GPS全球定位系统及其应用(课堂PPT)
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GPS定位原理及应用简介精品PPT课件
每颗GPS卫星上装有4台高精度的原子钟（2 台铯钟和2台铷钟），是卫星的核心设备， 它发射标准频率信号，为GPS定位提供高精 度的时间标准。
GPS卫星的基本功能：
（1）接收和存储由地面监控站发来的导航信 息，接收并执行监控站的控制指令。
（2）利用卫星上的微处理机进行必要的数据 处理工作。
（3）通过高精度的原子钟提供精密的时间标 准。
欧洲空间局计划建立一套民用卫星导航系统。该 系统原计划采用6颗地球同步卫星和12颗高椭圆轨 道卫星。后因故一直未能进行实质性发射.
2004年，欧洲空间局调整了Galileo 投入运行的时 间表，2005年前Galileo为系统论证和建设部分地面 控制设施阶段，2005年发射实验卫星，2006-2007 年为在轨实验阶段，将发射6-8颗卫星，同时进行 地面设施的安装和系统联合调试，2007-2010年将 余下的24-22颗卫星升空并网，形成完整构形， 2010年以后系统投入正式运行。
（4）向用户发送导航与定位信号。 （5）在地面监控站的指令下，通过推进器调
整卫星姿态和启动备用卫星。
2、地面控制部分。
1个主控站:Colorado springs(科罗拉多.斯平士)。 3个注入站:Ascencion(阿森松群岛)、 Diego Garcia(迭哥伽西亚)、 kwajalein(卡瓦加兰)。 5个监控站： 以上主控站、注入站及Hawaii(夏威夷)。
Colorado springs
5 5
Hawaii
Ascencion
ห้องสมุดไป่ตู้
Diego Garcia
kwajalein
主控站
主控站的主要任务： （1）根据本站和其它监测站的所有观测资料推算编
制各卫星的星历、卫星钟差和大气层的修正参数， 并将这些数据传送到注入站。 （2）提供全球定位系统的时间基准。各监测站和 GPS卫星的原子钟均应与主控站的原子钟同步或测 出其间的钟差，并降这些信息编入导航电文送到注 入站。 （3）调整偏离轨道的卫星，使之沿预定的轨道运行。 （4）启用备用卫星以代替失效的工作卫星。
GPS卫星的基本功能：
（1）接收和存储由地面监控站发来的导航信 息，接收并执行监控站的控制指令。
（2）利用卫星上的微处理机进行必要的数据 处理工作。
（3）通过高精度的原子钟提供精密的时间标 准。
欧洲空间局计划建立一套民用卫星导航系统。该 系统原计划采用6颗地球同步卫星和12颗高椭圆轨 道卫星。后因故一直未能进行实质性发射.
2004年，欧洲空间局调整了Galileo 投入运行的时 间表，2005年前Galileo为系统论证和建设部分地面 控制设施阶段，2005年发射实验卫星，2006-2007 年为在轨实验阶段，将发射6-8颗卫星，同时进行 地面设施的安装和系统联合调试，2007-2010年将 余下的24-22颗卫星升空并网，形成完整构形， 2010年以后系统投入正式运行。
（4）向用户发送导航与定位信号。 （5）在地面监控站的指令下，通过推进器调
整卫星姿态和启动备用卫星。
2、地面控制部分。
1个主控站:Colorado springs(科罗拉多.斯平士)。 3个注入站:Ascencion(阿森松群岛)、 Diego Garcia(迭哥伽西亚)、 kwajalein(卡瓦加兰)。 5个监控站： 以上主控站、注入站及Hawaii(夏威夷)。
Colorado springs
5 5
Hawaii
Ascencion
ห้องสมุดไป่ตู้
Diego Garcia
kwajalein
主控站
主控站的主要任务： （1）根据本站和其它监测站的所有观测资料推算编
制各卫星的星历、卫星钟差和大气层的修正参数， 并将这些数据传送到注入站。 （2）提供全球定位系统的时间基准。各监测站和 GPS卫星的原子钟均应与主控站的原子钟同步或测 出其间的钟差，并降这些信息编入导航电文送到注 入站。 （3）调整偏离轨道的卫星，使之沿预定的轨道运行。 （4）启用备用卫星以代替失效的工作卫星。
