全球定位系统及其应用(成稿)

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1、3.3全球定位系统及其应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200亿美元，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。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

2、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的主要应用领域。3．了解GPS接收机的主要种类和用途。4．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。一、全球定位

3、系统(GPS)Globalpositioningsystem1.概念：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

4、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GPS卫星空间GPS系统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。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

5、时地导航和定位。空间部分各轨道平面相对于赤道平面的倾角为55º，轨道平面间距60º。在每一轨道平面内，各卫星升交角距差90º为了减少误差，一般要求4颗卫星，用于定位的4颗卫星称为定位星座。返回地面监控系统: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

6、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点。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。用户系统组成:类型：用户设备类型应用特点用于运动载体的导航，分为车载型、航海型、航空型和星载型能够实时给出载体的位置和速度，价格便宜，应用广

7、泛测地接收机定位精度高，仪器结构复杂，价格较贵授时接收机用于天文台及无线电通讯利用GPS卫星提供的高精度时间进行授时用于精密大地测量@导航接收机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。北斗卫星导航系统示意图“北斗”卫星的战略运用3、全球定位系统的特点(1)全球，全天候工作。(2)能为用户提供连续、实时的三维位置、速度和精密时间，不受天气的影响。(3)定位精度高：采用差分定位，精度可达厘米级和毫米级。(4)功能多，应用

8、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。它能够实时测量“四度”：经度、纬度、高度、速度GPS功能1、定位:2、导航:我现在在哪里？我要去哪里？如何去？3.跟踪:跟踪-监视人或物体的运动。4.绘图:用于绘制世界地图。5.定时：提供精确的时间。问题探讨:按照理论,我们知道要保证地面各点能接