全球定位系统

当你旅游或野外考察时，通常用哪些方法来辨别方向或确定你所在的位置？这些方法有什么不足？现在有没有更简单的方法？北斗七星：斗柄东指，天下皆春；斗柄南指，天下皆夏；斗柄西指，天下皆秋；斗柄北指，天下皆冬。早先，人们曾利用星空来辨别方向，后来发明了指南针、罗盘和六分仪等仪器来帮助识别方向。在科学技术高度发展的今天，人们开始使用GPS来进行精确定位和导航。一、全球定位系统（GPS）的基本原理二、全球定位系统（GPS）的应用1.在一个平面直角坐标系上，确定点的位置，需要知道几个值？2.在一个空间三维坐标系上，确定点的位置，需要知道几个值？3.要精确知道一个人在地球上的位置，必须知道几个值？至少需要几颗卫星？全球定位系统，即GPS（GlobalPositioningSystem），是利用卫星网络来获得地面某点的经纬度和高程的系统。它是美国20世纪70年代初开始研制，并于1994年全面建成。其主要目的是：为陆、海、空三大领域，提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，是美国独霸全球战略重要组成。一、全球定位系统的基本原理1.全球定位系统的系统组成空间部分地面监控系统用户设备部分全球定位系统由24颗卫星组成（其中3颗备用），分布在6个轨道平面上。主要是GPS接收机提供与定位相关的参数和时间信息主要用于监测和控制卫星及其各种设备的运行可以确定接收机所在点的位置、速度、到航路终点的距离和航向等信息用户设备地面控制1个主控站3个注入站5个监控站空间部分24颗卫星系统组成GPS系统采用“时间同步、单程测距”的原理来实现定位。简单地说就是用户同时向已知其位置的3个导航卫星分别进行距离测量，然后再以该卫星为球心，以所测得的距离为半径，在空间画出3个球面，则该3个球面的相交点，就是用户的所在位置了。2.卫星定位的基本原理GPS定位示意图名词链接：“时间同步”，是指卫星上的时钟与用户设备内的时钟是精确同步的（譬如说校准到两者之间几万年才差1秒钟）。“单程测距”，是指从导航卫星上发出的无线电测距信号在传播到用户设备的这一单向行程中，就可以把它们之间的距离测量出来。通常应用三颗卫星的数据就可以进行定位，但要保证对目标实时观测（诸如提供目标运动数据等），则需要至少四颗卫星的信号。3.全球定位系统的作用和特点：特点：（1）全天候，不受天气影响；（2）全球覆盖；（3）三维定速定时高精度；（4）快速省时高效率；（5）应用广泛、多功能。作用：可以快速精确地确定地面某点的位置（经度、纬度）和高程，甚至速度、距离和航向等。4.接收机信号的解读与操作表示接收机所在的经纬度位置数字表示被接收信号的卫星编号，黑色柱长短表示信号的强弱。卫星分布图描绘了在你处位置（圆心）仰望天空能搜索到的卫星，大圆表示地平线，小圆为抬以45°角仰望天空的范围，越靠近中心，卫星信号越强。手机和手表上的GPS手持型的GPS测绘使用的GPS航空与航海使用的GPSGPS信号接收机二、全球定位系统的应用1、应用原理：定位导航（卫星不间断地发送自身的数据参数和时间信息，用户接收到这些信息后经过计算，求出接收机的三维位置、三维方向以及运动速度和时间信息。）思考与讨论：车载GPS有哪些用途？应用举例－－GPS在交通运输中的作用功能示意图1.车辆跟踪利用GPS和电子地图可以实时显示出车辆的实际位置，并任意放大、缩小、还原、换图；可以随目标移动，使目标始终保持在屏幕上；还可实现多窗口、多车辆、多屏幕同时跟踪，利用该功能可对重要车辆和货物进行跟踪运输。规划出行路线是汽车导航系统的一项重要辅助功能，包括：自动线路规划：由驾驶员确定起点和终点，由计算机软件按照要求自动设计最佳行驶路线，包括最快的路线、最简单的路线、通过高速公路路段次数最少的路线等。人工线路设计：由驾驶员根据自己的目的地设计起点、终点和途经点等，自动建立线路库。线路规划完毕后，显示器能够在电子地图上显示设计线路，并同时显示汽车运行路径和运行方法。2.提供出行路线的规划和导航为用户提供主要物标，如旅游景点、宾馆、医院等数据库，用户能够在电子地图上根据需要进行查询。查询资料可以文字、语言及图像的形式显示，并在电子地图上显示其位置。同时，监测中心可以利用监测控制台对区域内任意目标的所在位置进行查询，车辆信息将以数字形式在控制中心的电子地图上显示出来。3.信息查询指挥中心可以监测区域内车辆的运行状况，对被监控车辆进行合理调度。指挥中心也可随时与被跟踪目标通话，实行管理。4.话务指挥材料我国在各大中城市合理布局了许多110指挥中心。110指挥中心在接到报警后，能在最短的时间内指挥警车到达出事地点。为了提高出警率，许多城市在配备巡逻车的同时大量地应用地理信息技术。通过GPS定位和监控管理系统可以对遇有险情或发生事故的车辆进行紧急援助。监控台的电子地图可显示求助信息和报警目标，规划出最优援助方案，并以报警声、光提醒值班人员进行应急处理。5.紧急援助其它卫星定位系统的介绍1.