全球定位系统及其应用.ppt
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1、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?”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,我们也我们反对战争,但要想能更好的维护世界和平,我们也需要了解
2、需要了解GPS全球定位系统这种现代地理信息技全球定位系统这种现代地理信息技术。术。全球定位系统及其应用一、全球定位系统一、全球定位系统(GPS)(GPS)具有海陆空进行全方位、具有海陆空进行全方位、实时三维导航与定位功实时三维导航与定位功能的新一带能的新一带卫星导航与卫星导航与定位定位系统。系统。通俗地说:通俗地说:利用卫星,在利用卫星,在全球范围内适时进行全球范围内适时进行导航、导航、定位定位的系统的系统1.1.概念:概念:全球定位系统及其应用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
3、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1515千米。千米。你按同样的方法,绘制第二个圆你按同样的方法,绘制第二个圆(图)。现在,你得到了两个(图)。现在,你得到了两个交点,你必定处在其中一个点的交点,你必定处在其中一个点的位置。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
4、里距离张家村1010千米。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)。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)。这就是三边测量术的原理。这就是三边测量术的原理。2.2.原理:原理:全球定位系统及其应用如图如图GPSGPS接收机接收接收机接收GPSGPS卫星卫星A A、B B、C C传来的信号,传来的信号,“绘绘制制”3”3个巨大的球体。个巨大的球体。3 3个球体会交于两点,其中那个与地个球体会交于两点,其中那个与地球表面相交的点就是这台球表面相交的点就是这台GPSGPS接收机所处的位置,然后通接收机所处的位置,然后通过计算得到该接收机所处的过计算得到该接收机
5、所处的经纬度经纬度。卫星。卫星D D测量测量GPSGPS接收机接收机所在的所在的高程高程。GPSGPS定位原理定位原理GPSGPS的定位原理的定位原理与与“三边测量术三边测量术”原原理相似。不同的是理相似。不同的是3 3颗卫星代替了颗卫星代替了3 3个个村子,地图上平面村子,地图上平面的圆变成了三维的的圆变成了三维的球面。球面。全球定位系统及其应用3.3.组成:组成:全球定位系统及其应用(1)24 24颗卫星星座颗卫星星座空间部分空间部分全球定位系统及其应用请思考:请思考:读读右图,右图,相相邻两个邻两个GPS星座卫星轨星座卫星轨道平面之间道平面之间的夹角是多的夹角是多少度少度?()每个卫星每
6、个卫星轨道上各有轨道上各有几颗卫星几颗卫星?它它们两两相隔们两两相隔多少度多少度?()6060度度4颗,颗,90度度全球定位系统及其应用思考:思考:(3)利用)利用GPS定位时,地面上任何一点,在任一时刻,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?地面上空至少要有几颗卫星?A、1颗颗B、2颗颗C、3颗颗D、4颗颗(4)无论是在飞机或汽车上,还是在野外旅行考察,)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只要拥有手机大小的GPS信号接受机,你就能随时知道信号接受机,你就能随时知道自己所在地的:自己所在地的:A、季节、季节B、天气、天气C、地理坐标、地理坐标D
7、、气候、气候DC全球定位系统及其应用(2)1 1个主控站个主控站3 3个注入站个注入站5 5个监控站个监控站地面控制地面控制全球定位系统及其应用GPSGPS信信号号接接收收机机全球定位系统及其应用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
8、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(3)用户设备全球定位系统及其应用空间空间部分部分地面地面监控监控系统系统用户用户设备设备部分部分全全球球定定位位系系统统由由24颗卫星组成(其颗卫星组成(其中中3颗备用),分布颗备用),分布在在6个轨道平面上。个轨道平面上。主要是主要是GPS接收机接收机提供与定位提供与定位相关的参数相关的参数和时间信息和时间信息主要用于监测和主要用于监测和控制卫星及其各控制卫星及其各种设备的运行种设备的运行可以确定接可以确定接收机所在点收机所在点的位置、速的位置、速度、到航路度、到航路终点的距离终点的距离和航向
