全球定位系统应运李芳宁

全球定位系统的应用当你旅游或野外考察时，通常用哪些方法来辨别方向或确定你所在的位置？这些方法有什么不足？现在有没有更简单的方法？思考？思考？

1.在一个平面直角坐标系上，确定点的位置，需要知道几个值？

2.在一个空间三维坐标系上，确定点的位置，需要知道几个值？

3.要精确知道一个人在地球上的位置，必须知道几个值？至少需要几颗卫星？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，跟我玩游戏机没哈两样。”

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。学习要求基本要求1．了解全球定位系统（GPS）的概念、基本组成和工作过程。2．收集信息，运用实例，说明GPS的主要应用3．从我国在GPS领域的发展，感悟我国在空间科学技术所取得的成就。发展要求从定位导航历史发展，领略科技进步对人类社会发展的推动作用。全球定位系统是美国从本世纪70年代开始研制，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。目前的全球覆盖率为98%。在美国,GPS全球卫星定位技术与“阿波罗”飞船登月,航天飞机升空,共同给列为20世纪“三大航天工程”它能够实时测量“四度”：经度、纬度、高度、速度。

20世纪80年代，苏联也建立了自己的卫星定位导航。目前，欧洲也在建立自己的卫星定位导航系统，称为“伽利略计划”。而我国也成功地研制了“北斗导航系统”，并投入运营，这标志着中国在这一领域也已经处于世界先进水平。北斗卫星导航系统示意图“北斗”卫星的战略运用一、全球定位系统(GPS)Globalpositioningsystem

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带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`

2·全球定位系统的组成（1）空间星座(24颗卫星）（2）地面监控系统（1个主控站、3个注入站、5个监控站）（3）用户系统（接受设备）GPS组成系统结构空间位置组成和分布全球定位系统空间由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成，24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内地面由分布在全球的5个地面站组成（5个监控站、1个主控站和3个注入站）用户导航接收机、测地型接收机、授时接收机实时计算出三维坐标\速度以及时间GPS卫星星座地面监控系统GPS信号接收机返回（1）空间星座部分由均匀分布在6个轨道平面上的24颗高轨道工作卫星构成，各轨道平面相对于赤道平面的倾角为55º，相邻两轨道平面的夹角60º。在每一轨道平面内，两颗卫星夹角为90º，任一轨道上的卫星比西边相邻轨道上的相应卫星超前30º。事实上，空间卫星系统的卫星数量要超过24颗，以便及时更换老化或损坏的卫星，保障系统正常工作。该卫星系统能够保证在地球的任一地点向使用者提供4颗以上可视卫星。

gps工作卫星组网保障全球任一时刻、任一地点都可对4颗以上的卫星进行观测（最多可达11颗），实现连续、实时地导航和定位。（2）地面监控系统由均匀分布的5个监控站、一个主控站和三个注入站构成。该系统的功能是：对空间卫星系统进行监测、控制，并向每颗卫星注入更新的导航数据。主控站

主控站接收各监控站的gps卫星观测数据、卫星工作状态数据、各监控站和注入站自身的工作状态数据。根据上述各类数据，完成以下几项工作：

·及时编算每颗卫星的导航电文并传送给注入站。

·控制和协调监控站间、注入站间的工作，检验注入卫星的导航电文是否正确以及卫星是否将导航电文发给了gps用户系统。

·诊断卫星工作状态，改变偏离轨道的卫星位置及姿态，调整备用卫星取代失效卫星。

监控站

用gps接收系统测量每颗卫星的位距和距离差，采集气象数据，并将观测数据传送给主控站。5个监控站均为无人守值的数据采集中心。注入站

接受主控站送达的各卫星导航电文并将之注入飞越其上空的每颗卫星。（3）接收机4.接收机信号的解读

表示接收机所在的经纬度位置

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。

卫星分布图描绘了在你处位置（圆心）仰望天空能搜索到的卫星，大圆表示地平线，小圆为抬以45°角仰望天空的范围，越靠近中心，卫星信号越强。②地面监控系统对卫星进行监测和调控。

GPS卫星的工作过程：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。

GPS系统采用“时间同步、单程测距”的原理来实现定位。简单地说就是用户同时向已知其位置的3个导航卫星分别进行距离测量，然后再以该卫星为球心，以所测得的距离为半径，在空间画出3个球面，则该3个球面的相交点，就是用户的所在位置了。1.卫星定位的基本原理GPS定位示意图3.全球定位系统的作用和特点：

特点：（1）全天候，不受天气影响；（2）全球覆盖；（3）三维定速定时高精度；（4）快速省时高效率；（5）应用广泛、多功能。作用：可以快速精确地确定地面某点的位置（经度、纬度）和高程，甚至速度、距离和航向等。思考：（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？它们两者之间相隔多少度？60度4颗，90度（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c[C]（1）飞行员发出的呼救信号是（）A.GIS系统信号B.GPS系统信号C.RS系统信号D.以上都不对BGPS应用举例思考与讨论：车载GPS有哪些用途？

1.车辆跟踪利用GPS和电子地图可以实时显示出车辆的实际位置，并任意放大、缩小、还原、换图；可以随目标移动，使目标始终保持在屏幕上；还可实现多窗口、多车辆、多屏幕同时跟踪，利用该功能可对重要车辆和货物进行跟踪运输。

