高中地理 第三章 地理信息技术应用 3.3 全球定位系统及其应用课件 湘教版必修3.ppt

3 3全球定位系统及其应用 教学目标 新课标要求 1 简述gps的基本工作原理 2 结合实例 说出gps在交通 旅游 导航 军事 野外勘探等领域中的应用 教学重点 1 全球定位系统 gps 的概念 发展阶段和组成2 全球定位系统 gps 的应用教学难点 全球定位系统 gps 的组成和应用 阅读 1999年3月28日北京时间5时 北约向南联盟发动了第四轮空袭 英勇的南联盟击落了美国f 117隐形飞机 当中弹的f 117战机的飞行员从座舱弹出的一瞬间 他就被包括全球卫星定位系统在内的一些感应装置跟踪 高悬于太空的卫星迅速将有关信息传送给北约军事指挥部 营救小组仅用20分钟就将飞行员救走 这个例子是现代战争中引用gps系统的典型案例 我们反对战争 但要想能更好的维护世界和平 我们就需要了解gps 全球定位系统这种现代地理信息技术 一 全球定位系统 一 概念 globalpositioningsystem简称gps 是具有在海 陆 空进行全方位 实时三维导航与定位功能的新一代卫星导航与定位系统 阅读指导 gps的起源 在卫星定位系统出现之前 远程导航与定位主要用无线电导航系统 1 无线电导航系统缺点 覆盖的工作区域小 电波传播受大气影响 定位精度不高 2 卫星定位系统最早的卫星定位系统是美国的子午仪系统 transit 1958年研制 1964年正式投入使用 由于该系统卫星数目较少 5 6颗 无法提供连续的实时三维导航 而且精度也不算高 为满足军事部门和民用部门对连续实时和三维导航的迫切要求 1973年美国国防部制定了gps计划 3 gps发展历程gps实施计划共分三个阶段 第一阶段为方案论证和初步设计阶段 从1973年到1979年 共发射了4颗试验卫星 研制了地面接收机及建立地面跟踪网 第二阶段为全面研制和试验阶段 从1979年到1984年 又陆续发射了7颗试验卫星 研制了各种用途的接收机 实验表明 gps定位精度远远超过设计标准 第三阶段为实用组网阶段 1989年2月4日第一颗gps工作卫星发射成功 表明gps系统进入工程建设阶段 1993年底实用的gps网即 21 3 gps星座已经建成 今后将根据计划更换失效的卫星 二 gps组成 返回 全球定位系统的组成 空间 由2l颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成 24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内 地面 由分布在全球的5个地面站 包括1个主控站 3个注入站和5个监控站 主控站和注入站都位于监控站里 组成 用户 接收机硬件 天线单元和接收单元 gps数据处理软件等用户设备 空间部分 各轨道平面相对于赤道平面的倾角为55 轨道平面间距60 在每一轨道平面内 各卫星升交角距差90 为了减少误差 一般要求4颗卫星 用于定位的4颗卫星称为定位星座 地面监控部分 主控站位于美国科罗拉多的斯平士 coloradosprings 的联合空间执行中心 csoc 三个注入站分别设在大西洋 印度洋和太平洋的三个美国军事基地上 即大西洋的阿松森 ascension 岛 印度洋的狄哥 伽西亚 diegogarcia 和太平洋的卡瓦加兰 kwajalein 五个监测站设在主控站和三个注入站以及夏威夷岛 返回 卫星上各种设备是否正常工作 是否一直沿预定轨道运行 要由地面设备监控 三 gps接收机的类型 根据用途分类 gps接收机分为导航型接收机 测地型接收机和授时接收机 用户设备 用于精密大地测量和精密工程测量 导航接收机 测地型接收机 