18-19 第3章 第3节 全球定位系统及其应用

《全球定位系统及其应用》讲义一、全球定位系统（GPS）的概述全球定位系统，简称 GPS，是一种基于卫星的导航系统，它能够为地球上的用户提供精确的定位、导航和定时服务。

GPS 系统由美国国防部开发和维护，最初是为军事目的而设计的，但现在已经广泛应用于民用领域，成为人们日常生活中不可或缺的一部分。

GPS 系统由三个主要部分组成：空间部分、地面控制部分和用户设备部分。

空间部分由 24 颗卫星组成，这些卫星分布在 6 个轨道平面上，每个轨道平面上有 4 颗卫星。

这些卫星不断地向地球发送信号，用户设备通过接收这些信号来确定自己的位置。

地面控制部分负责监测和控制卫星的运行，确保卫星的轨道和时钟保持准确。

用户设备部分则包括各种 GPS 接收器，如手机、汽车导航系统、手持 GPS 设备等，用户通过这些设备接收卫星信号并计算自己的位置。

二、GPS 的工作原理GPS 的工作原理基于三角测量原理。

当用户设备接收到来自至少 4颗卫星的信号时，它可以通过测量信号的传播时间来计算与每颗卫星的距离。

由于卫星的位置是已知的，用户设备可以利用这些距离信息通过三角测量来确定自己的位置。

具体来说，卫星会发送包含其位置和时间信息的信号。

用户设备接收到信号后，会测量信号的到达时间，并根据信号的传播速度（光速）计算出与卫星的距离。

通过同时接收到来自多颗卫星的信号，用户设备可以建立多个距离方程，然后通过求解这些方程来确定自己的位置坐标（经度、纬度和高度）。

此外，GPS 还可以提供速度和方向信息。

通过连续测量位置的变化，用户设备可以计算出用户的移动速度和方向。

三、GPS 的精度和误差GPS 的精度取决于多种因素，包括卫星的几何分布、信号传播环境、接收器的性能等。

在理想条件下，民用 GPS 接收器的定位精度可以达到几米甚至更精确。

然而，在实际应用中，由于建筑物、山脉、树木等障碍物的遮挡，以及大气折射等因素的影响，GPS 的精度可能会受到一定程度的降低。

《全球定位系统及其应用》讲义全球定位系统及其应用讲义一、全球定位系统（GPS）的概述全球定位系统，英文全称为 Global Positioning System，简称 GPS。