GPS全球定位系统【PPT】(60页)
用户部分
GPS 的用户部分由GPS 接收机、 数据处理软件及相应的用户设备如 计算机等组成。作用是接收GPS 卫 星所发出的信号，利用这些信号进 行导航定位等工作。
GPS定位原理
伪距测量原理
伪距：卫星发射的测距码信号到达 GPS接收机的传播时间乘以光速所 得到的量测距离。 D = c·△t △t = t2 - t1
GPS系统在每颗卫星上装置有十分精密的 原子钟，并由监测站经常进行校准。卫星 发送导航信息，同时也发送精确时间信息。 GPS接收机接收此信息，使之与自身的时 钟同步，就可获得准确的时间。GPS接收 机中的时钟，不可能象在卫星上那样，设 置昂贵的原子钟，所以就利用测定第四颗 卫星，在计算过程中校准GPS接收机的时 钟。
单点定位
首先我们可以得到GPS卫星的位置；其 次，我们又能准确测定我们所在地点A至 卫星之间的距离，那么A点一定是位于以 卫星为中心、所测得距离为半径的圆球 上。进一步，我们又测得点A至另一卫星 的距离，则A点一定处在前后两个圆球相 交的圆环上。我们还可测得与第三个卫 星的距离，就可以确定A点只能是在三个 圆球相交的两个点上。根据一些地理知 识，可以很容易排除其中一个不合理的 位置。
GPS 测量中常用的坐标系统
世界大地坐标系WGS-84 UTM坐标系统 1954 年北京坐标系 1980 年西安大地坐标系
WGS-84 坐标系
WGS-84 坐标系是目前GPS 所采用的坐标系统， GPS 所发布的星历参数和历书参数等都是基于此 坐标系统的。 WGS-84 坐标系统的全称是World Geodical System-84 (世界大地坐标系-84), 它是一个地心地 固坐标系统。WGS-84 坐标系统由美国国防部制 图局建立，于1987 年取代了当时GPS 所采用的坐 标系统WGS-72 坐标系统而成为现在GPS所使用 的坐标系统。 WGS-84 坐标系的坐标原点位于地球的质心，Z 轴指向BIH 1984.0 定义的协议地球极方向，X 轴 指向BIH 1984.0 的启始子午面和赤道的交点，Y 轴与X 轴和Z 轴构成右手系。
全球定位系统及其应用PPT课件
普通高中课程标准实验教科书 地理 必修•第3册
沅陵一中高二地理备课组
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。
.
10
[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。
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。
.
14
.
15
(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。
.
16
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:
沅陵一中高二地理备课组
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。
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10
[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。
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。
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(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。
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16
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:
全球定位系统及其应用 (共21张PPT)
浙江金华三名儿童走失超40小时
已是晚上10点，深山里的金华浦江大畈乡上河村却并不宁静……
