全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用課件-002

普通高中課程標準實驗教科書地理必修?第3冊全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用沅陵一中高二地理備課組普通高中課程標準實驗教科書地理必修?第3冊全球定位系統(tǒng)及1在伊拉克戰(zhàn)爭中，曾經(jīng)有記者問一位飛行員：“你知道去轟炸哪個城市嗎？”飛行員回答：“不知道?！薄澳悄阍趺慈マZ炸呢？”“容易，上級給我一個坐標，我按計算機的指引，投下采用GPS導(dǎo)航的炸彈掉頭就走，跟我玩游戲機沒哈兩樣?！边@個例子是現(xiàn)代戰(zhàn)爭中引用GPS系統(tǒng)的典型案例。我們反對戰(zhàn)爭，但要想能更好的維護世界和平，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)。在伊拉克戰(zhàn)爭中，曾經(jīng)有記者問一位飛行員：“你知道2一、基本概念全球定位系統(tǒng)：（GlobalPositioningSystem簡稱GPS

）是具有在海、陸、空進行全方位、實時三維導(dǎo)航與定位功能的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。一、基本概念全球定位系統(tǒng)：3[閱讀指導(dǎo)]

GPS的起源在衛(wèi)星定位系統(tǒng)出現(xiàn)之前，遠程導(dǎo)航與定位主要用無線電導(dǎo)航系統(tǒng)。1．無線電導(dǎo)航系統(tǒng)缺點：覆蓋的工作區(qū)域?。浑姴▊鞑ナ艽髿庥绊?；定位精度不高。[閱讀指導(dǎo)]GPS的起源在衛(wèi)星定位系42．衛(wèi)星定位系統(tǒng)最早的衛(wèi)星定位系統(tǒng)是美國的子午儀系統(tǒng)(TRANSIT)，1958年研制．1964年正式投入使用。由于該系統(tǒng)衛(wèi)星數(shù)目較少(5～6顆)，運行高度較低(平均1000km)，從地面站觀測到衛(wèi)星的時間間隔較長(平均1．5h)，因而它無法提供連續(xù)的實時三維導(dǎo)航，而且精度較低。為滿足軍事部門和民用部門對連續(xù)實時和三維導(dǎo)航的迫切要求，1973年美國國防部制定了GPS計劃。2．衛(wèi)星定位系統(tǒng)53．GPS發(fā)展歷程GPS實施計劃共分三個階段：

第一階段為方案論證和初步設(shè)計階段。從1973年到1979年，共發(fā)射了4顆試驗衛(wèi)星。研制了地面接收機及建立地面跟蹤網(wǎng)。

第二階段為全面研制和試驗階段。從1979年到1984年，又陸續(xù)發(fā)射了7顆試驗衛(wèi)星。研制了各種用途的接收機。實驗表明，GPS定位精度遠遠超過設(shè)計標準。3．GPS發(fā)展歷程6第三階段為實用組網(wǎng)階段。1989年2月4日第一顆GPS工作衛(wèi)星發(fā)射成功，表明GPS系統(tǒng)進入工程建設(shè)階段。1993年底實用的GPS網(wǎng)即(21+3)GPS星座已經(jīng)建成，今后將根據(jù)計劃更換失效的衛(wèi)星。在美國,GPS全球衛(wèi)星定位技術(shù)與“阿波羅”飛船登月,航天飛機升空,共同給列為20世紀“三大航天工程”.第三階段為實用組網(wǎng)階段。1989年2月4日第一顆GPS工作衛(wèi)7思考？P1(x,y)P2(x,y,z)經(jīng)度緯度海拔思考？P1(x,y)P2(x,y,z)經(jīng)度緯度海拔8二、定位原理：顆衛(wèi)星定位一點

1

2

3

4S1S3S4S2（X、Y、Z、T）４3二、定位原理：顆衛(wèi)星定位一點1234S1S3S4S29問題探討:

按照理論,我們知道要保證地面各點能接收到信息只要3顆衛(wèi)星就可以了,為什么我們要用4顆衛(wèi)星呢?