它是一种基于卫星的导航系统，能够为全球用户提供高精度的定位、导航和时间信息。

GPS 系统由三大部分组成：空间部分、地面控制部分和用户设备部分。

空间部分由 24 颗卫星组成，这些卫星分布在 6 个轨道平面上，以确保在地球上的任何位置、任何时间都至少能接收到4 颗卫星的信号。

地面控制部分包括监测站、主控站和注入站，它们负责监测卫星的运行状态、计算卫星轨道和时钟参数，并将这些信息上传至卫星。

用户设备部分则是我们常见的 GPS 接收机，如手机、车载导航仪、手持GPS 设备等。

GPS 系统的工作原理是通过测量卫星与接收机之间的距离来确定接收机的位置。

卫星会不断发送包含其位置和时间信息的信号，接收机接收到这些信号后，通过计算信号的传播时间，就可以计算出卫星与接收机之间的距离。

然后，利用至少 4 颗卫星的距离信息，通过三角测量原理，就可以确定接收机在地球上的位置（包括经度、纬度和高度）。

二、GPS 的特点和优势1、高精度GPS 能够提供非常高的定位精度，在理想条件下，甚至可以达到厘米级的精度。

这使得它在诸如测绘、地质勘探、精准农业等领域得到广泛应用。

2、全天候无论白天黑夜、晴天雨天，GPS 系统都能正常工作，不受天气和时间的影响。

3、全球覆盖GPS 信号覆盖全球，用户在地球上的任何地方都可以使用 GPS 进行定位和导航。

4、实时性GPS 能够实时提供位置和速度信息，这对于交通运输、军事等需要实时掌握动态的领域非常重要。

5、多功能除了定位和导航，GPS 还可以用于时间同步、测量速度、监测地壳运动等多种应用。

三、GPS 在日常生活中的应用1、汽车导航这是我们最常见的应用之一。

通过车载 GPS 导航仪或手机上的导航软件，我们可以轻松规划路线、避开拥堵路段，准确到达目的地。

2018版高中地理第三章地理信息技术应用第3节全球定位系统及其应用学案湘教版必修3编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（2018版高中地理第三章地理信息技术应用第3节全球定位系统及其应用学案湘教版必修3）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

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第三节全球定位系统及其应用1．了解全球定位系统的概念、组成、发展历程、基本原理。

2．理解全球定位系统在定位导航中的广泛应用。

(重点、难点)3．培养学生的科学素养,激发学生探索科学的欲望.[基础·初探]教材整理1全球定位系统阅读教材P95～P99图文资料,完成下列问题：1．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代卫星导航与定位系统。

2．组成（1）空间星座：由21颗工作卫星、3颗备用卫星组成。

要获得准确的三维信息（经度、纬度和高程），必须接收到4颗GPS卫星的信号.（2)地面控制系统：包括1个主控站、3个注入站和5个监控站。

(3）用户系统(接收设备）：①组成:包括接收机硬件、GPS数据处理软件等。

GPS接收机正误判断：(1）空间星座、用户系统、地面监控系统、传感器是全球定位系统的组成部分。

（) (2）在对我国西部一些地区进行科考时,使用全球定位系统，其优点主要是通过全球定位系统可以随时读取各种信息资料。

（）【提示】（1)×全球定位系统由3个相对独立的部分组成，即空间星座、地面监控系统和用户系统.(2）×能够连续不断地为用户提供准确的三维坐标、时间等信息。

全球定位系统及其应用
一、教学目标
1.理解全球定位系统的概念。

2.距离说明全球定位系统在定位导航和日常生活中的作用。

二、学情分析
高一学生对GPS的原理认识很浅，不过对其应用相对熟悉一些，特别是手机GPS和手机地图的使用，高中生的认知能力有所提高，可以通过小组探讨学习方式，使对知识掌握更好一些。

