知識(shí)，答復(fù)12題。 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：57522102】1美國(guó)士兵裝備的GPS接收機(jī)接收到的信號(hào)至少由幾顆空間衛(wèi)星提供A3B4C5D62裝備GPS接收機(jī)的美國(guó)士兵隨時(shí)都可獲得衛(wèi)星提供的三維位置運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)速度和時(shí)間伊軍

13、士兵位置A BCD1.B2.B第1題，士兵有時(shí)處在運(yùn)動(dòng)中，因此，接收機(jī)接收到的信號(hào)至少由4顆空間衛(wèi)星提供。第2題，假設(shè)由4顆衛(wèi)星提供信號(hào)，美國(guó)士兵利用GPS可以獲取自己的三維坐標(biāo)、運(yùn)動(dòng)方向、運(yùn)動(dòng)速度和時(shí)間，但無法獲取伊軍士兵的位置。右圖是某GPS接收機(jī)上的信號(hào)。讀圖，完成35題。3圖中的東經(jīng)度和北緯度表達(dá)的是AGPS衛(wèi)星的位置BGPS接收機(jī)的位置C地面監(jiān)控系統(tǒng)的位置D某一地理事物的位置4此時(shí)GPS衛(wèi)星可以接收8顆衛(wèi)星發(fā)送的信號(hào)，其中信號(hào)較弱的兩個(gè)衛(wèi)星的編號(hào)是A第2號(hào)和第20號(hào)B第8號(hào)和第28號(hào)C第11號(hào)和第28號(hào)D第7號(hào)和第31號(hào)5圖中的GPS衛(wèi)星編號(hào)有31號(hào)，這說明AGPS衛(wèi)星星座由31顆衛(wèi)

14、星組成B該GPS接收機(jī)此時(shí)可以接收到第31號(hào)衛(wèi)星的信號(hào)C目前GPS衛(wèi)星已發(fā)射31顆D任何GPS接收機(jī)都可以接收到第31號(hào)衛(wèi)星的信號(hào)3.B4.A5.BGPS接收機(jī)上的數(shù)據(jù)主要有四部分：經(jīng)緯度是指接收機(jī)所在地的地理位置。左邊的高度是指所在地的海拔，小數(shù)據(jù)是誤差。下面的柱狀圖是接收到的衛(wèi)星的標(biāo)號(hào)以及信號(hào)的強(qiáng)弱。同心圓表示衛(wèi)星的位置。衛(wèi)星分布圖描繪了在你所處位置圓心仰望天空能搜索到的8顆衛(wèi)星，大圓表示地平線，小圓為抬頭以45°角仰望天空的范圍，越靠近中心，衛(wèi)星信號(hào)越強(qiáng)?？疾禳c(diǎn)2全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用智能手機(jī)一般具備拍照、網(wǎng)頁(yè)閱讀、地圖查詢、定位導(dǎo)航等功能。以下圖是某智能手機(jī)的GPS功能顯示圖。讀

15、圖，完成67題。 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：57522103】6手機(jī)GPS功能的出現(xiàn)，說明AGPS技術(shù)已成為人們?nèi)粘Ｉ畹谋貍涔ぞ連GPS技術(shù)可以擴(kuò)大人們的出行范圍C隨著GPS技術(shù)的普及，民用GPS技術(shù)開展很快D有手機(jī)信號(hào)就能進(jìn)展GPS定位導(dǎo)航7手機(jī)GPS可以實(shí)現(xiàn)的功能有網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)視所處位置獲取失竊汽車查找行車道路追蹤A BCD6.C7.D第6題，手機(jī)GPS功能的出現(xiàn)，說明隨著GPS技術(shù)的普及，民用GPS技術(shù)開展很快。第7題，GPS的主要功能是定位和導(dǎo)航，手機(jī)GPS可以獲取所處的位置，可以進(jìn)展行車道路追蹤?！熬珳?zhǔn)農(nóng)業(yè)是當(dāng)今世界農(nóng)業(yè)開展的新潮流，是由信息技術(shù)支持的、根據(jù)空間變異，定位、定時(shí)、定量地施行一整套現(xiàn)代

