GPS教案

第三节全球定位系统及其应用导课：上世纪90年代初，巴基斯坦解放组织领导人阿拉法特的座机在飞行途中不幸遇上了沙暴，飞机被迫降在了撒哈拉沙漠里。

与阿拉法特失去联系的巴基斯坦解放组织总部使出浑身解数寻找未果，最后只好借助美国的侦查卫星（用于侦察、截收敌方雷达、通信和武器遥测系统所发出的电磁信号，并测定信号源位置的侦察卫星。

主动手段就是由卫星发出讯号，借由接收反射回来的讯号分析其中代表的意义）。

十几个小时后，才在茫茫沙漠中找到了被迫降落飞机的准确位置，使阿拉法特获救。

美国使用的这种卫星救援系统是什么？今天我就一起来认识这种高科技一、全球定位系统1.概念它能够实时测量四度：经度、维度、高度和速度GPS定位的原理是什么？2.特点(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3.发展过程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。

这种系统缺点：覆盖的工作区域小；电波传播受大气影响；定位精度不高。

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。

4.组成指导学生阅读P96-P97（二）．全球定位系统的组成系统结构空间位置组成和分布全球定位系统GPS卫星星座地面监控系统GPS信号接收机空间图3-44由2l颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成，24颗卫星均匀分布在6个2轨道平面内，运行周期为11h58m轨道倾角为55度，卫星的分布使得在全球任何地方任何时间都能观测到4颗以上卫星，这就提供了时间上连续的全球导航能力，实际上三颗卫星就可以实现定位，但是为了提高精度，减少误差，一般要求四颗地面由分布在全球的5个地面站(包括5个监控站、1个主控站和3个注入站，主控站和注入站都位于监控站里)组成用户导航型接收机、测地型接收机、授时接收机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。

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GPS卫星接收机GPS数据处理软件，任务: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，实时地计算出测站的三维坐标，甚至三维速度和时间。

过渡：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。

5.分类P97活动材料汶川地震灾后救援北斗导航大作用新华社北京5月13日电（记者黎云）“北斗一号”卫星导航定位系统监测到，一支携带了“北斗一号”终端机的部队，从中午12时开始，沿着马尔康、黑水、理县到汶川的317国道，以每小时6公里左右的速度一路急进，6个小时前进了近40公里，已经进入汶川县境内，离县城还有40公里左右的路程，救灾部队携带的北斗系统正在陆续发回各种灾情和救援信息二、GPS 静态导航定位与动态导航定位静态定位中， GPS 接收机在捕获和跟踪 GPS 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。

而动态定位则是用 GPS 接收机侧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）三、GPS的应用领域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。

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在交通上的应用通过硬件和软件做成GPS定位终端用于车辆定位的时候，称为车载GPS,但光有定位还不行，还要把这个定位信息传到报警中心或者车载GPS持有人那里，我们称为第三方。

所以GPS定位系统中还包含了GSM网络通讯（手机通讯），通过GSM网络用短信的方式把卫星定位信息发送到第三方。

通过微机解读短信电文，在电子地图上显示车辆位置。

这样就实现了车载GPS定位。

与此同时，在车上安装相应的探测传感器，利用车载GPS定位的GSM网络通讯功能，同样能把防盗报警信息发送到第三方，或者把这个报警电话、短信直接发送到车主手机上，完成车载GPS防盗报警。

这里可以看出，车载GPS定位的GSM网络部分实际上是一个智能手机，可以和第三方互相通讯，还可以把车辆被抢，司机被劫、被绑架等信息发送到第三方。

所以说车载GPS定位是定位、防盗、防劫的。

实现行车过程中的路径搜索、目的地查询、路线规划与推荐、行车语音提示。

在您所在的城市里，想要去一个地方，这个地方你不知道，只要输入这个地方的名称，就会规划出行驶路线，而且可以先模拟导航。

可以设定时间最短、路程最短、不堵车优先。

可以智能寻找附近的加油站、餐厅、超市、停车场等。

在长途驾车旅游中，再也不用提前问怎么走高速，哪个路口出去，只要标出目的地，设定高速路优先等，都会帮您规划出您想要去的地方的最佳行车路线。

比如要从北京去新疆自驾车旅游，输入乌鲁木齐就可以。

当您偏离已经选定的路线，会提示您偏离航向，同时会自动给您重新规划路线。

4、GPS在旅游探险中的应用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？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，丰富了人们周末生活，提高了人们生活品位，深得户外运动爱好者的欢迎。

5.GPS在物流中的应用（结合教材）（1）、实时定位、实时跟踪——全国范围内电子地图能准确的显示出车辆行使的位置方向、速度等16种车辆运行状态信息。

电子地图细化到每个村镇，城市细化到每条街道和地图上标注的单位地址。

管理者只要一点鼠标，就可以一目了然。

（2）、离线报警出界入界报警——车辆实现24小时在线看管，一旦车辆超出预定的路线、区域或者禁止驶入的区域，系统即刻自动向监控中心报警。

（3）、分组查车、区域查车——系统可以对每组的若干车辆同时在5秒内查到，也可以在某个区域内查找某个单元的所有车辆，并显示每辆车的各种数据和信息以及所在的地理位置。

（4）、轨迹记录、数据统计——该系统可以将车辆运行的轨迹自动记录下来，可以重复回放，并可自动记录车辆行驶的总里程（行驶里程可精确到米）。

（5）、远程控制——监控中心可以远程对车辆进行断油、断电。

（6）、全国物流调度系统——首家开通全国物流调度客户服务电话0551—96596，彻底缓解物流车空车返程运输成本过高的难题。

（7）、防盗反劫、车内监听——驾驶员只需要按一下隐藏报警开关，监控中心就可以听到车内发生的一切。

可以最大限度的防止恶性事件的发生，确保驾驶员和车辆的安全。

（8）、信息发送功能――管理者可通过电脑向车辆发送各种信息和调度指令，单发或组发。

此功能可节约通讯费用。

我们可以简单的核算一下，假设某单位有100辆物流车，如果每辆车每天少跑50公里，每年按365天的营运时间，每百公里平均耗油25公升，油价按4元每升计算，在不计算司机的补贴和过路、过桥等费用的情况下，可以节药的费用为；4元×100辆×50公里×365天×25%=182、5万元。

6. GPS的其他应用（教材P101最后一段）研究全球板块间的相对运动；监测板块边缘及内部的构造变形；确定不同尺度构造块体运动方式规模和运动速率。

从而可以预报地震。