课堂上注意及时掌握学生学习情况，并作及时反馈。

三、重点难点
1、GPS原理。

2、GPS应用。

四、教学方法
讲练结合法、自主探究法、小组合作法、电化教学等
五、教学过程
导入：利用随身携带的手机GPS功能进行定位。

1、PPT展示GPS信号接收机和讲解如何读取信号接收机
2、说明本节课的课程目标
3、认识GPS
根据PPT自主学习问题，各小组讨论学习。

（3-5分钟）
提问学生，了解学生自主学习情况
4、讲解概念，并当堂练习，之后进行知识小结
5、根据PPT展示问题，开展小组自主学习
提问并进行讲解。

再一次进行知识小结。

6、当堂练习
7、布置作业
六、教学反思
根据本节课的内容讲解，学生对知识的运用相对掌握好一些，但对其原理掌握得还是不够到位。

2018秋高二地理湘教版必修三第三章第三节全球定位系统及其应用全球定位系统及其应用[学习目标定位] 1.了解全球定位系统的概念、组成。

2.能举例说明全球定位系统在定位导航中的作用。

一、全球定位系统自主预习1．概念：具有在海、陆、空进行全方位、实时①三维导航与②定位功能的新一代卫星导航与定位系统。

2．组成(1)空间星座：由③21颗工作卫星、3颗备用卫星组成。

要获得运动的点的准确的三维信息，必须接收到④4颗GPS卫星的信号。

(2)地面控制系统：包括1个⑤主控站、3个注入站和5个监控站。

(3)用户系统(接收设备)a．组成：包括接收机硬件、⑥GPS数据处理软件等。

(3)地球表面任何一点的经度、纬度、海拔高度和速度。

反思归纳GPS的组成和工作原理练习巩固读“GPS卫星定位示意图”，完成下列问题。

(1)全球定位系统主要由空间星座、地面控制系统和用户系统三部分组成。

它具有对海、陆、空进行全方位、实时__________________的功能。

它最初设计主要是出于________目的。

(2)地面监控系统包括5个______站、1个______站和3个______站，主要担负着对卫星及其各种设备监测与调控的任务。

(3)用户系统用于接收GPS发射的信号。

GPS接收机包括________________、________________等用户设备。

答案(1)三维导航与定位军事(2)监控主控注入(3)接收机硬件GPS数据处理软件二、全球定位系统与定位导航 自主预习1．定位精度⎩⎪⎨⎪⎧ 静态导航定位：⑩厘米级甚至毫米级精度动态定位：达到⑪1米以内精度速度测量：达到⑫厘米级精度时间测量：毫微秒级精度2．应用错误!3．思考教材P 101～102活动提出的问题。

合作探究 读教材P 100图3－50GPS 车辆监控管理与调度，思考下列问题。

(1)通过车载GPS ，驾驶员可以获得哪些信息？(2)车载GPS 与信息中心是如何进行信息传输的？(3)出租车安装GPS 有哪些作用？答案 (1)及时查看车辆所在的位置、运行轨迹、速度、行进方向等。

《全球定位系统及其应用》讲义一、全球定位系统（GPS）简介全球定位系统，简称 GPS，是一种基于卫星的导航系统，能够为全球用户提供高精度的位置、速度和时间信息。

它最初是由美国国防部开发的，旨在为军事行动提供精确的定位支持，但随着技术的发展和普及，GPS 已经广泛应用于民用领域，成为人们日常生活中不可或缺的一部分。

GPS 系统由三部分组成：空间部分、地面控制部分和用户设备部分。

空间部分由 24 颗卫星组成，这些卫星分布在 6 个轨道平面上，以确保在地球上的任何地点、任何时间都至少能接收到4 颗卫星的信号。

卫星不断地向地球发送包含其位置和时间信息的无线电信号。

地面控制部分包括主控站、监测站和注入站。

主控站负责收集和处理来自监测站的数据，计算卫星的轨道和时钟参数，并将这些信息发送给卫星。

监测站负责监测卫星的运行状态，收集卫星信号数据。

注入站则负责将主控站计算得到的导航信息注入到卫星中。

用户设备部分则是我们通常所说的 GPS 接收器，它可以是手持式设备、车载导航系统、智能手机中的 GPS 模块等。

用户设备接收来自卫星的信号，并通过计算接收到的信号的时间差来确定自己的位置、速度和方向。

二、GPS 工作原理GPS 的工作原理基于三角测量原理。

当 GPS 接收器接收到来自至少 4 颗卫星的信号时，它可以通过测量信号从卫星传播到接收器所需的时间，来计算出卫星与接收器之间的距离。

由于卫星的位置是已知的，通过多个卫星与接收器之间的距离信息，就可以通过数学计算确定接收器在地球上的位置。

具体来说，GPS 接收器会测量卫星信号的传播时间，并将其乘以光速，得到卫星与接收器之间的距离。

由于信号传播时间的测量存在一定的误差，因此计算得到的距离也被称为“伪距”。

为了更精确地确定位置，GPS 接收器还会考虑卫星时钟与接收器时钟之间的误差，以及大气层对信号传播的影响等因素。

通过同时接收到来自至少4 颗卫星的信号，并进行复杂的数学计算，GPS 接收器可以解算出自己在地球上的三维位置（经度、纬度和高度）、速度和时间。

必修3第3章第3节全球定位系统及其应用学案【课标要求】举例说出全球定位系统（GPS）在定位导航中的应用【学习目标】1.能用自己的语言解释全球定位系统的概念，并初步了解其工作原理。

