全球定位系統(tǒng)的應用.ppt

1、,第一節(jié) 全球定位系統(tǒng)的應用,第一節(jié) 全球定位系統(tǒng)及其應用,教學目的： .了解全球定位系統(tǒng)的概念和工作原理 GPS接收機的組成、種類。 .能舉例說明全球定位系統(tǒng)在定位導航和 日常生活中的應用 重點:定位導航與應用 難點:工作原理,探究：,1.在一個平面直角坐標系上，確定點的位置，需要知道幾個值？ 2.在一個空間三維坐標系上，確定點的位置，需要知道幾個值？ 3.要精確知道一個人在地球上的位置，必須知道幾個值？至少需要幾顆衛(wèi)星？（分組討論、主動探究）,衛(wèi)星定位技術(shù)發(fā)展的回顧,1957年世界上第一顆人造地球衛(wèi)星發(fā)射成功，40多年來，人造地球衛(wèi)星技術(shù)在通信、氣象、資源勘察、導航、遙感、大地測量、地球動

2、力學、天文學和軍事科學等眾多領域，得到了極廣泛應用。,人造地球衛(wèi)星的出現(xiàn)，首先引起了各國軍事部門的高度重視。1958年底，美國海軍武器實驗室，開始著手建立為美國海軍艦艇導航的衛(wèi)星系統(tǒng)，即“海軍導航衛(wèi)星系統(tǒng)”（Navy Navigation Satellite SystemNNSS）。由于該系統(tǒng)衛(wèi)星都通過地極，也稱“子午(Transit)衛(wèi)星系統(tǒng)”。1964年該系統(tǒng)建成，并在美國軍方啟用。1967年美國政府批準該系統(tǒng)解密，提供民用。該系統(tǒng)不受氣象條件的限制，自動化程度高，具有良好的定位精度。,盡管NNSS在導航技術(shù)的發(fā)展中具有劃時代的意義，但由于該系統(tǒng)衛(wèi)星數(shù)目少（5-6顆），運行軌道低（1000

3、km ）,觀測時間長（1.5小時），無法提供連續(xù)實時三維導航，同時獲得一次導航解讀的時間長，難以滿足軍事要求，尤其是高動態(tài)目標（飛機、導彈等）導航要求。,為滿足軍事和民用對連續(xù)實時和三維導航的迫切要求，1973年美國國防部開始組織陸?？杖?，共同研究建立新一代衛(wèi)星導航系統(tǒng)的計劃，這就是目前所稱的“導航衛(wèi)星授時測距/全球定位系統(tǒng)”（Navigation Satellite Timing and ranging / Global Positioning System）簡稱全球定位系統(tǒng)（GPS）。,主控站：1個 監(jiān)測站：5個 注入站：3個,一、全球定位系統(tǒng)（GPS),全球定位系統(tǒng),表示接收機所在的經(jīng)

4、緯度位置,數(shù)字表示被接收信號的衛(wèi)星編號，黑色柱長短表示信號的強弱。,衛(wèi)星分布圖描繪了在你處位置（圓心）仰望天空能搜索到的衛(wèi)星，大圓表示地平線，小圓為抬以45角仰望天空的范圍，越靠近中心，衛(wèi)星信號越強。,衛(wèi)星定位的基本原理,簡單地說就是用戶同時向已知其位置的3個導航衛(wèi)星分別進行距離測量，然后再以該衛(wèi)星為球心，以所測得的距離為半徑，在空間畫出3個球面，則該3個球面的相交點，就是用戶的所在位置了。,通常應用三顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)就可以進行定位，但要保證對目標實時觀測（諸如提供目標運動數(shù)據(jù)等）， 則需要至少四顆衛(wèi)星的信號。,美國認為這是對它的威脅，這是和美國GPS系統(tǒng)的脆弱性相聯(lián)系的。與歐洲的“伽利略”、俄羅

5、斯的“格洛納斯”（GLONASS）系統(tǒng)相比，美國GPS系統(tǒng)的抗干擾能力較弱，因為在一般情況下，從衛(wèi)星反饋到地面的信號很小，如果對方采取瞄準式干擾、阻塞式干擾或欺騙式干擾，都會使GPS接收機無法正常工作，從而使其導航定位精度降低或產(chǎn)生誤導。例如對方用裝有模仿GPS信號發(fā)生裝置的飛機不斷在特定空域飛行，因飛機離地面近信號比衛(wèi)星強得多，就可以干擾GPS終端的信號接收。特別是美國GPS系統(tǒng)各星之間信號頻率和調(diào)制方式相同。,其他國家的衛(wèi)星定位系統(tǒng),歐洲的“伽利略”、俄羅斯的“格洛納斯”、中國的“北斗”等全球衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)也在發(fā)展，,“格洛納斯”系統(tǒng)在上世紀70年代就開始研制、1984年首顆衛(wèi)星就已入軌

