全球定位系统及其应用

知能层级突破
教材深化透析
学业水平达标
基础自主梳理
一、全球定位系统(GPS) 经纬度 1．概念：利用卫星网络来获得地面某点_______ 和_____的系统。 高程 2．组成：由3个相对独立的部分组成。 (1)空间部分：即GPS卫星星座，由___颗工作卫星， 21 备用卫星 3颗_________，共同运行在___个轨道面上。GPS 6 参数 时间 卫星不间断地发送各自与定位相关的_____和____ 信息。
组成
地 面 监 控 系 统
功能 ①根据各监控站提供的GPS卫星观测 数据，计算星历和卫星钟的改正参数； 主控 ②控制卫星并在发生故障时及时调度 站 备用卫星，以保证整个系统正常运行； ③兼有监控站的功能 监控 站 信息 注入 站 数据采集中心，获取GPS卫星观测数 据，并将数据传送至主控站 每天将主控站计算出的改正参数等注 入每颗GPS卫星
第一节
全球定位系统的应用
课标领航 课程标准 举例说明全球定位系统在定位导航中的应用。 学习目标 了解：GPS的主要组成部分及其主要工作原理。 理解：GPS的功能。 应用：收集有关GPS的相关信息，明确GPS在定 位导航中的应用，并提出新应用设想。
第 一 节 全 球 定 位 系 统 的 应 用
基础自主梳理
【答案】 (1)A (2)D (3)D

学以致用
1.读下列材料，回答问题。
2008年5月8日，奥运圣火成功登上世界最高峰珠
穆朗玛峰(8844.43m)，这是奥运史上的伟大壮举。 严酷的自然条件给圣火登顶珠峰带来很多的技术 挑战。珠峰常规条件下的风速达16～17米/秒，相 当于八九级大风，气温均在零下30℃左右。为做
全球定位系统的应用领域
知识精析

探究一
探究二
拓展延伸全球定位系统的优势
优势 全能性 全球性 全天候 连续性 实时性 含 义 不管是陆地上,还是海洋上,是航空活动还是航天活 动(低轨航天器),都可以使用 GPS 进行定位、导航 GPS 所服务和覆盖的空间范围,遍及地球上的每一 个角落 不管是在什么样的气象、气候条件下,都能提供服务 GPS 能够连续不断地提供定位、导航服务 GPS 提供的信息是瞬时的、同步的
一、全球定位系统
全球定位系统的工作过程图 1.全球定位系统是利用卫星网络来获得地面某点经纬度和高程 的系统。 2.GPS空间部分由分布在距地面20 200千米的6个轨道面上的24 颗卫星(其中3颗备用)组成。这些卫星不间断地发送各自与定位相 关的参数和时间信息。 3.图中A表示地面监控系统,主要用于监测和控制卫星上的各种 设备是否正常工作,以及卫星是否沿预定轨道运行。
二、全球定位系统的应用
1.军事领域:给航行中的军舰、飞机及导弹提供定位和导航信息。 2.测量:与传统的手工测量手段相比,具有测量精度高;操作简便; 便于携带;全天候操作;信息自动接收、存储等优势。 3.交通:对车辆进行跟踪、调度管理,节省成本。 4.救援:提高对火灾、犯罪现场、交通事故的反应效率,在恶劣场 所对失踪人员有效搜寻、救援。
探究一
探究二
全球定位系统的组成和功能 主题活动 唐僧师徒往西天取经,跋山涉水整整一天,还是前不着村后不着 店,眼看太阳就要落山了,唐僧欲派悟空前去打探附近有没有寺庙, 不料八戒拿出GPS手机,找到了最近、最安全的路线……
探究一
探究二
结合材料探究: (1)你知道什么是GPS吗?它由哪几部分组成? 提示:GPS是利用卫星网络来获得地面某点经纬度和高程的系统。 它由空间部分、地面监控系统和用户设备部分组成。 (2)GPS的特点是什么?主要有哪些功能? 提示:GPS具有全天时、全天候、高精度和自动测量的特点。主 要功能有定位、导航、测量、显示时间和速度等。

