全球定位系统及其应用
全球定位系统及其应用综述
全球定位系统及其应用综述Global Positioning System (GPS) is a satellite-based navigation system that enables users to determine their precise location on Earth. Developed and maintained by the United States government, GPS has revolutionized various fields such as transportation, mapping, and surveying. It works by using a network of satellites orbiting the Earth, which transmit signals that are received by GPS receivers on Earth. These signals allow the receivers to calculate their position, speed, and direction with high accuracy.全球定位系统（GPS）是一种基于卫星的导航系统，使用户能够确定自己在地球上的精确位置。
该系统由美国政府开发和维护，在交通、地图绘制和测量等领域引发了革命性变革。
GPS通过一组围绕地球运行的卫星网络来工作，这些卫星发送信号，由地球上的GPS接收器接收。
这些信号使接收器能够高精度地计算其位置、速度和方向。
The applications of GPS are vast and diverse. In the field of transportation, GPS is widely used in navigation systems for cars, trucks, and other vehicles. It helps drivers find their way to destinations, avoid traffic jams, and optimize their routes. Additionally, GPS is used in fleet management systems to track and monitor the location of vehicles in real-time, improving operational efficiency.GPS的应用广泛且多样。
PPT课件 高中地理 3.3 全球定位系统及其运用
20世纪80年代，苏联也建立了 自己的卫星定位导航。目前，欧洲 也在建立自己的卫星定位导航系统， 称为“伽利略计划”。而我国也成 功地研制了“北斗导航系统”，并 投入运营，这标志着中国在这一领 域也已经处于世界先进水平。
北 斗 卫 星 导 航 系 统 示 意 图
“北斗”卫星的战略运用
1.组成：包括三大部分 空间部分、地面控制部分、用户设备部分
液晶显示，导 不需要地面 航画面清晰， 设备，只要 配有背景灯， 收到卫星信 方便夜间操作，号，就能快 功能齐全 速定位，不 受天气、行 政区域的限 制
空间部分
为了减少误差，一般要求4颗卫星， 用于定位的4颗卫星称为定位星座。
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各轨道平面相对于赤道平面的倾角为55º ，轨道平面间距60º 。
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。
一、全球定位系统
（1）全球定位系统的组成 （2）全球定位系统的的基本原理 二、全球定位系统与定位导航
一、全球定位系统(GPS) Global positioning system 1.概念：具有海陆空进行全方位、实时三维导航与
定位功能的新一带卫星导航与定位系统。@
通俗地说：
利用卫星， 在全球范围 内适时进行 导航、定位 的系统
全球定位系统是美国从上世纪70年代开始研制，历时20年， 耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行 全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。 目前的全球覆盖率为98%。 在美国,GPS全球卫星定位技术与 “阿波罗”飞船登月,航天飞机升空,共同给列为20世纪“三大 航天工程” 它能够实时测量“四度”：经度、纬度、高度、速度。
gps的原理及其应用
GPS的原理及其应用1. GPS的原理GPS（全球定位系统）是一种通过卫星定位来确定地球上任意位置的系统。
其原理基于距离测量和三角定位。
1.1 距离测量GPS系统中有24颗卫星，它们围绕地球运行并向地面发送精确的时间信号。
用户接收到来自多颗卫星的信号后，通过测量信号的传播时间来计算用户与卫星之间的距离。
1.2 三角定位GPS系统至少需要接收到三颗卫星的信号以确定用户的位置。
通过在三个卫星上的已知位置和与这些卫星之间的距离，可以通过三角计算方法来定位用户的位置。
更多的卫星信号可以提高定位的准确性。
