全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用

第一節(jié)全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用第一節(jié)全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用教學(xué)目的：１.了解全球定位系統(tǒng)的概念和工作原理GPS接收機(jī)的組成、種類。２.能舉例說(shuō)明全球定位系統(tǒng)在定位導(dǎo)航和日常生活中的應(yīng)用重點(diǎn):定位導(dǎo)航與應(yīng)用難點(diǎn):工作原理探究：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？（分組討論、主動(dòng)探究）YXAXYZ衛(wèi)星定位技術(shù)發(fā)展的回顧1957年世界上第一顆人造地球衛(wèi)星發(fā)射成功，40多年來(lái)，人造地球衛(wèi)星技術(shù)在通信、氣象、資源勘察、導(dǎo)航、遙感、大地測(cè)量、地球動(dòng)力學(xué)、天文學(xué)和軍事科學(xué)等眾多領(lǐng)域，得到了極廣泛應(yīng)用。人造地球衛(wèi)星的出現(xiàn)，首先引起了各國(guó)軍事部門的高度重視。1958年底，美國(guó)海軍武器實(shí)驗(yàn)室，開(kāi)始著手建立為美國(guó)海軍艦艇導(dǎo)航的衛(wèi)星系統(tǒng)，即“海軍導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)”（NavyNavigationSatelliteSystem——NNSS）。由于該系統(tǒng)衛(wèi)星都通過(guò)地極，也稱“子午(Transit)衛(wèi)星系統(tǒng)”。1964年該系統(tǒng)建成，并在美國(guó)軍方啟用。1967年美國(guó)政府批準(zhǔn)該系統(tǒng)解密，提供民用。該系統(tǒng)不受氣象條件的限制，自動(dòng)化程度高，具有良好的定位精度。盡管NNSS在導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展中具有劃時(shí)代的意義，但由于該系統(tǒng)衛(wèi)星數(shù)目少（5-6顆），運(yùn)行軌道低（1000km）,觀測(cè)時(shí)間長(zhǎng)（1.5小時(shí)），無(wú)法提供連續(xù)實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航，同時(shí)獲得一次導(dǎo)航解讀的時(shí)間長(zhǎng)，難以滿足軍事要求，尤其是高動(dòng)態(tài)目標(biāo)（飛機(jī)、導(dǎo)彈等）導(dǎo)航要求。為滿足軍事和民用對(duì)連續(xù)實(shí)時(shí)和三維導(dǎo)航的迫切要求，1973年美國(guó)國(guó)防部開(kāi)始組織陸?？杖?，共同研究建立新一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的計(jì)劃，這就是目前所稱的“導(dǎo)航衛(wèi)星授時(shí)測(cè)距/全球定位系統(tǒng)”（NavigationSatelliteTimingandranging/GlobalPositioningSystem）簡(jiǎn)稱全球定位系統(tǒng)（GPS）。主控站：1個(gè)監(jiān)測(cè)站：5個(gè)注入站：3個(gè)一、全球定位系統(tǒng)（GPS)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

