高中地理 第三章 第三節(jié) 全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用課件1 湘教版必修3.ppt
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第三章第三節(jié) 全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用,一、全球定位系統(tǒng),(一).全球定位系統(tǒng)的概念,全球定位系統(tǒng)(Global positioning system,簡稱GPS)是具有在海、陸、空進行全方位、實時三維導航與定位功能的新一代衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)。,[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。,[閱讀指導] GPS的起源,在衛(wèi)星定位系統(tǒng)出現(xiàn)之前,遠程導航與定位主要用無線電導航系統(tǒng)。 1.無線電導航系統(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。,2.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1 000 km),從地面站觀測到衛(wèi)星的時間間隔較長(平均1.5 h),因而它無法提供連續(xù)的實時三維導航,而且精度較低。為滿足軍事部門和民用部門對連續(xù)實時和三維導航的迫切要求,1973年美國國防部制定了GPS計劃。,3.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。,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。,(二).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,導航型接收機、測地型接收機、授時接收機,,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,(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個軌道平各個軌道平面之間的夾角為60度,,(2)地面監(jiān)控系統(tǒng),對于導航定位來說.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。,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)包括一個主控站、三個注入站和五個監(jiān)測站。,地面監(jiān)控系統(tǒng) (1)主控站 (2)監(jiān)測站 (3)注入站,請你說說各自的組成和功能?,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。,,,,,,,,美國全球定位系統(tǒng)地面監(jiān)控系統(tǒng) 由均勻分布在美國本土和三大洋的美軍基地上的1個主控站、3個注入站、5個監(jiān)測站構(gòu)成。該系統(tǒng)的功能是:對空間衛(wèi)星系統(tǒng)進行監(jiān)測、控制,并向每顆衛(wèi)星注入更新的導航電文。,主控站位于美國科羅拉多的斯平士(Colorado Springs)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Diego Garcia)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。,(3)GPS信號接收機,組成:GPS衛(wèi)星接收機 GPS數(shù)據(jù)處理軟件 任務(wù):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,實時地計算出測站的三維坐標,甚至三維速度和時間。,GPS衛(wèi)星發(fā)送的導航定位信號,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信號接收機,(三) . GPS 接收機的類型,,,,[閱讀指導]手持型 CPS 接收機,手持型 GPS 接收機 多為導 航使用,液晶顯 示,導 航畫面 清晰, 配有背 景燈, 方便夜 問操作. 功能鍵 齊全,不需要地 面輔助設(shè) 備,只要 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,能夠計算當?shù)氐?國際標準時問, 處于運動狀態(tài)還 能指出 i 〔 北方 向,并將經(jīng)過的 地點、路線記錄 下來,方便返回 時用;計算兩點 間的距離,實現(xiàn) 坐標系間的相互 轉(zhuǎn)換;計算日出、 日落時間,閱讀: P97“終結(jié)GPS壟斷 許多國家發(fā)展衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)”,了解世界上發(fā)展GPS的一些國家概況。,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,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)域,主要是為各種軍事活動提供定位導航.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)進行定位導航。 目前精確制導武器復合制導的重要技術(shù)手段。裝備GPS制導系統(tǒng)之前,美軍BGM-10C“戰(zhàn)斧”巡航導彈誤差約為9米;在其“慣性和地形匹配”制導系統(tǒng)中加入GPS后,誤差降至3米,制導精度大大提高。,,2、民用GPS 主要用于交通車輛導航管理、航空器定位及導航,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,4、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。,圖1-1,C:[定位]鍵,顯示〈標定位置畫面〉如圖1-4所示,經(jīng)緯度為N3203.232′,E11845.923′海拔高度17米等信息,圖1-4,第三章第三節(jié) 全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用,二、全球定位系統(tǒng)與定位導航,1 . GPS 靜態(tài)導航定位與動態(tài)導航定位,靜態(tài)定位中, GPS 接收機在捕獲和跟蹤 GPS 衛(wèi)星的過程中固定不變,接收機高精度地測量 GPS 信號的傳播時間,利用 GPS 衛(wèi)星在軌的已知位置,解算出接收機天線所在位置的三維坐標。,而動態(tài)定位則是用 GPS 接收機側(cè)定一個運動物體的運行軌跡。 GPS 信號接收機所位于的運動物體叫做載體(如航行中的船艦,空中的飛機,行走的車輛等)。載體上的 GPS 接收機天線在跟蹤 GPS 衛(wèi)星的過程中相對地球而運動,接收機用 GPS 信號實時地測得運動載體的狀態(tài)參數(shù)(瞬間三維位置和三維速度),2 . GPS 的用途,GPS 最初就是為軍方提供精確定位而建立的,至今它仍然由美國軍方控制。軍用 GPS 產(chǎn)品主要用來確定并跟蹤在野外行進中的士兵和裝備的坐標、給海中的軍艦導航、為軍用飛機提供位置和導航信息等。,2 . GPS 的用途,目前 GPS 系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛,我們可以應(yīng)用 GPS 信號進行??蘸完懙氐膶Ш?、導彈的制導、大地測量和工程側(cè)量的精密定位、時間的傳遞和速度的測量等。,【 閱讀指導 】 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 】 GPS 在航海、航空導航中的應(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,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 2 1999 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。,(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,(2)北約轟炸的科索沃,其氣候?qū)儆冢? ),A .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,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)星制導導彈沒有影響 , 請問美軍的衛(wèi)星制導導彈采 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。,,,- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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