2. GPS的应用2.1 航海和航空GPS在航海和航空领域具有广泛的应用。
航海员和飞行员可以通过GPS确定他们的位置、航向和速度，以便更好地导航和控制航行路径。
2.2 汽车导航现代汽车导航系统几乎都使用了GPS技术。
通过GPS定位，汽车导航系统可以提供实时的导航指引，包括行驶方向、转向提示和道路交通情况等信息，帮助驾驶员更安全、高效地到达目的地。
2.3 手持设备定位手机、平板电脑和手持式GPS设备都可以利用GPS技术来定位。
这使得用户可以随时随地获得自己的地理位置信息，并在地图上查找周边设施、规划路线等。
2.4 建筑和测量在建筑领域和土地测量中，GPS可以提供准确的位置信息。
这对于工程测量、土地勘测和建筑设计等方面非常重要。
2.5 军事应用军事部门是GPS技术最早应用的领域之一。
GPS系统为军队提供了高精度的导航、目标定位和时间同步等功能，对于军事行动的成功至关重要。
2.6 太空探索在太空探索中，GPS系统被用于监测和导航航天器。
它可以提供准确的时间参考和航向信息，帮助航天器在太空中定位和导航。
2.7 天气预报GPS系统中的卫星可以通过测量大气中水蒸汽的含量来提供天气预报所需的数据。
这些数据对于预测天气模式、监测气候变化非常有帮助。
3. 总结GPS通过距离测量和三角定位原理，可以提供准确的地理位置信息。
它在航海、航空、汽车导航、建筑测量等诸多领域有重要应用。
全球定位系统及其应用
由于大气条件、卫星轨道和时钟误差等因素的影响，GPS定 位可能会受到一定程度的干扰，影响定位的稳定性。
05 GPS的未来发展
增强型定位技术
增强型定位技术是指利用多种传感器 和信号源来提高定位精度和可靠性的 技术。例如，通过结合GPS、 GLONASS、Galileo等不同卫星导航 系统的信号，可以实现更精确的定位。 此外，利用地面基站、Wi-Fi、蓝牙 等无线信号也可以辅助GPS定位，提 高定位精度和可靠性。
特点
全球覆盖、高精度、实时性、自动化、多功能性等。
GPS的发展历程
1958年
美国海军开始研发子午 仪卫星系统，作为远程 武器的精确制导工具。
1964年
子午仪卫星系统正式投 入使用，主要用于军事
和民用导航。
1973年
美国国防部将子午仪卫 星系统改进为全球定位
系统（GPS）。
1995年
GPS全面建成，并向全 世界提供无偿服务。
全球定位系统及其应用
contents
目录
• 全球定位系统概述 • GPS的工作原理 • GPS的应用领域 • GPS的限制与挑战 • GPS的未来发展
01 全球定位系统概述
定义与特点
定义
全球定位系统（GPS）是一种基于空间的无线电导航系统，利用导航卫星提供的位置和时间信息，实现对地球表 面和近地空间的任何地点进行高精度、连续、实时的导航和定位服务。
高速移动
在高速移动环境下，如车辆、飞机等 ，GPS信号的接收和处理受到多普勒 效应的影响，可能导致定位误差增大 。
动态环境中的多径效应
由于周围环境的快速变化，如建筑物 、树木等，GPS信号可能发生反射、 折射和散射，产生多径效应，影响定 位精度。
全球定位系统
北斗七星：斗柄东指，天下皆春；斗柄南指，天下皆夏； 斗柄西指，天下皆秋；斗柄北指，天下皆冬。
早先，人们曾利用星空来辨别方 向，后来发明了指南针、罗盘和六分 仪等仪器来帮助识别方向。在科学技 术高度发展的今天，人们开始使用 GPS来进行精确定位和导航。
由前苏联80年代开始建设，与美国GPS相似，也 由卫星星座、地面监控站和用户设备组成。空间部分也 由24颗卫星组成。由于精度不够，再加上经济无力补网， 后来在轨卫星陆续退役，目前只有6颗卫星可用，不能 独立组网，只能与GPS联合使用。 2.欧洲伽利略卫星导航系统 99年提出，专门为民用设计，21颗卫星，另加3颗覆盖 欧洲的静止轨道卫星，独立与GPS，但可以相互兼容和 操作。中国加入。
卫星分布图描绘 了在你处位置（圆 心）仰望天空能搜 索到的卫星，大圆 表示地平线，小圆 为抬以45°角仰望 天空的范围，越靠 近中心，卫星信号 越强。
数字表示被接收信号的卫星编号， 黑色柱长短表示信号的强弱。
手机和手表上的 GPS
手持型的 GPS
测绘使用的 GPS
GPS 信 号 接 收 机
航空与航海使用的 GPS
二、全球定位系统的应用
1、应用原理：定位导航（卫星不间断地发 送自身的数据参数和时间信息，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。）
思考与讨论： 车载GPS有哪些用途？
/20101214/n2782 98222.shtml
量管理以及飞行路线管理，保证了空中交通管 制的安全性和灵活性。通过GPS接收设备，民航
飞行员能驾机准确着陆并安全、及时收入停机
3.3-全球定位系统及其应用
3. GPS系统是哪些技术的结晶（ D ） ①航空航天技术 ②无线电通信技术 ③计算机技术 ④基因工程 A. ①②④ B. ①③④ C. ②③④ D. ①②③
5、农业方面
（2）在林业管理方面的应用 GPS技术在确定林区面积，估算木材量，计算可采伐木材 面积，确定原始森林、道路位置， 对森林火灾周边测量， 寻找水源和测定地区界线等方面可以发挥其独特的重要的 作用。 在森林中进行常规测量相当困难，而GPS定位技 术可以发挥它的优越性，精确测定森林位置 和面积，绘 制精确的森林分布图。 （3）GPS技术用于森林防火 它是在飞机的环动仪上安装热红外系统和GPS接收机， 使用这些机载设备来确定火灾位置，并迅速向地面站报告。
