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- 2023-04-21 01:56:02 发布
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第三节 全球定位系统及其应用
[学习目标] 1.了解全球定位系统(GPS)的概念、基本组成和工作过
程。2.能运用实例，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。
一、全球定位系统
1．概念：简称 GPS，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：21 颗工作卫星、3 颗备用卫星。
(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：GPS 接收机包括接收机硬件、GPS 数据处理软件等
用户设备。
3．GPS 接收机
(1)功能：用于接收 GPS 卫星发射的信号。
(2)种类Error!
二、全球定位系统与定位导航
1．特点：全天候、高精度、自动测量。
2．主要功能：定位和导航。
3．应用：最初用于军事，目前已扩展到以下领域：
(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、精细农业服务等。
教材 P96 图 3－44 GPS 空间星座
阅读时可结合下列问题进行：
(1)GPS 空间卫星分布在几个轨道上？每相邻两个轨道间的夹角
是多少？每个轨道有几颗 GPS 卫星？(6 60° 4)
(2)在 GPS 系统中，共有多少颗 GPS 卫星？它们都是工作卫星吗？
(24 不是，有 3 颗是备用卫星)
(3)要确定某点的三维信息至少需要几颗 GPS 卫星提供信号？(4)
主题一 全球定位系统
春节前夕的最后一次航天发射，以北斗三号“一箭双星”的完美
入轨告终。这是北斗三号的第五和第六颗卫星，也是整个北斗卫星导
航系统的第二十八和第二十九颗卫星。2018 年，北斗卫星导航系统工
程迎来了高密度发射的组网年。按照计划，今年长三甲系列运载火箭
将通过 10 次飞行，将 18 颗北斗导航卫星送入轨道。
(1)我国北斗卫星导航系统最基本的功能是什么？
试答：定位和导航。
(2)如何确定地物的精准位置？
试答：确定地物的经度位置、纬度位置和海拔即可。
全球定位系统的功能、工作过程、用途及特点
GPS 接收机界面解读
一般在 GPS 接收机上能读出以下几项信息，以右图为例：
(1)经纬度位置：如图所示，GPS 接收机所在的经纬度位置是
(39°58′27.9″N,116°18′50.2″E)。
(2)高度：如上图所示，GPS 接收机所在的高度是 H＝109 m±5.7 m，
即为 103.3 m～114.7 m。
(3)搜索到的卫星：卫星分布图描绘了 GPS 接收机所处位置(圆心)
仰望天空能搜索到的卫星，大圆表示地平线，小圆为抬头以 45°角仰望
天空的范围，越靠近圆心，卫星信号越强，图片表示当前能搜索到第 02、
07、08、11、20、27、28、31 号八颗卫星。卫星号是卫星发射时的序
号，最大序号已经大于 24。
(4)信号强弱：数字表示被接收到信号的卫星编号，黑色柱的长短
表示信号强弱。图片表示接收到第 02、07、08、11、20、27、28、31
号八颗卫星的信号，其中第 02 号和第 20 号卫星的信号比较弱。
1．思考领悟
(1)三维坐标就是我们平时所说的地理位置吗？
提示：我们平常所说的地理位置包括多种类别，如海陆位置、经
纬度位置、经济地理位置等，其中经纬度位置仅是二维坐标，而三维
坐标是由经度、纬度和海拔组成的。
(2)在 GPS 汽车导航系统中，信息在汽车、卫星和服务中心之间是
怎样传递的？
提示：在 GPS 汽车导航系统中，汽车中的 GPS 用户设备接收了
GPS 卫星信息；解算出本车的位置、速度等信息，并通过无线电信号
传递至服务中心，服务中心再根据汽车所在位置，及时通过语音提示
为汽车导航。
2．题组实践
GPS 最初是为军事应用而建立的，至今仍然由美国国防部控制。
下图是装备了军用 GPS 接收机的美国驻伊士兵图。结合所学知识完成
(1)～(3)题。
(1)获取 GPS 观测数据的是( C )
A．空间卫星 B．主控站
C．监控站 D．信息注入站
解析：监控站的功能是获取 GPS 卫星的观测数据并传给主控站。
(2)配备 GPS 接收机的美国士兵随时都可获得工作卫星提供的
( B )
①三维位置 ②三维方向
③运动速度和时间 ④伊军士兵位置
A．①②④ B．①②③
C．②③④...
