全球定位系統(tǒng)及其應用教案

2024-05-14

全球定位系統(tǒng)及其應用教案

　　目的：

　　1.了解GPS原理。

　　2.了解GPS在各個部門中的應用。

　　重點與難點：

　　GPS應用

　　過程：

　　地理信息技術是現(xiàn)代地理科學研究的主要技術手段之一，包括：GPS、RS、GIS，三者的結合即為數(shù)字地球。

　　[問題]你對GPS了解多少？

　　GPS定位原理是什么呢？[閱讀]探索活動。

　　實際上三顆衛(wèi)星即可實現(xiàn)定位，但為了提高精度，減少誤差，一般要求四顆，用于定位的四顆衛(wèi)星即為定位星座。

　　一、全球定位系統(tǒng)

　　1、介紹：GPS，美國從本世紀70年代開始研制，歷時20年，耗資200億美元，于1994年全面建成，具有在海、陸、空進行全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)。目前的全球覆蓋率為98%，它能夠實時測量“四度”：經(jīng)度、緯度、高度、速度。

　　2、組成：

　　（1）空間部分：使用24顆高度約2.02萬千米的衛(wèi)星組成衛(wèi)星星座。21+3顆衛(wèi)星均為近圓形軌道，運行周期約為11小時58分，分布在六個軌道面上（每軌道面四顆），軌道傾角為55度。衛(wèi)星的分布使得在全球的任何地方，任何時間都可觀測到四顆以上的衛(wèi)星，并能保持良好定位解算精度的幾何圖形。這就提供了在時間上連續(xù)的全球導航能力。

　　（2）地面監(jiān)控部分包括四個監(jiān)控間、一個上行注入站和一個主控站。監(jiān)控站設有GPS用戶接收機、原子鐘、收集當?shù)貧庀髷?shù)據(jù)的傳感器和進行數(shù)據(jù)初步處理的計算機。監(jiān)控站的主要任務是取得衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)并將這些數(shù)據(jù)傳送至主控站。主控站設在范登堡空軍基地。主控站主要任務是收集各監(jiān)控站對GPS衛(wèi)星的全部觀測數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)計算每顆GPS衛(wèi)星的軌道和時鐘改正值。上行注入站也設在范登堡空軍基地。它的任務主要是在每顆衛(wèi)星運行至上空時把這類導航數(shù)據(jù)及主控站的指令注入到衛(wèi)星。這種注入對每顆GPS衛(wèi)星每天進行一次。

　　（3）用戶設備：GPS接收機。

　　P78和P80圖。

　　二、GPS應用：

　　1、特點：全天候、高精度（民用碼：利用差分技術，可以得到小于5米的精度）、自動測量、實時性。

　　2、功能：

　　（1）定位：

　　（2）導航：是一個技術門類的總稱，它是引導飛機、船舶、以及個人安全、準確地沿著選定的路線，準時到達目的地的一種手段。

　　導航的基本功能是回答三個問題：

　　我現(xiàn)在在哪里？我要去哪里？如何去？

　　3、具體應用：定位與導航。

　　[問題]你了解哪些應用？或者根據(jù)其定位與導航功能你能想到有哪些應用？

　　軍事：科伊拉克戰(zhàn)爭中大量使用。