案例：2005年8月10日傍晚六点左右，飞达GPS监控中心接到要求查 询粤S4HXXX车辆位置的电话，原来驾驶该车辆的赵先生当天下午 被一伙歹徒劫持了，这伙歹徒打电话给赵先生的亲人勒索金钱，飞 达监控中心迅速查出该车辆停放在惠州市惠环镇离莞惠公路约100 米的地方，并将情况通知了公司的负责人。傍晚七点半，飞达公司 人员到达现场，利用先进的专用设备，很快发现该车辆，为了不打 草惊蛇，指示监控中心将车辆断油断电。后来，在当地警察的大力 追捕下，将一名探听虚实的贼抓获。警察根据他提供的指示很快找 回了被劫持了的赵先生，人和车都完好无损。经审讯，该团伙共有 八人，专门伺机对东莞的车主进行绑架勒索，已多次作案，想不到 这次栽在卫星定位手里。
农业、气象、土地管理、金融、 测绘、救援、公安等。
1.GPS在军事上 的应用
军事是GPS技术最 早的应用领域,主要是 为各种军事活动提供定 位导航.在现代战争中， 不仅陆、海、空三军， 而且许多高科技武器弹 药等，也都开始采用 GPS技术进行定位导航。
GPS测量原理及其应用
GPS测量原理及其应用GPS（全球定位系统）是一种通过卫星定位的导航系统，它通过收集地球上的卫星信号来测量位置，并在地球上的任何地点确定准确的位置信息。
GPS测量原理基于三个基本原理：三角测量、卫星运行轨道和卫星钟。
第一个原理是三角测量。
GPS接收器收到至少三个卫星的信号，通过测量这些信号的传播时间和卫星的位置信息，可以确定接收器的位置。
这是因为，接收器到达每个卫星的距离是已知的，而通过测量信号的传播时间，可以计算出接收器与每个卫星之间的距离。
通过三角测量原理，可以确定接收器的位置是三个卫星的交叉点。
第二个原理是卫星运行轨道。
GPS卫星的运行轨道是已知的，因此接收器可以测量每个卫星在任何时间的位置。
通过这些已知的卫星位置，接收器可以计算接收器到每个卫星的距离，并进一步确定接收器的位置。
第三个原理是卫星钟。
GPS卫星上搭载了高精度的原子钟，接收器会测量接收到的卫星信号的传播时间，并与卫星信号发送时的时间进行比较。
通过这些时间的差异，接收器可以计算出信号传播的距离。
GPS技术具有广泛的应用。
首先，GPS在导航领域有着重要的应用。
人们可以使用GPS接收器在车辆导航和航海中定位和导航。
此外，在物流和运输行业中，GPS可以帮助跟踪和监控货物的位置和运输进程。
在野外探险和登山等户外活动中，GPS可以帮助人们确定自己的位置，并找到最佳航线。
此外，GPS还应用于军事导航和空中交通控制等方面。
除了导航外，GPS还用于地球测量和地质勘探。
通过跟踪接收器的位置，可以精确测量大地构造和板块运动。
这对于研究地震和火山等自然现象，以及制定地震预警系统非常重要。
此外，GPS还用于测量湖泊和河流的水位变化，监测冰川和地壳运动，以及监控建筑物和桥梁的变形。
另外，GPS技术也被广泛应用于气象学。
通过在不同地点收集大气层的GPS观测数据，可以精确测量和预测大气的湿度、温度和压力等参数。
这对于天气预报和气候变化研究非常重要。
总之，GPS测量原理是基于三角测量、卫星运行轨道和卫星钟的原理。
全球定位系统(GPS)及其应用
第二节 GPS系统的构成
一、空间部分 （GPS卫星） 二、地面控制部分 （GPS监控站） 三、用户设备部分（ GPS应用软件等）
一、空间部分 （GPS卫星）
GPS系统目前共有24颗卫星（其中21颗 为工作卫星，其他3颗为备用卫星）分布 在6条固定的轨道上，绕地球运行。 每颗卫星以12h为周期，卫星向地面发 射两个波段的载波信号,连续向地面发送 关于时间和自身位置的精确信息。
其次，也为民用、商用提供定位、导航、测速、 授时等数据服务。
GPS 是一个高精度、全天候和全球性的无线电 导航、定位和授时的多功能系统（如卫星上安 置的原子钟可以精确测时），现已发展成为多 领域、多模式、多用途、多机型的国际性高新 技术产业。 各民用机构和国家纷纷采用措施提高 GPS 应用 的可靠性和定位精度。一方面建立独立的 GPS 卫星测轨系统；另一方面建立独立的卫星定位 系统。
四、中国北斗导航定位系统
我国自行研制了导航定位系统－北斗导航系统， 该系统的三颗卫星，北斗导航试验卫星1a，1b， 1c 到 2003 年 5 月 25 日都已经发射升空，系统在 2001年底开通运行。 在我国 GPS 的开发研究与应用不断在深化和广 化。特别是建立了全国永久性 GPS 跟踪网和相 应的通讯网络和数据处理设施。 GPS 接收机制造与生产也从无到有，工艺水平 也不断在提高，价格大大地低于进口的同类产
此外，GPS卫星还要接收和存储地面控制 站发送的导航信息，执行监控站的监控 指令，不断调整卫星姿态及在轨信息， 保证卫星按预定的轨道运行，通过原子 钟提供精密的时间标准。
二、地面控制部分
（GPS监控站）
地面监控系统是为了测量和调整卫星的工作状 态而设置的。
地面监控系统包括1个主控站、3个注入站和5 个监测站，分布在美国本土和其他国外空军基 地。 整个 GPS 地面监控部分，除主控站外均无人值 守。各站间用现代化的通讯系统联系起来，在 原子钟和计算机的驱动和精确控制下，各项工 作实现了高度的自动化和标准化。
