卫星导航定位技术发展（教案）doc.doc

教 案20132014学年第一学期课 程 名 称卫星导航定位 学院、部测绘工程学院系(实验室)海洋技术授 课 班 级海洋111主 讲 教 师周立职 称 教授使 用 教 材gps测量原理及应用淮海工学院测绘工程学院二一三年 八 月 前 言课 程名 称卫星导航定位a总计： 64 学时课 程类 别专业基础学分4讲课： 52 学时实验： 12 学时上机： 6 学时任 课教 师周立职称教授授 课对 象专业班级： 海洋111 共 1 个班基要本参教考材资和料主1.徐绍铨等，gps测量原理与应用，武汉:大学出版社，20042.刘基余，gps卫星导航定位原理与方法，北京:科学出版社，20033.李天文，gps原理与应用，北京:科学出版社，20044.李征航等，gps测量与数据处理，武汉：武汉大学出版社，20055.周立，gps测量技术，郑州:黄河水利出版社，20056.gps定位与导航实验指导书，自版教和学要目求的本课程为地理信息系统专业的一门主要专业基础课程。使学生掌握现代化大地定位测量的理论和方法，适应现代地理信息数据采集的需要。通过本课程的学习，学生们不仅能理解gps定位的基础理论知识，掌握gps测量的现代技术与方法，而且能进一步培养和训练分析问题及解决问题的能力。教学主要目的和要求为：1、了解gps全球卫星定位系统原理及应用；2、理解gps卫星定位误差来源及削弱措施；3、掌握gps控制网的技术设计方法；4、掌握gps静态和动态数据采集方法；5、掌握gps数据处理方法；6、掌握gps导航技术和方法教及学难重点点卫星定位导航a作为工科院校地理信息系统专业的专业基础课，主要传授gps定位与导航系统的原理、技术设计、工作实施和数据处理方法，结合本院学生特点，强调实用性和科研性相结合。1、教学重点为：gps系统的基本组成、发展过程及主要作用，明确gps发展应用前景；gps定位与导航技术的基本原理和工作方法；卫星运动状况、gps卫星导航电文和卫星信号；引起gps测量误差的来源及减小措施分析；gps网技术设计与实施方法程序；gps数据处理原理与方法。2、教学难点：gps卫星的坐标计算；大地坐标系统的联系和转换公式；gps导航电文解译；gps受摄运动；各种gps测量误差来源和消除或减弱的措施；gps差分定位理论；gps数据处理论及成果检核方法。 gps定位与导航 课程教案课次1授课方式（请打） 理论课 讨论课 实验课 习题课 其他 课时安排1授课题目（教学章、节或主题）： 第一章 绪 论 1-1卫星导航定位技术发展 教学目的、要求（分掌握、悉、了解三个层次）：1、熟知gps定位与导航课程教学的目的、意义及授课计划；2、熟悉gps全球卫星定位系统发展、特点及应用3、掌握gps定位与导航的相关概念教学重点及难点：1、教学重点：gps定位与导航概念、gps全球卫星定位系统特点2、教学难点：sa技术与as技术美国gps限制政策教 学 基 本 内 容方法及手段问与答车载导航系统如何实现？测量平差基础大地测量学基础gps原理与应用电子技术空间技术计算机技术卫星三角网、测距网定位技术美国海军导航卫星系统（nnss）gps(美国全球定位系统)sa技术as技术定位精度降低p码+w码(保密)=y1、 引导：课程开设意义与作用2、课程特点： 涉及知识面广 讨论实践性强 强调理论科学与实践训练相结合3、课程内容4、教学要求（重点）（反复强调）5、教材及参考书6、gps定位与导航概念及发展概念（重点）： 定位 导航 发展：7、gps特点(重点)（示例说明）全球性、全能性、全天侯、实时性、连续性、高精度、保密性、控制性8、gps 限制政策1多媒体讲解2图表说明3 问题教学导引4 启发式讲解5 示例讨论作业、讨论题、思考题：1、从卫星大地测量的发展史，说明各阶段的特点。