全球定位系统及其应用(000002)

1、两名程序师发现，苹果系统的产品一直跟踪、存储用户的地理位置信息。该行为完全是偷偷进行的。更加糟糕的是，这些数据没有加密保护。是一个用户的位置信息记录。 一个普通人的信息可能并不值钱，但是成千上万的一个普通人的信息可能并不值钱，但是成千上万的用户信息就能作为市场调查的用户信息就能作为市场调查的分析材料分析材料。 政要的信息被泄露，有可能面临危险；政要的信息被泄露，有可能面临危险；“棱镜门棱镜门”事件后俄国政要全部禁止使用苹果手机。事件后俄国政要全部禁止使用苹果手机。 在伊拉克战争中，曾经有记者问一位飞行员：在伊拉克战争中，曾经有记者问一位飞行员：“你你知道去轰炸哪个城市吗？知道去轰炸哪个城市吗？

2、” 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，我按计算机的指引，容易，上级给我一个坐标，我按计算机的指引，投下采用投下采用GPS导航的炸弹掉头就走，跟我玩游戏机没导航的炸弹掉头就走，跟我玩游戏机没啥两样。啥两样。” 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系统的典型案例。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，我们也需要了解也需要了解GPS全球定位系统这种现代地理信息全球定位系统这种现代地理信息技术。技术。 一、全球定位系统(GPS) Globa

3、l positioning system 1.概念：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通俗地说：利用卫星，在全球范围内适时进行导航导航、定位定位的系统的系统2.2.阅读指导阅读指导 GPS的起源的起源(1)无线电导航系统无线电导航系统缺点：覆盖的工作区域小；电波传播受大气影响；定位精度不高。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。(2)卫星定位系统卫星定位系统-子午仪系统子午仪系统1958年研制年研制1964年正式投入使用。卫星数目少年正式投入使用。卫星数目少(56颗颗)，高，高度较低度较低(平均平

4、均1 000 km)，从地面站观测到卫星的时间间隔较长，从地面站观测到卫星的时间间隔较长(平均平均15 h)，无法提供实时三维导航，精度较低。无法提供实时三维导航，精度较低。(3)GPS实施计划共分实施计划共分三个阶段三个阶段：第第一阶段为方案论证和初步设计阶段一阶段为方案论证和初步设计阶段。第第二阶段为全面研制和试验阶段二阶段为全面研制和试验阶段。第三阶段为实用组网阶段第三阶段为实用组网阶段。从从1973年到年到1979年，共发射了年，共发射了4颗试验卫星。颗试验卫星。从从1979年到年到1984年，又陆续发射了年，又陆续发射了7颗试验卫星。颗试验卫星。1989年年2月月4日进入工程建设阶段

5、。日进入工程建设阶段。1993年底实用，今后将年底实用，今后将根据计划更换失效的卫星。根据计划更换失效的卫星。三边测量术原理三边测量术原理 假如你在野外迷了路，为了假如你在野外迷了路，为了确定你所处的位置，你向一个路确定你所处的位置，你向一个路人询问，他告诉你这里离王家村人询问，他告诉你这里离王家村1010千米。你于是打开地图，找到千米。你于是打开地图，找到王家村，以它为圆心，按比例尺王家村，以它为圆心，按比例尺在地图上画一个半径相当于在地图上画一个半径相当于1010千千米的圆（图）。米的圆（图）。 然后你又遇到了另外一个路然后你又遇到了另外一个路人，他告诉你距离李家村人，他告诉你距离李家村1

6、515千米千米。你按同样的方法，绘制第二个。你按同样的方法，绘制第二个圆（图）。现在，你得到了两圆（图）。现在，你得到了两个交点，你必定处在其中一个点个交点，你必定处在其中一个点的位置。的位置。 这时，你向第三个人打听到，这里距离张家村这时，你向第三个人打听到，这里距离张家村1010千米。当你把千米。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）。这就这个圆在地图上画好后，你的位置也就一目了然了（图）。这就是三边测量术的原理。是三边测量术的原理。3.3.原理：原理：1234S1S3S4S2（X、Y、Z、T） 3 3问题一、 GPS是如何定位的？系统结构系统结构空间位置空间位置组成和分