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)。衛(wèi)星定位的基本原理

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。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)。美國(guó)擋認(rèn)為躲這是街對(duì)它槐的威遠(yuǎn)脅，為這是食和美辦國(guó)G慮PS宜系統(tǒng)鉆的脆治弱性似相聯(lián)爹系的梢。與松歐洲潛的“伽利睛略”、俄婚羅斯遙的“格洛才納斯”（G糕LO哪NA坊SS狼）系宰統(tǒng)相擺比，回美國(guó)灶GP知S系括統(tǒng)的綁抗干領(lǐng)擾能彩力較綱弱，氣因?yàn)樘猎谝豁?yè)般情轟況下?lián)?，從派衛(wèi)星案反饋距到地偵面的示信號(hào)獅很小衫，如拍果對(duì)倚方采宗取瞄舌準(zhǔn)式湖干擾敗、阻洲塞式丙干擾妥或欺符騙式礎(chǔ)干擾隨，都槐會(huì)使扛GP釀S接輕收機(jī)級(jí)無(wú)法繞正常騾工作伏，從飲而使震其導(dǎo)宋航定擁位精冒度降崖低或漢產(chǎn)生干誤導(dǎo)執(zhí)。例卵如對(duì)出方用優(yōu)裝有圾模仿郵GP洋S信濁號(hào)發(fā)碗生裝扯置的缺飛機(jī)導(dǎo)不斷論在特潤(rùn)定空仍域飛拆行，希因飛依機(jī)離咬地面拆近信秘號(hào)比陰衛(wèi)星須強(qiáng)得等多，刑就可賢以干光擾G制PS擇終端令的信捧號(hào)接圾收。伶特別洋是美撤國(guó)G蹲PS錢系統(tǒng)經(jīng)各星席之間倚信號(hào)桐頻率脅和調(diào)監(jiān)制方臂式相蔬同。其他勝國(guó)家齡的衛(wèi)呼星定鏈位系杠統(tǒng)歐洲清的“伽利愛(ài)略”、俄將羅斯梨的“格洛槍納斯”、中狹國(guó)的“北斗”等全搖球衛(wèi)邀星導(dǎo)存航定尚位系饅統(tǒng)也稼在發(fā)拳展，“格洛鍵納斯”系統(tǒng)首在上踩世紀(jì)呼70按年代樂(lè)就開(kāi)帥始研左制、上19希84贊年首要顆衛(wèi)痛星就茂已入崇軌、來(lái)從1遲99門3年揉到2裁00配0年伐先后磨有2否4顆舉衛(wèi)星眠并網(wǎng)書(shū)，它釀在其屠他性說(shuō)能方林面也某不是翁吃素礦的，牽而“伽利運(yùn)略”系統(tǒng)玻也大榮有后流來(lái)居剪上的碧味道燭。二、忽全球敵定位適系統(tǒng)略的應(yīng)澡用特點(diǎn)曬：（1值）全攪天候床，不受罷天氣豬影響封；（2菊）全尼球覆將蓋；（3山）三維辛定速死定時(shí)高精繪度；（4搶）快速扒省時(shí)高效掌率；（5截）應(yīng)趨用廣家泛、斬多功希能。作用過(guò)：可括以快剖速精懲確地舌確定嚷地面閣某點(diǎn)股的位置（經(jīng)腎度、早緯度狂）和趟高程，甚拿至速竊度、脂距離飾和航杰向等航。主要歇功能構(gòu)：定位島和導(dǎo)鍛航1、害軍事冠方面隨著麥衛(wèi)星昨技術(shù)裳在軍抽事領(lǐng)紡域的瀉廣泛殘運(yùn)用奶，戰(zhàn)技爭(zhēng)的蛛陸、怪海、額空三情維空滿間已耍發(fā)展賠到陸插、海林、空峰、天腳、電全（磁預(yù)）五乘維空疑間。盆在海支灣戰(zhàn)冠爭(zhēng)中壇，美柿國(guó)航訪天司幻玉令部亦統(tǒng)一銳指揮繞了約杯70劇顆衛(wèi)乒星，將支援咽陸海桂空作悉戰(zhàn)，緊海灣帶戰(zhàn)爭(zhēng)獸也因揚(yáng)此被突稱為“第一慌次空奪間戰(zhàn)倘爭(zhēng)”。顯達(dá)然，遠(yuǎn)誰(shuí)擁迎有“制信株息權(quán)”，誰(shuí)激就能擺掌握飽高技蹦術(shù)戰(zhàn)貸場(chǎng)的咳主動(dòng)譯權(quán)，最而“制信微息權(quán)”又離見(jiàn)不開(kāi)“制天矮權(quán)”?！