高中地理第三節(jié) 全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用湘教版必修三.ppt

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) 齊讀課本p95第一自然段 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 什么是全球定位系統(tǒng) 它由哪幾部分組成 全球定位系統(tǒng)的基本原理是什么 gps接收機包括哪幾種 了解全球定位系統(tǒng)的概念 組成 理解全球定位系統(tǒng)的基本原理 掌握gps接收機的種類 2 全球定位系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域包括哪些 有什么作用 了解全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用和作用 一 全球定位系統(tǒng)的概念 全球定位系統(tǒng) globalposmomngsystem 簡稱gps 是具有在海 陸 空進(jìn)行全方位 實時三維導(dǎo)航與定位功能的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng) 全球定位系統(tǒng) globalposmomngsystem 簡稱gps 是具有在海 陸 空進(jìn)行全方位 實時三維導(dǎo)航與定位功能的新一代衛(wèi)星導(dǎo)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(dá)厘米級和毫米級 4 功能多 應(yīng)用廣 隨著人們對gps認(rèn)識的加深 gps不僅在測量 導(dǎo)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(dǎo) gps的起源 在衛(wèi)星定位系統(tǒng)出現(xiàn)之前 遠(yuǎn)程導(dǎo)航與定位主要用無線電導(dǎo)航系統(tǒng) 1 無線電導(dǎo)航系統(tǒng)缺點 覆蓋的工作區(qū)域小 電波傳播受大氣影響 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1000km 從地面站觀測到衛(wèi)星的時間間隔較長 平均1 5h 因而它無法提供連續(xù)的實時三維導(dǎo)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(dǎo)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(yuǎn)遠(yuǎn)超過設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) 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(jìn)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(dǎo)航型接收機 測地型接收機 授時接收機 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個軌道平面內(nèi) 軌道傾角為55度 各個軌道平面之間的夾角為60度 即軌道的升交點赤經(jīng)各相差60度 每個軌道平面內(nèi) 各顆衛(wèi)星之間的升交角距相差90度 一軌道平面上的衛(wèi)星比兩邊相鄰軌道平面上的相應(yīng)衛(wèi)星超前30度 請思考 讀右圖 相鄰兩個gps星座衛(wèi)星軌道平面之間的夾角是多少度 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 2 地面監(jiān)控系統(tǒng) 對于導(dǎo)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn) 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(dǎo)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 3 gps信號接收機 gps信號接收機的任務(wù)是 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 并跟蹤這些衛(wèi)星的運行對所接收到的gps信號進(jìn)行變換 放大和處理 以便測量出gps信號從衛(wèi)星到接收機天線的傳播時間 解譯出gps衛(wèi)星所發(fā)送的導(dǎo)航電文 實時地計算出測站的三維位置 甚至三維速度和時間 gps衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo)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 可以在任何時候用gps信號進(jìn)行導(dǎo)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 背景知識 gps的定位原理是什么 gps的基本定位原理是 衛(wèi)星不間斷地發(fā)送自身的星歷參數(shù)和時間信息 用戶接收到這些信息后經(jīng)過計算 求出接收機的三維位置 三維方向以及運動速度和時間信息 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(jìn)行導(dǎo)航 定位的系統(tǒng)b