湘教版高中地理必修三第三章第三节《全球定位系统及其应用》 4

1999年 3月 27日 ， 北 约 部 队 一 架 F 117A隐 形 战 斗 机被 南 联 盟 防 空 部 队 击 落 。 飞 行 员 在 跳 伞 的 一 刹 那 ， 通 过 手持 型 信 号 发 射 器 发 出 紧 急 呼 救 信 号 。 6小 时 后 ， 一 架MH 60G搜 索 救 援 直 升 机 降 落 在 飞 行 员 面 前 ， 把 飞 行 员接 上 直 升 机 并 安 全 返 回 基 地 。 请 问 ： 飞 行 员 发 出 的 呼 救 信号 是 什 么 信 号 ？ G PS系 统 信 号G PS技 术在 伊 拉 克 战 争 中 ， 伊 拉 克 点 燃 巴 格 达 周 围 的战 壕 石 油 ， 阻 碍 美 军 进 攻 。 但 美 军 事 专 家 指出 ， 烟 雾 对 于 美 军 的 卫 星 制 导 导 弹 没 有 影 响 。请 问 ：美 军 的 卫 星 制 导 导 弹 采 用 的 技 术 是 什 么 技 术 ？ 1、 自 主 阅 读 教 材 ， 思 考 下 列 问 题 ：什 么 是 全 球 定 位 系 统 ?它 由 哪 几 部 分 组 成 ?全 球 定 位 系 统 的 基 本 原 理 是 什 么 ?GPS接 收 机 包 括 哪 几 种 ?全 球 定 位 系 统 应 用 领 域 包 括 哪 些 ? 1、 概 念 利 用 卫 星 在 全 球 范 围 内 适 时 进 行 导 航 与 定 位 的 系 统 。全 球 地 面 连 续 覆 盖 、 全 天 候 工 作 ， 不 受 天 气 的 影 响 。提 供 三 维 坐 标 （ 经 度 、 纬 度 和 高 程 ） 。实 时 定 位 速 度 快 ， 精 度 高 ： 单 机 定 位 精 度 优 于 10米 ， 采 用 差 分 定 位 ， 精 度 可 达 厘 米 级 和 毫 米 级 。观 测 站 之 间 无 需 通 视 ， 观 测 时 间 短 ； 抗 干 扰 性 能 好 ， 保 密 性 强 ； 操 作 简 便 。功 能 多 ， 应 用 广 。2、 特 点一 、 全 球 定 位 系 统 （ GPS)全 能 型 、 全 球 性 、 全 天 候 、 连 续 性 、 实 时 性 。高 精 度 、 自 动 化 、 高 效 益 二 、 全 球 定 位 系 统 （ G PS） 的 组 成 ： 空 间 星 座（ 24颗 卫 星 ） 用 户 系 统（ 接 收 设 备 ） 地 面 空 间 系 统 （ 1个 主 控 站 、 3个 注 入 站 、 5个 监 控 站 ）G PS由 三 部 分 组 成（ 1） 空 间 部 分 空 间 星 座 ：由 21颗 工 作 卫 星 和 3颗 在 轨 备 用 卫 星 组 成 ；任 何 时 候 、 任 何 地 点 能 观 测 到 4颗 以 上 卫 星 ，并 接 收 无 线 电 发 射 机 连 续 播 发 的 GPS信 号 。 读 图 思 考 ： 相 邻 两 个 G PS星 座 卫 星 轨 道 平 面 之 间 的 夹 角 是 多 少 度 ? 每 个 卫 星 轨 道 上 各 有 几 颗 卫 星 ?它 们 两 两 相 隔 多 少 度 ?答 案 ： 60度 。 G PS卫 星 星 座 记 作(2l+3)G PS星 座 。 24颗 卫 星 均 匀 分 布 在 6个轨 道 平 面 内 ， 各 个 轨道 平 面 之 间 的 夹 角 为60度 。4颗 ； 90度 。 每 个 轨 道 平 面 内 有 4颗 卫 星 ， 各 颗 卫 星 之间 的 升 交 角 距 相 差 90度 。 (2)地 面 控 制 部 分 地 面 监 控 系 统 G PS工 作 卫 星 的 地 面 监控 系 统 包 括 1个 主 控 站 、 3个 注 入 站 和 5个 监 测 站 。 监 控 站 ： 获 取 GPS卫 星 观 测数 据 ， 并 将 数 据 传 送 至 主 控 站 。主 控 站 ： 收 集 各 监 控 站 提 供 的GPS卫 星 的 全 部 观 测 数 据 ，计 算 GPS卫 星 轨 道 与 卫 星 时 钟数 据 。