《高三地理全球定位系统GPS的原理及运用.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高三地理全球定位系统GPS的原理及运用.ppt（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、全球定位系统的原理 概念 全球定位系统的组成 美国GPS发展历程 在伊拉克战争中 曾经有记者问一位飞行员 你知道去轰炸哪个城市吗 飞行员回答 不知道 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 投下采用GPS导航的炸弹掉头就走 跟我玩游戏机没哈两样 这个例子是现代战争中引用GPS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 我们也需要了解GPS 全球定位系统这种现代地理信息技术 到底什么是GPS呢 概念 GPS 是英文GlobalPositioningSystem的缩写词 其意为 全球定位系统 该系统是以人造卫星为基础来确定地球上某一点精确位置的定位系统 便携式的G
2、PS接收机 一般有电视遥控器大小 上面有按键和液晶显示 可以接收GPS卫星所发送的信号 人们走到某个地方 按上几下按键 液晶就会标示出所在地的经纬度 如果拿它配合精度很高的地图使用 就可以到达任何预定的地点 全球定位系统的组成 用户接收系统 空间卫星系统 地面监控系统 三大子系统 1 空间卫星系统空间卫星系统由均匀分布在6个轨道平面上的24颗高轨道工作卫星构成 各轨道平面相对于赤道平面的倾角为55 轨道平面间距60 在每一轨道平面内 各卫星夹角距差为90 任一轨道上的卫星比西边相邻轨道上的相应卫星超前30 空间系统的每颗卫星每12小时沿近圆形轨道绕地球一周 由星载高精度原子钟控制无线电发射机在
3、低躁音窗口 附近发射L1 L2两种载波 向全球的用户接收系统连续的播发GPS导航信号 GPS工作卫星组网保障全球任一时刻 任一地点都可对4颗以上的卫星进行观测 实现连续 实时地导航和定位 2 地面监控系统 地面监控系统由均匀分布在美国本土和三大洋的美军基地上的5个监测站 一个主控站和三个注入站构成 该系统的功能是 对空间卫星系统进行监控 控制 并向每颗卫星注入更新的导航电文 地面监测站的主要任务是用GPS接收系统测量每颗卫星的伪距和距离差 采集气象数据 并将观测数据传送给主控点 5个监控站均为无人职守的数据采集中心 主控站接受各监测站的GPS卫星观测数据 卫星工作状态数据 各监测站和注入站自身
4、的工作状态数据 根据上述各类数据 及时编算每颗卫星的导航电文传送给注入站 控制和协调监测站间 注入站间的工作 检验注入卫星的导航电文是否正确以及卫星是否将电文发给了GPS用户系统 诊断卫星工作状态 改变偏离轨道的卫星位置和姿态 调整备用卫星取代失效卫星 注入站接受主控站送达的各卫星导航电文并将之注入飞越其上空的每颗卫星 3 用户接收系统用户接收系统主要由以无线电传感和计算机技术支撑的GPS卫星接收机和GPS数据处理软件构成 GPS接收机能捕获 跟踪卫星 接收放大GPS信号并对信号进行解调和滤波处理 还原出GPS卫星发送的导航电文 解求信号在站星间的传播时间和载波相位差 实时地获得导航定位数据或
5、采用后处理的方式 获得定位 测速 定时等数据 问题探讨 按照理论 我们知道要保证地面各点能接收到信息只要3颗卫星就可以了 为什么我们要用4颗卫星呢 当GPS收到3颗卫星的信号 它只能计算出2维坐标 经度和纬度 这时它可能还会显示高度数据 但这数据是无效的 当GPS能够收到4颗及以上卫星的信号时 它能计算出本地的3维坐标 经度 纬度 高度 思考 1 相邻两个GPS星座卫星轨道平面之间的夹角是多少度 2 每个卫星轨道上各有几颗卫星 它们两者之间相隔多少度 60度 4颗 90度 3 利用GPS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 A 1颗B 2颗C 3颗D 4颗 4 无论是在
6、飞机或汽车上 还是在野外旅行考察 只要拥有手机大小的GPS信号接受机 你就能随时知道自己所在地的 A 季节B 天气C 地理坐标D 气候 D C 美国GPS发展历程 GPS实施计划共分三个阶段 第一阶段为方案论证和初步设计阶段 从1973年到1979年 共发射了4颗试验卫星 研制了地面接收机及建立地面跟踪网 第二阶段为全面研制和试验阶段 从1979年到1984年 又陆续发射了7颗试验卫星 研制了各种用途的接收机 实验表明 GPS定位精度远远超过设计标准 第三阶段为实用组网阶段 1989年2月4日第一颗GPS工作卫星发射成功 表明GPS系统进入工程建设阶段 1993年底实用的GPS网即 21 3 GPS星座已经建成 今后将根据计划更换失效的卫星 下面请另外两位同学给我们讲GPS的应用 鼓掌 欢迎