GPS发展及其应用
GPS发展及其应用GPS（全球定位系统）是基于卫星导航的定位技术，它可以确定任何地点的精确位置，并随时提供导航和定位的信息。
从最初为军事目的而引入到现如今广泛应用于各个领域，GPS的发展经历了一系列的技术进步和应用扩展。
GPS最早是由美国国防部的导航和定位实验室（Naval Observatory）在1973年开始研发的，1978年首批12颗卫星发射并开始运行。
1993年，GPS的第24颗卫星发射成功，这标志着系统的初步完成。
随着时间的推移，GPS系统的卫星数量逐渐增加，信号的精确度和可靠性也不断提高。
GPS系统由三个部分组成：太空段、控制段和用户段。
太空段由24颗位于中轨道的卫星构成，它们不断地向地面发射信号，形成覆盖范围覆盖全球的定位服务。
控制段由位于地面的控制站和监测站组成，负责卫星的运行和维护，确保系统的正常运行。
用户段则是使用GPS接收器的个人、车辆或设备等，通过接收卫星发射的信号来实现定位和导航。
GPS的应用涵盖了众多领域。
首先，GPS在交通领域的应用十分广泛。
个人可以通过携带GPS接收器来进行汽车导航或步行导航，帮助他们准确地找到目的地。
公共交通工具上也常常配备GPS来实时监控车辆位置和到站时间，方便乘客出行。
此外，交通管理部门还利用GPS系统实施交通监管，通过车辆定位追踪路线和行驶速度，提供实时交通状况信息，帮助解决交通拥堵问题。
其次，GPS在农业领域有着重要的应用。
农民可以使用GPS技术来提高农作物的种植效率。
例如，在播种和施肥时，GPS可以提供准确的位置信息，农民可以根据这些信息精确地投放种子和肥料。
此外，农民还可以使用GPS来进行土壤分析和作物生长监测，了解土壤的养分情况和作物的健康状况，从而采取相应的措施来优化农作物的生长。
GPS还广泛应用于航空和航海领域。
在航空领域，GPS可以提供飞行员准确的位置和导航信息，在飞行过程中帮助飞机保持航线和高度。
在航海领域，GPS可以帮助船舶确定位置、规划航线，并提供海图和导航警告，以确保航行安全。
GPS全球定位系统及其应用介绍地理ppt
S 测
•24颗卫星分布在6个轨道平面上
量 •卫星寿命78年
原 理
•采用码分多址（CDMA）技术
与 •军民两用系统
应 用
•受美国国防部控制
目录
GPS计划实施的三个阶段
• G
P
方案论证和初步设计阶段
S
从1973年到1979年，共发射了4颗试验卫星。研制了地
测 面接收机及建立地面跟踪网。
• 量 全面研制和试验阶段
ＧＰＳ测量原理与应用
G
P
S
测
量 原
（ Global Positioning System - GPS）
理
与
应
用
目录
第一章 绪 论
G
P 1.1 ＧＰＳ卫星定位技术的发展
S
测 量
1.2 GPS系统组成
原
理 1.3 GPS在国民经济建设中的应用
与
应
用
目录
1.1 ＧPS卫星定位技术的发展
G １.１.１ 早期的卫星定位技术
理
与
1） 卫星数21+3颗；
应
用
2） 6个卫星轨道面，轨道倾角55度；
3） 卫星高度为20200km,卫星运行周期为11小时58分；
4） 载波L1频率为1575.42MHz，L2为1227.60MHz。
目录
GPS工作卫星
G P
•在轨重量843.68kg，设计寿命七年半； •在轨时依靠太阳能电池及镉镍蓄电池供电；
原 理 与
从1979年到1984年，又陆续发射了7颗试验卫星，研制 了各种用途接收机。实验表明，GPS定位精度远远超过设计 标准。
应
• 用 实用组网阶段
全球卫星导航系统发展及其应用现状分析
全球卫星导航系统发展及其应用现状分析导语：全球卫星导航系统（Global Navigation Satellite System，GNSS）是由多颗卫星组成的系统，通过卫星信号提供位置、导航和定时服务。
目前全球主要的卫星导航系统包括美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧盟的Galileo和中国的北斗导航系统。
本文将对全球卫星导航系统的发展历程、当前应用现状进行分析，以及卫星导航系统在交通、农业、航空航天和智能交通等领域中的应用前景进行展望。
一、全球卫星导航系统发展历程卫星导航系统的发展可以追溯到20世纪60年代，当时美国开始研发全球定位系统（GPS）。
1978年，美国将GPS系统对民用进行开放，并于1994年实现全球覆盖。
随后，欧洲、俄罗斯和中国相继启动了自己的卫星导航系统研发项目，并取得了重要进展。
由于卫星导航系统的重要性和广泛应用，各国纷纷加大投入，提升卫星导航系统的精度和覆盖范围。
目前，全球主要的卫星导航系统已经进入了第三代，精度和稳定性得到了显著提升。
二、全球卫星导航系统应用现状1. 交通领域全球卫星导航系统在交通领域中的应用已经成为现实。
汽车、船舶和飞机等交通工具中广泛使用了卫星导航系统，帮助驾驶员进行定位导航、路径规划和交通状况查询。
在智能交通系统中，卫星导航系统也发挥着重要作用，通过实时跟踪车辆信息、提供交通状况预警等来优化交通流量，减少拥堵和事故发生。
2. 农业领域卫星导航系统在农业领域的应用主要体现在精准农业中。
农业机械配备了卫星导航系统，可以提供具有亚米级别精度的自动驾驶功能，实现高效的田间作业。
