全球定位系统.ppt

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1、当奔驰的车辆行驶在车流熙攘的高速公路上时， 司机启动自动驾驶系统，就可悠然自得地读书看报。 车辆能自动与前车保持距离，自动刹车或超车，自 动驾驶系统能够精确到厘米。在不打搅车内乘客读 书看报的情况下，它能自动选择一条能避免堵塞的 道路前进。到达目的地后它会自动报告： “ 您已到 达。 ” 这些听起来犹如神话，其实它都依赖于来自 太空的信号。这种高度精确的太空信号就是由比 GPS更先进的欧洲 “ 伽利略 ” 卫星导航系统提供的。 汽车安装上 GPS接收机，不仅能利用电子地图知 道自己的方位和其他街区的车辆行驶状况，从而绕开 堵车地区，选择最便利的路线行驶，还能在遇到劫匪 报警时向警方提供自己精确

2、的所在位置，使警方尽快 赶 +到据介绍：日本 90的机动车都安装有 GPS接收 机 。 GPS电子站牌现身上海街头 : 下一辆车离本站还有 1.2千米 ,约 3分钟内到达 .上 海的许多 出租车上装备了 GPS系统 .公司可以根据 GPS对出租车定位 ,并提供无线电联系以及电子地图 三、 全球定位系统 一、全球定位系统 三、 GPS定位原理 四、全球定位系统应用 二、全球定位系统组成 一、全球定位系统 1、基本概念 全球定位系统 ： （ Global Positioning System 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 。

3、通俗地说：利 用卫星，在全 球范围内适时 进行导航、定 位的系统。 导航卫星系统将为导航、定位、授时、测速、 测向、测形变、降雨和电离层探测等方面提供服务 美国的 GPS系统 俄罗斯 GLONASS系统 中国北斗星 欧洲伽利略 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（ ） A. 指南针 B. GPS设备 C. 遥感图像 D. 地形图 课堂巩固： 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 （ ） A、 RS技术 B、 GPS技术 C、 GIS技术 D、空间分析技术 B B 二、全球定位系统组成 空 间 部 分 24颗卫星星座 用 户 设 备 地 面

4、控 制 1个主控站 3个注入站 5个监控站 GPS组成 系统结构 空间位置 组成和分布 全 球 定 位 系 统 空间 由 21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个地面站组成（ 5个监控站、 1个主控站和 3个注入站 ） 用户 导航接收机、测地型接收机、授时接收机 实时计算出三维 坐标 速度 以及 时间 GPS 卫星星 座 地面监 控系统 GPS信 号接收 机 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

5、称为定位星座。 车载 GPS接收器 专业型测地 型接收机 天线单元 三边测量术原理 假如你在野外 迷了路，为了确 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 10千 米。你于是打开 地图，找到王家 村，以它为圆心， 按比例尺在地图 上画一个半径相 当于 10千米的圆 （图）。 然后你又遇 到了另外一个路 人，他告诉你距 离李家村 15千米 。你按同样的方 法，绘制第二个 圆（图）。现 在，你得到了两 个交点，你必定 处在其中一个点 的位置。 这时，你向第三个人打听到，这里 距离张家村 10千米。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）。这就是三边测量术的原

6、理。 三、 GPS定位原理 GPS的定位原理与 “ 三边测量术 ” 原理相似。不同的是 3 颗卫星代替了 3个村子，地图上平面的圆变成了三维的球面。 如图 GPS接收机接收 GPS卫星 A、 B、 C传来的信号，计算 出接收机与它们之间的距离，然后分别以 3颗卫星为球心， 以该卫星到接收机之间的距离为半径， “ 绘制 ” 3个巨大的 球体。 3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 GPS接收机所处的位置，然后通过计算得到该接收 机所处的经纬度。卫星 D测量 GPS接收机所在的高程。 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

7、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。 课堂巩固 导航、授时和测距全球定位系统由 24颗卫星组成，分布在 6个轨道平面上绕 地球运转，接收并传递信息。如果要确定 一个人（或船只、车辆、飞机等）所处的 位置，使用的卫星不能少于（ ） A. 一颗 B. 两颗 C. 三颗 D. 六颗 第一次海湾战争中，美国空军首次使用 GPS而大获成功。在 为使用 GPS之前，打击某个目标可能要使用多枚炸弹，而使用 GPS精确制导武器 1枚就可以命中目标。这既提高了打击效果， 又能避免伤及平民；利用 GPS，在沙漠里每一个作战单位都可 以知道自己前方、后方其他作战单位的