2.能说出全球定位系统的三个组成部分及其主要功能。

3.能说出GPS接收机的主要种类及其主要用途。

4.能举例说明全球定位系统的作用.【学习重点】结合实例说出全球定位系统(GPS)在定位导航中的应用【学习难点】全球定位系统的工作原理【学习过程】【自主学习】请同学们先认真阅读课本95—101页全部内容，自主学习并完成下列问题：一、全球定位系统1.概念：1.应用领域：2.GPS的定位精度：【合作探究】阅读下面材料，小组讨论回答：材料一浓雾协助英法联军创造了“九日奇迹”。

1940年5月24日，德军以“闪电战”攻破马其诺防线，把40万英法联军包围在法国的敦刻尔克海滩上。

这时德军离港口仅10英里。

但在5月24日中午，希特勒却下令部队停止前进，直到5月26日下午才取消命令又继续前进。

利用这两天时间，联军在沙滩上布置好环形防线，掩护撤退。

……从26日到31日都是大雾天气，浓厚的云雾笼罩在海峡上空，加上油库燃烧形成的黑烟，使德军战斗机找不到轰炸目标。

到4日上午，联军共撤出34.6万人，他们就是后来诺曼底登陆时作战的主力。

有人说是浓雾创造了奇迹，因为这不是一次普通的撤退，撤出的是整个英国的未来！材料二据有关报道，第二次海湾战争中，伊拉克军方点燃巴格达周围浇灌石油的战壕来阻碍美军事行动，但美专家指出烟雾对美军使用的卫星制导导弹没有任何影响。

材料三在第二次海湾战争中，许多美国飞行员在被击落后能得以生还，人们常常惊羡于美国人的神奇。

1.材料一和材料二中同样是烟雾，为什么能阻滞德军的袭击，而不能对美国的轰炸产生影响？2.在材料三中美军是如何确定飞行员的位置并进行组织救援的？【巩固训练】1.最先进行全球定位系统研制的国家是A.美国B.日本C.德国D.苏联2、全球定位系统的空间部分由分布在距地面20200千米的6个轨道面上的多少颗卫星组成A、3B、4C、12D、243.全球定位系统由3个相对独立的部分组成，即A.空间部分、地面监控系统和用户设备部分B.空间部分、地面监控系统和地下设备部分C.空间部分、电视、电话系统和用户设备部分D.行星和卫星部分、地面监控系统和用户设备部分4、GPS的全称是A、地理信息系统B、文字处理系统C、全球定位系统D、地球卫星系统5、要想获得地面某点的经纬度和高程至少需要几颗卫星A、3B、4C、5D、66、全球定位系统使用的卫星轨道均为近圆型，运行的周期约为A、12小时B、24小时C、11时58分D、23时56分7、目前，GPS的主要功能是A、定位和导航B、定位和找矿C、天气预报D、地质测量8、研制GPS的最初目的是用于A、军事B、气象服务C、地质勘探D、海洋观察9、与传统的手工测量手段相比，GPS技术具有的特点是A、测量精度高，操作复杂B、仪器体积大，不便于携带C、全天候操作，信息自动接收、存储D、中间处理环节较多且复杂10、GPS技术对交通的主要作用有A、增加能源消费B、降低行车速度C、导航D、加快运车速度参考答案【合作探究】1.“二战”时的德军飞行员依靠的是人眼的视力发现目标，一旦低层有云雾出现，人会看不清地面的物体。

【最新】2019年高中地理第三章地理信息技术应用第3节全球定位系统及其应用学案1．了解全球定位系统的概念、组成、发展历程、基本原理。

2．理解全球定位系统在定位导航中的广泛应用。

(重点、难点)3．培养学生的科学素养，激发学生探索科学的欲望。

[基础·初探]教材整理1 全球定位系统阅读教材P95～P99图文资料，完成下列问题：1．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代卫星导航与定位系统。