[学习目标] 1.了解全球定位系统(GPS)的概念、基本组成和工作过
程。2.能运用实例，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。
一、全球定位系统
1．概念：简称 GPS，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：21 颗工作卫星、3 颗备用卫星。
(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：GPS 接收机包括接收机硬件、GPS 数据处理软件等
用户设备。
3．GPS 接收机
(1)功能：用于接收 GPS 卫星发射的信号。
(2)种类Error!
二、全球定位系统与定位导航
1．特点：全天候、高精度、自动测量。
2．主要功能：定位和导航。
3．应用：最初用于军事，目前已扩展到以下领域：
(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、精细农业服务等。
教材 P96 图 3－44 GPS 空间星座
阅读时可结合下列问题进行：
(1)GPS 空间卫星分布在几个轨道上？每相邻两个轨道间的夹角
是多少？每个轨道有几颗 GPS 卫星？(6 60° 4)
(2)在 GPS 系统中，共有多少颗 GPS 卫星？它们都是工作卫星吗？
(24 不是，有 3 颗是备用卫星)
(3)要确定某点的三维信息至少需要几颗 GPS 卫星提供信号？(4)
主题一 全球定位系统
春节前夕的最后一次航天发射，以北斗三号“一箭双星”的完美
入轨告终。这是北斗三号的第五和第六颗卫星，也是整个北斗卫星导
航系统的第二十八和第二十九颗卫星。2018 年，北斗卫星导航系统工
程迎来了高密度发射的组网年。按照计划，今年长三甲系列运载火箭
将通过 10 次飞行，将 18 颗北斗导航卫星送入轨道。
(1)我国北斗卫星导航系统最基本的功能是什么？
试答：定位和导航。
(2)如何确定地物的精准位置？
试答：确定地物的经度位置、纬度位置和海拔即可。
全球定位系统的功能、工作过程、用途及特点
GPS 接收机界面解读
一般在 GPS 接收机上能读出以下几项信息，以右图为例：
(1)经纬度位置：如图所示，GPS 接收机所在的经纬度位置是
(39°58′27.9″N,116°18′50.2″E)。
(2)高度：如上图所示，GPS 接收机所在的高度是 H＝109 m±5.7 m，
即为 103.3 m～114.7 m。
(3)搜索到的卫星：卫星分布图描绘了 GPS 接收机所处位置(圆心)
仰望天空能搜索到的卫星，大圆表示地平线，小圆为抬头以 45°角仰望
天空的范围，越靠近圆心，卫星信号越强，图片表示当前能搜索到第 02、
07、08、11、20、27、28、31 号八颗卫星。卫星号是卫星发射时的序
号，最大序号已经大于 24。
(4)信号强弱：数字表示被接收到信号的卫星编号，黑色柱的长短
表示信号强弱。图片表示接收到第 02、07、08、11、20、27、28、31
号八颗卫星的信号，其中第 02 号和第 20 号卫星的信号比较弱。
1．思考领悟
(1)三维坐标就是我们平时所说的地理位置吗？
提示：我们平常所说的地理位置包括多种类别，如海陆位置、经
纬度位置、经济地理位置等，其中经纬度位置仅是二维坐标，而三维
坐标是由经度、纬度和海拔组成的。
(2)在 GPS 汽车导航系统中，信息在汽车、卫星和服务中心之间是
怎样传递的？
提示：在 GPS 汽车导航系统中，汽车中的 GPS 用户设备接收了
GPS 卫星信息；解算出本车的位置、速度等信息，并通过无线电信号
传递至服务中心，服务中心再根据汽车所在位置，及时通过语音提示
为汽车导航。
2．题组实践
GPS 最初是为军事应用而建立的，至今仍然由美国国防部控制。
下图是装备了军用 GPS 接收机的美国驻伊士兵图。结合所学知识完成
(1)～(3)题。
(1)获取 GPS 观测数据的是( C )
A．空间卫星 B．主控站
C．监控站 D．信息注入站
解析：监控站的功能是获取 GPS 卫星的观测数据并传给主控站。
(2)配备 GPS 接收机的美国士兵随时都可获得工作卫星提供的
( B )
①三维位置 ②三维方向
③运动速度和时间 ④伊军士兵位置
A．①②④ B．①②③
C．②③④...