注 入 站 ： 每 天 将 主 控 站 计 算 出 的 导 航 数 据 及 主 控 站 的 指 令 ，注 入 每 颗 GPS卫 星 。 （ 3） 用 户 系 统 G PS信 号 接 收 机 用 户 系 统 用 于 接 收 G PS卫 星 发 射 的 信 号 。 GPS接 收 机 包 括 接 收 机硬 件 、 GPS数 据 处 理 软 件等 用 户 设 备 。 硬 件 由 天 线 单 元 和 接 收单 元 两 大 部 分 组 成 。 GPS接 收 机 能 够 捕 获 到GPS卫 星 的 信 号 ， 实 时 计算 出 三 维 坐 标 、 速 度 以 及 时 间 。 GPS卫 星 发 送 的 导 航 定 位 信 号 ， 是 一 种 可 供 无 数 用 户 共享 的 信 息 资 源 。 对 于 陆 地 、 海 洋 和 空 间 的 广 大 用 户 ， 只 要用 户 拥 有 能 够 接 收 、 跟 踪 、 变 换 和 测 量 GPS信 号 的 接 收 机 ，就 可 以 在 任 何 时 候 用 GPS信 号 进 行 导 航 定 位 测 量 。 GPS系 统 的 工 作 过 程 G PS定 位 原 理 ： 颗 卫 星 定 位 一 点1234 S1S3S4 S2 定 位 星 座思 考 ： GPS的 定 位 原 理 是 什 么 ?卫 星 不 间 断地 发 送 自 身的 星 历 参 数和 时 间 信 息 ，用 户 接 收 到这 些 信 息 后经 过 计 算 ， 求 出 接 收 机的 三 维 位 置 、三 维 方 向 以及 运 动 速 度和 时 间 信 息 。 要 实 现 地 面 接 收 机 的 定 位 ， 地 面 观 测 者最 少 要 观 测 到 4颗 卫 星 ， 因 为 要 解 算 观测 站 点 的 三 维 坐 标 ， 必 须 观 测 到 4颗 以上 的 GPS卫 星 ， 这 4颗 卫 星 被 称 为 定 位星 座 。 若 只 能 收 到 3颗 卫 星 的 信 号 时 ，它 只 能 计 算 出 二 维 坐 标 （ 经 度 、 纬 度 ） 。全 球 任 何 地 点 和 任 何 时 刻 ， 要 获 得 准 确 的 三 维 信 息 （ 经 度 、 纬 度 和 高 程 ） ， 地 平 面 上 空 至 少 要 有 4颗 G PS 卫 星 （ 定 位 卫 星 ） ；若 要 确 定 一 事 物 所 处 的 位 置 ， 使 用 的 卫 星 不 少 于 3颗 。 手 机 和 手 表 上 的 GPS 手 持 型 的 GPS 测 绘 使 用 的 GPS 航 空 与 航 海 使 用 的 GPS 四 、 G PS 接 收 机 的 类 型根 据 用 途 分 类 ， GPS接 收 机 分 为 ： 导 航 型 接 收 机 、 测 地 型 接 收 机 、 授 时 接 收 机 。类 型 应 用 特 点导 航 型接 收 机测 地 型接 收 机授 时 接收 机 学 会 使 用 “ G PS接 收 器 ” G PS接 收 机 是 用 于 接 受 GPS卫 星 定 位 信 息 的 用 户 设 备 ，其 有 两 大 主 要 用 途 ： 定 位 和 导 航 。 GPS12是 美 国 GARMIN公司 于 1998年 推 出 的 全 中 文 接 收 机 ， 是 目 前 国 内 市 场 上 的 一款 主 流 机 型 。 如 图 ： 内 置 天 线翻 页光 标 键定 位 键输 入 键显 示 屏导 航 键开 机 键退 出 键 定 位 用 G PS接 收 机 定 位 ， 详 细 步 骤 如 下 ： A:开 机 接 收 卫 星 信 号 ， 显 示 收 星 画 面 如 图 ： 收 星 画 面 接 收 到 的 卫 星不 能 低 于 3颗 ， 要 选 屋 外 无 障 碍 物 的 地 区 接 收 。卫 星 方 位 ： 上 北 下 南 ， 左 西 右 东 。卫 星 仰 角 ： 中 心 相 当 于 所 处位 置 正 上 方 ， 大 圆 代 表 地 平线 ， 中 间 圆 为 45度 仰 角 。卫 星 编 号 ： 图 中 数 字 表 示 地平 线 上 方 的 卫 星 ， 数 字 反 白表 示 卫 星 未 收 到 。