全球定位系統(tǒng)

全球定位系統(tǒng)第一頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期二北斗七星：斗柄東指，天下皆春；斗柄南指，天下皆夏；斗柄西指，天下皆秋；斗柄北指，天下皆冬。第二頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期二早先，人們?cè)眯强諄?lái)辨別方向，后來(lái)發(fā)明了指南針、羅盤和六分儀等儀器來(lái)幫助識(shí)別方向。在科學(xué)技術(shù)高度發(fā)展的今天，人們開(kāi)始使用GPS來(lái)進(jìn)行精確定位和導(dǎo)航。第三頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期二全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用一、全球定位系統(tǒng)（GPS）的基本原理二、全球定位系統(tǒng)（GPS）的應(yīng)用第四頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期二思考？1.在一個(gè)平面直角坐標(biāo)系上，確定點(diǎn)的位置，需要知道幾個(gè)值？2.在一個(gè)空間三維坐標(biāo)系上，確定點(diǎn)的位置，需要知道幾個(gè)值？3.要精確知道一個(gè)人在地球上的位置，必須知道幾個(gè)值？至少需要幾顆衛(wèi)星？第五頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期二全球定位系統(tǒng)，即GPS（GlobalPositioningSystem），是利用衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)來(lái)獲得地面某點(diǎn)的經(jīng)緯度和高程的系統(tǒng)。它是美國(guó)20世紀(jì)70年代初開(kāi)始研制，并于1994年全面建成。其主要目的是：為陸、海、空三大領(lǐng)域，提供實(shí)時(shí)、全天候和全球性的導(dǎo)航服務(wù)，并用于情報(bào)收集、核爆監(jiān)測(cè)和應(yīng)急通訊等一些軍事目的，是美國(guó)獨(dú)霸全球戰(zhàn)略重要組成。一、全球定位系統(tǒng)的基本原理第六頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期二1.全球定位系統(tǒng)的系統(tǒng)組成空間部分地面監(jiān)控系統(tǒng)用戶設(shè)備部分全球定位系統(tǒng)由24顆衛(wèi)星組成（其中3顆備用），分布在6個(gè)軌道平面上。主要是GPS接收機(jī)提供與定位相關(guān)的參數(shù)和時(shí)間信息主要用于監(jiān)測(cè)和控制衛(wèi)星及其各種設(shè)備的運(yùn)行可以確定接收機(jī)所在點(diǎn)的位置、速度、到航路終點(diǎn)的距離和航向等信息第七頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期二用戶設(shè)備地面控制1個(gè)主控站3個(gè)注入站5個(gè)監(jiān)控站空間部分

24顆衛(wèi)星系統(tǒng)組成第八頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期二GPS系統(tǒng)采用“時(shí)間同步、單程測(cè)距”的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)定位。簡(jiǎn)單地說(shuō)就是用戶同時(shí)向已知其位置的3個(gè)導(dǎo)航衛(wèi)星分別進(jìn)行距離測(cè)量，然后再以該衛(wèi)星為球心，以所測(cè)得的距離為半徑，在空間畫(huà)出3個(gè)球面，則該3個(gè)球面的相交點(diǎn)，就是用戶的所在位置了。2.衛(wèi)星定位的基本原理GPS定位示意圖第九頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期二名詞鏈接：“時(shí)間同步”，是指衛(wèi)星上的時(shí)鐘與用戶設(shè)備內(nèi)的時(shí)鐘是精確同步的（譬如說(shuō)校準(zhǔn)到兩者之間幾萬(wàn)年才差1秒鐘）?！皢纬虦y(cè)距”，是指從導(dǎo)航衛(wèi)星上發(fā)出的無(wú)線電測(cè)距信號(hào)在傳播到用戶設(shè)備的這一單向行程中，就可以把它們之間的距離測(cè)量出來(lái)。