6、、從1993年到2000年先后有24顆衛(wèi)星并網(wǎng)，它在其他性能方面也不是吃素的，而“伽利略”系統(tǒng)也大有后來居上的味道。,二、全球定位系統(tǒng)的應用,特點：（1）全天候，不受天氣影響； （2）全球覆蓋； （3）三維定速定時高精度； （4）快速省時高效率； （5）應用廣泛、多功能。,作用：可以快速精確地確定地面某點的位置 （經(jīng)度、緯度）和高程，甚至速度、距離和航向等。,主要功能：定位和導航,1、軍事方面,隨著衛(wèi)星技術(shù)在軍事領域的廣泛運用，戰(zhàn)爭的陸、海、空三維空間已發(fā)展到陸、海、空、天、電（磁）五維空間。在海灣戰(zhàn)爭中，美國航天司令部統(tǒng)一指揮了約70顆衛(wèi)星，支援陸?？兆鲬?zhàn)，海灣戰(zhàn)爭也因此被稱為“第一次空間戰(zhàn)

7、爭”。顯然，誰擁有“制信息權(quán)”，誰就能掌握高技術(shù)戰(zhàn)場的主動權(quán)，而“制信息權(quán)”又離不開“制天權(quán)”。,“制天權(quán)”與美國國家導彈防御系統(tǒng)也有著密不可分的聯(lián)系，如果衛(wèi)星被毀或“致盲”它就會癱瘓，因此，美國在打“衛(wèi)星戰(zhàn)”方面比誰都起勁。,作用：給航行中的軍艦、飛機及導彈等設施提供定位和導航信息；同時也應用于野外行進中的單兵和移動裝置的定位及跟蹤,2、測量方面,本次測量除采用1975年時的傳統(tǒng)測量方法外，還采取GPS測量系統(tǒng)。,珠穆朗瑪峰高度最新測量結(jié)果為8844.43米參數(shù)：珠穆朗瑪峰峰頂巖石面高程測量精度0.21米；峰頂冰雪深度3.50米。 原1975年公布的珠峰高程數(shù)據(jù)停止使用。,2005年10月9

8、日上午10時，國家測繪局局長陳邦柱宣布珠穆朗瑪峰高度最新測量結(jié)果：,GPS在交通運輸中的作用,車載型GPS機,3、交通方面,通過GPS定位和監(jiān)控管理系統(tǒng)可以對遇有險情或發(fā)生事故的車輛進行緊急援助。監(jiān)控臺的電子地圖可顯示求助信息和報警目標，規(guī)劃出最優(yōu)援助方案，并以報警聲、光提醒值班人員進行應急處理。,4、緊急援助,案例：2005年8月10日傍晚六點左右，飛達GPS監(jiān)控中心接到要求查詢粵S4HXXX車輛位置的電話，原來駕駛該車輛的趙先生當天下午被一伙歹徒劫持了，這伙歹徒打電話給趙先生的親人勒索金錢，飛達監(jiān)控中心迅速查出該車輛停放在惠州市惠環(huán)鎮(zhèn)離莞惠公路約100米的地方，并將情況通知了公司的負責人。

9、傍晚七點半，飛達公司人員到達現(xiàn)場，利用先進的專用設備，很快發(fā)現(xiàn)該車輛，為了不打草驚蛇，指示監(jiān)控中心將車輛斷油斷電。后來，在當?shù)鼐斓拇罅ψ凡断?，將一名探聽虛實的賊抓獲。警察根據(jù)他提供的指示很快找回了被劫持了的趙先生，人和車都完好無損。經(jīng)審訊，該團伙共有八人，專門伺機對東莞的車主進行綁架勒索，已多次作案，想不到這次栽在衛(wèi)星定位手里。,5、農(nóng)業(yè)方面,（1）精準農(nóng)業(yè)耕作,利用GPS技術(shù)，配合遙感技術(shù)（RS）和地理信息系統(tǒng)（GIS），能夠做到監(jiān)測農(nóng)作物產(chǎn)量分布、 土壤成分和性質(zhì)分布、做到合理施肥、播種和噴灑農(nóng)藥，節(jié)約費用、降低成本、達到增加產(chǎn)量提高效益的目的。利用差分GPS技術(shù)可以做到：土壤養(yǎng)分分布調(diào)