當GPS收到3顆衛(wèi)星的信號，它只能計算出2維坐標：經(jīng)度和緯度，這時它可能還會顯示高度數(shù)據(jù)，但這數(shù)據(jù)是無效的。當GPS能夠收到4顆及以上衛(wèi)星的信號時，它能計算出本地的3維坐標：經(jīng)度、緯度、高度。問題探討:當GPS收到3顆衛(wèi)星的信號，它只能計10[跨越障礙]全球定位系統(tǒng)的特點是什么(1)全球，全天候工作。(2)能為用戶提供連續(xù)、實時的三維位置、三維速度和精密時間，不受天氣的影響。(3)定位精度高：單機定位精度優(yōu)于10米，采用差分定位，精度可達厘米級和毫米級。(4)功能多，應(yīng)用廣：隨著人們對GPS認識的加深，GPS不僅在測量、導(dǎo)航、測速、測時等方面取得更廣泛的應(yīng)用．而且其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大。[跨越障礙]全球定位系統(tǒng)的特點是什么(1)全球11三、系統(tǒng)組成三、系統(tǒng)組成12用戶設(shè)備地面控制1個主控站3個注入站5個監(jiān)控站空間部分

24顆衛(wèi)星三、系統(tǒng)組成用地1個主控站空間部分24顆衛(wèi)星三、系統(tǒng)組成13(1)GPS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。GPS衛(wèi)星星座記作(2l+3)GPS星座。24顆衛(wèi)星均勻分布在6個軌道平面內(nèi)，軌道傾角為55度，各個軌道平面之間的夾角為60度，即軌道的升交點赤經(jīng)各相差60度。每個軌道平面內(nèi),各顆衛(wèi)星之間的升交角距相差90度。一軌道平面上的衛(wèi)星比兩邊相鄰軌道平面上的相應(yīng)衛(wèi)星超前30度。(1)GPS衛(wèi)星星座由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌14全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用ppt課件15(2)地面監(jiān)控系統(tǒng)對于導(dǎo)航定位來說．GPS衛(wèi)星是一動態(tài)已知點。星的位置是依據(jù)衛(wèi)星發(fā)射的星歷——描述衛(wèi)星運動及其軌道的參數(shù)算得的。每顆GPS衛(wèi)星所播發(fā)的星歷是由地面監(jiān)控系統(tǒng)提供的。(2)地面監(jiān)控系統(tǒng)對于導(dǎo)航定位來說．GPS衛(wèi)星16衛(wèi)星上的各種設(shè)備是否正常工作以及衛(wèi)星是否一直沿著預(yù)定軌道運行，都要由地面設(shè)備進行監(jiān)測和控制。地面監(jiān)控系統(tǒng)另一重要作用是保持各顆衛(wèi)星處于同一時間標準——GPS時間系統(tǒng)。這就需要地面站監(jiān)測各顆衛(wèi)星的時間求出鐘差。然后由地面注入站發(fā)給衛(wèi)星，衛(wèi)星再由導(dǎo)航電文發(fā)給用戶設(shè)備。GPS工作衛(wèi)星的地面監(jiān)控系統(tǒng)包括:地面監(jiān)控系統(tǒng)（1）主控站（2）監(jiān)測站（3）注入站衛(wèi)星上的各種設(shè)備是否正常工作以及衛(wèi)星是否一直沿著預(yù)定軌道運行17監(jiān)測站—獲取GPS數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)送至主控站。主控站--控制、調(diào)度衛(wèi)星。注入站—將主控站的改正參數(shù)等注入每顆衛(wèi)星。監(jiān)測站—獲取GPS數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)送至主控站。18全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用ppt課件19