俄罗斯的全球导航卫星系统（globalnavigationsatellitesystem,GLONASS）由前苏联80年代开始建设，与美国GPS相似，也由卫星星座、地面监控站和用户设备组成。空间部分也由24颗卫星组成。由于精度不够，再加上经济无力补网，后来在轨卫星陆续退役，目前只有6颗卫星可用，不能独立组网，只能与GPS联合使用。2.欧洲伽利略卫星导航系统99年提出，专门为民用设计，21颗卫星，另加3颗覆盖欧洲的静止轨道卫星，独立与GPS，但可以相互兼容和操作。中国加入。3.中国“北斗”卫星定位系统1）双星定位：由空间卫星（两颗工作卫星和一颗备份卫星）、地面控制站、和用户终端组成。使用方式：用户向地面中心发送请求—中心发出信号——分别经两颗卫星反射传至用户，地面中心站通过计算两种途径所需时间即可完成地位。2.有源定位：用户需要通过地面中心站联系导航地位系统。3.区域性：只能用于中国及周边地区。不是全球定位系统。只有两颗卫星不能覆盖全球，轨道偏高3.6万千米，是地球同步静止轨道卫星。查阅几个与GPS有关的科普网站，了解GPS的基本原理，举例说明GPS在某一领域中的应用。1、、、、北京图天科技有限公司活动性作业：列表比较GPS在下列领域中的应用和特点。领域主要作用特点举例说明（应用案例）军事测量交通救援农业休闲其他规律总结GPS的应用领域应用领域主要功能具体用途军事定位导航主要用来给航行中的军舰、飞机及导弹等设施提供定位和导航信息，同时也广泛应用于野外行进中单兵和移动装备的定位及跟踪测量定位GPS技术已广泛应用于大地测量、资源勘探、地壳运动观测、地籍测量等领域交通定位导航对车辆进行跟踪、调度管理、合理分配车辆，从而以最快的速度响应用户的乘车或配送请求，降低能源消耗，节省运行成本。同时，GPS对车辆还具有导航功能救援定位可对消防人员、救护人员、交通警察进行应急调遣，从而提高紧急事件处理部门对火灾、犯罪现场、交通事故等紧急事件的反应效率农业定位利用GPS进行定位获取农田信息，从而实施精准耕作1.2005年5月22日我国成功进行珠峰登顶测量，这次测量除采用1975年的传统测量方法外，还采用了GPS测量系统，可以说是“双保险”。据此回答（1）~（2）题。（1）GPS测量功能在于（）A.为用户提供精确的三维坐标B.为用户提供飞机遥感影像C.为用户提供卫星遥感影像D.供用户随时查阅有关地理信息强化专练A强化专练1.GPS技术给测绘界带来了一场革命，下列说法不正确的是（）A.利用GPS技术，速度测量精度可以达到毫米级的程度B.与传统的手工测量手段相比，GPS技术有着测量精度高的优点C.GPS技术操作简便，仪器体积小，便于携带D.当前，GPS技术已广泛应用于大地测量、资源勘查、地壳运动观测、地籍测量等领域解析军用GPS导航定位，速度测量精度可以达到厘米级的程度。与传统的手工测量手段相比，GPS技术有着巨大的优势：测量精度高；操作简便，仪器体积小，便于携带；全天候操作，信息自动接收、存储，减少了繁琐的中间处理环节。当前，GPS技术已广泛应用于大地测量、资源勘查、地壳运动观测、地籍测量等领域。答案A对点训练题组一：GPS技术1．下列有关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，拥有GPS信号接收机，可随时知道自己所处的经纬度解析全球定位系统是利用卫星网络来获得地面某点经纬度和高程的系统，其主要功能是进行导航和定位。全球定位系统包括三大部分：即空间部分、地面监控系统和用户设备部分。GPS空间部分由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成,卫星的分布使得在全球的任何地方、任何时间都可观测到4颗以上的卫星，并能保持良好的定位，GPS接收机接收卫星信息后，通过计算就可得到自己所处的经纬度。答案B2．下列有关GPS定位导航系统应用的说法，正确的是()A．军事是GPS导航应用的最大用户B．航空是GPS技术最早的应用领域C．GPS空中导航可以实现最佳空域划分D．GPS可以控制车辆的行驶方向解析解答该题的关键是准确理解GPS技术的应用领域。军事是GPS技术最早的应用领域，航海是GPS导航应用的最大用户。GPS空中导航，实现了最佳空域划分与管理、空中交通流量管理以及飞行路线管理，保证了空中交通管制的安全性和灵活性。通过GPS接收设备，民航飞行员能驾机准确着陆并安全、及时收入停机坪，使各飞行航班能够紧凑排列，提高机场利用率。安装了GPS的车辆在遭劫或被盗时，可以通过卫星定位跟踪，锁定车辆的具体位置并报警，甚至发出遥控锁车指令，使车辆强行熄火，停止行驶，但不可以改变、控制车辆的行驶方向。答案C5.有的渔民已经使用GPS技术寻找鱼群，如果渔业生产普遍引进这一技术，则（）A.可以使渔获量持续增长B.可能导致过度捕捞，使渔业资源枯竭C.大幅度增加渔业生产成本D.会促进渔业生产，加大渔业资源的开发利用，提高渔民生活水平B