全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用教學(xué)32張

全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用教學(xué)32張第1頁/共44頁課程標(biāo)準(zhǔn)

舉例說出全球定位系統(tǒng)(GPS)在定位導(dǎo)航中的應(yīng)用。第2頁/共44頁學(xué)習(xí)目標(biāo)1了解GPS的概念，識記GPS的組成部分；掌握GPS接收機(jī)的使用方法，并理解其定位原理。學(xué)習(xí)目標(biāo)2識記GPS的特點(diǎn)、主要功能及應(yīng)用領(lǐng)域。第3頁/共44頁當(dāng)你旅游或野外考察時(shí)，通常用哪些方法來辨別方向或確定你所在的位置？這些方法有什么不足？現(xiàn)在有沒有更簡單的方法？思考？第4頁/共44頁全球定位系統(tǒng)

新知1全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用

新知2第5頁/共44頁三邊測量原理路人甲告訴你離王家村10千米。于是你在地圖上以王家村為圓心，按比例尺畫一個(gè)半徑相當(dāng)于10千米的圓（圖Ａ）路人乙告訴你距離李家村15千米。你繪制第二個(gè)半徑15千米的圓（圖Ｂ）

向丙打聽到，這里距離張家村10千米。當(dāng)你把這個(gè)圓在地圖上畫好后，你的位置也就確定了（圖Ｃ）問題一、GPS定位原理是什么？GPS定位的基礎(chǔ)原理：三邊測量術(shù)第6頁/共44頁思考？

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？兩個(gè)三個(gè)第7頁/共44頁YX第8頁/共44頁YXZ第9頁/共44頁

要精確知道一個(gè)人在地球上的位置，必須知道這個(gè)人所處的經(jīng)度、緯度和海拔高度三個(gè)值。即通常應(yīng)用三顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)就可以進(jìn)行定位，但要保證對目標(biāo)實(shí)時(shí)觀測（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。第10頁/共44頁全球定位系統(tǒng)

新知11.全球定位系統(tǒng)的基本原理

全球定位系統(tǒng)，即GPS（GlobalPositioningSystem），是利用衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)來獲得地面某點(diǎn)的經(jīng)緯度和高程的系統(tǒng)。它是美國20世紀(jì)70年代初開始研制，并于1994年全面建成的。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)測和應(yīng)急通信等一些軍事目的，是美國獨(dú)霸全球戰(zhàn)略重要組成。第11頁/共44頁3、定位原理：顆衛(wèi)星定位一點(diǎn)1234S1S3S4S2（X、Y、Z、T）４3定位衛(wèi)星數(shù)定位數(shù)據(jù)3粗略的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)4精確的經(jīng)緯度、高度、運(yùn)動(dòng)情況問題一、GPS是如何定位的？用戶終端通過接收衛(wèi)星信號定位第12頁/共44頁全球定位系統(tǒng)

新知12.全球定位系統(tǒng)的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13頁/共44頁用戶設(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)星三、系統(tǒng)組成第14頁/共44頁導(dǎo)航型接收機(jī)測地型接收機(jī)授時(shí)型接收機(jī)第15頁/共44頁全球定位系統(tǒng)

新知13.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16頁/共44頁全球定位系統(tǒng)

新知14.接收機(jī)信號的解讀與操作表示接收機(jī)所在的經(jīng)緯度位置。數(shù)字表示被接收信號的衛(wèi)星編號，黑色柱長短表示信號的強(qiáng)弱。

衛(wèi)星分布圖描繪了在接收機(jī)所處位置（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)星信號越強(qiáng)。達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)1第17頁/共44頁當(dāng)你外出旅游或者野外探險(xiǎn)的時(shí)候，為了不迷失方向，請問你通常用哪些方法來辨別方向或確定你所在的位置？第18頁/共44頁GPS讓物流運(yùn)輸過程透明化第19頁/共44頁大壩變形監(jiān)測第20頁/共44頁基于手機(jī)GPS的地理位置智能應(yīng)用第21頁/共44頁