天线单元 接收单元 授时接收机 阅读指导 手持型cps接收机 手持型gps接收机多为导航使用 液晶显示 导航画面清晰 配有背景灯 方便夜问操作 功能键齐全 不需要地面辅助设备 只要收到卫星信号 就能快速定位 不受天气 行政区域的限制 能够计算当地的国际标准时间 处于运动状态还能指出正北方向 并将经过的地点 路线记录下来 方便返回时用 计算两点间的距离 实现坐标系间的相互转换 计算日出 日落时间 地面监控系统对卫星进行监测和调控 gps卫星的工作过程 向gps卫星发送导航定位信号 用户系统接受gps卫星发射的信号后进行导航 定位 p97 卫星导航定位系统的新时代20世纪80年代 苏联也建立了自己的卫星定位导航 目前 欧洲也在建立自己的卫星定位导航系统 称为 伽利略计划 而我国也成功地研制了 北斗导航系统 并投入运营 这标志着中国在这一领域也已经处于世界先进水平 阅读 北斗卫星导航系统示意图 补充 全球定位系统的特点 1 全球 全天候工作 2 能为用户提供连续 实时的三维位置 速度和精密时间 不受天气的影响 3 定位精度高 采用差分定位 精度可达厘米级和毫米级 4 功能多 应用广 随着人们对gps认识的加深 gps不仅在测量 导航 测速 测时等方面取得更广泛的应用 而且其应用领域不断扩大 问题探讨 按照理论 我们知道要保证地面各点能接收到信息只要3颗卫星就可以了 为什么我们要用4颗卫星呢 当gps收到3颗卫星的信号 它只能计算出2维坐标 经度和纬度 这时它可能还会显示高度数据 但这数据是无效的 当gps能够收到4颗及以上卫星的信号时 它能计算出本地的3维坐标 经度 纬度 高度 所以 定位原理 颗卫星定位一点 1 2 3 4 s1 s3 s4 s2 x y z t 3 二 gps与定位导航 静态定位中 gps接收机在捕获和跟踪gps卫星的过程中固定不变 接收机高精度地测量gps信号的传播时间 利用gps卫星在轨的已知位置 解算出接收机天线所在位置的三维坐标 能达到厘米级甚至毫米级的精度 动态定位则是用gps接收机侧定一个运动物体的运行轨迹 gps信号接收机所位于的运动物体叫做载体 如航行中的船舰 空中的飞机 行走的车辆等 载体上的gps接收机天线在跟踪gps卫星的过程中相对地球而运动 接收机用gps信号实时地测得运动载体的状态参数 瞬间三维位置和三维速度 能达到1米以内的精度 速度测量能达到厘米级的精度 时间侧量能达到毫微秒级精度 1 车载gps的功用p100 使装有gps的出租车配备合理 能最大程度的满足乘客的要求 从而减少了空载率 降低能源消耗 节省运行成本 并使行车 乘车安全系数大大提高等功能 2 航海应用p100 在农业方面gps也有用武之地 以往飞机向农田喷洒农药 用人在地面摇动红旗做方位指示 经常由于不够准确造成喷洒效率低 而有gps定位仪后 合理分布航线 飞机可以按事先设计好的经纬度 利用定位仪确认坐标后喷洒 大大提高了喷洒效率 大大节省飞机作业的费用 喷杀化肥农药时 减少重叠 避免浪费 避免过多的用量影响农作物生长 例1下列关于全球定位系统的叙述 不正确的是 a gps是利用卫星进行导航 定位的系统b gps包括两大部分 即空间部分和地面控制部分c gps卫星星座由24颗卫星组成d 野外旅行 只要拥有gps信号接收机 可随时知道自己所处的经纬度 b 解析 全球定位系统包括三大部分 即空间星座 地面控制系统和用户系统 例2在伊拉克战争中 伊拉克点燃巴格达周围的战壕石油阻碍美军进攻 但美军事专家指出 烟雾对于美军的卫星制导导弹没有影响 请问美军的卫星制导导弹采用的技术是 a gis系统b rs技术c gps技术d lt技术 c 解析 美军使用的导弹采用全球定位系统枝术 实行定位轰炸 烟雾不会产生形