《智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)（第2版）》教案 項目四 4-1

PAGE8項目4導(dǎo)航定位技術(shù)PAGE8項目4導(dǎo)航定位技術(shù)項目4導(dǎo)航定位技術(shù)PAGE7項目4導(dǎo)航定位技術(shù)PAGE7課題任務(wù)一認識高精度定位系統(tǒng)（二）課時2課時（90min）教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)：掌握北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的特點、組成和定位原理技能目標(biāo)：認識高精度定位系統(tǒng)思政育人目標(biāo)：（1）養(yǎng)成團結(jié)協(xié)作、認真負責(zé)的職業(yè)素養(yǎng)（2）弘揚精益求精、追求卓越的工匠精神教學(xué)重難點教學(xué)重點：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的特點、組成和定位原理教學(xué)難點：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的定位原理教學(xué)方法情景模擬法、問答法、討論法、任務(wù)驅(qū)動法教學(xué)用具電腦、投影儀、多媒體課件、教材教學(xué)設(shè)計第1節(jié)課：傳授新知（33min）第2節(jié)課：問題導(dǎo)入（10min）傳授新知（33min）作業(yè)布置（2min）教學(xué)過程主要教學(xué)內(nèi)容及步驟設(shè)計意圖第一節(jié)課課前任務(wù)

【教師】課前預(yù)習(xí)任務(wù)：收集相關(guān)資料，回答下列問題1.BDS是由哪些部分組成的？2.慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是由哪些部分組成的？【學(xué)生】完成任務(wù)工單通過課前預(yù)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，提高學(xué)生自我主動學(xué)習(xí)能力考勤

（2min）【教師】清點上課人數(shù)，記錄好考勤【學(xué)生】班干部報請假人員及原因培養(yǎng)學(xué)生的組織紀律性，掌握學(xué)生的出勤情況問題導(dǎo)入（10min）【教師】GPS是美國從20世紀70年代初開始研制，歷時20余年，耗資200多億美元，于1994年全面建成運行。除了GPS，同學(xué)們還知道哪些定位系統(tǒng)？咱們中國有這方面的發(fā)明嗎？自由發(fā)言【學(xué)生】聆聽、思考、發(fā)言【教師】總結(jié)學(xué)生發(fā)言，講解視野拓展——中國BDS的“前世今生”【學(xué)生】聆聽、思考、理解、體會提出問題，引發(fā)學(xué)生主動思考，了解學(xué)生的知識廣度，通過講述，使學(xué)生體會中國科技的發(fā)展，樹立科技強國的信心傳授新知

（４０min）【教師】總結(jié)學(xué)生回答，掃碼播放“BDS”視頻，講解新知4.1.2BDSBDS是中國自行研制開發(fā)的全球衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)，其定位原理與GPS的定位原理相同，可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時為全球用戶提供高精度、高可靠性的定位、導(dǎo)航、授時服務(wù)。隨著BDS建設(shè)和服務(wù)能力的發(fā)展，其相關(guān)產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于交通運輸、海洋漁業(yè)、水文監(jiān)測、氣象預(yù)報、地理信息測繪、森林防火、時統(tǒng)通信、電力調(diào)度、救災(zāi)減災(zāi)、應(yīng)急搜救等領(lǐng)域，為全球經(jīng)濟和社會發(fā)展注入了新的活力。1．特點（1）BDS采用三種軌道衛(wèi)星組成的混合星座，與其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)相比，其高軌衛(wèi)星更多，抗遮擋能力更強，尤其在低緯度地區(qū)其性能優(yōu)勢更明顯。（2）能提供多個頻點的導(dǎo)航信號，能夠通過組合使用多頻信號等方式提高服務(wù)精度。（3）創(chuàng)新融合了導(dǎo)航與通信功能，具備多種服務(wù)功能?！緦W(xué)生】聆聽、思考、觀看、理解【教師】展示BDS圖標(biāo)，講解視野拓展BDS的標(biāo)志由正圓形、寫意的太極陰陽魚、北斗星群、司南、網(wǎng)格化地球和中英文文字等要素組成。圓形構(gòu)型象征中國傳統(tǒng)文化中的“圓滿”，深藍色的太空和淺藍色的地球代表航天事業(yè)。太極陰陽魚蘊含了中國傳統(tǒng)文化。北斗星群是自遠古時起人們用來辨識方位的重要依據(jù)，司南是中國古代發(fā)明的世界上最早的導(dǎo)航裝置，兩者結(jié)合既彰顯了中國古代科學(xué)技術(shù)成就，又象征著衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星地一體，為人們提供定位、導(dǎo)航、授時服務(wù)的行業(yè)特點，同時還寓意著中國自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的名字——北斗。網(wǎng)格化地球和中英文文字代表了BDS開放兼容、服務(wù)全球的特性?！緦W(xué)生】聆聽、思考、理解、體會【教師】提問：BDS是由哪些部分組成的？隨機邀請同學(xué)進行回答【學(xué)生】聆聽、思考、回答【教師】總結(jié)學(xué)生回答，講解新知2．組成由空間段、地面段和用戶段三部分組成。（1）空間段由若干地球靜止軌道（GEO）衛(wèi)星、傾斜地球同步軌道（IGSO）衛(wèi)星和中圓地球軌道（MEO）衛(wèi)星組成。（2）地面段包括主控站、時間同步/注入站、監(jiān)測站等若干個地面站，以及星間鏈路運行管理設(shè)施。（3）用戶段包括北斗兼容其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的芯片、模塊、天線等基礎(chǔ)產(chǎn)品，以及終端產(chǎn)品、應(yīng)用系統(tǒng)與應(yīng)用服務(wù)等。3．服務(wù)功能（1）定位、導(dǎo)航、授時。（2）短報文通信。（3）國際搜救。（4）星基增強。（5）地基增強。（6）精密單點定位?！緦W(xué)生】聆聽、思考、理解、記憶借助視頻，使學(xué)生了解BDS，通過講解北斗研發(fā)過程，鼓勵同學(xué)們學(xué)生學(xué)習(xí)北斗精神，養(yǎng)成認真負責(zé)、腳踏實地的工作作風(fēng)，弘揚求真務(wù)實、追求卓越的工匠精神第二節(jié)課問題導(dǎo)入（10min）【教師】請同學(xué)們對比分析GPS和BDS的異同，隨機邀請同學(xué)回答【學(xué)生】聆聽、思考、討論、回答提出問題，引發(fā)學(xué)生主動思考，培養(yǎng)學(xué)生對比分析的能力傳授新知