7、布组成和分布全全球球定定位位系系统统空间空间由由21颗工作卫星和颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成，颗在轨备用卫星组成，24颗卫星均匀分布在颗卫星均匀分布在6个轨道平面内个轨道平面内地面地面由分布在全球的由分布在全球的5个地面站组成（个地面站组成（5个监控站、个监控站、1个主控站和个主控站和3个注入站个注入站）用户用户导航接收机、测地型接收机、授时接收机导航接收机、测地型接收机、授时接收机实时计算出三维实时计算出三维坐标坐标速度速度以及以及时间时间GPS卫星星座卫星星座地面监控系统地面监控系统信号接收机信号接收机5、全球定位系统的组成、全球定位系统的组成空间部分各轨道平面相对于赤道平面的倾角为各

8、轨道平面相对于赤道平面的倾角为55，轨道平面间距，轨道平面间距60。在。在每一轨道平面内，各卫星升交角距差每一轨道平面内，各卫星升交角距差90 为了减少误差，一般要求为了减少误差，一般要求4颗卫星，颗卫星，用于定位的用于定位的4颗卫星称为定位星座。颗卫星称为定位星座。地面监控部分卫星上各种设备是否正常工作卫星上各种设备是否正常工作,是否一直沿预是否一直沿预定轨道运行定轨道运行,要由地面设备监控要由地面设备监控监测站监测站获取获取GPSGPS数据数据, ,并将数据送至主控站。并将数据送至主控站。主控站主控站-控制、调度卫星。控制、调度卫星。注入站注入站 将主控站的改正参数等注入每颗卫星。将主控站

9、的改正参数等注入每颗卫星。类型类型导航接收机导航接收机测地测地接收机接收机授时授时接收机接收机应用应用用于用于运动载体运动载体的导的导航，分为车载型、航，分为车载型、航海型、航空型和航海型、航空型和星载型星载型用于精密大地用于精密大地测量测量用于天文台及用于天文台及无线电通讯无线电通讯 特点特点能够实时给出载体能够实时给出载体的的位置位置和和速度速度，价，价格便宜，应用广泛格便宜，应用广泛定位精度高，定位精度高，仪器结构复杂，仪器结构复杂，价格较贵价格较贵利用利用GPS卫星卫星提供的高精度提供的高精度时间进行授时时间进行授时用户设备中国中国“北斗北斗”卫星卫星（P97活动）活动）美国美国最早、

10、最成熟最早、最成熟俄罗斯俄罗斯GLONASSGLONASS欧洲欧洲“伽利略伽利略”计划计划日本日本准天顶卫星导航系统准天顶卫星导航系统澳大利亚澳大利亚LOCATA 中国的卫星定位系统中国的卫星定位系统北斗北斗美国已经建成了美国已经建成了GPS全球卫星导航系统，全球卫星导航系统，中国为何还要建立自己的卫星导航系统？中国为何还要建立自己的卫星导航系统？ 1. 卫星定位系统与国防有千丝万缕的联系，提高国防卫星定位系统与国防有千丝万缕的联系，提高国防实力，防范于未然；实力，防范于未然； 2.能够自己控制地面站，进一步拓展卫星导航应用域；能够自己控制地面站，进一步拓展卫星导航应用域； 3. 参与国际卫星

11、导航市场的竞争；参与国际卫星导航市场的竞争；北斗系统是否属于GPS？6、接收机信号的解读与操作、接收机信号的解读与操作表示接收表示接收机所在的经机所在的经纬度位置纬度位置数字表示被接收信号的卫星编号，数字表示被接收信号的卫星编号，黑色柱长短表示信号的强弱。黑色柱长短表示信号的强弱。军事：导弹的飞行、飞机的导航、精确打击的实现测绘：有哪些优势？有哪些具体应用领域？交通：关键是导航救援：关键是定位农业：精准农业耕作？娱乐旅游除用于军事外，它还被广泛应用于测绘、交通、救援、农业、娱乐旅游等领域二、全球定位系统（GPS）应用除用于军事外，GPS还有哪些应用领域？ 1999.4.14日， 以美国为首的北