湘教版地理必修三 第三章第三节
全球定位系统及其应用
钱清中学
学考要求
1、了解全球定位系统（GPS）的概念、基本组成和工作过程； 2、 卫星导航系统的新时代； 3、说明GPS的在定位导航中的应用。
GPS为何物？
13、He who seize the right moment, is the right man.谁把握机遇，谁就心想事成。21.8.2821.8.2821:12:5121:12:51August 28, 2021 14、谁要是自己还没有发展培养和教育好，他就不能发展培养和教育别人。2021年8月28日星期六下午9时12分51秒21:12:5121.8.28 15、一年之计，莫如树谷；十年之计，莫如树木；终身之计，莫如树人。2021年8月下午9时12分21.8.2821:12August 28, 2021 16、教学的目的是培养学生自己学习，自己研究，用自己的头脑来想，用自己的眼睛看，用自己的手来做这种精神。2021年8月28日星期六9时12分51秒21:12:5128 August 2021 17、儿童是中心，教育的措施便围绕他们而组织起来。下午9时12分51秒下午9时12分21:12:5121.8.28
钱清中学
柯桥中学
9、要学生做的事，教职员躬亲共做；要学生学的知识，教职员躬亲共学；要学生守的规则，教职员躬亲共守。21.8.2821.8.28Saturday, August 28, 2021 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。21:12:5121:12:5121:128/28/2021 9:12:51 PM 11、只有让学生不把全部时间都用在学习上，而留下许多自由支配的时间，他才能顺利地学习……（这）是教育过程的逻辑。21.8.2821:12:5121:12Aug-2128-Aug-21 12、要记住，你不仅是教课的教师，也是学生的教育者，生活的导师和道德的引路人。21:12:5121:12:5121:12Saturday, August 28, 2021
GPS原理及应用PPT课件
地面监控
包括主控站、监控站和注入站，负责跟踪卫星 、计算轨道和提供时间同步信息。
3
用户设备
GPS接收机，用于接收卫星信号并计算位置、 速度等信息。
GPS系统的特点
全球覆盖
GPS系统可实现全球范围内的定位 和导航。
高精度定位
利用差分技术，GPS系统可提供米 级甚至厘米级的定位精度。
实时性
GPS系统能够实时提供位置、速度 和时间等信息。
接收机的硬件和软件故障、多路径效应等， 导致接收机获取的位置信息存在误差。
地球自转和极移的影响，导致接收机获取的 位置信息存在误差。
GPS误差的处理方法
双频接收
采用双频接收技术，提高接收机的 测量精度。
差分技术
利用多个接收机同时观测同一组卫 星，通过差分算法消除公共误差， 提高测量精度。
载波相位观测
多频观测
利用多个不同频率的GPS信号进行观测，可以消除电离层误差，提高定位精度。
GPS与其他传感器的融合
惯性传感器
将GPS与惯性传感器(陀螺仪和加速度计)进行融合，可以提高定 位精度和可靠性。
地形图匹配
将GPS与地形图匹配技术进行融合，可以利用地形信息对GPS定 位结果进行修正，提高定位精度。
无线通信技术
角度计算
通过测量多个卫星信号的 相位角，可以计算出接收 机相对于卫星的方位角和 姿态角。
授时原理
时间同步
01
GPS卫星上装有原子钟，可以提供高精度的时间同步信号。
同步误差
02
由于卫星和接收机之间的时间同步存在误差，需要进行修正。
时间计算
03
通过接收机接收到卫星信号，使用修正算法对时间同步误差进
行修正，得到高精度的时间信息。
包括主控站、监控站和注入站，负责跟踪卫星 、计算轨道和提供时间同步信息。
3
用户设备
GPS接收机，用于接收卫星信号并计算位置、 速度等信息。
GPS系统的特点
全球覆盖
GPS系统可实现全球范围内的定位 和导航。
高精度定位
利用差分技术，GPS系统可提供米 级甚至厘米级的定位精度。
实时性
GPS系统能够实时提供位置、速度 和时间等信息。
接收机的硬件和软件故障、多路径效应等， 导致接收机获取的位置信息存在误差。
