第一节--全球定位系统的应用

1999年5月8日，北约的美国B-2轰炸机发射三枚精确制导炸弹击中中华人民共和国驻南斯拉夫联盟大使馆，当场炸死三名中国记者，炸伤数十名其他人员，造成大使馆建筑的严重损毁。GPS精确制导在伊拉克战争中，曾经有记者问一位飞行员：“你知道去轰炸哪个城市吗？”飞行员回答：“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，跟我玩游戏机没啥两样。”这个例子是现代战争中引用GPS系统的典型案例。我们反对战争，但要想能更好的维护世界和平，我们也需要了解GPS——全球定位系统这种现代地理信息技术。一、全球定位系统(GPS)具有海陆空进行全方位、实时三维导航与定位功能的新一代卫星导航与定位系统。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（一）概念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Ａ）。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Ｂ）。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Ｃ）。这就是三边测量术的原理。（二）原理如图GPS接收机接收GPS卫星A、B、C传来的信号，“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。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。24颗卫星4颗一组1、空间部分（三）组成1、相邻两个GPS星座卫星轨道平面之间的夹角是多少度?2、每个卫星轨道上各有几颗卫星?它们两两相隔多少度?60度4颗，90度读图回答问题3、利用GPS定位时，地面上任何一点，在任一时刻，地面上空至少要有几颗卫星？（）A、1颗B、2颗C、3颗D、4颗4、无论是在飞机或汽车上，还是在野外旅行考察，只要拥有手机大小的GPS信号接受机，你就能随时知道自己所在地的（）A、季节B、天气C、地理坐标D、气候DC2、地面控制系统主要用于监测和控制卫星上各种设备是否正常工作，以及卫星是否沿预定的轨道运行。1个主控站4个地面天线站6个监测站类型导航接收机测地接收机授时接收机应用用于运动载体的导航，分为车载型、航海型、航空型和星载型用于精密大地测量用于天文台及无线电通讯特点能够实时给出载体的位置和速度，价格便宜，应用广泛定位精度高，仪器结构复杂，价格较贵利用GPS卫星提供的高精度时间进行授时3、用户设备应用领域性能优点功能手持型GPS接受机多为导航使用夜晶显示，导航画面清晰，配有背景灯，方便夜间操作，功能齐全不需要地面设备，只要收到卫星信号，就能快速定位，不受天气、行政区域的限制能够计算当地的国际标准时间，处于运动状态还能指出正北方，并将经过地点、路线记录下来，方便返回时用；计算两点的距离，实现坐标系之间的相互转换；计算日出、日落时间手持型GPS接收机空间部分地面监控系统用户设备部分全球定位系统由24颗卫星组成（其中3颗备用），分布在6个轨道平面上。主要是GPS接收机提供与定位相关的参数和时间信息主要用于监测和控制卫星及其各种设备的运行可以确定接收机所在点的位置、速度、到航路终点的距离和航向等信息2、地面监控系统对卫星进行监测和调控。（四）工作过程1、向GPS卫星发送导航定位信号3、用户系统接受GPS卫星发射的信号后进行导航、定位。（五）全球定位系统的特点1、全球、全天候工作。不受任何天气状况影响2、三维定点定速定时高精度民用GPS标准定位服务的精度约为20-30米军用GPS定位的精度可达1米3、全球覆盖（高达98%）4、快速、省时、高效率5、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。美国GPS全球定位系统GPS起始于1958年美国军方的一个项目，1964年投入使用。美国从本世纪70代开始研制新一代的GPS，历时20年，耗资300亿美元，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。俄罗斯—GLONASS1976格洛纳斯该系统主要服务内容包括确定陆地、海上及空中目标的坐标及运动速度信息等。目前在轨运行的卫星已达33颗。1960年晚些时候，俄罗斯军方确认需要一个卫星导航系统用于规划中的新一代弹道导弹的精确导引。1968-1969年，国防部、科学院和海军的一些研究所联合起来要为海、陆、空、天武装力量建立一个单一的解决方案。欧洲—“伽利略”计划由欧盟主导的全球卫星导航系统，计划耗资约27亿美元，系统由30颗卫星组成，其中27颗卫星为工作卫星，3颗为候补卫星。