12、约悍然使用5枚导弹袭击了中国驻南斯拉夫大使馆，那5枚导弹均匀地分布在我们的大使馆楼顶的扇面上，其中4枚当场爆炸，另有1枚未爆炸，使馆被夷为焦土，3位新闻工作者邵云环、许杏虎、朱颖当场牺牲。 1、军事方面u导弹的制导u协同作战方面GPS可为各级指挥系统提供各种目标及事件所发生的时间和地点主要用来给航行中的军舰、飞机及导弹等设施提供定位和导航信息。提高命中目标的精度美伊战争70%左右使用GPS辅助制导，使战斧式巡航导弹从1 600千米的地方准确打击一个小房子的目标。同时也广泛应用于野外行进中单兵和移动装备的定位及跟踪。 本次测量除采用1975年时的传统测量方法外，还采取GPS测量系统。 原1975

13、年公布的珠峰高程数据停止使用。 2005年10月9日上午10时，国家测绘局局长陈邦柱宣布珠穆朗玛峰高度最新测量结果：2、测量方面 珠穆朗玛峰高度最新测量结果为8844.43米 参数：珠穆朗玛峰峰顶岩石面高程测量精度0.21米；峰顶冰雪深度3.50米。隔河岩大坝外观变形GPS自动化监测系统GPS在精密工程测量及变形监测中的应用 隔河岩水库位于湖北省长阳县境内，隔河岩水电站是清江中游的一个水利水电工程。其外观变形GPS自动化监测系统于1998年3月投入运行，系统由数据采集、数据传输、数据处理三大部分组成。GPS地壳形变观测太阳能电池测量精度可以达到厘米级的程度，广泛应用于大地测量、资源勘探、地壳运

14、动观测、地籍测量等领域。3、交通GPS在交通运输业中的应用 航运、航空搜索 陆路交通（车辆导航、监控） 船舶远洋导航和进港引水【 阅读指导阅读指导 】 车载车载 GPS 的功用的功用信息接收信息接收信息发射信息发射应用领域应用领域通过车载通过车载 GPS, 可以在显示屏可以在显示屏上及时查看车上及时查看车辆所在的经纬辆所在的经纬度、运行轨迹、度、运行轨迹、速度、行进方速度、行进方向等向等车载电台把定车载电台把定位信息发送给位信息发送给监控中心，在监控中心，在电子地图电子地图上上 显显示出来，可对示出来，可对车辆进行调度车辆进行调度指挥指挥城城市市公共汽车公共汽车调度管理，旅调度管理，旅游区车辆

15、报警游区车辆报警与调度，海关、与调度，海关、公安、海防等公安、海防等部门对车辆的部门对车辆的调度与监控调度与监控交通方面车载型GPS机【 P100阅读指导阅读指导 】【 P100阅读指导阅读指导 】 GPS 在航海、航空导航中的应用在航海、航空导航中的应用应用类型应用类型应用领域应用领域应用作用应用作用航海航海应用应用航空航空应用应用向用户提供船舶位置、向用户提供船舶位置、航速、航向信息、海航速、航向信息、海图、海迹显示图、海迹显示避免船只冲撞，避免船只冲撞，确保航行安全确保航行安全把自己的位置把自己的位置和航向发送到和航向发送到航海管理航海管理 中中 心心便于中心的跟便于中心的跟踪、搜寻和救