地球自转和极移的影响，导致接收机获取的 位置信息存在误差。
GPS误差的处理方法
双频接收
采用双频接收技术，提高接收机的 测量精度。
差分技术
利用多个接收机同时观测同一组卫 星，通过差分算法消除公共误差， 提高测量精度。
载波相位观测
多频观测
利用多个不同频率的GPS信号进行观测，可以消除电离层误差，提高定位精度。
GPS与其他传感器的融合
惯性传感器
将GPS与惯性传感器(陀螺仪和加速度计)进行融合，可以提高定 位精度和可靠性。
地形图匹配
将GPS与地形图匹配技术进行融合，可以利用地形信息对GPS定 位结果进行修正，提高定位精度。
无线通信技术
角度计算
通过测量多个卫星信号的 相位角，可以计算出接收 机相对于卫星的方位角和 姿态角。
授时原理
时间同步
01
GPS卫星上装有原子钟，可以提供高精度的时间同步信号。
同步误差
02
由于卫星和接收机之间的时间同步存在误差，需要进行修正。
时间计算
03
通过接收机接收到卫星信号，使用修正算法对时间同步误差进
行修正，得到高精度的时间信息。
湘教版地理必修3《全球定位系统及其应用》课件
智能化和自动化水平提升
随着人工智能和大数据技术的发展，全球定位系统的智能化和自动化 水平将得到进一步提升，为用户提供更加便捷、高效的服务。
全球定位系统的未来展望
拓展应用领域
随着全球定位系统技术的不断进步和应用需求的不断增长，其应用 领域将进一步拓展，包括智能交通、无人机、智能农业等领域。
融合其他技术
GPS通过接收来自至少四个卫星的信 号，计算出接收机的位置和时间，广 泛应用于导航、定位、测量等领域。
全球定位系统的组成
空间部分
由24颗卫星组成，其中21颗为工 作卫星，3颗为备用卫星。这些 卫星分布在6个轨道平面上，每
个轨道平面有4颗卫星。
地面控制部分
由一个主控站、一个数据注入站 和若干个监测站组成，用于监测 卫星的工作状态和轨道信息，并
全球定位系统的发展趋势
实时性增强
随着技术的不断进步，全球定位系统的实时性越来越强，能够为用户 提供更快速、更准确的位置信息。
精度不断提高
全球定位系统的定位精度已经达到了厘米级，未来还有望进一步提高， 以满足更广泛的应用需求。
多频段和多模态发展
全球定位系统将向多频段和多模态方向发展，为用户提供更多选择和 更丰富的数据信息。
全球定位系统及其应用课 件
• 全球定位系统简介 • 全球定位系统的应用 • 全球定位系统的优势和局限性 • 全球定位系统的发展趋势和未来展望 • 案例分析
01
全球定位系统简介
全球定位系统的定义
全球定位系统（GPS）是一种基于空 间的无线导航卫星系统，它利用导航 卫星来测量地球上任何地点和时间的 经纬度、高度、速度等信息。
农业生产效率。
土地测量
全球定位系统用于土地测量和地籍 管理，提高测量精度和数据可靠性。
随着人工智能和大数据技术的发展，全球定位系统的智能化和自动化 水平将得到进一步提升，为用户提供更加便捷、高效的服务。
全球定位系统的未来展望
拓展应用领域
随着全球定位系统技术的不断进步和应用需求的不断增长，其应用 领域将进一步拓展，包括智能交通、无人机、智能农业等领域。
融合其他技术
GPS通过接收来自至少四个卫星的信 号，计算出接收机的位置和时间，广 泛应用于导航、定位、测量等领域。
全球定位系统的组成
空间部分
由24颗卫星组成，其中21颗为工 作卫星，3颗为备用卫星。这些 卫星分布在6个轨道平面上，每
个轨道平面有4颗卫星。
地面控制部分
由一个主控站、一个数据注入站 和若干个监测站组成，用于监测 卫星的工作状态和轨道信息，并
全球定位系统的发展趋势
实时性增强
随着技术的不断进步，全球定位系统的实时性越来越强，能够为用户 提供更快速、更准确的位置信息。
精度不断提高
全球定位系统的定位精度已经达到了厘米级，未来还有望进一步提高， 以满足更广泛的应用需求。
多频段和多模态发展
全球定位系统将向多频段和多模态方向发展，为用户提供更多选择和 更丰富的数据信息。
全球定位系统及其应用课 件
• 全球定位系统简介 • 全球定位系统的应用 • 全球定位系统的优势和局限性 • 全球定位系统的发展趋势和未来展望 • 案例分析
01
全球定位系统简介