8、精确位置； GPS在搜索 营救中也能发挥作用，一旦己方飞机被打落，发出的信号能及 时被发现，并能为救援节省时间。 材料一 材料二 在伊拉克战争中，曾经有记者问一位飞行员：“你知道去 轰炸哪座城市吗？” 飞行员回答：“不知道。” “那么你知道轰炸的是什么目标吗？” “不知道。” “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，投下 采用 GPS导航的炸弹掉头就走，跟玩游戏没啥两样。” 说说 GPS主要优点 GPS主要优点： (1)全球 ,全天候工作 (2)实时性 ,能提供连续、实时的三 维位置、速度和精密时间，不受 天气的影响。 （ 3）高精度 （ 4）自动测量 （ 5） 应用

9、广泛、多功能 GPS最初是为军事应用而建立的，至今仍然由美 国国防部控制。结合所学知识完成下题。 1. GPS系统是哪些技术的结晶（ ） 航空航天技术 无线电通信技术 计算机技术 基因工程 A. B. C. D. 2. 配备 GPS接收机的美国士兵随时都可获得工作卫星 提供的（ ） 三维位置 三维方向 运动速度和时间 伊军士兵位置 A. B. C. D. D B 课堂巩固 它能够实时测量 “ 四度 ” ：经度、纬度、高度、速度 GPS功能 1、定位 : 2、导航 : 我现在在哪里？ 我要去哪里？如何去？ 3、跟踪 :跟踪 -监视人或物体的运动。 4、绘图 :用于绘制世界地图。 5、定时 :提供

10、精确的时间。 二、全球定位系统的应用 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。） GPS系统的应用范例 (1) 当奔驰的车辆行驶在车流熙攘的高速公路上时，司机启动 自动驾驶系统，就可悠然自得地读书看报。车辆能自动与前车 保持距离，自动刹车或超车，自动驾驶系统能够精确到厘米。 在不打搅车内乘客读书看报的情况下，它能自动选择一条能避 免堵塞的道路前进。到达目的地后它会自动报告： “ 您已到 达。 ” 这些听起来犹如神话，其实它都依赖于来自太空的信号。 这种高度精确的太空信号就是由比

11、GPS更先进的欧洲 “ 伽利略 ” 卫星导航系统提供的。 (2)汽车安装上 GPS接收机，不仅能利用电子地图知道自己的方 位和其他街区的车辆行驶状况，从而绕开堵车地区，选择最便 利的路线行驶，还能在遇到劫匪报警时向警方提供自己精确的 所在位置，使警方尽快赶 +到据介绍：日本 90的机动车都 安装有 GPS接收机 。 (3)GPS电子站牌现身上海街头 : 下一辆车离本站还有 1.2千米 ,约 3分钟内到达 .上海的许多 出租 车上装备了 GPS系统 .公司可以根据 GPS对出租车定位 ,并提供无 线电联系以及电子地图 二、 GPS与定位导航 GPS应 用 军事 :导弹的飞行、飞机的导航、精确打击

12、的实现 测绘：有哪些优势？有哪些具体应用领域？ 交通：关键是 导航 救援：关键是 定位 农业：什么是精准农业耕作？其优势在哪里？ 娱乐旅游 当你外出旅游或者野外探险的时候，为 了不迷失方向，请问你通常用哪些方法来辨 别方向或确定你所在的位置？ GPS应用 领域 主要功能 在林业管 理方面的 应用 GPS技术在确定林区面积，估算木材量， 计算可采伐木材面积，确定原始森林、道 路位置，对森林火灾周边测量，寻找水源 和测定地区边界方面可以发挥独特的重要 作用 在合理施 肥，精确 农业管理 方面的应 用 依据农田土壤养分含量分布图，设置有 GPS接收机的“受 控应用”的喷施器，在 GPS的控制下，依据

13、土壤养分含量 分布图，能够精确地给田地各点施肥。 (1)可以监测作物产量 (计算机 产量监视器 GPS接收机 ) (2)帮助合理施肥 (3)应用于土壤养分的分布调查 (GPS接收机把 样品的位置 ) 在精确定时 方面的应用 每颗 GPS卫星上都有精密的原子钟，所 以 GPS接受器可以接收到精确的时间信 息 信息接收 信息发射 应用领域 通过车载 GPS 可以在屏幕上 及时查看车辆 所在的经纬度、 运行轨迹、速 度、行进方向 车载电台把定 位信息发给监 控中心，在电 子地图上显示 出来，可对车 辆进行调度指 挥 城市公共汽车 调度管理，旅 游区车辆报警 与调度，海关、 公安、海防等 部门对车辆的

