第三节 全球定位系统及其应用ppt课件教学实录

第三节

全球定位系统及其应用

教学目的：

1.了解GPS原理。

2.了解GPS在各个部门中的应用。

重点与难点：

GPS应用

教学过程：

地理信息技术是现代地理科学研究的主要技术手段之一，包括：GPS、RS、GIS，三者的结合即为数字地球。

[问题]你对GPS了解多少？

GPS定位原理是什么呢？[阅读]探索活动。

实际上三颗卫星即可实现定位，但为了提高精度，减少误差，一般要求四颗，用于定位的四颗卫星即为定位星座。

一、全球定位系统

1、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。

介绍：GPS，美国从本世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。目前的全球覆盖率为98%，它能够实时测量“四度”：经度、纬度、高度、速度。

2、全球定位系统的特点是什么

（1）全球，全天候工作。

(2)能为用户提供连续、实时的三维位置、三维速度和精密时间，不受天气的影响。

(3)定位精度高：单机定位精度优于10米，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。

二、全球定位系统组成：

（1）空间部分：使用24颗高度约2.02万千米的卫星组成卫星星座。21+3颗卫星均为近圆形轨道，运行周期约为11小时58分，分布在六个轨道面上（每轨道面四颗），轨道倾角为55度。卫星的分布使得在全球的任何地方，任何时间都可观测到四颗以上的卫星，并能保持良好定位解算精度的几何图形。这就提供了在时间上连续的全球导航能力。

（2）地面监控部分包括四个监控间、一个上行注入站和一个主控站。监控站设有GPS用户接收机、原子钟、收集当地气象数据的传感器和进行数据初步处理的计算机。监控站的主要任务是取得卫星观测数据并将这些数据传送至主控站。主控站设在范登堡空军基地。主控站主要任务是收集各监控站对GPS卫星的全部观测数据，利用这些数据计算每颗GPS卫星的轨道和时钟改正值。上行注入站也设在范登堡空军基地。它的任务主要是在每颗卫星运行至上空时把这类导航数据及主控站的指令注入到卫星。这种注入对每颗GPS卫星每天进行一次。

（3）用户设备：GPS接收机。

P78和P80图。

三、GPS应用：

1、GPS在军事上的应用

第 1 页

共 3 页

军事是GPS技术最早的应用领域,主要是为各种军事活动提供定位导航.在现代战争中，不仅陆、海、空三军，而且许多高科技武器弹药等，也都开始采用GPS技术进行定位导航。

目前精确制导武器复合制导的重要技术手段。装备GPS制导系统之前,美军BGM-10C“战斧”巡航导弹误差约为9米；在其“惯性和地形匹配”制导系统中加入GPS后，误差降至3米，制导精度大大提高。

2、民用GPS 主要用于交通车辆导航管理、航空器定位及导航，以及大地测量野外勘测、紧急求援、旅游探险、农业监测、生态研究等方面

3、GPS在交通上的应用

4、户外旅游探险：

余纯顺在罗布泊探险遇难时离最近的补给站仅几百米。风沙淹埋了前人走过的足迹，在茫茫荒漠中又渴又饿的他终于倒下了。如果当时他有一台

GPS接收机，惨剧又何以发生？

在地广人稀没有任何参照物可用以辨别方向的情况下，危险无时无刻不在,手持GPS接收机沿着机中记录的安全轨迹小心行进，可安全返航。目前，许多休闲俱乐部围绕GPS功能相继推出“穿越”、“寻宝”、“野外拓展”等都市游戏，丰富了人们周末生活，提高了人们生活品位，深得户外运动爱好者的欢迎。

导航的基本功能是回答三个问题：

我现在在哪里？我要去哪里？如何去？

四、全球定位系统与定位导航

1 . GPS 静态导航定位与动态导航定位

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

而动态定位则是用

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）

2 . GPS 的用途

GPS 最初就是为军方提供精确定位而建立的，至今它仍然由美国军方控制。军用

GPS 产品主要用来确定并跟踪在野外行进中的士兵和装备的坐标、给海中的军舰导航、为军用飞机提供位置和导航信息等。

目前

GPS 系统的应用已经十分广泛，我们可以应用

GPS 信号进行海空和陆地的导航、导弹的制导、大地测量和工程侧量的精密定位、时间的传递和速度的测量等。

教学反思：通过对全球定位系统的讲解，让学生了解其概念、特点，掌握它的应用，能够具体用在现实生活，通过图片形象直观。

第 2 页

共 3 页

板书设计：、

概念和特点

组成

全球定位系统

应用

定位导航

练习

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

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

第 3 页

共 3 页