全球定位系统及应用

1、全球定位系统及其应用全球定位系统及其应用 Design by cj 在伊拉克战争中，曾经有记者问一位飞行在伊拉克战争中，曾经有记者问一位飞行员：员：“你知道去轰炸哪个城市吗？你知道去轰炸哪个城市吗？” 飞行员回答：飞行员回答：“不知道。不知道。” “那你怎么去轰炸呢？那你怎么去轰炸呢？” “容易，上级给我一个坐标，我按计算容易，上级给我一个坐标，我按计算机的指引，投下采用机的指引，投下采用GPS导航的炸弹掉头导航的炸弹掉头就走，跟我玩游戏机没哈两样。就走，跟我玩游戏机没哈两样。” 这个例子是现代战争中引用这个例子是现代战争中引用GPS系统系统的典型案例。我们反对战争，但要想能更好的典型案例。我

2、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。全球定位系统这种现代地理信息技术。 到底什么是到底什么是GPS呢？呢？1、概念、概念 全球定位系统全球定位系统(Global positioning system，简称简称GPS)是具有在是具有在海、陆、空海、陆、空进行进行全方位、实时三全方位、实时三维导航与定位功能维导航与定位功能的新一代的新一代卫星导航与定位系统卫星导航与定位系统。2、导航与定位技术的发展、导航与定位技术的发展 在遥远的时代，人们对广袤的大地知之甚少，在遥远的时代，人们对广袤的大地知之甚少，加上交通条

3、件落后，人们很少远行。那时在野外加上交通条件落后，人们很少远行。那时在野外用来定向的主要是寻找野外的一些标志用来定向的主要是寻找野外的一些标志，比如建，比如建筑、高山、河流、峡谷以及一些人工制作的路标筑、高山、河流、峡谷以及一些人工制作的路标等，然后在地图上确定自己的位置。那时航海更等，然后在地图上确定自己的位置。那时航海更是受到定向和导航技术的严重制约，船只为了防是受到定向和导航技术的严重制约，船只为了防止迷路，不得不紧贴着海岸航行，依靠灯塔导航，止迷路，不得不紧贴着海岸航行，依靠灯塔导航，远洋的航海更是无从谈起。远洋的航海更是无从谈起。导航与定位技术发展的全过程导航与定位技术发展的全过程世

4、界七大奇迹之一世界七大奇迹之一亚历山大灯塔亚历山大灯塔 之后，人们之后，人们利用夜空的星辰来确定方位利用夜空的星辰来确定方位的的方法方法 ，北极星是最重要的一个发现。古代腓尼，北极星是最重要的一个发现。古代腓尼基人就成功地利用这种方法从埃及航行到希腊基人就成功地利用这种方法从埃及航行到希腊的克里特岛。的克里特岛。 但使用这种方法的限制因素很多，必须但使用这种方法的限制因素很多，必须是夜晚，而且还得是晴朗的夜空下才行。是夜晚，而且还得是晴朗的夜空下才行。 在接下来的时间里，诞生了两件改变历史的在接下来的时间里，诞生了两件改变历史的发明：发明：指南针和六分仪指南针和六分仪。指南针可以指明。指南针可

5、以指明南北方南北方向向，这样人们就可以轻易知道自己前进的方向了。，这样人们就可以轻易知道自己前进的方向了。而六分仪而六分仪可以通过测量太阳、星辰的天体高度变可以通过测量太阳、星辰的天体高度变化来确定观察者的纬度化来确定观察者的纬度，但却无法确定经度。为，但却无法确定经度。为了解决这个问题，英国政府曾经用巨额了解决这个问题，英国政府曾经用巨额“悬赏悬赏”来寻找这个发明。直到来寻找这个发明。直到18世纪的中叶，人们发明世纪的中叶，人们发明了一种了一种精确的记时计精确的记时计，利用不同时区的地方时与，利用不同时区的地方时与本初子午线之间的时差来确定经度。利用这些发本初子午线之间的时差来确定经度。利用

6、这些发明，人类可以大胆驰骋于大地和海洋之间，地球明，人类可以大胆驰骋于大地和海洋之间，地球的神秘面纱被一点一点地揭开了。的神秘面纱被一点一点地揭开了。罗盘罗盘 尽管人类在历史上创造了各种定位的方法和工具，尽管人类在历史上创造了各种定位的方法和工具，但是随着人类社会的进一步发展，需要精准定位和一但是随着人类社会的进一步发展，需要精准定位和一些高要求的定位。如运动物体的定位，航空航海、现些高要求的定位。如运动物体的定位，航空航海、现代战争等。而这些工具已经远不能满足需要。所以，代战争等。而这些工具已经远不能满足需要。所以，在近代，在近代，无线电波定位无线电波定位和和卫星定位卫星定位的方法应运而生，

7、的方法应运而生，其中其中全球定位系统全球定位系统就是信息科技时代中的一种典型卫就是信息科技时代中的一种典型卫星定位系统类型。星定位系统类型。 在卫星定位系统出现之前，远程导航与定位在卫星定位系统出现之前，远程导航与定位主要用无线电导航系统。主要用无线电导航系统。 无线电导航系统无线电导航系统 缺点：覆盖的工作区域小；电波传播受大气缺点：覆盖的工作区域小；电波传播受大气影响；定位精度不高。影响；定位精度不高。3、全球定位系统的组成、全球定位系统的组成（1）空间星座）空间星座(24颗卫星）颗卫星）（2）地面监控系统）地面监控系统（1个主控站、个主控站、3个注入站、个注入站、5个监控站）个监控站）（

8、3）用户系统（接受设备）用户系统（接受设备） 请思考：请思考：读读右图，右图，相相邻两个邻两个GPS星座卫星轨星座卫星轨道平面之间道平面之间的夹角是多的夹角是多少度少度?() 每个卫星每个卫星轨道上各有轨道上各有几颗卫星几颗卫星?它们两两相它们两两相隔多少度隔多少度? ()604颗颗；90问题探讨问题探讨: 按照理论按照理论,我们知道要保证地面各点能我们知道要保证地面各点能接收到信息只要接收到信息只要3颗卫星就可以了颗卫星就可以了,为什么为什么我们要用我们要用4颗卫星呢颗卫星呢? 当当GPS收到收到3颗卫星的信号，它只能颗卫星的信号，它只能计算出计算出2维坐标：经度和纬度，这时它可维坐标：经度

9、和纬度，这时它可能还会显示高度数据，但这数据是无效的。能还会显示高度数据，但这数据是无效的。当当GPS能够收到能够收到4颗及以上卫星的信号时，颗及以上卫星的信号时，它能计算出本地的它能计算出本地的3维坐标：维坐标：经度、纬度、经度、纬度、高度高度。4.特点特点全能性全能性全球性全球性全天候全天候连续性连续性适时性适时性5.应用应用确定位置、高度确定位置、高度思考：思考：（1 1）相邻两个）相邻两个GPSGPS星座卫星轨道平面之间的夹角是多少星座卫星轨道平面之间的夹角是多少度？度？（2 2）每个卫星轨道上各有几颗卫星？它们两者之间相隔）每个卫星轨道上各有几颗卫星？它们两者之间相隔多少度？多少度？6060度度4颗，颗，90度度（3）利用）利用GPS定位时，地面上任何一点，在任一时刻，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？地面上空至少要有几颗卫星？ A、1颗颗 B、2颗颗 C、3颗颗 D、4