主控站位于美國科羅拉多的斯平士（ColoradoSprings）的聯(lián)合空間執(zhí)行中心（CSOC），三個注入站分別設(shè)在大西洋、印度洋和太平洋的三個美國軍事基地上，即大西洋的阿松森島（Ascension）、印度洋的迭哥·伽西亞(島DiegoGarcia)和太平洋的夸賈林島Kwajalein),五個監(jiān)測站設(shè)在主控站和三個注入站以及夏威夷島。主控站位于美國科羅拉多的斯平士（Colorad20全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用ppt課件21(3)GPS信號接收機GPS信號接收機的任務(wù)是：能夠捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測衛(wèi)星的信號，并跟蹤這些衛(wèi)星的運行對所接收到的GPS信號進行變換、放大和處理，以便測量出GPS信號從衛(wèi)星到接收機天線的傳播時間，解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導(dǎo)航電文，實時地計算出測站的三維位置，甚至三維速度和時間。(3)GPS信號接收機GPS信號接收機的任務(wù)是22GPS衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo)航定位信號，是一種可供無數(shù)用戶共享的信息資源。對于陸地、海洋和空間的廣大用戶，只要用戶擁有能夠接收、跟蹤、變換和測量GPS信號的接收設(shè)備即GPS信號接收機?？梢栽谌魏螘r候用GPS信號進行導(dǎo)航定位測量。根據(jù)使用目的的不同，用戶要求的GPS信號接收機也各有差異。目前世界上已有幾十家工廠生產(chǎn)GPS接收機，產(chǎn)品也有幾百種。這些產(chǎn)品可以按照原理、用途、功能等來分類。GPS衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo)航定位信號，是一種可供無數(shù)用戶共享的信息資23導(dǎo)航型接收機導(dǎo)航型接收機24測地型接收機天線單元接收單元測地型接收機天線單元接收單元25授時接收機授時接收機26全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用ppt課件27全球定位系統(tǒng)的組成空間由2l顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成，24顆衛(wèi)星均勻分布在6個軌道平面內(nèi)地面由分布在全球的5個地面站(包括5個監(jiān)控站、1個主控站和3個注入站，主控站和注入站都位于監(jiān)控站里)組成用戶導(dǎo)航型接收機、測地型接收機、授時接收機全球定位系統(tǒng)的組成空間由2l顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成28請思考：讀右圖，①相鄰兩個GPS星座衛(wèi)星軌道平面之間的夾角是多少度?()②每個衛(wèi)星軌道上各有幾顆衛(wèi)星?它們兩兩相隔多少度?()60°4顆；90°請思考：讀右圖，①相鄰兩個GPS星座衛(wèi)星軌道平面之間的夾角是29二、GPS的應(yīng)用領(lǐng)域1、GPS在軍事上的應(yīng)用3、GPS在交通上的應(yīng)用4、GPS在旅游探險中的應(yīng)用2、民用GPS二、GPS的應(yīng)用領(lǐng)域1、GPS在軍事上的應(yīng)用3、GPS在交通301、GPS在軍事上的應(yīng)用

軍事是GPS技術(shù)最早的應(yīng)用領(lǐng)域,主要是為各種軍事活動提供定位導(dǎo)航.在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，不僅陸、海、空三軍，而且許多高科技武器彈藥等，也都開始采用GPS技術(shù)進行定位導(dǎo)航。目前精確制導(dǎo)武器復(fù)合制導(dǎo)的重要技術(shù)手段。裝備GPS制導(dǎo)系統(tǒng)之前,美軍BGM-10C“戰(zhàn)斧”巡航導(dǎo)彈誤差約為9米；在其“慣性和地形匹配”制導(dǎo)系統(tǒng)中加入GPS后，誤差降至3米，制導(dǎo)精度大大提高。

1、GPS在軍事上的應(yīng)用軍事是GPS技術(shù)最早的應(yīng)用領(lǐng)312、民用GPS

主要用于交通車輛導(dǎo)航管理、航空器定位及導(dǎo)航，以及大地測量野外勘測、緊急求援、旅游探險、農(nóng)業(yè)監(jiān)測、生態(tài)研究等方面。3、GPS在交通上的應(yīng)用2、民用GPS3、GPS在交通上的應(yīng)用32全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用ppt課件33全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用ppt課件34全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用ppt課件35當你外出旅游或者野外探險的時候，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？當你外出旅游或者野外探險的時候，為了不迷失方向，請問你通常用364、戶外旅游探險：