2、简述gps发展历程，为什么说gps定位技术的应用是测绘发展史上的一场革命?3、简述我国gps定位技术的应用概况。4、简述gps 系统的特点及应用前景。（作业）5、简述美国的sa和as政策及sa和as技术对定位的影响。 课后小结： 本讲内容是学生初次接触gps测量技术，通过逐步阐述gps是什么、为什么和基本概念，学生较深入认识到其学习意义、作用、特点及主要点，效果良好。gps定位与导航 课程教案课次2授课方式（请打） 理论课 讨论课 实验课 习题课 其他 课时安排1授课题目（教学章、节或主题）： 第一章 绪 论 1-2卫星定位与导航技术特点及应用教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：1、了解gps广大的应用领域2、熟悉gps在大地控制测量中的应用3、理解gps在精密工程测量及变形监测中应用4、掌握gps信息处理中应用教学重点及难点：1、教学重点：gps在测绘及地理信息系统中的应用 2、教学难点：gps在其它行业中的应用 教 学 基 本 内 容方法及手段提问？1、gps定位技术的优点引出本次课教学目的与意义建立地球空间框架监测地球动力系统大地测量定位精密工程测量与变形监测工程测量定位放样精密授时服务气象信息测量2、gps静态应用讨论？示例导航定位航空摄影测量地理信息数据采集姿态、时间与速度测量精细农业资源管理科学考察旅游探险3、gps动态应用讨论？示例1多媒体讲解2问题教学导引3示例说明4交互讨论4、gps应用产值（示例讲述） 随时(anytime)随地(anywhere)所有的人(anybody)所有的事(anything)实现：实时4a服务5、gps在国外应用概述作业、讨论题、思考题：1、试比较传统的土地资源调查方法与利用rtk gps进行土地资源调查的优缺点。2、试比较利用gps测量定位技术与常规方法进行地质调查、地形测量、地籍测量的区别，并说明各自的优缺点。 （作业） 课后小结： 本课次主要讲述了gps在测绘、地理信息系统等各领域的广泛应用，示例讲授交互讨论效果较好，有条件可安排放像、参观、gps定位与导航 课程教案课次4授课方式（请打） 理论课 讨论课 实验课 习题课 其他 课时安排1授课题目（教学章、节或主题）： 第一章 绪 论 1-3卫星定位与导航系统组成教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：1、了解gps卫星星座2、熟悉gps卫星功能及分类3、掌握gps地面控制系统4、gps接收机教学重点及难点：1、教学重点：gps地面控制系统及作用2、教学难点：gps卫星结构教 学 基 本 内 容方法及手段提问gps定位方便，那组成如何？1、 空间部分控制部分用户部分gpsgpsgpsgps图解阐述gps系统构成（空间部分、地面控制部分及用户设备部分）2、gps星座构成（配置、分布、周期、寿命等）3、gps卫星结构 关键：高稳定原子频标4、gps卫星功能、分类、性能5、几种卫星定位系统的比较（列表说明）6、由图解说明地面控制系统构成及作用监控站主控站注入站夏威夷科罗拉多卡瓦加兰夏威夷科罗拉多主控站卡瓦加兰迭哥加西亚阿松森监控站注入站1多媒体讲解2图解说明3 问题教学导引4 对比讨论5示例分析 7、对比分析载波l1/l2、c/a码、p码含义、特性及功能（列表） 8、由图解说明gps接收机原理及结构（硬件与软件）导航型测量型授时型9、举例从不同角度对接收机进行分类比较分布式、整体式、手持式 用途结构原理码相位接收机 载波相位接收机信标接收机静态接收机动态接收机 单频 双频卫星系统 作业模式 接收信号10、举例说明gps接收机天线类型作业、讨论题、思考题：1、简述gps定位系统的构成，井说明各部分的作用。2、试述gps星座的构成与功能特点。3、试述gps地面控制系统的构成与功能特点。