16、援踪、搜寻和救援空域航路、着空域航路、着陆、机场监视陆、机场监视和管理和管理实现空域划分、空实现空域划分、空中交通流量管理、中交通流量管理、飞行路径管理飞行路径管理4、紧急援助、紧急援助利用全球定位系统对消防人员、救护人员、交通警察进行应急调遣，提高紧急事件处理部门对火灾、犯罪现场、交通事故、交通堵塞等紧急事件的反应效率；装有GPS设备的特种车辆、渔船可在遇到突发事件时进行报警、定位；对失踪人员实施有效搜寻、救援 1912年4月14日，英国大型豪华客船泰坦尼克号在北大西洋北纬4046，西经5014处与冰山相撞，于15日2时20分沉没，是死亡人数最多的海难。泰坦尼克号于1912年建成，1912年

17、4月10日载客1316人、船员885人，自英国南安普敦始航至美国纽约，也是该船建成后的首次远航。23时40分与冰山相撞，冰山的水下部分划破右舷前部6个水密舱，共长91.44米（而船的登记长度为259.84米），使机舱大量进水，船开始下沉。15日1时发出SOS呼救信号并放火箭信号，至2时20分沉没。817位旅客、673位船员共1490人遇难冰海。船长和大副均在指挥中随船沉没。救援方面5、GPS在精细农业中的应用利用GPS进行农田信息定位获取，经计算机系统分析处理，决策出农田地块的管理措施，从而精确地给农田地块施肥、喷药；渔业生产中，应用GPS可准确测定鱼群位置。6、娱乐人们出行、旅游、探险的好帮

18、手。 个人导航助手个人导航助手当你户外旅游或者野外探险的时候，为了不迷失方向，请问你通常用哪些方法来辨别方向或确定你所在的位置？ 旅游考察者娱乐GPS是人们出行、旅游、探险的好帮手。旅游者可以在陌生的城市里迅速找到自己所在的位置，确定前往目的地的最优行进方式和路线。野外探险者可快捷地找到合适的道路和宿营地点，并在发生险情时，迅速定位、报警，以便及时、有效地得到救援。利用GPS作向导，可以随时知道所在地的位置及行走速度和方向。两名程序师发现，苹果系统的产品一直跟踪、存储用户的地理位置信息。该行为完全是偷偷进行的。更加糟糕的是，这些数据没有加密保护。是一个用户的位置信息记录。 一个普通人的信息可能

19、并不值钱，但是成千上万的一个普通人的信息可能并不值钱，但是成千上万的用户信息就能作为市场调查的用户信息就能作为市场调查的分析材料分析材料。 政要的信息被泄露，有可能面临危险；政要的信息被泄露，有可能面临危险；“棱镜门棱镜门”事件后俄国政要全部禁止使用苹果手机。事件后俄国政要全部禁止使用苹果手机。 学而有思应用类型应用类型应用领域应用领域典型案例典型案例导航类应用军事领域军事领域巡航导弹民用交通民用交通汽车导航仪农业应用农业应用自动农田收割定位测量类定位测量类应用应用科学测量科学测量珠峰高度测量建筑工程建筑工程微小形变监测安全防盗安全防盗汽车防盗GPS跨越障碍跨越障碍 全球定位系统的特点是什么全

20、球定位系统的特点是什么 (1)全球，全天候工作全球，全天候工作。 (2)能为用户提供能为用户提供连续连续、实时的三维位置实时的三维位置、三维速度三维速度和和精密时间精密时间，不受天气不受天气的影响。的影响。 (3)定位精度高定位精度高：单机定位精度优于：单机定位精度优于10米，米，采用差分定位，精度可达厘米级和毫米级。采用差分定位，精度可达厘米级和毫米级。 (4)功能多，应用广功能多，应用广：随着人们对：随着人们对GPS认认识的加深，识的加深，GPS不仅在测量、导航、测速、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测时等方面取得更广泛的应用而且其应用领域不断扩大。领域不断扩大。1.1.在沙漠中迷路时，可用哪种方式获知自己所处的在沙漠中迷路时，可用哪种方式获知自己所处的具体位置信息（具体位置信息（ ）A. A. 指南针指南针 B. GPSB. GPS设备设备 C. C. 遥感图像遥感图像 D. D. 地形图地形图2.2.在海湾战争中，美英联军的制导导弹不受浓烟、在海湾战争中，美英联军的制导导弹