應(yīng)用簡介運(yùn)用GPS，配合裝載智能識別攝像頭的眼鏡幫助盲人行走導(dǎo)航；第22頁/共44頁前景暢想第23頁/共44頁全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用

新知2GPS在軍事中的應(yīng)用GPS導(dǎo)航的艦載飛彈配備GPS的士兵美國海軍核潛艇第24頁/共44頁全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用

新知2GPS在軍事中的應(yīng)用協(xié)同作戰(zhàn)方面GPS可為各級指揮系統(tǒng)提供各種目標(biāo)及事件所發(fā)生的時(shí)間和地點(diǎn)導(dǎo)彈的制導(dǎo)，提高命中目標(biāo)的精度美伊戰(zhàn)爭70%左右使用GPS輔助制導(dǎo)，使戰(zhàn)斧式巡航導(dǎo)彈從1600千米的地方準(zhǔn)確打擊一個(gè)小房子的目標(biāo)。第25頁/共44頁全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用

新知2GPS在測量中的應(yīng)用具有測量精度高、操作簡便、儀器便于攜帶、全天候操作、信息自動(dòng)接收、存儲等優(yōu)勢。第26頁/共44頁陳邦柱介紹說，這次珠峰測量的技術(shù)方案，既有和1975年相同的，也有當(dāng)代測繪發(fā)展的高新技術(shù)。與1975年相同的是傳統(tǒng)的三角高程測量，新的進(jìn)展是采用了光電測距、當(dāng)代最先進(jìn)的連續(xù)GPS觀測，另外還采用了冰雪探測雷達(dá)，對峰頂?shù)谋┻M(jìn)行了精確的測量?！拔覀儗χ榉宸屙斀?0平方米的范圍進(jìn)行了掃描，獲得了我們?nèi)庋劭床灰姷闹榉宸屙數(shù)难?、冰層、混合層一直到巖石面的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)?！?/p>

陳邦柱和中國科學(xué)院院士、1975年珠峰高程測定的設(shè)計(jì)者和組織者陳俊勇都不同意這種說法。陳俊勇解釋說，峰頂冰雪深度的測量更加精確、珠峰地區(qū)大地水準(zhǔn)面計(jì)算結(jié)果更加完善、全球氣候變暖導(dǎo)致峰頂冰雪厚度變薄，是珠峰變“矮”的三個(gè)主要原因。這次測量其實(shí)是第一次準(zhǔn)確得到峰頂巖石面的高程?！?975年測量雪深時(shí)，是登山隊(duì)員拿一個(gè)鋼釬戳，戳不動(dòng)了，就認(rèn)為是戳到巖石面了，其實(shí)并未到達(dá)真正巖面。當(dāng)時(shí)測量出的雪深0.92米與這次的3.50米相差約2.7米。另外，這次測量的重點(diǎn)差大地水準(zhǔn)基準(zhǔn)面也升高了0.7米，還剩下0.3至0.4米差距可能是誤差的問題?！?/p>

10月9日國家測繪局局長陳邦柱宣布：珠穆朗瑪峰峰頂巖石面海拔高程為8844.43米，參數(shù)為：珠穆朗瑪峰峰頂巖石面高程測量精度±0.21米；峰頂冰雪深度3.50米。第27頁/共44頁全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用

新知2GPS在救援中的應(yīng)用搜救隊(duì)員救援第28頁/共44頁

最早為美國軍方使用的全球定位系統(tǒng)，如今也擔(dān)負(fù)起了保障日本兒童安全的責(zé)任。孩子們背上裝有全球定位系統(tǒng)的書包，就可以隨時(shí)隨地處于被追蹤的狀態(tài)，即使不幸遭綁架，也便于警方營救。

這項(xiàng)技術(shù)還是兒童的樂趣。日本玩具制造商將報(bào)警器制成了“寵物小精靈”的動(dòng)漫形象。當(dāng)兒童感覺到危險(xiǎn)時(shí)，只要把綁在書包上的寵物小精靈的腦袋揪下來，報(bào)警器就會發(fā)出報(bào)警聲。

