全球定位系统及其应用3-1

1、全球定位系统及其应用全球定位系统及其应用3-13-1 在伊拉克战争中，曾经有记者问一位飞行员：在伊拉克战争中，曾经有记者问一位飞行员：“你你 知道去轰炸哪个城市吗？知道去轰炸哪个城市吗？” 飞行员回答：飞行员回答：“不知道。不知道。” “那你怎么去轰炸呢？那你怎么去轰炸呢？” “容易，上级给我一个坐标，我按计算机的指引，容易，上级给我一个坐标，我按计算机的指引， 投下采用投下采用GPS导航的炸弹掉头就走，跟我玩游戏机没导航的炸弹掉头就走，跟我玩游戏机没 啥两样。啥两样。” 这个例子是现代战争中引用这个例子是现代战争中引用GPS系统的典型案例。系统的典型案例。 我们反对战争，但要想能更好的维护世

2、界和平，我们我们反对战争，但要想能更好的维护世界和平，我们 也需要了解也需要了解GPS全球定位系统这种现代地理信息全球定位系统这种现代地理信息 技术。技术。 一、全球定位系统一、全球定位系统(GPS)(GPS) 具有海陆空进行全方位、具有海陆空进行全方位、 实时三维导航与定位功实时三维导航与定位功 能的新一带能的新一带卫星导航与卫星导航与 定位定位系统。系统。 通俗地说：通俗地说：利用卫星，在利用卫星，在 全球范围内适时进行全球范围内适时进行导航、导航、 定位定位的系统的系统 目前的全球目前的全球覆盖率为覆盖率为98%。 在美国在美国GPS全球卫星定位技术全球卫星定位技术与与“阿阿 波罗波罗”

3、飞船登月飞船登月,航天飞机升空航天飞机升空,共同给列为共同给列为20世纪世纪“三大航天工三大航天工 程程” 1.1.概念：概念： 三边测量术原理三边测量术原理 假如你在野外迷了路，为了假如你在野外迷了路，为了 确定你所处的位置，你向一个路确定你所处的位置，你向一个路 人询问，他告诉你这里离王家村人询问，他告诉你这里离王家村 1010千米。你于是打开地图，找到千米。你于是打开地图，找到 王家村，以它为圆心，按比例尺王家村，以它为圆心，按比例尺 在地图上画一个半径相当于在地图上画一个半径相当于1010千千 米的圆（图）。米的圆（图）。 然后你又遇到了另外一个路然后你又遇到了另外一个路 人，他告诉你

4、距离李家村人，他告诉你距离李家村1515千米千米 。你按同样的方法，绘制第二个。你按同样的方法，绘制第二个 圆（图）。现在，你得到了两圆（图）。现在，你得到了两 个交点，你必定处在其中一个点个交点，你必定处在其中一个点 的位置。的位置。 这时，你向第三个人打听到，这里距离张家村这时，你向第三个人打听到，这里距离张家村1010千米。千米。 当你把这个圆在地图上画好后，你的位置也就一目了然了（图）当你把这个圆在地图上画好后，你的位置也就一目了然了（图） 。这就是三边测量术的原理。这就是三边测量术的原理。 2.2.原理：原理： 如图如图GPSGPS接收机接收接收机接收GPSGPS卫星卫星A A、B

5、B、C C传来的信号，传来的信号，“绘绘 制制”3 3个巨大的球体。个巨大的球体。3 3个球体会交于两点，其中那个与地个球体会交于两点，其中那个与地 球表面相交的点就是这台球表面相交的点就是这台GPSGPS接收机所处的位置，然后通接收机所处的位置，然后通 过计算得到该接收机所处的过计算得到该接收机所处的经纬度经纬度。卫星。卫星D D测量测量GPSGPS接收机接收机 所在的所在的高程高程。 GPSGPS定位原理定位原理 GPSGPS的定位原理的定位原理与与 “三边测量术三边测量术”原原 理相似。不同的是理相似。不同的是 3 3颗卫星代替了颗卫星代替了3 3个个 村子，地图上平面村子，地图上平面