黑 框 条 图 ： 表 示 接 收 到 的 卫 星 信 号 的 强 弱 ， 黑 条 越 高 ， 代 表信 号 越 强 ； 如 果 是 白 框 条 ， 表 示 该 颗 卫 星 正 处 于 跟 踪 状 态 ；如 果 黑 条 和 白 框 条 都 没 有 ， 表 示 还 未 收 到 该 星 信 号 。 一 般 来 说 ， 圆 圈 中 卫 星 越 靠 近 中 心 ， 接 收 到 的 卫 星 信 号 越 强 。 如 图中 接 收 到 10颗 卫 星 ， 而 且 信 号 比 较 强 。 地 平 线卫 星编 号卫 星信 号 B:连 续 按 翻 页 键 或 退 出 键 ,切 换 至 数 据 查 询 画 面 ,如 图 所 示 ， 数 据 查 询 画 面 表 示 接 收 点 的 具 体 信 息 。航 向 ： 运 动 时 的 方 向 ， 它的 角 度 是 以 正 北 为 0 ，顺 时 针 逐 渐 增 加 ， 正 东 为90 ， 正 西 为 270 ，因 此 运 动 时 可 以 椐 此 判 断方 向 。 航 速 ： 为 固 定 显 示 数 据 不能 更 改 ， 当 接 收 卫 星 后 卫星 会 自 动 根 据 你 的 运 动 情 况 测 定 该 值 。航 程 ： 相 当 于 里 程 表 ， 记 录 航 行 过 的 实 际 路 程 。高 度 ： 显 示 你 所 处 点 的 海 拔 高 度 。 图 中 高 度 是 17m。坐 标 ： 接 收 点 的 经 纬 度 。 图 中 坐 标 是 32 36 53.9 N、120 54 19.2 E。 时 间 ： 采 用 卫 星 钟 授 时 。 C:定 位 键 ， 显 示 标 定 位 置 画 面 。 如 图 中 显示 航 点 编 号 为 005、 经 纬 度 为 32 03.232 N，118 45.923 E等 信 息 。 五 、 全 球 定 位 系 统 与 定 位 导 航1、 G PS静 态 导 航 定 位 与 动 态 导 航 定 位 ： 静 态 定 位 中 ， G PS接 收 机 在 捕 获 和 跟 踪 G PS卫 星 的过 程 中 固 定 不 变 ， 接 收 机 高 精 度 地 测 量 GPS信 号 的 传 播 时间 ， 利 用 GPS卫 星 在 轨 的 已 知 位 置 ， 解 算 出 接 收 机 天 线 所在 位 置 的 三 维 坐 标 。 导 航 精 度 达 到 厘 米 级 甚 至 毫 米 级 。 动 态 定 位 则 是 用 GPS接 收 机 测 定 一 个 运 动 物 体 的 运 行轨 迹 。 GPS信 号 接 收 机 所 位 于 的 运 动 物 体 叫 做 载 体 （ 如 航行 中 的 船 舰 、 空 中 的 飞 机 、 行 走 的 车 辆 等 ） 。 载 体 上 的GPS接 收 机 天 线 在 跟 踪 GPS卫 星 的 过 程 中 相 对 地 球 而 运 动 ，接 收 机 用 GPS信 号 实 时 地 测 得 运 动 载 体 的 状 态 参 数 （ 瞬 间三 维 位 置 和 三 维 速 度 ） 。 导 航 精 度 达 到 1米 以 内 ， 速 度 测量 达 到 厘 米 级 精 度 ， 时 间 测 量 达 到 毫 微 秒 级 精 度 。 2、 G PS 的 用 途 ： G PS最 初 就 是 为 军 方 提 供 精 确 定 位 而 建 立 的 ， 至 今 它仍 然 由 美 国 军 方 控 制 。 军 用 GPS产 品 主 要 用 来 确 定 并 跟 踪在 野 外 行 进 中 的 士 兵 和 装 备 的 坐 标 、 给 海 中 的 军 舰 导 航 、为 军 用 飞 机 提 供 位 置 和 导 航 信 息 等 。 目 前 G PS 系 统 的 应 用 已 经 十 分 广 泛 ： 交 通 、 邮 电 、 地 矿 、 建 筑 ， 以 及 农 业 、 气 象 、 土 地 管理 、 金 融 、 公 安 部 等 部 门 ； 监 测 地 壳 的 微 小 移 动 来 帮 助 预 报 地 震 ， 与 GIS、 RS结 合为 资 源 调 查 、 工 程 管 理 、 精 细 农 业 服 务 ； 进 行 海 陆 空 导 航 、 导 弹 的 制 导 、 大 地 测 量 和 工 程 侧 量的 精 密 定 位 、 时 间 的 传 递 和 速 度 的 测 量 等 。 