通常應(yīng)用三顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)就可以進(jìn)行定位，但要保證對(duì)目標(biāo)實(shí)時(shí)觀測(cè)（諸如提供目標(biāo)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)等），則需要至少四顆衛(wèi)星的信號(hào)。第十頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期二3.全球定位系統(tǒng)的作用和特點(diǎn)：特點(diǎn)：（1）全天候，不受天氣影響；（2）全球覆蓋；（3）三維定速定時(shí)高精度；（4）快速省時(shí)高效率；（5）應(yīng)用廣泛、多功能。作用：可以快速精確地確定地面某點(diǎn)的位置（經(jīng)度、緯度）和高程，甚至速度、距離和航向等。第十一頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.接收機(jī)信號(hào)的解讀與操作表示接收機(jī)所在的經(jīng)緯度位置數(shù)字表示被接收信號(hào)的衛(wèi)星編號(hào)，黑色柱長(zhǎng)短表示信號(hào)的強(qiáng)弱。衛(wèi)星分布圖描繪了在你處位置（圓心）仰望天空能搜索到的衛(wèi)星，大圓表示地平線，小圓為抬以45°角仰望天空的范圍，越靠近中心，衛(wèi)星信號(hào)越強(qiáng)。第十二頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期二GPS信號(hào)接收機(jī)第十三頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期二二、全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用1、應(yīng)用原理：定位導(dǎo)航（衛(wèi)星不間斷地發(fā)送自身的數(shù)據(jù)參數(shù)和時(shí)間信息，用戶接收到這些信息后經(jīng)過(guò)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。）第十四頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期二GPS應(yīng)用舉例思考與討論：車載GPS有哪些用途？第十五頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期二/20101214/n278298222.shtml第十六頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期二應(yīng)用舉例－－GPS在交通運(yùn)輸中的作用功能示意圖第十七頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期二

1.車輛跟蹤利用GPS和電子地圖可以實(shí)時(shí)顯示出車輛的實(shí)際位置，并任意放大、縮小、還原、換圖；可以隨目標(biāo)移動(dòng)，使目標(biāo)始終保持在屏幕上；還可實(shí)現(xiàn)多窗口、多車輛、多屏幕同時(shí)跟蹤，利用該功能可對(duì)重要車輛和貨物進(jìn)行跟蹤運(yùn)輸。第十八頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期二

規(guī)劃出行路線是汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的一項(xiàng)重要輔助功能，包括：

自動(dòng)線路規(guī)劃：由駕駛員確定起點(diǎn)和終點(diǎn)，由計(jì)算機(jī)軟件按照要求自動(dòng)設(shè)計(jì)最佳行駛路線，包括最快的路線、最簡(jiǎn)單的路線、通過(guò)高速公路路段次數(shù)最少的路線等。

人工線路設(shè)計(jì)：由駕駛員根據(jù)自己的目的地設(shè)計(jì)起點(diǎn)、終點(diǎn)和途經(jīng)點(diǎn)等，自動(dòng)建立線路庫(kù)。線路規(guī)劃完畢后，顯示器能夠在電子地圖上顯示設(shè)計(jì)線路，并同時(shí)顯示汽車運(yùn)行路徑和運(yùn)行方法。2.提供出行路線的規(guī)劃和導(dǎo)航第十九頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期二

為用戶提供主要物標(biāo)，如旅游景點(diǎn)、賓館、醫(yī)院等數(shù)據(jù)庫(kù)，用戶能夠在電子地圖上根據(jù)需要進(jìn)行查詢。查詢資料可以文字、語(yǔ)言及圖像的形式顯示，并在電子地圖上顯示其位置。同時(shí)，監(jiān)測(cè)中心可以利用監(jiān)測(cè)控制臺(tái)對(duì)區(qū)域內(nèi)任意目標(biāo)的所在位置進(jìn)行查詢，車輛信息將以數(shù)字形式在控制中心的電子地圖上顯示出來(lái)。3.信息查詢第二十頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期二

指揮中心可以監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)車輛的運(yùn)行狀況，對(duì)被監(jiān)控車輛進(jìn)行合理調(diào)度。指揮中心也可隨時(shí)與被跟蹤目標(biāo)通話，實(shí)行管理。4.話務(wù)指揮第二十一頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期二材料我國(guó)在各大中城市合理布局了許多110指揮中心。110指揮中心在接到報(bào)警后，能在最短的時(shí)間內(nèi)指揮警車到達(dá)出事地點(diǎn)。為了提高出警率，許多城市在配備巡邏車的同時(shí)大量地應(yīng)用地理信息技術(shù)。第二十二頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期二