余純順在羅布泊探險遇難時離最近的補給站僅幾百米。風沙淹埋了前人走過的足跡，在茫?；哪杏挚视逐I的他終于倒下了。如果當時他有一臺GPS接收機，慘劇又何以發(fā)生？在地廣人稀沒有任何參照物可用以辨別方向的情況下，危險無時無刻不在,手持GPS接收機沿著機中記錄的安全軌跡小心行進，可安全返航。目前，許多休閑俱樂部圍繞GPS功能相繼推出“穿越”、“尋寶”、“野外拓展”等都市游戲，豐富了人們周末生活，提高了人們生活品位，深得戶外運動愛好者的歡迎。4、戶外旅游探險：在地廣人稀沒有任何參照物可用以辨別37內(nèi)置天線翻頁光標鍵定位鍵輸入鍵顯示屏導(dǎo)航鍵開機鍵退出鍵圖1-1內(nèi)置天線翻頁光標鍵定位鍵輸入鍵顯示屏導(dǎo)航鍵開機鍵退出鍵圖1-38地平線衛(wèi)星編號衛(wèi)星信號圖1-2地平線衛(wèi)星編號衛(wèi)星信號圖1-239

C:[定位]鍵，顯示〈標定位置畫面〉如圖1-4所示，經(jīng)緯度為N32°03.232′，E118°45.923′海拔高度17米等信息圖1-4C:[定位]鍵，顯示〈標定位置畫面〉如圖1-4所40一般而言：GPS接受機的功能包括以下幾方面：（1）、顯示坐標（2）、設(shè)定路標（亦稱“航點”）（3）、生成行進路線（GPS根據(jù)用戶設(shè)定的起點與終點所生成的線路，各坐標點可以從現(xiàn)有路標中選擇，或手工輸入數(shù)值，輸入的路點都會作為一個路標保存)。（4）、方向指標（GPS可以動態(tài)地指示目前前進的方向，其方向是以“°”來顯示的，正北方向為“0°按順時針方向增加角度)。一般而言：GPS接受機的功能包括以下幾方面：41GPS讓物流運輸過程透明化GPS讓物流運輸過程透明化42大壩變形監(jiān)測大壩變形監(jiān)測43前景暢想前景暢想44【閱讀指導(dǎo)】車載GPS的功用通過車載GPS,可以在顯示屏上及時查看車輛所在的經(jīng)緯度、運行軌跡、速度、行進方向等車載電臺把定位信息發(fā)送給監(jiān)控中心，在電子地圖上顯示出來，可對車輛進行調(diào)度指揮城市公共汽車調(diào)度管理，旅游區(qū)車輛報警與調(diào)度，海關(guān)、公安、海防等部門對車輛的調(diào)度與監(jiān)控【閱讀指導(dǎo)】車載GPS的功用通過車載GPS,車45【閱讀指導(dǎo)】