地面系统
技术特点
定位精度
卫星信号
三、双星导航定位系统（北斗一号）
我国已于2000年底（10月31日、12月21日）发射了两颗同步静止定位卫星，并完成了大量的测试工作。该系统的第三颗同步静止定位卫星，在2003年5月25日发射，于6月3日5时顺利定点，系统大功告成。
系统组成
卫星星座
地面系统
单击此处添加小标题
1
定位精度高。现已完成的大量实验表明，目前在小于50km的基线上，其相对定位精度可达1~2×10-6，而在100km~500km的基线上可达10-6 ~ 10-7。随着观测技术与数据处理方法的改善，可望在大于1000km的距离上，相对定位精度可达到或优于10-8。
单击此处添加小标题
系统组成
由六颗独立轨道的极轨卫星组成，轨道倾角i =90°；卫星运行周期为T=107m；卫星高度约为H=1075km。
卫星星座
地面设有4个卫星跟踪站； 1个计算中心；1个控制中心；2个注入站；1个天文台（海军天文台）。
地面统
01
02
技术特点
定位精度
04
卫星信号
03
卫星性能
02
定轨精度
01
单击此处添加副标题
202X
GPS技术与应用
卫星无线电导航系统
子午卫星导航系统（TRANSIT） 全球定位系统（GPS） 全球导航定位系统（GLONASS） 双星导航定位系统（北斗一号） 伽俐略系统（GAILILEO）
1957年10月，世界上第一颗人造地球卫星由前苏联成功发射，是人类致力于现代科学技术发展的结晶，它使空间科学技术的发展，迅速地跨入了一个崭新的时代。
Accuracy in:

GPS 在陆地自主车和半自主遥控 靶车定位上的应用
• GPS系统具有定位精度高、全天候、实时性、测 站无须通视、使用方便等优点，并且所有成果均 通过数据来实现，便于数字化管理，所以GPS 已 被广泛用于社会生活的各个领域，如工程、交通、 气象、国防、水利、环报、安全保卫、定时等。 我国从80 年代起开始引进GPS接收机极其技术， 目前，GPS也在我国得到了全面广泛地应用。下 面简要介绍GPS 定位系统在陆地自主车和半自主 遥控靶车项目中应用。
4.1 GPS 在陆地自主车项目中的应用
• 移动式机器人是一种能够在各种环境中自主或半 自主移动的智能机器人，在路径跟踪控制过程中， 路径点的获取就是由GPS 定位系统提供的，由于 跟踪精度较高，采用差分GPS 接收方法，精度可 达到0.5m。
4.2 GPS 在制导导弹遥控靶车上的应用
• 遥控靶车是半自主机器人，GPS定位系统的作用 是在遥控状态或遥控示教再现状态下保证靶车不 超过预定的边界。因此其精度可以很低，采用单 接收机。
3.3 C/A 码
• C/A 码是用于跟踪、锁定和测量的伪随机码。它 是由m 序列优选对组合码形成的Gold码(G码)。G 码是由两个长度相等而互相关极大值最小的m序 列码逐位进行模2相加构成的。改变产生它的两个 m序列的相对相位，就可以得到不同的码。对于 长度为N=2n-1的m 序列每两个码可以产生N个G。 码G码最主要的优点在于广泛用于多址通信。这 是GPS采用G码作为C/A 码的主要原因。
• 因为P码的码长为6.19X1012 ，所以在不知道P码 结构的情况下，是无法捕获P码。由于在试验期间， 某些厂家已经掌握捕获P码的技术，产出P码接收 机，因此美国国防部又实行了AS政策，即在P码上 又增加了极度保密的W码，且绝对禁止非特许用户 使用。P码的码元宽度为0.098us,相当于29.3m。 若两个序列的码元测量误差为码宽的1/10 1/20 … 1/100，此时相应的测距误差为2.93 ---0.293m，为 C/A 码测距误差的1/10。故称C/A 码为粗测码P码 为精测码。