中国——“北斗”卫星我国的“北斗”卫星导航系统，由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成。根据该系统建设的总体规划，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；到2020年左右，最终建成覆盖全球的卫星导航系统。”它能够实时测量“四度”：经度、纬度、高度、速度1、定位:2、导航:我现在在哪里？我要去哪里？如何去？二、全球定位系统的应用军事、交通、邮电、地矿、建筑、农业、气象、土地管理、金融、测绘、救援、公安等。3、作用:4、应用:1.军事应用伊拉克战争中GPS制导武器占有很大的比重.海湾战争中美军几乎所有的坦克、装甲车、飞机、舰船、各级指挥部和陆军小分队都装备了GPS接收机，总数超过5万部。在轨的16颗GPS卫星，每天可提供19小时的三维数据，精度10-16米，测速精度0.1米/秒。2、测量方面地处北回归线以北5°，在崇山峻岭之间，幽深而绵长地躺卧着一条“巨龙”——世界上最深和最长的峡谷，1998年10月，中国国务院正式批准将这一世界最大峡谷科学地定名为——雅鲁藏布大峡谷。其峡谷核心河段平均深度为5000米，最深处达5382米，峡谷长496.3千米，远远超过了此前认为是世界第一的秘鲁科尔卡大峡谷（深3200米）。雅鲁藏布大峡谷最窄处为74米，一般宽在80至200米之间。世界上最大的峡谷－－美国科罗拉多大峡谷,也是地球上自然界7大奇景之一。该大峡谷全长347千米,宽6至29千米,深1600米,位于美国西部亚利桑那州北部的凯巴布高原。雅鲁藏布江大峡谷的基本特点可以用十个字来概括：高、壮、深、润、幽、长、险、低、奇、秀。3、交通（1）车辆跟踪（2）提供出行路线规划和导航（3）信息查询旅游景点、宾馆、医院等数据库，用户能够在电子地图上显示其位置。（4）话务指挥（5）紧急援助指挥中心可以监测区域内车辆运行状况，对被监控车辆进行合理调度。指挥中心也可随时与被跟踪目标通话，实行管理。通过GPS定位和监控管理系统可以对遇有险情或发生事故的车辆进行紧急援助。监控台的电子地图显示求助信息和报警目标，规划最优援助方案，并以报警声光提醒值班人员进行应急处理。车载GPS的功用信息接收信息发射应用领域通过车载GPS,可以在显示屏上及时查看车辆所在的经纬度、运行轨迹、速度、行进方向等车载电台把定位信息发送给监控中心，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调度与监控通过GPS定位和监控管理系统可以对遇有险情或发生事故的车辆进行紧急援助。监控台的电子地图可显示求助信息和报警目标，规划出最优援助方案，并以报警声、光提醒值班人员进行应急处理。4、紧急援助GPS在航海、航空导航中的应用应用类型应用领域应用作用航海应用航空应用向用户提供船舶位置、航速、航向信息、海图、海迹显示避免船只冲撞，确保航行安全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5、农业方面（1）精准农业耕作（2）在林业管理方面的应用（3）GPS技术用于森林防火（4）鱼群定位精确的农业航空导航专业精准农业野外数据采集软精确自动导航、自动驾驶辅助系统专业的农业平行收割、播种选项6、休闲娱乐把全球定位系统（GlobalPositioningSystem-GPS）比喻成八爪鱼，是因为它所触及的行业相当广泛，非“八爪”以蔽之，可以说人类的想像力有多宽，其应用就有多广。目前掌上型导航接收机已经问世。可望不久会生产出手表式的GPS导航接收机。携带和使用就更方便。可以说，GPS的应用将进入人们的日常生活，其应用前景非常广阔。GPS的应用，也许仅受人们的想像力制约。1.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2.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BB3.在海湾战争中，美国获取大规模轰炸的信息资料主要应用了（）①遥感技术②地理信息系统③全球定位技术④多媒体合成技术A.①③B.②④C.①②D.③④A课堂巩固：4.GPS系统是哪些技术的结晶（）①航空航天技术②无线电通信技术③计算机技术④基因工程A.①②④B.①③④C.②③④D.①②③5.配备GPS接收机的美国士兵随时都可获得工作卫星提供的()①三维位置②三维方向③运动速度和时间④伊军士兵位置A.①②④B.①②③C.②③④D.①③④DB6.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C