10、查 、 監(jiān)測作物產(chǎn)量 、合理施肥，精確農(nóng)業(yè)管理。 在作物生長期的管理中，利用遙感圖象并結(jié)合GPS可繪出作物色彩變化圖。利用GPS定位采集一定數(shù)量 的土壤及作物樣品進行分析，可以繪制出作物生長的不同時期的土壤含量的系列分布圖。 這樣可以做到精確地對作物生長進行管理。,（2）在林業(yè)管理方面的應用 GPS技術(shù)在確定林區(qū)面積，估算木材量，計算可采伐木材面積，確定原始森林、道路位置， 對森林火災周邊測量，尋找水源和測定地區(qū)界線等方面可以發(fā)揮其獨特的重要的作用。 在森林中進行常規(guī)測量相當困難，而GPS定位技術(shù)可以發(fā)揮它的優(yōu)越性，精確測定森林位置 和面積，繪制精確的森林分布圖。 （3）GPS技術(shù)用于森林防火

11、 它是在飛機的環(huán)動儀上安裝熱紅外系統(tǒng)和GPS接收機， 使用這些機載設備來確定火災位置，并迅速向地面站報告。,（4）魚群定位,6、休閑娛樂,把全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System - GPS）比喻成八爪魚，是因為它所觸及的行業(yè)相當廣泛，非“八爪”以蔽之，可以說人類的想像力有多寬，其應用就有多廣。目前掌上型導航接收機已經(jīng)問世。可望不久會生產(chǎn)出手表式的GPS導航接收機。攜帶和使用就更方便?？梢哉f，GPS的應用將進入人們的日常生活，其應用前景非常廣闊。GPS的應用，也許僅受人們的想像力制約。,在2006年的“五一”黃金周，12位北京戶外運動愛好者在內(nèi)蒙古庫布其沙漠進行徒步穿

12、越時被困，其中一位隊員不幸遇難。由于遇險地點位于沙漠深處，給搜救工作帶來很大困難。所幸的是探險隊員們隨身帶了GPS全球衛(wèi)星定位手持機，通過GPS定位準確地向救援人員報告了遇險地點的經(jīng)緯度坐標，救援人員也通過GPS定位，在茫茫沙漠中找到了被困隊員。這次意外，讓更多人知道了GPS這個名詞。如果沒有GPS，在沒有向?qū)У那闆r下，這樣的沙漠穿越與救援幾乎是不可想象的。,在旅游及野外考察中的應用 在旅游及野外考察中，比如到風景秀麗的地區(qū)去旅游，到原始大森林、雪山峽谷或者大沙漠地區(qū)去進行野外考察，GPS接收機是你最忠實的向?qū)??？梢噪S時知道你所在的位置及行走速度和方向， 使你不會迷失路途。,案例研究,神奇的飛

13、機編隊,GPS為飛機編隊導航應用示意,1、1999年3月27日，北約部隊一架F117A隱形戰(zhàn)斗機被南聯(lián)盟防空部隊擊落。飛行員跳傘后在腳觸地的一剎那，通過手持式信號發(fā)射器發(fā)出緊急呼救信號，當間諜衛(wèi)星把呼救信號傳送到北約空襲南聯(lián)盟指揮所后，美軍立即安排了救援行動。6小時后，當一架EA6B電子干擾機發(fā)現(xiàn)飛行員的準確位置時，一架MH60G搜索與救援直升機降落在飛行員面前，將飛行員接上直升機并安全返回基地。據(jù)此回答：（1）飛行員發(fā)出的呼救信號是_ 系統(tǒng)信號，該系統(tǒng)包括三大部分 、 、 。 （2）北約轟炸的科索沃，其氣候?qū)儆赺 該氣候的形成原因是_,鞏固練習：,GPS,空間部分 地面監(jiān)控部分 用戶設備部分

14、,地中海氣候,冬季受西風帶的影響，夏季受副熱帶高壓的控制,2“導航、授時和測距全球定位系統(tǒng)”(GPS)由24顆衛(wèi)星組成，分布在6個軌道平面上繞地球運轉(zhuǎn)，接收并傳遞信息。要確定一個人(或船只、車輛、飛機)所處的位置，使用的衛(wèi)星數(shù)目不能少于() A1顆 B2顆 C3顆 D4顆 3有關全球定位系統(tǒng)的敘述，不正確的是() AGPS是利用衛(wèi)星進行導航、定位的系統(tǒng) BGPS包括兩大部分，即空間部分和地面控制部分 CGPS衛(wèi)星星座由24顆衛(wèi)星組成 D野外旅行，只要擁有GPS信號接收機，可隨時知道 自己所處的經(jīng)緯度 4目前，GPS的主要功能是() A定位和導航 B定位和找礦 C天氣預報 D地質(zhì)測量,4全球定位系統(tǒng)具有的特點有() 全天候高精度自動測量全球性不受地形影響受天氣影響 A B C D 5手機GPS功能的出現(xiàn)，說明GPS逐漸走進了人們的日常生活，成為人們出行、旅游、探險的好幫手，其原因正確的是() AGPS手機成為時尚