（作业）课后小结： 本课次内容学生理解较好，反复评述结构及功能，对比分析有利于学生理解和掌握，图解说明效果明显。gps定位与导航 课程教案课次4授课方式（请打） 理论课 讨论课 实验课 习题课 其他 课时安排1授课题目（教学章、节或主题）： 2-1 协议天球、地球坐标系教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：1、了解协议天球坐标系统2、熟悉大地坐标系统教学重点及难点：1、教学重点：大地坐标系统2、教学难点：大地坐标系统教 学 基 本 内 容方法及手段1、 协议天球坐标的相关概念（图示讲述）如：天轴、天极、天球、赤道、黄道、春分点、秋分点、岁差和章动、极移、回归年等提问与说明 2、地球坐标系统地球坐标系统空间坐标系曲面坐标系平面坐标系地心参心站心地心空间直角坐标系地球椭球面参考椭球面大地水准面投影平面参心空间直角坐标系地心大地坐标系参心大地坐标系站心空间直角坐标系天文坐标系高斯平面直角坐标系 1多媒体讲解2举例图解说明3问题教学导引4启发式讲解5交互式讨论作业、讨论题、思考题：1、简述地心空间直角坐标系、参心空间直角坐标系、站心空间直角坐标系概念及异同点？（作业）2、解释大地坐标系、平面直角坐标系概念课后小结： 学生已经学习了大地测量学基础，有了大地坐标系统的初步知识，虽然本节内容有一定难度，特别是wgs-84坐标到地方坐标的转换过程作为重点，通过多次重复讲解并举例，要求同学们理解掌握。gps定位与导航 课程教案课次5授课方式（请打） 理论课 讨论课 实验课 习题课 其他 课时安排2授课题目（教学章、节或主题）： 2-2卫星定位坐标系及转换教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：1、掌握wgs-84坐标系统2、熟悉坐标转换教学重点及难点：1、教学重点：wgs-84坐标系统2、教学难点：大地坐标系统转换教 学 基 本 内 容方法及手段提问gps定位概念？1、 引导：本课次的教学目的和意义 gps定位表示方法 wgs-84协议椭球及坐标系 坐标转换世界坐标系、国家坐标系、地方坐标系2、wgs-84大地坐标系统（重点） 定位、定向关键 wgs-84 椭球参数定义异同联系3、国家坐标系提问讨论 1954年北京坐标系 1980年西安坐标系4、坐标转换(难点)1)直接法坐标正算w(b、l、h) w(x、y、z) p(x、y、z) 2) 间接法gps网约束平差（布尔萨7参数法）高精度转换参数转换（基线向量求解转换参数法1多媒体讲解2举例图解说明3问题教学导引4启发式讲解5交互式讨论作业、讨论题、思考题：1、简述gps坐标系统概念及与其他大地坐标系、平面直角坐标系异同点？2、试详细说明gps坐标转换内容与基本方法。（作业）课后小结： 学生已经学习了大地测量学基础，有了大地坐标系统的初步知识，虽然本节内容有一定难度，特别是wgs-84坐标到地方坐标的转换过程作为重点，通过多次重复讲解并举例，要求同学们理解掌握。 gps定位与导航 课程教案课次6授课方式（请打） 理论课 讨论课 实验课 习题课 其他 课时安排1授课题目（教学章、节或主题）： 2-3卫星导航定位时间系统教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：1、熟悉三大时间系统2、掌握gps时间系统教学重点及难点：1、教学重点：gps时间系统2、教学难点：各时间系统关系教 学 基 本 内 容方法及手段1、 总结上次课内容：gps定位是时间函数卫星测量卫星定位引出测时必准确 本课次研究（时间系统）目的及重要性如：天轴、天极、天球、赤道、黄道、春分点、秋分点、岁差和章动、极移、回归年等提问与说明2、时间系统关键：时间概念时间系统=原点(起始历元)+尺度(时间单位) 世