爸铺烀箼?quán)”與美缸國(guó)國(guó)葵家導(dǎo)必彈防穿御系淋統(tǒng)也販有著誦密不胖可分爹的聯(lián)陰系，餅如果擴(kuò)衛(wèi)星炎被毀馬或“致盲”它就烘會(huì)癱相瘓，參因此綱，美冰國(guó)在股打“衛(wèi)星蠻戰(zhàn)”方面秒比誰(shuí)娃都起修勁。作用減：給文航行栗中的喚軍艦橡、飛這機(jī)及梢導(dǎo)彈脆等設(shè)誦施提善供定握位和植導(dǎo)航雁信息球；同億時(shí)也左應(yīng)用餐于野帽外行哪進(jìn)中暮的單縮慧兵和約移動(dòng)閣裝置韻的定帆位及駱跟蹤2、測(cè)貴量方努面本次軌測(cè)量世除采靠用1良97雕5年潑時(shí)的例傳統(tǒng)程測(cè)量賺方法始外，鍛還采始取G貪PS胡測(cè)量勞系統(tǒng)采。珠穆徐朗瑪乘峰高秤度最影新測(cè)奮量結(jié)滿果為攤88營(yíng)44躬.4怖3米哭參置數(shù)：盯珠穆庭朗瑪?shù)鸱宸迥橅攷r塞石面鞠高程請(qǐng)測(cè)量飼精度澇±0古.2畢1米達(dá)；峰謹(jǐn)頂冰毅雪深旗度3斧.5檔0米召?？嬖?9紛75屆年公則布的灶珠峰厲高程獨(dú)數(shù)據(jù)咬停止羅使用劉。20較05要年1讓0月刻9日雪上午豎10芬時(shí)，藍(lán)國(guó)家冊(cè)測(cè)繪睡局局明長(zhǎng)陳放邦柱煤宣布烈珠穆奪朗瑪民峰高核度最龜新測(cè)挽量結(jié)報(bào)果：GPS在交通運(yùn)輸中的作用車載型GPS機(jī)3、交兼通方恰面通過(guò)碧GP灑S定好位和銀監(jiān)控掉管理禍系統(tǒng)蹄可以扛對(duì)遇符有險(xiǎn)湊情或嚷發(fā)生吃事故夫的車凡輛進(jìn)長(zhǎng)行緊思急援練助。之監(jiān)控許臺(tái)的褲電子卷地圖棗可顯養(yǎng)示求未助信愚息和譯報(bào)警鐵目標(biāo)璃，規(guī)鋪劃出康最優(yōu)驚援助砌方案揚(yáng)，并同以報(bào)鄙警聲扶、光吹提醒下值班饞人員踐進(jìn)行劫應(yīng)急針處理膊。4、華緊急演援助案例緩：2舊00件5年完8月撕10賣日傍陪晚六毒點(diǎn)左黑右，其飛達(dá)剃GP廈S監(jiān)個(gè)控中刮心接霉到要道求查脆詢粵矛S4佛HX漸XX蓋車輛柱位置運(yùn)的電磚話，騰原來(lái)緩駕駛蟲(chóng)該車工輛的橫趙先型生當(dāng)飼天下斃午被儲(chǔ)一伙糖歹徒賭劫持裙了，同這伙嘉歹徒兆打電循話給塔趙先赤生的明親人租勒索該金錢毛，飛苗達(dá)監(jiān)藏控中禍心迅僚速查那出該貴車輛逐停放愛(ài)在惠鑄州市飽惠環(huán)碗鎮(zhèn)離救莞惠廢公路句約1陰00弱米的賤地方稈，并辣將情遮況通遵知了友公司耗的負(fù)民責(zé)人接。傍符晚七撞點(diǎn)半擋，飛膨達(dá)公姜司人半員到柴達(dá)現(xiàn)僅場(chǎng)，擺利用姿先進(jìn)件的專足用設(shè)云備，呆很快蔑發(fā)現(xiàn)下該車訪輛，壯為了怖不打默草驚甚蛇，彎指示石監(jiān)控艦中心印將車獵輛斷螺油斷預(yù)電。貼后來(lái)節(jié)，在際當(dāng)?shù)鼐泳烊拇笾ψ方绮断驴?，將網(wǎng)一名燭探聽(tīng)棄虛實(shí)宏的賊刪抓獲流。警憲察根撿據(jù)他升提供姐的指厘示很共快找馬回了膀被劫期持了摸的趙年先生夸，人連和車歡都完跨好無(wú)傅損。鋸經(jīng)審掌訊，孕該團(tuán)酷伙共怠有八棕人，均專門竟伺機(jī)鴨對(duì)東朝莞的搭車主周進(jìn)行魂綁架竊勒索痰，已鞏多次匙作案紫，想融不到順這次樣栽在祥衛(wèi)星岔定位禁手里悟。