此外，卫星导航系统还可以提供土壤湿度监测、作物生长状况分析等数据，帮助农民做出更科学的决策。
3. 航空航天领域卫星导航系统在航空航天领域中的应用十分广泛。
航空器使用卫星导航系统进行精确定位和导航，在飞行过程中实现自动驾驶和自动降落。
此外，航空器还使用卫星导航系统获得精确的时间信息，用于飞行控制和航班调度。
高中地理必修三课件全球定位系统及其应用
运行监控
对列车进行实时监控，确保列车按照预定路线和时间表运行。
调度调整
根据列车位置和运行状态，合理调整列车运行顺序和时间，优化 运输效率。
05
全球定位系统在农业 领域的应用
精准农业实施策略
土壤养分管理
利用GPS定位技术，精确获取土壤养分分布数据，为精准施肥提供 依据。
系统组成
北斗系统由空间段、地面段和用 户段三部分组成，包括多颗卫星
、地面控制中心和用户终端。
服务特点
北斗系统提供全天候、全天时、高 精度的定位、导航和授时服务，同 时具备短报文通信能力。
应用领域
北斗系统已广泛应用于交通运输、 公共安全、海洋渔业、水文监测、 气象预报等领域。
03
全球定位系统在地理 信息系统中的应用
大气污染监测与治理效果评估
1 2
利用GPS技术定位污染源
结合遥感数据和地面监测站，快速准确地找到大 气污染物的排放源头。
实时监测空气质量
通过GPS定位布设的监测点，实时获取各区域的 空气质量数据，为污染预警和治理提供依据。
3ห้องสมุดไป่ตู้
治理效果评估
对比治理前后的空气质量数据，结合GPS定位信 息，评估治理措施的有效性和针对性。
结合GIS软件，对空间数据进行 可视化展示、空间分析和数据 挖掘，为决策提供支持。
导航与路径规划
利用GPS提供实时定 位服务，为车辆、行 人等提供导航服务。
提供实时交通信息播 报、语音提示等功能 ，提高驾驶安全性和 便利性。
结合电子地图和实时 交通信息，规划最佳 行驶路径，避开拥堵 路段。
灾害监测与应急响应
俄罗斯GLONASS系统
全球定位系统(GPS)详解
全球定位系统（GPS）详解全球定位系统（Global Positioning System - GPS）是美国从本世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。
经近10年我国测绘等部门的使用表明，GPS以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，赢得广大测绘工作者的信赖，并成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科，从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命。
全球定位系统(Global Positioning System,缩写GPS)是美国第二代卫星导航系统。
是在子午仪卫星导航系统的基础上发展起来的，它采纳了子午仪系统的成功经验。
和子午仪系统一样，全球定位系统由空间部分、地面监控部分和用户接收机三大部分组成。
按目前的方案，全球定位系统的空间部分使用24颗高度约2.02万千米的卫星组成卫星星座。
21+3颗卫星均为近圆形轨道，运行周期约为11小时58分，分布在六个轨道面上（每轨道面四颗），轨道倾角为55度。
卫星的分布使得在全球的任何地方，任何时间都可观测到四颗以上的卫星，并能保持良好定位解算精度的几何图形（DOP）。
这就提供了在时间上连续的全球导航能力。
地面监控部分包括四个监控间、一个上行注入站和一个主控站。
监控站设有GPS用户接收机、原子钟、收集当地气象数据的传感器和进行数据初步处理的计算机。
监控站的主要任务是取得卫星观测数据并将这些数据传送至主控站。
主控站设在范登堡空军基地。
它对地面监控部实行全面控制。
主控站主要任务是收集各监控站对GPS卫星的全部观测数据，利用这些数据计算每颗GPS卫星的轨道和卫星钟改正值。
上行注入站也设在范登堡空军基地。
它的任务主要是在每颗卫星运行至上空时把这类导航数据及主控站的指令注入到卫星。
这种注入对每颗GPS卫星每天进行一次，并在卫星离开注入站作用范围之前进行最后的注入。
(用)全球四大卫星定位系统
应用推广
通信
成功开展了北斗/GPS双模授时应用示范，突破了光纤拉远、 抗干扰螺旋天线等关键技术，研发了一体化卫星授时系统。
光纤
NB 时钟恢 复模块
PPS TOD
PPS
TOD
GPS天线
外时钟接口
天线一体化卫 天线 星授时系统 GPS/北斗 RRU RRU RRU
接收机
OCU
（室外时钟单元）
PPS TOD
防洪抗旱调度方案提供重要的保障。
应用推广
气象
研制成功了一系列气象测报型北斗终端设备，提出了实用可行
的系统应用解决方案，解决了国家气象局和各地气象中心气象
站的数字报文自动传输和可视化问题。
基于北斗的高原地区气象监测站
基于北斗的珠峰气象监测站
应用推广
配备700多台套。
林业
基于北斗的森林防火系统已成功用于实战，目前已经
中国“北斗”系统四大功能
•短报文通信：北斗系统用户终端具有双向报文通信功 能，用户可以一次传送40～60个汉字的短报文信息。 •精密授时：北斗系统具有精密授时功能，可向用户提 供20ns～100ns时间同步精度。 •定位精度：水平精度100米(1σ)，设立标校站之后为20 米(类似差分状态)。工作频率：2491.75MHz。 •系统容纳的最大用户数：每小时540000户。