（33min）【教師】總結(jié)同學(xué)回答，講述思政講堂仰望星空，北斗璀璨從2000年10月第一顆北斗一號試驗衛(wèi)星成功發(fā)射，到2020年6月23日北斗三號最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星完成部署，20年來，44次發(fā)射，中國先后將4顆北斗一號試驗衛(wèi)星，55顆北斗二號、北斗三號組網(wǎng)衛(wèi)星送入太空，完成全球組網(wǎng)，為世界貢獻了全球衛(wèi)星導(dǎo)航的“中國方案”。北斗閃耀的背后，離不開不懈奮斗的科學(xué)家們。偉大事業(yè)催生偉大精神，偉大精神推動偉大事業(yè)?！白灾鲃?chuàng)新、開放融合、萬眾一心、追求卓越”的新時代北斗精神，是以愛國主義為核心的民族精神和以改革創(chuàng)新為核心的時代精神在航天領(lǐng)域的生動詮釋，是“兩彈一星”精神、載人航天精神等科技戰(zhàn)線紅色基因在新時代的賡續(xù)傳承?！緦W(xué)生】聆聽、思考、理解、體會【教師】講解慣性導(dǎo)航系統(tǒng)4.1.３慣性導(dǎo)航系統(tǒng)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS）是一種利用慣性傳感器測量運動載體的角速度信息，并結(jié)合給定的初始條件實時推算運動載體的位置、速度、姿態(tài)角等參數(shù)的自主式導(dǎo)航系統(tǒng)。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)屬于推算導(dǎo)航方式，即從已知點的位置根據(jù)連續(xù)測得的運動載體航向角和速度推算出其下一點的位置，因而可連續(xù)跟蹤運動載體的實時位置。1.特點1）優(yōu)點不依賴外部信息，也不向外部輻射能量，隱蔽性好，不受外界電磁干擾?？扇旌蛟谌蛉魏蔚攸c工作。能提供位置、速度、航向和姿態(tài)角數(shù)據(jù)，所產(chǎn)生的導(dǎo)航信息連續(xù)性好、噪聲低。數(shù)據(jù)更新率高，短期精度和穩(wěn)定性好。2）缺點定位誤差隨時間的延長而增大，長期精度差。每次使用前需要較長的初始對準(zhǔn)時間。設(shè)備價格較昂貴。不能給出時間信息。2.組成通常由陀螺儀、加速度計、計算機、顯示器等組成，如圖4-7所示。陀螺儀：形成導(dǎo)航坐標(biāo)系，并給出航向和姿態(tài)角；加速度計：測量運動載體的加速度；計算機：計算運動載體的速度和行駛距離。３.工作原理以牛頓力學(xué)定律為基礎(chǔ)，通過測量運動載體在慣性參考系中的加速度和角加速度，經(jīng)積分運算求得運動載體的速度、位置和角速度信息，然后將這些信息變換到導(dǎo)航坐標(biāo)系中，得到在導(dǎo)航坐標(biāo)系中的速度、位置、姿態(tài)角等信息。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的原理如圖4-8所示。４.在智能網(wǎng)聯(lián)汽車中的應(yīng)用可輔助激光雷達、視覺傳感器等車載環(huán)境感知系統(tǒng)，獲取車輛與環(huán)境的高精度位置關(guān)系。在車輛行駛過程中，還可為車載傳感器提供車輛的空間位置和姿態(tài)，以修正傳感器對環(huán)境的檢測，建立更加準(zhǔn)確的環(huán)境感知?！緦W(xué)生】聆聽、思考、理解、記憶通過思政講堂，號召學(xué)生們學(xué)習(xí)北斗精神，樹立為科技強