5、折農(nóng)業(yè)野方面（1正）精蛋準(zhǔn)農(nóng)飄業(yè)耕土作利用某GP烘S技慈術(shù)，釘配合韻遙感變技術(shù)屢（R巷S）劍和地糕理信禽息系逮統(tǒng)（經(jīng)GI斥S）頓，能先夠做流到監(jiān)蔥測(cè)農(nóng)畜作物叮產(chǎn)量揚(yáng)分布條、武土壤濤成分獵和性形質(zhì)分崇布、蜂做到麥合理喬施肥睬、播堪種和恨噴灑倉(cāng)農(nóng)藥痰，節(jié)己約費(fèi)丈用、亭降低傘成本釣、達(dá)訓(xùn)到增險(xiǎn)加產(chǎn)面量提除高效滿益的餅?zāi)康耐臁＠麧L用差證分G王PS支技術(shù)項(xiàng)可以煮做到毛：土鎖壤養(yǎng)壯分分柜布調(diào)吵查閥、著監(jiān)測(cè)域作物摩產(chǎn)量園、虎合理訊施肥巴，精搶確農(nóng)朋業(yè)管陰理。在作探物生隸長(zhǎng)期稀的管隱理中崗，利腰用遙喜感圖惹象并真結(jié)合反GP芬S可稀繪出雖作物粗色彩梯變化煤圖。杠利用融GP誼S定秀位采校集一股定數(shù)傾量越的土盆壤及清作物衡樣品扒進(jìn)行統(tǒng)分析床，可尖以繪芒制出敞作物在生長(zhǎng)柳的不唱同時(shí)棒期的軋土壤丸含量賠的系誘列分百布圖述。凈這樣路可以書(shū)做到滑精確盾地對(duì)靜作物哨生長(zhǎng)違進(jìn)行切管理排。（2項(xiàng)）在既林業(yè)亂管理豆方面輩的應(yīng)涌用GP私S技楊術(shù)在昨確定女林區(qū)片面積途，估景算木更材量福，計(jì)拉算可框采伐義木材溜面積故，確啟定原案始森景林、匙道路寺位置膛，較對(duì)森令林火窗災(zāi)周必邊測(cè)做量，敵尋找遍水源況和測(cè)培定地兩區(qū)界蒜線等斤方面沾可以妄發(fā)揮并其獨(dú)抹特的葡重要孝的作慘用。切在療森林悔中進(jìn)坊行常逮規(guī)測(cè)晶量相頂當(dāng)困賀難，帝而G捐PS睛定位孝技術(shù)開(kāi)可以翻發(fā)揮玻它的魯優(yōu)越伙性，忽精確乖測(cè)定尿森林參位置森和施面積說(shuō)，繪剝制精殃確的恨森林鉆分布偏圖。（3倍）G具PS也技術(shù)蕉用于惑森林漫防火它是脈在飛小機(jī)的拋環(huán)動(dòng)年儀上狐安裝蛇熱紅嫌外系角統(tǒng)和藍(lán)GP頃S接宜收機(jī)濾，瘡使用駛這些吉機(jī)載粉設(shè)備繡來(lái)確文定火鞭災(zāi)位按置，始并迅頁(yè)速向弟地面鈴站報(bào)宿告。（4拐）魚(yú)嚇群定監(jiān)位6、贊休閑喉娛樂(lè)把全植球定桿位系竟統(tǒng)（拿Gl守ob券al且P生os睛it頸io卵ni肉ng燒S世ys獵te敞m徒-品GP錦S）呢比喻擊成八站爪魚(yú)癢，是從因?yàn)閿偹|及找的行獵業(yè)相蘿當(dāng)廣堆泛，椒非“八爪”以蔽督之，瓦可以飼說(shuō)人燈類的這想像胖力有慕多寬哲，其太應(yīng)用躲就有的多廣夸。目快前掌蘇上型序?qū)Ш奖谓邮展C(jī)已梁經(jīng)問(wèn)揭世。田可望款不久濤會(huì)生某產(chǎn)出程手表朝式的冷GP榴S導(dǎo)樸航接唉收機(jī)賭。攜瞇帶和徒使用偽就更句方便貴?？蓜P以說(shuō)噴，G悲PS牙的應(yīng)貫用將際進(jìn)入惹人們闖的日抵常生匯活，掏其應(yīng)矛用前姨景非永常廣臭闊。般GP步S的貨應(yīng)用閑，也抬許僅坊受人橋們的晉想像炎力制虧約。在2坐00閉6年脈的“五一”黃金射周，貸12妙位北戶京戶鴨外運(yùn)皆動(dòng)愛(ài)曾好者祝在內(nèi)辰蒙古伐庫(kù)布里其沙削漠進(jìn)急行徒鍬步穿致越時(shí)諸被困騾，其獅中一攻位隊(duì)裁員不社幸遇鏟難。躁由于覆遇險(xiǎn)箏地點(diǎn)結(jié)位于喘沙漠貸深處跨，給養(yǎng)搜救羅工作礎(chǔ)帶來(lái)振很大急困難婚。所渠幸的但是探揭險(xiǎn)隊(duì)遣員們岸隨身皮帶了宰GP劣S全免球衛(wèi)位星定編位手糞持機(jī)乓，通柴過(guò)G櫻PS喇定位駁準(zhǔn)確雀地向拳救援孩人員縫報(bào)告俘了遇玩險(xiǎn)地步點(diǎn)的仇經(jīng)緯諸度坐槍標(biāo)，談救援圈人員噴也通酒過(guò)G滔PS干定位全，在騙茫茫沾沙漠壯中找腦到了塌被困家隊(duì)員狼。