16、化農(nóng)事操作技術(shù)與管理。據(jù)此完成89題。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)8該技術(shù)的主要特點(diǎn)是A本錢高、費(fèi)用高B全天候、實(shí)時(shí)性C受天氣影響大D操作要求高、實(shí)用效率低9該技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用是A農(nóng)田信息定位獲取B分析處理獲取的信息C管理措施決策D估算農(nóng)業(yè)產(chǎn)量8.B9.A“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)需要準(zhǔn)確獲取農(nóng)田中各地點(diǎn)的信息，故需應(yīng)用GPS技術(shù)。GPS具有全天候、實(shí)時(shí)性、高精度、高效率等特點(diǎn)。教材活動(dòng)點(diǎn)撥教材P74探究【提示】 1.在一個(gè)平面直角坐標(biāo)系上，確定A點(diǎn)的位置，需要知道兩個(gè)值。2在一個(gè)空間三維坐標(biāo)系上，確定B點(diǎn)的位置，需要知道三個(gè)值。3要準(zhǔn)確知道一個(gè)人在地球上的位置，至少需要知道三個(gè)值：經(jīng)度、緯度和高程海拔，需要3顆衛(wèi)星定

17、位。假如是一個(gè)人或一輛車、一艘輪船在地表上運(yùn)動(dòng)，那么準(zhǔn)確理解其位置至少需要4顆衛(wèi)星，可確定經(jīng)度、緯度、高程和運(yùn)動(dòng)速度等。教材P80考慮【提示】這個(gè)案例反映了GPS主要發(fā)揮了兩方面的作用：一是保證飛機(jī)編隊(duì)的隊(duì)形始終如一；二是保證飛機(jī)在規(guī)定的時(shí)間準(zhǔn)時(shí)通過天安門廣場(chǎng)。GPS為飛機(jī)編隊(duì)提供定位與導(dǎo)航作用。在其他領(lǐng)域的應(yīng)用表現(xiàn)為：軍事：定位、導(dǎo)航及跟蹤；測(cè)量：測(cè)量精度高、操作簡(jiǎn)便；交通：車輛跟蹤、調(diào)度管理，合理分配；救援：根據(jù)GPS進(jìn)展定位；農(nóng)業(yè)：精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)耕作；娛樂：出門、旅游、探險(xiǎn)的好幫手。教材P80復(fù)習(xí)題【提示】1.GPS由三部分組成?？臻g部分由分布在距地面20 200千米的6個(gè)軌道面上的24顆衛(wèi)星組成，這些衛(wèi)星不連續(xù)地發(fā)送各自與定位相關(guān)的參數(shù)和時(shí)間信息；地面監(jiān)控系統(tǒng)主要用于監(jiān)測(cè)和控制衛(wèi)星上的各種設(shè)備是否正常工作，以及衛(wèi)星是否沿預(yù)定軌道運(yùn)行；用戶設(shè)備部分為GPS接收機(jī)，接收機(jī)收到4顆或4顆以上衛(wèi)星的信息，可以計(jì)算出接收機(jī)所在的經(jīng)度、緯度、高程和運(yùn)動(dòng)速度等。2GPS最初就是為軍事應(yīng)用而建立的，主要用來給航行中的軍艦、飛機(jī)及導(dǎo)彈等設(shè)施提供定位和導(dǎo)航信息。GPS技術(shù)給測(cè)繪界帶來一場(chǎng)革命，測(cè)量精度高，操作簡(jiǎn)便，儀器體積小，便于攜帶，全天候操作，信息自動(dòng)接收、存儲(chǔ)，減少了繁瑣的中間處理環(huán)節(jié)。