GPS在航海、航空導(dǎo)航中的應(yīng)用向用戶提供船舶位置、航速、航向信息、海圖、海跡顯示避免船只沖撞，確保航行安全把自己的位置和航向發(fā)送到航海管理中心便于中心的跟蹤、搜尋和救援空域航路、著陸、機場監(jiān)視和管理實現(xiàn)空域劃分、空中交通流量管理、飛行路徑管理【閱讀指導(dǎo)】GPS在航海、航空導(dǎo)航中的應(yīng)用向用戶提供46例1下列關(guān)于全球定位系統(tǒng)的敘述。不正確的是()A．GPS是利用衛(wèi)星進行導(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，只要擁有GPS信號接收機，可隨時知道自己所處的經(jīng)緯度B解析：全球定位系統(tǒng)包括三大部分。即空間星座、地面控制系統(tǒng)和用戶系統(tǒng)。例1下列關(guān)于全球定位系統(tǒng)的敘述。不正確的是(47例21999年3月27日，北約部隊一架F一117A隱形戰(zhàn)斗機被南聯(lián)盟防空部隊擊落。飛行員跳傘后在腳觸地的一剎那，通過手持型信號發(fā)射器發(fā)出緊急呼救信號，當間諜衛(wèi)星把呼救信號傳送到北約空襲南聯(lián)盟指揮所后，美軍立即安排了救援行動。6小時后，當一架EA一6B電子干擾機發(fā)現(xiàn)飛行員的準確位置時，一架MH一6oG搜索與救援直升機降落在飛行員面前，把飛行員接上直升機并安全返回基地。據(jù)此回答（l）一（2）題。例21999年3月27日，北約部隊一架F一48（1）飛行員發(fā)出的呼救信號是（）A,GIS系統(tǒng)信號B.GPS系統(tǒng)信號C.RS系統(tǒng)信號D．以上都不對B（1）飛行員發(fā)出的呼救信號是（）A,GIS系統(tǒng)信49（2）北約轟炸的科索沃，其氣候?qū)儆冢ǎ〢．溫帶海洋性氣候B．溫帶季風氣候C．地中海氣候D．熱帶沙漠氣候C（2）北約轟炸的科索沃，其氣候?qū)儆冢ǎ〢．溫帶海洋50解析：（1）全球定位系統(tǒng)具有定位功能·手持型GPS接收機不需要地面輔助設(shè)備，只要能接收到衛(wèi)星信號，就能快速定位，不受天氣、行政區(qū)域的限制。（2）科索沃位于巴爾干半島，屬于地中海氣候。解析：（1）全球定位系統(tǒng)具有定位功能·手持型GPS51例3在伊拉克戰(zhàn)爭中，伊拉克點燃巴格達周圍的戰(zhàn)壕石油阻礙美軍進攻，但美軍事專家指出，煙霧對于美軍的衛(wèi)星制導(dǎo)導(dǎo)彈沒有影響，請問美軍的衛(wèi)星制導(dǎo)導(dǎo)彈采用的技術(shù)是（）A．GIS系統(tǒng)B.RS技術(shù)C.GPS技術(shù)D.lT技術(shù)C解析：美軍使用的導(dǎo)彈采用全球定位系統(tǒng)枝術(shù)，實行定位轟炸，煙霧不會產(chǎn)生形響。例3在伊拉克戰(zhàn)爭中，伊拉克點燃巴格達周圍的戰(zhàn)壕石油阻礙美52全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用//全球定位系統(tǒng)

1、在沙漠中迷路時，可用哪種方式獲知自己所處的具體位置信息（）A.指南針 B.GPS設(shè)備C.遙感圖像 D.地形圖課堂鞏固：

2、在海灣戰(zhàn)爭中，美英聯(lián)軍的制導(dǎo)導(dǎo)彈不受濃煙、沙塵的影響，是因為采取了（）A、RS技術(shù) B、GPS技術(shù) C、GIS技術(shù) D、空間分析技術(shù)BB目錄面板開關(guān)知識點導(dǎo)航全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用//全球定位系統(tǒng)1、在53全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用//GPS定位原理課堂鞏固

3、導(dǎo)航、授時和測距全球定位系統(tǒng)由24顆衛(wèi)星組成，分布在6個軌道平面上繞地球運轉(zhuǎn)，接收并傳遞信息。如果要確定一個人（或船只、車輛、飛機等）所處的位置，使用的衛(wèi)星不能少于（）A.一顆 B.兩顆 C.三顆 D.六顆C目錄面板開關(guān)知識點導(dǎo)航全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用//GPS定位原理課堂鞏固54課堂鞏固4、下列關(guān)于全球定位系統(tǒng)的敘述不正確的是（）A、全球定位系統(tǒng)就是GPS信號接收機B、全球定位系統(tǒng)能為用戶提供精密的三維坐標、速度和時間C、