6、的圆变成了三维的的圆变成了三维的 球面。球面。 空间空间 部分部分 地面地面 监控监控 系统系统 用户用户 设备设备 部分部分 全球定位系统全球定位系统 由由24颗卫星组成（其颗卫星组成（其 中中3颗备用），分布颗备用），分布 在在6个轨道平面上。个轨道平面上。 主要是主要是GPS接收机接收机 提供与定位提供与定位 相关的参数相关的参数 和时间信息和时间信息 主要用于监测和主要用于监测和 控制卫星及其各控制卫星及其各 种设备的运行种设备的运行 可以确定接可以确定接 收机所在点收机所在点 的位置、速的位置、速 度、到航路度、到航路 终点的距离终点的距离 和航向等信和航向等信 息息 3.3.组成：

7、组成： 24 24颗卫星星座颗卫星星座 1 1个主控站个主控站 3 3个注入站个注入站 5 5个监控站个监控站 空间部分空间部分 用户设备用户设备 地面控制地面控制 类型类型导航接收机导航接收机测地测地接收机接收机授时授时接收机接收机 应用应用用于用于运动载体运动载体的导的导 航，分为车载型、航，分为车载型、 航海型、航空型和航海型、航空型和 星载型星载型 用于精密大地用于精密大地 测量测量 用于天文台及用于天文台及 无线电通讯无线电通讯 特点特点能够实时给出载体能够实时给出载体 的的位置位置和和速度速度，价，价 格便宜，应用广泛格便宜，应用广泛 定位精度高，定位精度高， 仪器结构复杂，仪器结

8、构复杂， 价格较贵价格较贵 利用利用GPS卫星卫星 提供的高精度提供的高精度 时间进行授时时间进行授时 用户设备 5.5.特点：特点： （1）全天候，不受天气影响；）全天候，不受天气影响； （2）全球覆盖；）全球覆盖； （3）三维定速定时高精度；）三维定速定时高精度； （4）快速省时高效率；）快速省时高效率； （5）应用广泛、多功能。）应用广泛、多功能。 （2）地面监控系统对卫星进行监测和调控。地面监控系统对卫星进行监测和调控。 4.4.工作过程：工作过程： （1）向）向GPS卫星发送导航定位信号卫星发送导航定位信号 （3）用户系统接受用户系统接受GPSGPS卫星发射的信号后进卫星发射的信号后

9、进 行导航、定位。行导航、定位。 中国中国“北斗北斗”卫星卫星 （P97活动）活动） 美国美国最早、最成熟最早、最成熟 俄罗斯俄罗斯GLONASSGLONASS 欧洲欧洲“伽利略伽利略”计划计划 日本日本准天顶卫星导航系统准天顶卫星导航系统 应用领域应用领域性能性能优点优点功能功能 手持型手持型GPS 接受机多为接受机多为 导航使用导航使用 夜晶显示，导夜晶显示，导 航画面清晰，航画面清晰， 配有背景灯，配有背景灯， 方便夜间操作，方便夜间操作， 功能齐全功能齐全 不需要地面不需要地面 设备，只要设备，只要 收到卫星信收到卫星信 号，就能快号，就能快 速定位，不速定位，不 受天气、行受天气、行

10、 政区域的限政区域的限 制制 能够计算当地的国能够计算当地的国 际标准时间，处于际标准时间，处于 运动状态还能指出运动状态还能指出 正北方，并将经过正北方，并将经过 的地点、路线记录的地点、路线记录 下来，方便返回时下来，方便返回时 用；计算两点的距用；计算两点的距 离，实现坐标系之离，实现坐标系之 间的相互转换；计间的相互转换；计 算日出、日落时间算日出、日落时间 手持型手持型GPS接收机接收机 （P98阅读）阅读） 它能够实时测量它能够实时测量“四度四度”： 经度、纬度、高度、速度经度、纬度、高度、速度 1 1、定位、定位: : 2 2、导航、导航: : 我现在在哪里？我现在在哪里？ 我要

11、去哪里？如何去？我要去哪里？如何去？ 二、全球定位系统与定位导航二、全球定位系统与定位导航 军事、交通、邮电、地矿、建军事、交通、邮电、地矿、建 筑、农业、气象、土地管理、筑、农业、气象、土地管理、 金融、测绘、救援、公安等。金融、测绘、救援、公安等。 3 3、作用、作用: : 4 4、应用、应用: : 1.GPS1.GPS在军事上在军事上 的应用的应用 军事是军事是GPSGPS技术最技术最 早的应用领域早的应用领域, ,主要是主要是 为各种军事活动提供定为各种军事活动提供定 位导航位导航. .在现代战争中，在现代战争中， 不仅陆、海、空三军，不仅陆、海、空三军， 而且许多高科技武器弹而且许多