在橫濱，一所學(xué)校的150名學(xué)生自愿參加了一套系統(tǒng)的測試：將一個(gè)像火柴盒般大小的“護(hù)身符”掛在身上。這種“護(hù)身符”中植有微芯片，其發(fā)出的無線電波通過天線給學(xué)生家長發(fā)送電子郵件，以確認(rèn)學(xué)生是否安全?！白o(hù)身符”上還有一個(gè)報(bào)警按鈕，學(xué)生摁動(dòng)后，“護(hù)身符”會向家人發(fā)送一系列信息，包括學(xué)生的姓名和所在位置。第29頁/共44頁全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用

新知2GPS在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用在漁業(yè)中的應(yīng)用第30頁/共44頁全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用

新知2GPS在娛樂中的應(yīng)用旅游考察者當(dāng)你戶外旅游或者野外探險(xiǎn)的時(shí)候，為了不迷失方向，請問你通常用哪些方法來辨別方向或確定你所在的位置？在旅游和野外考察中，利用GPS作向?qū)?，可以隨時(shí)知道所在地的位置及行走速度和方向。第31頁/共44頁全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用

新知2GPS在交通中的應(yīng)用第32頁/共44頁全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用

新知2GPS在交通中的應(yīng)用

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，利用該功能可對重要車輛和貨物運(yùn)輸進(jìn)行跟蹤。第33頁/共44頁全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用

新知2GPS在交通中的應(yīng)用

2.提供出行路線的規(guī)劃和導(dǎo)航

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、最簡單的路線、通過高速公路路段次數(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。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。第34頁/共44頁全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用

新知2GPS在交通中的應(yīng)用3.信息查詢

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，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)測中心可以利用監(jiān)測控制臺對區(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。第35頁/共44頁全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用

新知2GPS在交通中的應(yīng)用4.話務(wù)指揮

指揮中心可以監(jiān)測區(qū)域內(nèi)車輛的運(yùn)行狀況，對被監(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。第36頁/共44頁全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用

新知2GPS在交通中的應(yīng)用5.緊急救援通過GPS定位和監(jiān)控管理系統(tǒng)可以對遇有險(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。達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)2第37頁/共44頁程序員發(fā)現(xiàn)IPHONE秘密跟蹤用戶位置信息材料：兩名程序師發(fā)現(xiàn)，蘋果系統(tǒng)的產(chǎn)品一直跟蹤、存儲用戶的地理位置信息。該行為完全是偷偷進(jìn)行的。更加糟糕的是，這些數(shù)據(jù)沒有加密保護(hù)。右圖是一個(gè)用戶的位置信息記錄。蘋果掌握大量普通用戶追蹤信息可以做什用？若上圖位置信息屬于一位政要,會產(chǎn)生什么果？一個(gè)普通人的信息可能并不值錢，但是成千上萬的用戶信息就能作為市場調(diào)查的分析材料。政要的信息被泄露，有可能面臨危險(xiǎn)；“棱鏡門”事件后俄國政要全部禁止使用蘋果手機(jī)。先進(jìn)科技是把雙刃劍，謹(jǐn)防割傷!

學(xué)而有思第38頁/共44頁下圖是某GPS接收機(jī)上的信號。讀圖，完成1～3題。1．圖中的東經(jīng)度和北緯度表達(dá)的是(

)A．GPS衛(wèi)星的位置B．GPS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B第39頁/共44頁下圖是某GPS接收機(jī)上的信號。讀圖，完成1～3題。2．此時(shí)GPS衛(wèi)星可以接收8顆衛(wèi)星發(fā)送的信號，其中信號較弱的兩個(gè)衛(wèi)星的編號是(

)A．第2號和第20號 B．第8號和第28號C．第11號和第28號 D．第7號和第31號A第40頁/共44頁下圖是某GPS接收機(jī)上的信號。讀圖，完成1～3題。3．圖中的GPS衛(wèi)星編號有31號，這