北斗卫星导航系统﹝BeiDou（COMPASS）Navigation Satellite System﹞是北斗卫星导航系统示意图。中国正在实施 的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统。与美国GPS、俄 罗斯格罗纳斯、欧盟伽利略系统并称全球四大卫星导航系统。 北斗卫星导航系统由空间端、地面端和用户端三部分组成。 空间端包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。地面端 包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站。用户端由北斗 用户终端以及与美国GPS、俄罗斯“格洛纳斯” （GLONASS）、欧洲“伽利略”（GALILEO）等其他卫星 导航系统兼容的终端组成。
gnss原理及其应用
gnss原理及其应用GNSS（全球导航卫星系统）是一种基于卫星定位技术的导航系统，它利用地球轨道上的一组卫星来提供全球范围内的定位、导航和时间服务。
GNSS系统由多个卫星组成，其中包括美国的GPS（全球定位系统）、俄罗斯的GLONASS（全球导航卫星系统）、欧盟的Galileo（伽利略卫星导航系统）以及中国的北斗导航系统。
这些卫星通过发射射频信号，接收器接收这些信号并计算出自身的位置，从而实现导航功能。
GNSS的原理是通过三角测量来确定接收器的位置。
卫星发射信号包含有关卫星位置和时间的信息，接收器接收到至少4个卫星的信号后，可以使用三角测量方法计算出自身的位置。
每个卫星的信号都带有一个时间戳，接收器通过测量信号传播的时间来计算距离，并使用多个卫星的距离来确定位置。
GNSS的应用非常广泛。
首先，它在民用领域被广泛应用于定位和导航。
人们可以使用GNSS系统在城市、乡村、海洋等各种环境中准确确定自己的位置，从而实现导航功能。
这对于司机、船员、登山者等需要导航的人来说非常重要。
GNSS在军事领域也有广泛的应用。
军事部门利用GNSS系统来进行定位和导航，以支持各种作战行动。
此外，GNSS系统还可以用于导弹、飞机等武器系统的制导和控制。
GNSS还在测绘、地质勘探、航空航天、农业等领域有着重要的应用。
在测绘领域，GNSS可以提供高精度的地理数据，用于绘制地图和测量地球表面的变化。
在地质勘探中，GNSS可以用于监测地壳运动和地震活动。
在航空航天领域，GNSS是飞机和航天器导航系统的重要组成部分。
在农业领域，GNSS可以用于精确农业管理，如精确播种、施肥和灌溉。
总的来说，GNSS是一种基于卫星定位技术的导航系统，它通过三角测量来确定接收器的位置。
GNSS的应用非常广泛，包括民用领域的定位和导航，军事领域的作战行动支持，以及测绘、地质勘探、航空航天、农业等领域。
随着技术的不断发展，GNSS系统的性能将不断提高，为各个领域带来更多的创新和发展机会。
3.3全球定位系统及其应用
应用作用
2、航 、 海应用 P100
向用户提供船舶的位置、 向用户提供船舶的位置、 位置 避免船只冲撞，确保 避免船只冲撞， 航速、航向、时间信息、 航速、航向、时间信息、 航行安全现在很难想 海图、 海图、海迹显示 象那艘船舶不装备 GPS导航系统和设备 导航系统和设备 便于中心的跟踪、 把自己的位置和航向发 便于中心的跟踪、搜 寻和救援 送到航海管理中心
3.信息查询 信息查询
为用户提供主要物标，如旅游景点、 为用户提供主要物标，如旅游景点、 宾馆、医院等数据库， 宾馆、医院等数据库，用户能够在电子地 图上根据需要进行查询。 图上根据需要进行查询。查询资料可以文 语言及图像的形式显示， 字、语言及图像的形式显示，并在电子地 图上显示其位置。同时， 图上显示其位置。同时，监测中心可以利 用监测控制台对区域内任意目标的所在位 置进行查询， 置进行查询，车辆信息将以数字形式在控 制中心的电子地图上显示出来。 制中心的电子地图上显示出来。
2.提供出行路线的规划和导航 提供出行路线的规划和导航
规划出行路线是汽车导航系统的一项重要辅助 功能，包括： 功能，包括： 自动线路规划：由驾驶员确定起点和终点， 自动线路规划：由驾驶员确定起点和终点，由 计算机软件按照要求自动设计最佳行驶路线， 计算机软件按照要求自动设计最佳行驶路线，包括 最快的路线、最简单的路线、 最快的路线、最简单的路线、通过高速公路路段次 数最少的路线等。 数最少的路线等。 人工线路设计： 人工线路设计：由驾驶员根据自己的目的地设 计起点、终点和途经点等，自动建立线路库。 计起点、终点和途经点等，自动建立线路库。线路 规划完毕后， 规划完毕后，显示器能够在电子地图上显示设计线 并同时显示汽车运行路径和运行方法。 路，并同时显示汽车运行路径和运行方法。
全球定位系统及其应用
全球定位系统及其应用全球定位系统技术（Global Positioning System, GPS）是一项由美国政府发起并投资建设起来的卫星导航系统。
它使用一系列位置固定并按照特定轨道运行的卫星，可以对地球上任意一点进行精确的定位和测量。