12、高科技武器弹 药等，也都开始采用药等，也都开始采用 GPSGPS技术进行定位导航。技术进行定位导航。 伊拉克战争中伊拉克战争中GPSGPS制导制导 武器占有很大的比重武器占有很大的比重. . 海湾战争中美军几乎所有的坦克、装甲车、飞机、舰海湾战争中美军几乎所有的坦克、装甲车、飞机、舰 船、各级指挥部和陆军小分队都装备了船、各级指挥部和陆军小分队都装备了GPSGPS接收机，总数接收机，总数 超过超过5 5万部。在轨的万部。在轨的1616颗颗GPSGPS卫星，每天可提供卫星，每天可提供1919小时的小时的 三维数据，精度三维数据，精度10 - 1610 - 16米，测速精度米，测速精度0 .10

13、.1米米 / / 秒。秒。 2.2.民用民用GPSGPS 主要用于交通车辆导航管理、航空器定位及导航，主要用于交通车辆导航管理、航空器定位及导航， 以及以及地震监测地震监测、紧急求援、旅游探险、农业监测、生态、紧急求援、旅游探险、农业监测、生态 研究等方面。研究等方面。 GPSGPS地面形变分析技术在我地面形变分析技术在我 国国9898年抗洪救灾工作中发年抗洪救灾工作中发 挥了极其重要的作用。挥了极其重要的作用。 精确的农业航空导航精确的农业航空导航 专业精准农业野外数据采集软专业精准农业野外数据采集软 精确自动导航、精确自动导航、 自动驾驶辅助系统自动驾驶辅助系统 专业的农业平行收割、播种选

14、项专业的农业平行收割、播种选项 GPS GPS 在航海、航空导航中的应用在航海、航空导航中的应用 应用领域应用领域应用作用应用作用 航海航海 应用应用 向用户提供船舶位置、向用户提供船舶位置、 航速、航向信息、海航速、航向信息、海 图、海迹显示图、海迹显示 避免船只冲撞避免船只冲撞，确保，确保 航行安全航行安全 把自己的位置和航向把自己的位置和航向 发送到航海管理中心发送到航海管理中心 便于中心的便于中心的跟踪、搜跟踪、搜 寻和救援寻和救援 航空航空 应用应用 空域航路、着陆、机空域航路、着陆、机 场监视和管理场监视和管理 实现实现空域划分、空中空域划分、空中 交通流量管理、飞行交通流量管理、

15、飞行 路径管理路径管理 1.1.在沙漠中迷路时，可用哪种方式获知自己所处的在沙漠中迷路时，可用哪种方式获知自己所处的 具体位置信息（具体位置信息（ ） A. A. 指南针指南针 B. GPSB. GPS设备设备 C. C. 遥感图像遥感图像 D. D. 地形图地形图 2.2.在海湾战争中，美英联军的制导导弹不受浓烟、在海湾战争中，美英联军的制导导弹不受浓烟、 沙尘的影响，是因为采取了（沙尘的影响，是因为采取了（ ） A A、RSRS技术技术 B B、GPSGPS技术技术 C C、GISGIS技术技术 D D、空间分析技术、空间分析技术 B B 3.3.在海湾战争中，美国获取大规模轰炸的信息资料

16、主在海湾战争中，美国获取大规模轰炸的信息资料主 要应用了（要应用了（ ） 遥感技术遥感技术 地理信息系统地理信息系统 全球定位技术全球定位技术 多媒体合成技术多媒体合成技术 A. A. B. B. C. C. D. D. 4. GPS4. GPS系统是哪些技术的结晶（系统是哪些技术的结晶（ ） 航空航天技术航空航天技术 无线电通信技术无线电通信技术 计算机技术计算机技术 基因工程基因工程 A. A. B. B. C. C. D. D. 5. 5. 配备配备GPSGPS接收机的美国士兵随时都可获得工作卫星接收机的美国士兵随时都可获得工作卫星 提供的提供的( )( ) 三维位置三维位置 三维方向三维方向 运动速度和时间运动速度和时间 伊军士兵位置伊