3.3全球定位系统及其应用

第三阶段为实用组网阶段。1989年2月4 日第一颗GPS工作卫星发射成功，表明 GPS系统进入工程建设阶段。1993年底 实用的GPS网即(21+3)GPS星座已经建成， 今后将根据计划更换失效的卫星。
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”.
例
E-mail:dongyangxu0731@
信息接收
信息发射
通过车载 GPS, 车载电台把定 可以在显示屏 位信息发送给 上及时查看车 监控中心，在 辆所在的经纬 电子地图上 显 度、运行轨迹、 示出来，可对 速度、行进方 车辆进行调度 向等
指挥
【 阅读指导 】
GPS 在航海、航空导航中的应用
应用类型
航海 应用
航空 应用
应用作用 向用户提供船舶位置、 避免船只冲撞， 航速、航向信息、海 图、海迹显示 确保航行安全 把自己的位置 便于中心的跟 和航向发送到 踪、搜寻和救援
3．GPS发展历程


GPS实施计划共分三个阶段： 第一阶段为方案论证和初步设计阶段。从 1973年到1979年，共发射了4颗试验卫星。研 制了地面接收机及建立地面跟踪网。 第二阶段为全面研制和试验阶段。从1979 年到1984年，又陆续发射了7颗试验卫星。研 制了各种用途的接收机。实验表明，GPS定 位精度远远超过设计标准。
2、民用GPS 主要用于交通车辆导航管理、 航空器定位及导航，以及大地测 量野外勘测、紧急求援、旅游探 险、农业监测、生态研究等方面。
3、GPS在交通上的应用
当你外出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？
4、户外旅游探险：
余纯顺在罗布泊探险遇难时离最近的补给站 仅几百米。风沙淹埋了前人走过的足迹，在茫茫 荒漠中又渴又饿的他终于倒下了。如果当时他有 一台 GPS接收机，惨剧又何以发生？
定位键 输入键
显示屏
图1-1
地平线
卫星编号 卫星信号
图1-2
C:[定位]键，显示〈标定位置画面〉如图1-4所 示，经纬度为N32°03.232′，E118°45.923′ 海拔高度17米等信息
图1-4
GPS让物流运输过程透明化
大坝变形监测
【 阅读指导 】
车载 GPS 的功用
应用领域
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
导航型接收机
测地型接收机
天线单元
接收单元
授时接收机
全球定位系统的组成
系统结构 空间 位置 全 GPS 空 由2l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 球 卫星 星座 间 轨道平面内
组成和分布
定 位 地面 监控 系 系统 统
地 面
由分布在全球的5个地面站(包括5个监控 站、1个主控站和3个注入站，主控站和 注入站都位于监控站里)组成
[跨越障碍]

全球定位系统的特点是什么


(1)全球，全天候工作。 (2)能为用户提供连续、实时的三维位置、 三维速度和精密时间，不受天气的影响。 (3)定位精度高：单机定位精度优于10米， 采用差分定位，精度可达厘米级和毫米级。 (4)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。
(2)地面监控系统

对于导航定位来说．GPS卫星是一 动态已知点。星的位置是依据卫星发射 的星历——描述卫星运动及其轨道的参 数算得的。每颗GPS卫星所播发的星历 是由地面监控系统提供的。

卫星上的各种设备是否正常工作以及卫星是 否一直沿着预定轨道运行，都要由地面设备 进行监测和控制。地面监控系统另一重要作 用是保持各颗卫星处于同一时间标准—— GPS时间系统。这就需要地面站监测各颗卫 星的时间求出钟差。然后由地面注入站发给 卫星，卫星再由导航电文发给用户设备。 GPS工作卫星的地面监控系统包括:
3、GPS在交通上的应用
4、GPS在旅游探险中的应用
1、GPS在军事上的应用
军事是GPS技术最早的应用领域,主要是为 各种军事活动提供定位导航.在现代战争中， 不仅陆、海、空三军，而且许多高科技武器弹 药等，也都开始采用GPS技术进行定位导航。 目前精确制导武器复合制导的重要技术 手段。装备GPS制导系统之前,美军BGM-10C“战 斧”巡航导弹误差约为9米；在其“惯性和地 形匹配”制导系统中加入GPS后，误差降至3米， 制导精度大大提高。
GPS信 号接收 机
用 导航型接收机、测地型接 户 收机、授时接收机