(1)当奔驰的车辆行驶在车流熙攘的高速公路上时，司机启动自动驾驶系统，就可悠然自得地读书看报。车辆能自动与前车保持距离，自动刹车或超车，自动驾驶系统能够精确到厘米。在不打搅车内乘客读书看报的情况下，它能自动选择一条能避免堵塞的道路前进。到达目的地后它会自动报告：“您已到达。”这些听起来犹如神话，其实它都依赖于来自太空的信号。这种高度精确的太空信号就是由比GPS更先进的欧洲“伽利略”卫星导航系统提供的。(2)汽车安装上GPS接收机，不仅能利用电子地图知道自己的方位和其他街区的车辆行驶状况，从而绕开堵车地区，选择最便利的路线行驶，还能在遇到劫匪报警时向警方提供自己精确的所在位置，使警方尽快赶+到．据介绍：日本90％的机动车都安装有GPS接收机。(3)GPS电子站牌现身上海街头:下一辆车离本站还有1.2千米,越3分钟内到达.上海的许多出租车上装备了GPS系统.公司可以根据GPS对出租车定位,并提供无线电联系以及电子地图到2007年,上海1.8万公交车全部实现GPS见空.观看视频2.军事方面美国地面部队在人生地不熟的沙漠里，正是靠GPS的指向，才顺利完成了各项军事任务；现代战争中，从几千公里外发射的导弹能准确地命中目标，也是靠的GPS技术．我们1999年南联盟使馆被炸，那5枚精确制导炸弹，全部是GPS精确制导的炸弹，那5枚导弹均匀地分布在我们的大使馆楼顶的扇面上，这是GPS在军事上运用获得的效能。导弹的飞行、飞机的导航、精确打击的实现，无不依赖于GPS，所以，当前的美伊战争，GPS也成了双方争斗的重要一环.如果没有这一系统，海湾战争中美国的两枚导弹先后攻击同一目标，后一枚导弹通过前一导弹炸开的洞钻入目标内部进行攻击是不可能的）。由于它的精确度目前已达到10米内，该系统曾被美军在海湾战争、科索沃战争、阿富汗战争中广泛运用，并发挥了巨大威力。为了提高精确度，美国国防部在实际运行的时候，又增加4颗卫星，使得卫星总数达到28颗，精确度也相应地提高到了7米。再加上美军使用的是能更好弥补大气偏差的加密接收机，它们可以得到更精确的实时精度。据国外媒体早先报道，即使是美国的民用手持GPS接收器在水平面上的定位精度都可以达到5米。足见其军用系统定位精度之高。3.营救范例

GPS系统在营救F-117A隐形战斗机飞行员之前，曾成功地营救过美国F-16战斗机的飞行员，1993年4月还曾营救过阿拉法特．

1993年4月，巴勒斯坦解放组织领导人阿拉法特的座机在飞行途中不幸遇上沙暴，飞机被迫降落在撒哈拉大沙漠里．与阿拉法特失去联系的巴勒斯坦解放组织总部使尽浑身解数寻找未果，最后只好借助美国的侦察卫星．十几小时之后，才在茫茫沙漠中找到了迫降飞机的准确位置，使阿拉法特获救．美国使用的这种卫星救援系统正是屡见奇功的“导航星”全球定位系统，即GPS．由于它全球定位及时准确，被称为“当代观音.印度洋地震引发的海啸所带来的灾难让世人震惊。这场灾难中也发生了一些幸运的事情：36名英国游客被困在斯里兰卡南部海滨的希克杜沃海滩，其中一名游客的手机帮助救援人员发现了他们的地点。海啸救援中心负责人表示，海啸发生以后，当地的所有电话公司加入到营救行动中，他们通过跟踪手机信号发现手机用户的地点。这是斯里兰卡首次在救援中利用高技术手段并获得成功。此外，摩根士丹利公司香港总部的35名员工也依靠国际漫游手机，最后成功获救。

2.最早为美国军方使用的全球定位系统，如今也担负起了保障日本儿童安全的责任。孩子们背上装有全球定位系统的书包，就可以随时随地处于被追踪的状态，即使不幸遭绑架，也便于警方营救。

这项技术还是儿童的乐趣。日本玩具制造商将报警器制成了“宠物小精灵”的动漫形象。当儿童感觉到危险时，只要把绑在书包上的宠物小精灵的脑袋揪下来，报警器就会发出报警声。

在横滨，一所学校的150名学生自愿参加了一套系统的测试：将一个像火柴盒般大小的“护身符”挂在身上。这种“护身符”中植有微芯片，其发出的无线电波通过天线给学生家长发送电子邮件，以确认学生是否安全。“护身符”上还有一个报警按钮，学生摁动后，“护身符”会向家人发送一系列信息，包括学生的姓名和所在位置。GPS在测南极冰盖最高点中的应用4·测量方面5.其它方面用GPS导航的战斗机汽车什么时候才会来？有了GPS就搞掂了！！GPS应用领域主要功能在林业管理方面的应用GPS技术在确定林区面积，估算木材量，计算可采伐木材面积，确定原始森林、道路位置，对森林火灾周边测量，寻找水源和测定地区边界方面可以发挥独特的重要作用在合理施肥，精确农业管理方面的应用依据农田土壤养分含量分布图，设置有GPS接收机的“受控应用”的喷施器，在GPS的控制下，依据土壤养分含量分布图，能够精确地给田地各点施肥。(1)可以监测作物产量(计算机\产量监视器\GPS接收机)(2)帮助合理施肥(3)应用于土壤养分的分布调查(GPS接收机把样品的位置)在精确定时方面的应用每颗GPS卫星上都有精密的原子钟，所以GPS接受器可以接收到精确的时间信息在农业方面GPS也有用武之地．以往飞机向农田喷洒农药，用人在地面摇动红旗做方位指示，经常由于不够准确造成喷洒效率低，而有GPS定位仪后，合理分