9、等信和航向等信息息3.3.组成:组成:全球定位系统及其应用(2)地面监控系统对卫星进行监测和调控。地面监控系统对卫星进行监测和调控。4.4.工作过程:工作过程:(1)向)向GPS卫星发送导航定位信号卫星发送导航定位信号(3)用户系统接受用户系统接受GPSGPS卫星发射的信号后进卫星发射的信号后进 行导航、定位。行导航、定位。全球定位系统及其应用全球定位系统的特点全球定位系统的特点(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
10、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认识认识的加深,的加深,GPS不仅在测量、导航、测速、测不仅在测量、导航、测速、测时等方面取得更广泛的应用而且其应用领时等方面取得更广泛的应用而且其应用领域不断扩大。域不断扩大。全球定位系统及其应用中国中国“北斗北斗”卫星卫星(P97活动)活动)美国美国最早、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
11、全球定位系统及其应用全球定位系统是美国从本世纪全球定位系统是美国从本世纪70年代开始年代开始研制,历时研制,历时20年,耗资年,耗资200亿美元,于亿美元,于1994年全面建成,具有在海、陆、空进行年全面建成,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。卫星导航与定位系统。目前的全球覆盖率为98%。在美国在美国,GPS全球卫星定位技术与全球卫星定位技术与“阿波罗阿波罗”飞船登月飞船登月,航天飞机升空航天飞机升空,共同给列为共同给列为20世世纪纪“三大航天工程三大航天工程”全球定位系统及其应用二、接收机信号的解读与操作二、接收机
12、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。卫星分布图描绘卫星分布图描绘卫星分布图描绘卫星分布图描绘了在你处位置(圆了在你处位置(圆了在你处位置(圆了在你处位置(圆心)仰望天空能搜心)仰望天空能搜心)仰望天空能搜心)仰望天空能搜索到的卫星,大圆索到的卫星,大圆索到的卫星,大圆索到的卫星,大圆表示地平线,小圆表示地平线,小圆表示地平线,小圆表示地平线,小圆为抬以为抬以为抬以为抬以45454545角仰望角仰望角仰望角仰望天空的范围,越靠天空的范围,越靠天空的范围,
13、越靠天空的范围,越靠近中心,卫星信号近中心,卫星信号近中心,卫星信号近中心,卫星信号越强。越强。越强。越强。全球定位系统及其应用它能够实时测量它能够实时测量“四度四度”:经度、纬度、高度、速度经度、纬度、高度、速度1 1、定位、定位:2 2、导航、导航:我现在在哪里?我现在在哪里?我要去哪里?如何去?我要去哪里?如何去?二、全球定位系统与定位导航二、全球定位系统与定位导航军事、交通、邮电、地矿、建筑、军事、交通、邮电、地矿、建筑、农业、气象、土地管理、金融、农业、气象、土地管理、金融、测绘、救援、公安等。测绘、救援、公安等。3 3、作用、作用:4 4、应用、应用:全球定位系统及其应用1.GPS
14、1.GPS在军事上在军事上的应用的应用 军事是军事是GPSGPS技术最技术最早的应用领域早的应用领域,主要是主要是为各种军事活动提供定为各种军事活动提供定位导航位导航.在现代战争中,在现代战争中,不仅陆、海、空三军,不仅陆、海、空三军,而且许多高科技武器弹而且许多高科技武器弹药等,也都开始采用药等,也都开始采用GPSGPS技术进行定位导航。技术进行定位导航。伊拉克战争中伊拉克战争中GPSGPS制导制导武器占有很大的比重武器占有很大的比重.海湾战争中美军几乎所有的坦克、装甲车、飞机、舰海湾战争中美军几乎所有的坦克、装甲车、飞机、舰船、各级指挥部和陆军小分队都装备了船、各级指挥部和陆军小分队都装备
15、了GPSGPS接收机,总数接收机,总数超过超过5 5万部。在轨的万部。在轨的1616颗颗GPSGPS卫星,每天可提供卫星,每天可提供1919小时的三小时的三维数据,精度维数据,精度10-1610-16米,测速精度米,测速精度0.10.1米米/秒。秒。全球定位系统及其应用2.2.民用民用GPSGPS 主要用于交通车辆导航管理、航空器定位及导航,主要用于交通车辆导航管理、航空器定位及导航,以及以及地震监测地震监测、紧急求援、旅游探险、农业监测、生态、紧急求援、旅游探险、农业监测、生态研究等方面。研究等方面。GPSGPS地面形变分析技术在我地面形变分析技术在我国国9898年抗洪救灾工作中发挥年抗洪救
16、灾工作中发挥了极其重要的作用。了极其重要的作用。全球定位系统及其应用【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,在电子地图上电子地图上显显示出来,可对示出来,可对车辆进行调度车辆进行调度指挥指挥城市公共汽车城市公共汽车调度管理,旅调度管理,旅游区车辆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
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