阅 读 ： 车 载 G PS 的 功 用信 息 接 收 信 息 发 射 应 用 领 域通 过 车 载GPS， 可以 在 显 示屏 上 及 时查 看 车 辆所 在 的 经纬 度 、 运行 轨 迹 、速 度 、 行进 方 向 等 车 载 电 台 把 定 位 信息 发 送 给 监 控 中 心 ，在 电 子 地 图 上 显 示出 来 ， 可 对 车 辆 进行调 度指 挥 城 市 公 共 汽 车 调 度 管 理 ，旅 游 区 车 辆 报 警 与 调 度 ，海 关 、 公 安 、 海 防 等 部 门对 车 辆 的 调 度 与 监 控 G PS 在 航 海 、 航 空 导 航 中 的 应 用应 用类 型 应 用 领 域 应 用 作 用航 海应 用 向 用 户 提 供 船 舶 位 置 、 航 速 、航 向 信 息 、 海 图 、 海 迹 显 示 避 免 船 只 冲 撞 ， 确 保航 行 安 全把 自 己 的 位 置 和 航 向 发 送 到航 海 管 理 中 心 便 于 中 心 的 跟 踪 、 搜寻 和 救 援航 空应 用 空 域 航 路 、 着 陆 、 机 场 监 视和 管 理 实 现 空 域 划 分 、 空 中交 通 流 量 管 理 、 飞 行路 径 管 理 警 察 是 如 何 追 上 窃 贼 的 ？救 护 车 上 安 装 了 GPS设 备 ， GPS不断 发 出 救 护 车 位 置 信 息 ， 警 察 就 可以 根 据 GPS提 供 的 信 息 准 确 定 位 被盗 救 护 车 所 在 位 置 ， 发 现 追 踪 并 逮捕 盗 车 窃 贼 。 1、 有 关 GPS的 特 点 的 叙 述 错 误 的 是 （ ） A全 天 候 ， 不 受 天 气 影 响 B全 球 覆 盖 ， 不 受 地 域 限 制 C快 速 省 时 高 效 率 D只 能 对 低 速 运 动 物 体 进 行 定 位 和 导 航2、 GPS卫 星 定 位 的 基 本 原 理 是 ， 地 面 上 任 何 一 点 ， 在 任 一 时 刻 ， 地 平 面 上 空 至 少 有 多 少 颗 GPS卫 星 （ ） A 3颗 B 4颗 C 21颗 D 24颗3、 全 球 定 位 系 统 的 功 能 在 于 （ ） 、 为 各 类 用 户 提 供 精 密 的 三 维 坐 标 、 为 用 户 提 供 飞 机 遥 感 影 像 C、 为 用 户 提 供 卫 星 遥 感 图 像 D、 供 用 户 随 时 查 询 有 关 地 理 信 息4、 通 过 手 持 信 号 系 统 ， 救 援 队 可 以 不 断 地 得 知 遇 险 队 员 的 位 置 ， 并 很 快 到 达 被 救 援 的 人 员 所 在 地 。 这 主 要 是 利 用 了 这 一 技 术 的 哪 一 特 征 （ ） A全 天 候 B连 续 性 C 全 能 性 D 全 球 性D BAB RS技 术 、 GIS技 术 、 GPS技 术 等 现 代 化 技 术 是 国 土 整 治和 区 域 发 展 研 究 中 应 用 比 较 广 泛 的 技 术 手 段 。 回 答 ：1、 通 过 地 图 、 遥 感 图 像 、 野 外 考 察 等 获 得 的 数 据 在 GIS技术 程 序 中 属 于 （ ） A数 据 处 理 B信 息 源 C数 据 库 D表 达2、 中 央 电 视 台 每 天 新 闻 节 目 中 提 供 的 卫 星 云 图 主 要 使 用 了 （ ） 遥 感 技 术 地 理 信 息 技 术 全 球 定 位 技 术 A B C D 2、 能 在 很 短 时 间 内 获 得 全 面 资 料 的 技 术 是 （ ） A、 遥 感 技 术 B、 地 理 信 息 技 术 C、 全 球 定 位 技 术 D、 电 子 通 信 技 术4、 要 想 随 时 知 道 自 己 所 处 位 置 的 地 理 坐 标 ， 需 要 拥 有（ ） A、 全 球 定 位 技 术 B、 GPS信 号 接 收 机 C、 地 理 信 息 技 术 D、 遥 感 技 术BA A B