请思考：读 右图，①相 邻两个GPS 星座卫星轨 道平面之间 的夹角是多 少度?( 60° ) ②每个卫星 轨道上各有 几颗卫星?它 们两两相隔 多少度? ( 4颗； ) 90°
二、GPS的应用领域
1、GPS在军事上的应用 2、民用GPS
(3)GPS信号接收机

GPS信号接收机的任务是：能够捕 获到按一定卫星高度截止角所选择的待 测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行 对所接收到的GPS信号进行变换、放大 和处理，以便测量出GPS信号从卫星到 接收机天线的传播时间，解译出GPS卫 星所发送的导航电文，实时地计算出测 站的三维位置，甚至三维速度和时间。
一、基本概念
全球定位系统：
（Global Positioning
System 简称GPS ）是
具有在海、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 。
[阅读指导]

GPS的起源
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。
1．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。
三、系统组成
三、系统组成
空 间 部 分
24颗卫星
用 户 设 备
地 1个主控站 面 3个注入站 控 5个监控站 制
(1)GPS卫星星座

由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成。 GPS卫星星座记作(2l+3)GPS星座。24颗卫星 均匀分布在6个轨道平面内，轨道倾角为55度， 各个轨道平面之间的夹角为60度，即轨道的 升交点赤经各相差60度。每个轨道平面内,各 颗卫星之间的升交角距相差90度。一轨道平 面上的卫星比两边相邻轨道平面上的相应卫 星超前30度。
在地广人稀没有任何参照物可用以辨别方向 的情况下，危险无时无刻不在,手持GPS接收机沿 着机中记录的安全轨迹小心行进，可安全返航。 目前，许多休闲俱乐部围绕GPS功能相继推出 “穿越”、“寻宝”、“野外拓展”等都市游戏， 了人们周末生活，提高了人们生活品位，深得户 外运动爱好者的欢迎。
内置天线 光标键 导航键 开机键 退出键 翻页
解析：美军使用的导弹采用全球定位系统枝术，实行定 位轰炸，烟雾不会产生形响。
3 在伊拉克战争中，伊拉克点 燃巴格达周围的战壕石油阻碍美 军进攻，但美军事专家指出，烟 雾对于美军的卫星制导导弹没有 影响 ， 请问美军的卫星制导导 弹采 用的技术是（ C ） A． GIS 系统 B . RS 技术 C . GPS 技术 D . lT技术
普通高中课程标准实验教科书 地理 必修•第3册
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。
2．卫星定位系统

最早的卫星定位系统是美国的子午仪系统 (TRANSIT)，1958年研制．1964年正式投入 使用。由于该系统卫星数目较少(5～6颗)，运 行高度较低(平均1 000 km)，从地面站观测到 卫星的时间间隔较长(平均1．5 h)，因而它无 法提供连续的实时三维导航，而且精度较低。 为满足军事部门和民用部门对连续实时和三 维导航的迫切要求，1973年美国国防部制定 了GPS计划。
地面监控系统 （1）主控站 （2）监测站 （3）注入站
监测站—获取GPS数据,并将 数据送至主控站。 主控站--控制、调度卫星。 注入站— 将主控站的改正参 数等注入每颗卫星。
主控站位于美国科罗拉多的斯平士 （Colorado Springs）的联合空间执行中心 （CSOC），三个注入站分别设在大西洋、印度 洋和太平洋的三个美国军事基地上，即大西洋 的阿松森岛（Ascension）、印度洋的迭 哥·伽西亚(岛Diego Garcia)和太平洋的夸 贾林岛Kwajalein),五个监测站设在主控站和 三个注入站以及夏威夷岛。
（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
B
（2）北约轰炸的科索沃，其气 候属于（ C）
A
．温带海洋性气候 B ．温带季风气候 C ．地中海气候 D ．热带沙漠气候
解析：
（1）全球定位系统具 有定位功能 · 手持型 GPS 接 收机不需要地面辅助设备，只 要能接收到卫星信号，就能快 速定位，不受天气、行政区域 的限制。（ 2 ）科索沃位于巴 尔干半岛，属于地中海气候。
航海管理 中 心 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
应用领域
例1 下列关于全球定位系统的 叙述。不正确的是( B )

A ．GPS是利用卫星进行导航、定位的系统
B．GPS包括两大部分，即空间部分和 地面控制部分 C ．GPS卫星星座由24颗卫星组成 D．野外旅行，只要拥有GPS信号接收 机，可随时知道自己所处的经纬度