GPS系统的应用非常广泛，既可以应用到民用领域，也可以用于军事领域，以及天文测量等领域。
本文将详细介绍GPS的工作原理、应用领域和发展前景。
一、 GPS的工作原理GPS系统可以通过接收卫星信号来确定一个设备在地球上的位置和时间。
这些卫星上携带着一些复杂的仪器，可以为接收器发送一些明确的反应信号，然后接收者分析这些反应信号并决定自身的位置。
GPS系统主要包括卫星、地面控制站和用户接收器三部分。
GPS卫星是一个运行于轨道上并带有多路载波发射机的设备。
每颗GPS卫星都带有一个独特的编码，它们通过数据库定期传输其卫星位置信息。
接收器从多颗卫星中接收信号，清楚地识别每个卫星的位置和时间，从而得出自身的位置。
地面控制站使用雷达来跟踪卫星，并确保所有卫星都在正确的位置上。
如果卫星有任何故障，地面站可以告知用户接收器和维护人员。
地面站也可以发送命令到卫星，包括更新其位置和时间。
用户接收器接收卫星广播并使用它们来计算接收器的位置、速度和时间。
GPS接收器将卫星信号传递到一个内置的计算机中，它计算所需的所有参数，包括位置、速度、加速度和高度。
二、 GPS的应用领域GPS系统的应用广泛，从军事到民用领域都有广泛的应用。
以下是GPS普遍应用的领域：1.导航：GPS最普遍的应用领域是导航，包括汽车导航、飞机导航、船舶导航等。
使用GPS功能的汽车导航设备可以使用全球卫星定位系统导航，该系统向用户提供交通更新，路况和预计到达时间等信息。
2.地图：地图公司收集卫星数据并使用它们来创建数字地图，这些地图可帮助人们在城市中导航，并支持远足和野外探险。
Google Maps等地图应用程序也使用GPS功能。
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在地广人稀没有任何参照物可用以辨别方向 的情况下，危险无时无刻不在,手持GPS接收机沿 着机中记录的安全轨迹小心行进，可安全返航。 目前，许多休闲俱乐部围绕GPS功能相继推出 “穿越”、“寻宝”、“野外拓展”等都市游戏， 了人们周末生活，提高了人们生活品位，深得户 外运动爱好者的欢迎。
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1．无线电导航系统
缺点：覆盖的工作区域小；电波传播 受大气影响；定位精度不高。
2．卫星定位系统
最早的卫星定位系统是美国的子午仪系统 (TRANSIT)，1958年研制．1964年正式投入 使用。由于该系统卫星数目较少(5～6颗)， 运行高度较低(平均1 000 km)，从地面站观 测到卫星的时间间隔较长(平均1．5 h)，因 而它无法提供连续的实时三维导航，而且精 度较低。为满足军事部门和民用部门对连续 实时和三维导航的迫切要求，1973年美国国 防部制定了GPS计划。
3、GPS在交通上的应用
4、GPS在旅游探险中的应用
1、GPS在军事上的应用
军事是GPS技术最早的应用领域,主要是为 各种军事活动提供定位导航.在现代战争中， 不仅陆、海、空三军，而且许多高科技武器弹 药等，也都开始采用GPS技术进行定位导航。 目前精确制导武器复合制导的重要技术 手段。装备GPS制导系统之前,美军BGM-10C“战 斧”巡航导弹误差约为9米；在其“惯性和地 形匹配”制导系统中加入GPS后，误差降至3米， 制导精度大大提高。
系统组成
三、系统组成
空 间 部 分
24颗卫星
用 户 设 备
地 1个主控站 面 3个注入站 控 5个监控站 制
(1)GPS卫星星座
由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫 星组成。GPS卫星星座记作(2l+3)GPS 星座。24颗卫星均匀分布在6个轨道平 面内，轨道倾角为55度，各个轨道平面 之间的夹角为60度，即轨道的升交点赤 经各相差60度。每个轨道平面内。各颗 卫星之间的升交角距相差90度。一轨道 平面上的卫星比两边相邻轨道平面上的 相应卫星超前30度。
数字化 4．核心：用______的手段来处理整个地球的 自然和社会 资源 __________等方面的问题，最大限度地利用____， 并使人们能够通过一定方式，方便地获得有关地 球的信息。
信息高速公路 空间 空间信息
空间数据管理
空间数据交换标准 存储 虚拟现实 计算
二、数字地球与我们的生活
治安
(3)GPS信号接收机
GPS信号接收机的任务是：能够捕 获到按一定卫星高度截止角所选择的待 测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行 对所接收到的GPS信号进行变换、放大 和处理，以便测量出GPS信号从卫星到 接收机天线的传播时间，解译出GPS卫 星所发送的导航电文，实时地计算出测 站的三维位置，甚至三维速度和时间。
精彩展示，秀出我自己
展示内容 合作探究一 位置 展示 点评
七组 二组 三组 五组
后黑板 二组
合作探究二（1）（2） 后黑板 四组 后黑板 八组 合作探究二（3） 能力检测 后黑板 九组
(2)地面监控系统
对于导航定位来 说．GPS卫星是一动态已知 点。星的位置是依据卫星发射 的星历——描述卫星运动及其 轨道的参数算得的。每颗 GPS卫星所播发的星历是由 地面监控系统提供的。
卫星上的各种设备是否正常工作以及卫