全球定位系统的定义
全球定位系统（GPS）是一种基于空 间的无线导航卫星系统，它利用导航 卫星来测量地球上任何地点和时间的 经纬度、高度、速度等信息。
农业生产效率。
土地测量
全球定位系统用于土地测量和地籍 管理，提高测量精度和数据可靠性。
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
高中地理必修三课件全球定位系统及其应用
利用GPS信号确定列车位置，实时掌握列车运行状态。
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
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
全球定位系统及其应用ppt
地 理 信息 系 统
对 地 理空 间数 据 计算机系统 进 行输 入、 管理、 分析和表达
3S的关系
遥感
获取
全球定 位系统
空间定位
地理信息
管理、查 询、更新、 空间分析、 应用评价
地 理 信 息 系 统
四.数字地球 概念 数字化的地球，即把整个地球信息进行数字 化后，有计算机网络来管理的技术系统。并将 不同空间时间的自然、人文的大量信息，按地 理坐标，从区域到全球进行整合。比进行立体 的动态的显示。
练一练
1、遥感探测范围由大到小的是
A.宇宙飞船 B.人造卫星 C.宇宙飞船 D.人造卫星 飞机 人造卫星 飞机 高空气球 高空气球 飞机 高空气球 飞机
（ B）
2、在阴雨天气中，下列遥感分辨率最高的是（C）
A.可见光飞机遥感 C.微波飞机遥感 B.可见光卫星遥感 D.微波卫星遥感
卫星飞行高度高，探测范围大，资料获取周期短，而飞机飞行高度 低，探测范围小，资料获取周期长，但地物分辨率高。
全球定位系统（GPS)
一、概念
利用卫星，在全球范围内适时进行 导航、定位的系统。
二、组成部分
空间部分——GPS卫星星座 地面监控部分——地面控制系统 用户设备部分——GPS信号接收机
共24颗卫星， 均匀分布在 6个轨道平 面内
要解算观测点的 三维坐标，必须 观测到4颗以上 GPS 卫星。当接 收到3颗卫星的信 号时，就可以确 定出所处位置的2 维坐标：经度和 纬度。
如何区分“3S”技 术
地 理 信息 技 术 遥感 主要的功能
如何区分 “3S” 技术
主要组成部分
对 地 表物 体进 行 远 距 离的 感知 ， 获取信息 导航、定位
《全球定位系统简介》PPT课件
kwajalein 17
2、地面监控部分
主控站:收集各监控站对GPS的观测数据，计算出卫星的星历 和卫星钟的改正参数等，并将这些数据编制成导航电文传送到 注入站；同时，它还对卫星进行控制，向卫星发布指令，当工 作卫星出现故障时，调度备用卫星，替代失效的工作卫星。
3个注入站:将主控站传来的导航电文，分别注入到相应的GPS 卫星中，通过卫星将导航电文传递给地面上的广大用户。
▪ ….
精选ppt
6
第七章 GPS定位原理及应用简介
GPS在伊拉克战争中的大规模运用经验总结
1、GPS制导是武器效果的倍增器 2、地面部队广泛装备了GPS接收机(为战士们在沙 漠之海上导航；跟踪战士们的精确位置，即使是在
沙暴发生的时候) 3、800套基于GPS的“掷弹手”BRAT系统，装备 于陆军中，减少了自己人打自己人的机会。 4、GPS抗干扰技术取得成效。700发战斧巡航导 弹，偏离目标的比例10%左右，比前一次战争中的 15%有所降低。
已知点
精选ppt
36
五、GPS的后处理测量方法
1．静态测量(static surveying) （1）方法：将几台GPS接收机安置在基线端点上，
保持固定不动，同步观测4颗以上卫星。可观 测数个时段，每时段观测十几分钟至1小时左 右。最后将观测数据输入计算机，经软件解 算得各点坐标。
精选ppt
37
1．静态测量(static surveying) （2）用途
精选ppt
22
图片：导航型GPS机
手持型GPS机
精选ppt
23
图片： 测量型GPS接收机
单频机
精选ppt
双频机
24
三 GPS定位原理
《GPS原理及其应用》课件
《GPS原理及其应用》 PPT课件
CONTENTS
目录