14、 调度与监控 1、车载 GPS的功用 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。 应用类型 应用领域 应用作用 向用户提供船舶的 位置 、 航速 、 航向 、时间信息、 海图、海迹显示 避免船只冲撞，确保 航行安全现在很难想 象那艘船舶不装备 GPS导航系统和设备 把自己的位置和航向发 送到航海管理中心 便于中心的跟踪、搜 寻和救援 3、航 空应用 空域航路、着陆、机场 监视和管理 实现空域划分、空中 交通流量管理、飞行 路径管理 2、航 海应用 “北斗”卫星导航系统 是中国独立发展、自主

15、运行 的全球卫星导航系统，同时 也是国家正在建设的重要空 间信息基础设施。“北斗” 系统的建设，促进了全球卫 星导航领域的合作发展与技 术进步。 北斗卫星导航系统 BDS BeiDou Navigation Satellite System 可在全球范围内全天候、全天时 为各类用户 提供高精度、高可靠定位、 导航、授时服务，并具短报文通信能 力 ，已经初步具备 区域导航、定位和 授时能力，定位精度 10米，测速精度 0.2米 /秒 ,授时精度 10纳秒 ,. “北斗”卫星导航系统由空间 端、地面端和用户端三部分组成， 空间端包括 5颗静止轨道卫星和 30 颗非静止轨道卫星，地面端包括主 控站、

16、注入站和监测站等若干个地 面站， 用户端由北斗用户终端以及 与美国 GPS、俄罗斯 GLONASS、 欧洲 GALILEO等其他卫星导航系统 兼容的终端组成。 短报文通信： 北斗系统用户终端具有双向报文通信功能，用户可以 一次传送 40-60个汉字的短报文信息。可以达到一次传送达 120 个汉字的信息。在远洋航行中有重要的应用价值。它同时具备 定位与通讯功能，不需要其他通讯系统支持。而 GPS只能定位。 精密授时： 北斗系统具有 精密授时功能，可向 用户提供 20ns-100ns 时间同步精度 。 四大功能 精密授时 精度达 20纳秒 。 系统容纳的最大用户数： 540000户 /小时。 根据

17、系统建设总体规划，按照“三步走”的发展 战略， 2012年左右， 系统将首先具备覆盖亚太地区的 定位、导航和授时以及短报文通信服务能力； 2020年左 右，建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。 可以说， 未来自主知识产权导航系统的应用，将 打破国外对我国技术的垄断和限制，尤其在军事领域拥 有自主权，将在国家安全防护和国民经济的建设中发挥 更重要的作用。 经过不断发展和建设，“北斗”卫星导航系统已在 我国的测绘、渔业、交通运输、电信、水利、森林防火、 减灾救灾和国家安全等诸多领域得到应用，产生了显著的 经济效益和社会效益，特别是在四川汶川、青海玉树抗震 救灾中发挥了非常重要的作用。 北斗 卫星导航系

18、统 民用功能 （ 2）气象应用 北斗导航卫星气象应用的开展，可以促进中国天气分 析和数值天气预报、气候变化监测和预测，也可以提高空间 天气预警业务水平，提升中国气象防灾减灾的能力。 （ 3）交通管理、车辆、船舶定位 （ 1）个人位置服务 当你进入不熟悉的地方时，你可以使用装有北斗卫星 导航接收芯片的手机或车载卫星导航装置找到你要走的路线。 例如，在铁路运输领域，通过安装卫星导航终端设备，可极大缩 短列车行驶间隔时间，降低运输成本，有效提高运输效率。 当飞机在机场跑道着陆时，最基本的要求是确保飞机相互间的安 全距离。利用卫星导航精确定位与测速的优势，可实时确定飞机的瞬时位 置，有效减小飞机之间的安全距离，甚至在大雾天气情况下，可以实现自 动盲降，极大提高飞行安全和机场运营效率。通过将北斗卫星导航系统与 其他系统的有效结合，将为航空运输提供更多的安全保障。 在发生地震、洪灾等重大灾害时，救援成功的关键在 于及时了解灾情并迅速到达救援地点。北斗卫星导航系统 除导航定位外，还具备短报文通信功能，通过卫星导航终 端设备可及时报告所处位置和受灾情况，有效缩短救援搜 寻时间，提高抢险救灾时效，大大减少人民生命财产损失。 （ 4）应急救援 (5)指导放牧、发展精确农 业