星是否一直沿着预定轨道运行，都要由 地面设备进行监测和控制。地面监控系 统另一重要作用是保持各颗卫星处于同 一时间标准——GPS时间系统。这就需 要地面站监测各颗卫星的时间求出钟差。 然后由地面注入站发给卫星，卫星再由 导航电文发给用户设备。GPS工作卫星 的地面监控系统包括一个主控站、三个 注入站和五个监测站。
第三章第三节
全球定位系统及其应用
（一）．全球定位系统的概念
全球定位系统(Global positioning system，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。
[阅读指导]
GPS的起源
在卫星定位系统出现之前，远程导 航与定位主要用无线电导航系统。
监测站—获取GPS数据,并将 数据送至主控站。 主控站--控制、调度卫星。 注入站— 将主控站的改正参 数等注入每颗卫星。
主控站位于美国科罗拉多的斯平士 （Colorado Springs）的联合空间执行中心 （CSOC），三个注入站分别设在大西洋、印度 洋和太平洋的三个美国军事基地上，即大西洋 的阿松森岛（Ascension）、印度洋的迭 哥·伽西亚(岛Diego Garcia)和太平洋的夸 贾林岛Kwajalein),五个监测站设在主控站和 三个注入站以及夏威夷岛。
警力
生物多样性
施药 施肥 产量
学术研究
分组合作，讨论释疑
讨论内容： 1〃合作探究、能力检测 2〃学案中做错的题
7分钟
要求：1、组长负责协调好分层讨论，先一对一讨论(3-5分钟 ），然后组内共同讨论，做到全员参与，高效讨论，克服假讨 论和不用心讨论。 2、边讨论边做记录，注意总结本组好的答 题方法，组长反馈未解决问题。 3、组长宏观调控，做好展示 ，质疑，拓展的准备。4、讨论完毕坐下整理完善学案或按自 己的计划学习。
导航型接收机
测地型接收机
天线单元
接收单元
授时接收机
[背景知识]
GPS的定位原理是什么?
GPS的基本定位原理是：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。
Байду номын сангаас
二、GPS的应用领域
1、GPS在军事上的应用 2、民用GPS
定位键 输入键
显示屏
图1-1
地平线
卫星编号 卫星信号
图1-2
C:[定位]键，显示〈标定位置画面〉如图1-4所 示，经纬度为N32°03.232′，E118°45.923′ 海拔高度17米等信息
图1-4
【 阅读指导 】
车载 GPS 的功用
应用领域
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
2、民用GPS 主要用于交通车辆导航管理、 航空器定位及导航，以及大地测 量野外勘测、紧急求援、旅游探 险、农业监测、生态研究等方面。
3、GPS在交通上的应用
当你外出旅游或者野外探险的时候，为了 不迷失方向，请问你通常用哪些方法来辨 别方向或确定你所在的位置？
4、户外旅游探险：
余纯顺在罗布泊探险遇难时离最近的补给站 仅几百米。风沙淹埋了前人走过的足迹，在茫茫 荒漠中又渴又饿的他终于倒下了。如果当时他有 一台 GPS接收机，惨剧又何以发生？
[跨越障碍]
全球定位系统的特点是什么
(1)全球，全天候工作。 (2)能为用户提供连续、实时的三维位置、 三维速度和精密时间，不受天气的影响。 (3)定位精度高：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。 (4)功能多，应用广：随着人们对GPS认 识的加深，GPS不仅在测量、导航、测速、 测时等方面取得更广泛的应用．而且其应用 领域不断扩大。
信息接收
信息发射
通过车载 GPS, 车载电台把定 可以在显示屏 位信息发送给 上及时查看车 监控中心，在 辆所在的经纬 电子地图上 显 度、运行轨迹、 示出来，可对 速度、行进方 车辆进行调度 向等
指挥
【 阅读指导 】
GPS 在航海、航空导航中的应用
应用类型
航海 应用
航空 应用
应用作用 向用户提供船舶位置、 避免船只冲撞， 航速、航向信息、海 图、海迹显示 确保航行安全 把自己的位置 便于中心的跟 和航向发送到 踪、搜寻和救援
航海管理 中 心 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
应用领域
基础自主梳理 一、数字地球的含义 信息化 的地球——地球的 1．含义：数字地球是______ 虚拟对照体 。 __________ 2．制作：将地球上每一点的信息，按照地球的 地理坐标 加以整理，然后构成一个全球的信息模 ________ 型。 形象地了解地球上的任何 3．优点：可以快速、____ 一点、任何方面的信息。
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 信号的接收设备即GPS信号接收机。可 以在任何时候用GPS信号进行导航定位 测量。根据使用目的的不同，用户要求 的GPS信号接收机也各有差异。目前世 界上已有几十家工厂生产GPS接收机， 产品也有几百种。这些产品可以按照原 理、用途、功能等来分类。
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。