通過(guò)GPS定位和監(jiān)控管理系統(tǒng)可以對(duì)遇有險(xiǎn)情或發(fā)生事故的車輛進(jìn)行緊急援助。監(jiān)控臺(tái)的電子地圖可顯示求助信息和報(bào)警目標(biāo)，規(guī)劃出最優(yōu)援助方案，并以報(bào)警聲、光提醒值班人員進(jìn)行應(yīng)急處理。5.緊急援助第二十三頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期二其它衛(wèi)星定位系統(tǒng)的介紹1.俄羅斯的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（globalnavigationsatellitesystem,GLONASS）由前蘇聯(lián)80年代開(kāi)始建設(shè)，與美國(guó)GPS相似，也由衛(wèi)星星座、地面監(jiān)控站和用戶設(shè)備組成?？臻g部分也由24顆衛(wèi)星組成。由于精度不夠，再加上經(jīng)濟(jì)無(wú)力補(bǔ)網(wǎng)，后來(lái)在軌衛(wèi)星陸續(xù)退役，目前只有6顆衛(wèi)星可用，不能獨(dú)立組網(wǎng)，只能與GPS聯(lián)合使用。2.歐洲伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)99年提出，專門為民用設(shè)計(jì)，21顆衛(wèi)星，另加3顆覆蓋歐洲的靜止軌道衛(wèi)星，獨(dú)立與GPS，但可以相互兼容和操作。中國(guó)加入。第二十四頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期二3.中國(guó)“北斗”衛(wèi)星定位系統(tǒng)1）雙星定位：由空間衛(wèi)星（兩顆工作衛(wèi)星和一顆備份衛(wèi)星）、地面控制站、和用戶終端組成。使用方式：用戶向地面中心發(fā)送請(qǐng)求—中心發(fā)出信號(hào)——分別經(jīng)兩顆衛(wèi)星反射傳至用戶，地面中心站通過(guò)計(jì)算兩種途徑所需時(shí)間即可完成地位。2.有源定位：用戶需要通過(guò)地面中心站聯(lián)系導(dǎo)航地位系統(tǒng)。3.區(qū)域性：只能用于中國(guó)及周邊地區(qū)。不是全球定位系統(tǒng)。只有兩顆衛(wèi)星不能覆蓋全球，軌道偏高3.6萬(wàn)千米，是地球同步靜止軌道衛(wèi)星。第二十五頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期二

查閱幾個(gè)與GPS有關(guān)的科普網(wǎng)站，了解GPS的基本原理，舉例說(shuō)明GPS在某一領(lǐng)域中的應(yīng)用。1、

北京致強(qiáng)時(shí)代導(dǎo)航科技2、

華強(qiáng)GPS3、

中國(guó)GPS協(xié)會(huì)4、

北京圖天科技有限公司第二十六頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期二活動(dòng)性作業(yè)：

列表比較GPS在下列領(lǐng)域中的應(yīng)用和特點(diǎn)。領(lǐng)域主要作用特點(diǎn)舉例說(shuō)明（應(yīng)用案例）軍事測(cè)量交通救援農(nóng)業(yè)休閑其他第二十七頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期二規(guī)律總結(jié)GPS的應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域

主要功能

具體用途軍事定位導(dǎo)航

主要用來(lái)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)中單兵和移動(dòng)裝備的定位及跟蹤

測(cè)量

定位

GPS技術(shù)已廣泛應(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

第二十八頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期二交通

定位導(dǎo)航

對(duì)車輛進(jìn)行跟蹤、調(diào)度管理、合理分配車輛，從而以最快的速度響應(yīng)用戶的乘車或配送請(qǐng)求，降低能源消耗，節(jié)省運(yùn)行成本。同時(shí)，GPS對(duì)車輛還具有導(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)行應(yīng)急調(diào)遣，從而提高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應(yīng)效率

農(nóng)業(yè)