這捎次意彩外，獵讓更膛多人臉知道粉了G漠PS蜘這個(gè)彩名詞火。如催果沒(méi)嗽有G稿PS緩，在噸沒(méi)有撕向?qū)⒌那樽虥r下檢，這聯(lián)樣的翻沙漠線穿越星與救特援幾增乎是糞不可燥想象混的。在旅壇游及綁野外遙考察保中的霸應(yīng)用在旅腫游及仰野外舟考察賤中，胖比如軌到風(fēng)傷景秀年麗的發(fā)地區(qū)紛去旅記游，凡到原努始大活森林照、雪貞山峽床谷或雹者大集沙漠橫地區(qū)甜去進(jìn)確行野噴外考敲察，雅GP毯S接賠收機(jī)炭是你滲最忠腳實(shí)的綁向?qū)е？捎噪S輝時(shí)知進(jìn)道你故所在介的位滅置及受行走呢速度愧和方午向，冬使工你不迎會(huì)迷估失路堪途。案例恭研究神奇謹(jǐn)?shù)娘w趕機(jī)編都隊(duì)GP鴨S為她飛機(jī)笛編隊(duì)板導(dǎo)航沙應(yīng)用番示意1、戰(zhàn)19獅99睜年3庭月2否7日殼，北比約部?jī)鲫?duì)一潮架F—11去7A牢隱形獄戰(zhàn)斗狹機(jī)被足南聯(lián)泉盟防百空部黃隊(duì)擊廣落。傅飛行勿員跳暈傘后援在腳傳觸地凝的一遲剎那擺，通擺過(guò)手班持式籍信號(hào)盜發(fā)射須器發(fā)寬出緊姜急呼劉救信來(lái)號(hào)，領(lǐng)當(dāng)間訴諜衛(wèi)驚星把董呼救重信號(hào)搜傳送炮到北合約空運(yùn)襲南驗(yàn)聯(lián)盟束指揮笑所后墊，美斤軍立松即安敗排了企救援妹行動(dòng)賭。6層小時(shí)阿后，艦當(dāng)一尋架E柱A—6B芹電子郊干擾希機(jī)發(fā)胡現(xiàn)飛厲行員屑的準(zhǔn)麻確位羞置時(shí)叛，一蠢架M沫H—60喂G搜汽索與肅救援浙直升澡機(jī)降善落在制飛行致員面款前，蔥將飛泥行員漢接上揚(yáng)直升繁機(jī)并在安全征返回疼基地哲。據(jù)暖此回棉答：鞏（1零）飛銷行員脾發(fā)出返的呼滅救信蜓號(hào)是__嫁__匹_系統(tǒng)商信號(hào)梁，該齊系統(tǒng)砌包括哄三大疼部分、、。（2絲式）北飛約轟域炸的欠科索烏沃，扯其氣儲(chǔ)候?qū)俣逃赺_狐__丹__息__反__稻__施__世__支__弄_該氣肚候的惕形成感原因是_儀__蘿__慘__棵__擠__渡__穗__柏__顫__適__惱__糖__箭__徹__現(xiàn)__票__月_鞏固演練習(xí)視：GP訓(xùn)S空間孝部分懷地面夢(mèng)監(jiān)控古部分律用戶玻設(shè)備鼓部分地中給海氣泰候冬季餓受西稠風(fēng)帶山的影談響，為夏季糞受副展熱帶尿高壓窄的控壞制2．“推導(dǎo)航芝、授蝦時(shí)和受測(cè)距輛全球倦定位恢系統(tǒng)琴”(煤GP果S)瞞由2倉(cāng)4顆駕衛(wèi)星份組成盤，分地布在庸6個(gè)刻軌道厚平面遣上繞鞋地球俘運(yùn)轉(zhuǎn)斧，接沾收并李傳遞地信息擺。要表確定已一個(gè)剃人(棚或船在只、鋸車輛馬、飛祥機(jī))柴所處仔的位迅置，練使用習(xí)的衛(wèi)豎星數(shù)要目不麗能少豈于(粉)A．舒1顆芳B乎．2擁顆膽C權(quán)．3鼓顆引D碧．4敬顆3．有熄關(guān)全笑球定爛位系悠統(tǒng)的色敘述腳，不庫(kù)正確常的是礙(慕)A．袋GP債S是何利用閥衛(wèi)星想進(jìn)行憑導(dǎo)航菜、定姐位的山系統(tǒng)B．搖GP暢S包油括兩譜大部秤分，磁即空綠間部嶼分和尿地面異控制化部分C．禍GP霞S衛(wèi)找星星渴座由厲24鴨顆衛(wèi)孟星組賀成D．兼野外憲旅行燒，只喂要擁攔有G月PS甩信號(hào)塵接收滔機(jī)，汪可隨卸時(shí)知擴(kuò)道自己江所處承的經(jīng)孔緯度4．目寸前，桶GP壇S的史主要傅功能箱是(挑