2．组成(1)空间星座：由21颗工作卫星、3颗备用卫星组成。

要获得准确的三维信息(经度、纬度和高程)，必须接收到4颗GPS卫星的信号。

(2)地面控制系统：包括1个主控站、3个注入站和5个监控站。

(3)用户系统(接收设备)：①组成：包括接收机硬件、GPS数据处理软件等。

GPS接收机正误判断：(1)空间星座、用户系统、地面监控系统、传感器是全球定位系统的组成部分。

( )(2)在对我国西部一些地区进行科考时，使用全球定位系统，其优点主要是通过全球定位系统可以随时读取各种信息资料。

( )【提示】(1)×全球定位系统由3个相对独立的部分组成，即空间星座、地面监控系统和用户系统。

(2)×能够连续不断地为用户提供准确的三维坐标、时间等信息。

教材整理2 全球定位系统与定位导航阅读教材P99～P102图文资料，完成下列问题：1．定位精度(1)静态导航定位：厘米级甚至毫米级精度。

(2)动态定位：达到1米以内精度。

(3)速度测量：达到厘米级精度。

(4)时间测量：毫微秒级精度。

2．应用(1)交通、邮电、地矿、建筑、农业、气象、土地管理、金融、公安等部门和行业。

(2)监测地壳的微小移动，帮助预报地震。

(3)与GIS、RS结合，为资源调查、工程管理、精细农业服务。

正误判断：(1)物流公司建立物流GPS网络平台，当货主交付货物后，物流公司将GPS设备与货物捆绑运输，并提供给货主提货单和GPS网络查询密码。

第三节全球定位系统及其应用1．GPS的概念、主要组成及工作过程。

2．GPS的工作原理及主要功能。

3．学会利用GPS的工作原理分析其主要的应用领域,学会使用GPS接收机。

一、全球定位系统1．概念是具有在海、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。

2．组成(1)空间星座：由21颗工作卫星、3颗备用卫星组成，高度约2万千米;定位星座有___4___颗.（2）地面控制系统:包括1个主控站，3个注入站和5个监控站.（3)用户系统：①功能：用于接收GPS卫星发射的信号.②组成：包括接收机硬件、GPS数据处理软件等。

③接收机类型:a．导航型接收机:用于运动载体的导航，实时给出载体的位置和速度.b.测地型接收机：用于精密大地测量和精密工程测量.c．授时接收机：利用GPS卫星提供的高精度时间标准进行授时，多用于天文台及无线电通讯。

二、全球定位系统与定位导航1．最初设计目的军事目的.2．精度(1）静态导航定位：能达到厘米级甚至毫米级的精度。

(2)动态定位：能达到___1___米以内的精度。

(3)速度测量：能达到厘米级精度。

(4）时间测量:能达到毫微秒级精度。

3．应用领域(1)广泛应用:在交通、邮电、地矿、建筑,以及农业、气象、土地管理、金融、公安等部门和行业中应用广泛。

(2)科学应用:监测地壳的微小移动,从而帮助预报地震.(3）综合应用:GPS与GIS、RS结合，可为资源调查,工程管理、精细农业服务.[问题探究］读教材P96图3－44，探究下列问题。

探究1 相邻的两个卫星轨道平面之间的夹角是多少度？提示：相邻的两个卫星轨道平面之间的夹角是60°。

探究2 每个卫星轨道上各有几颗卫星？它们两两相隔多少度。

提示：每个卫星轨道上各有4颗卫星，两两相隔90°.［总结深化]1．全球定位系统的特点2．全球定位系统主要工作过程3．全球定位系统的构成及各自的功能［学法指导］图示法理解GPS三部分组成之间的关系[对点演练］中国北斗卫星导航系统是中国独立发展、自主运行,并与其他卫星导航系统兼容共用的全球卫星导航系统，是继美国GPS、俄罗斯格洛纳斯、欧洲伽利略之后的全球第四大卫星导航系统。