定位

利用GPS進(jìn)行定位獲取農(nóng)田信息，從而實(shí)施精準(zhǔn)耕作第二十九頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期二1.2005年5月22日我國(guó)成功進(jìn)行珠峰登頂測(cè)量，這次測(cè)量除采用1975年的傳統(tǒng)測(cè)量方法外，還采用了GPS測(cè)量系統(tǒng)，可以說(shuō)是“雙保險(xiǎn)”。據(jù)此回答（1）~（2）題。（1）GPS測(cè)量功能在于（）A.為用戶提供精確的三維坐標(biāo)B.為用戶提供飛機(jī)遙感影像C.為用戶提供衛(wèi)星遙感影像D.供用戶隨時(shí)查閱有關(guān)地理信息強(qiáng)化專練A第三十頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期二強(qiáng)化專練1.GPS技術(shù)給測(cè)繪界帶來(lái)了一場(chǎng)革命，下列說(shuō)法不正確的是 （）A.利用GPS技術(shù)，速度測(cè)量精度可以達(dá)到毫米級(jí)的程度B.與傳統(tǒng)的手工測(cè)量手段相比，GPS技術(shù)有著測(cè)量精度高的優(yōu)點(diǎn)C.GPS技術(shù)操作簡(jiǎn)便，儀器體積小，便于攜帶D.當(dāng)前，GPS技術(shù)已廣泛應(yīng)用于大地測(cè)量、資源勘查、地殼運(yùn)動(dòng)觀測(cè)、地籍測(cè)量等領(lǐng)域第三十一頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期二解析軍用GPS導(dǎo)航定位，速度測(cè)量精度可以達(dá)到厘米級(jí)的程度。與傳統(tǒng)的手工測(cè)量手段相比，GPS技術(shù)有著巨大的優(yōu)勢(shì)：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)。當(dāng)前，GPS技術(shù)已廣泛應(yīng)用于大地測(cè)量、資源勘查、地殼運(yùn)動(dòng)觀測(cè)、地籍測(cè)量等領(lǐng)域。答案

A第三十二頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期二對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練題組一：GPS技術(shù)1．下列有關(guān)全球定位系統(tǒng)的敘述，不正確的是()A．GPS是利用衛(wèi)星進(jìn)行導(dǎo)航、定位的系統(tǒng)B．GPS包括兩大部分，即空間部分和地面控制部分C．GPS衛(wèi)星星座由24顆衛(wèi)星組成D．野外旅行，擁有GPS信號(hào)接收機(jī)，可隨時(shí)知道自己所處的經(jīng)緯度第三十三頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期二解析全球定位系統(tǒng)是利用衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)來(lái)獲得地面某點(diǎn)經(jīng)緯度和高程的系統(tǒng)，其主要功能是進(jìn)行導(dǎo)航和定位。全球定位系統(tǒng)包括三大部分：即空間部分、地面監(jiān)控系統(tǒng)和用戶設(shè)備部分。GPS空間部分由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成,衛(wèi)星的分布使得在全球的任何地方、任何時(shí)間都可觀測(cè)到4顆以上的衛(wèi)星，并能保持良好的定位，GPS接收機(jī)接收衛(wèi)星信息后，通過(guò)計(jì)算就可得到自己所處的經(jīng)緯度。答案B第三十四頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期二2．下列有關(guān)GPS定位導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用的說(shuō)法，正確的是 ()A．軍事是GPS導(dǎo)航應(yīng)用的最大用戶B．航空是GPS技術(shù)最早的應(yīng)用領(lǐng)域C．GPS空中導(dǎo)航可以實(shí)現(xiàn)最佳空域劃分D．GPS可以控制車輛的行駛方向

解析解答該題的關(guān)鍵是準(zhǔn)確理解GPS技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。軍事是GPS技術(shù)最早的應(yīng)用領(lǐng)域，航海是GPS導(dǎo)航應(yīng)用的最大用戶。GPS空中導(dǎo)航，實(shí)現(xiàn)了最佳空域劃分與管理、空中交通流第三十五頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期二量管理以及飛行路線管理，保證了空中交通管制的安全性和靈活性。通過(guò)GPS接收設(shè)備，民航飛行員能駕機(jī)準(zhǔn)確著陸并安全、及時(shí)收入停機(jī)坪，使各飛行航班能夠緊湊排列，提高機(jī)場(chǎng)利用率。安裝了GPS的