• GPS概述 • GPS原理 • GPS应用 • GPS发展趋势与挑战
CHAPTER
01
GPS概述
GPS定义
全球定位系统（GPS）是一种基于空 间的无线电导航系统，它利用一系列 卫星发送的信号来确定地球上任何位 置的三维坐标。
GPS通过接收来自至少四个卫星的信 号，计算出接收机至每个卫星的距离 ，再结合各卫星所处的位置信息，通 过计算确定接收机的具体位置。
误差来源与消除
误差来源
主要包括信号传播误差、接收机误差和卫星 误差等。
大气误差
包括电离层和对流层延迟，可通过模型修正 和差分技术消除。
多路径效应
由于信号反射引起的误差，可通过抗多路径 天线和差分技术减小。
接收机误差
包括时钟误差和定位算法误差，可通过选用 高性能的接收机和差分技术改善。
CHAPTERGPS发展历程Fra bibliotek1958年
美国海军开始研发名为 “子午仪”的卫星导航
系统。
1964年
子午仪系统投入使用， 主要用于军事和民用导
航。
1973年
美国国防部将子午仪系 统升级为全球定位系统 （GPS），并开始部署
更多的卫星。
1995年
GPS实现全球覆盖，并 向民用领域开放。
GPS系统组成
01
空间部分
由24颗卫星组成，其中21颗为工作卫星，3颗为备用卫星。这些卫星分
发展前景
未来GPS将继续在导航、定位、测量等领域发挥重要作用， 同时随着技术的进步和应用需求的增加，GPS将不断升级和 完善，提高定位精度、抗干扰能力、多模融合等方面的性能 。
THANKS
CONTENTS
目录
• GPS概述 • GPS原理 • GPS应用 • GPS发展趋势与挑战
CHAPTER
01
GPS概述
GPS定义
全球定位系统（GPS）是一种基于空 间的无线电导航系统，它利用一系列 卫星发送的信号来确定地球上任何位 置的三维坐标。
GPS通过接收来自至少四个卫星的信 号，计算出接收机至每个卫星的距离 ，再结合各卫星所处的位置信息，通 过计算确定接收机的具体位置。
误差来源与消除
误差来源
主要包括信号传播误差、接收机误差和卫星 误差等。
大气误差
包括电离层和对流层延迟，可通过模型修正 和差分技术消除。
多路径效应
由于信号反射引起的误差，可通过抗多路径 天线和差分技术减小。
接收机误差
包括时钟误差和定位算法误差，可通过选用 高性能的接收机和差分技术改善。
CHAPTERGPS发展历程Fra bibliotek1958年
美国海军开始研发名为 “子午仪”的卫星导航
系统。
1964年
子午仪系统投入使用， 主要用于军事和民用导
航。
1973年
美国国防部将子午仪系 统升级为全球定位系统 （GPS），并开始部署
更多的卫星。
1995年
GPS实现全球覆盖，并 向民用领域开放。
GPS系统组成
01
空间部分
由24颗卫星组成，其中21颗为工作卫星，3颗为备用卫星。这些卫星分
发展前景
未来GPS将继续在导航、定位、测量等领域发挥重要作用， 同时随着技术的进步和应用需求的增加，GPS将不断升级和 完善，提高定位精度、抗干扰能力、多模融合等方面的性能 。
THANKS
3.1全球定位系统的应用课件1(中图版必修3)
用于运动载体的导航，分为车 能够实时给出载体的位置 载型、航海型、航空型和星载 和速度，价格便宜，应用 型 广泛
导航接收机
测地接收机 授时接收机
用于精密大地测量
用于天文台及无线电通讯
定位精度高，仪器结构复 杂，价格较贵 利用GPS卫星提供的高精 度时间进行授时
返回
手持型GPS接收机
应用领域 手持型GPS 接受机多为 导航使用 （掌握） 性能 优点 功能 能够计算当地的国 际标准时间，处于 运动状态还能指出 正北方，并将经过 的地点、路线记录 下来，方便返回时 用；计算两点的距 离，实现坐标系之 间的相互转换；计 算日出、日落时间
夜晶显示，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
一、（2）卫星定位的基本原理
简单地说就是用户 同时向已知其位置的3个 导航卫星分别进行距离 测量，然后再以该卫星 为球心，以所测得的距 离为半径，在空间画出3 个球面，则该3个球面的 相交点，就是用户的所 在位置了。
交通方面
车载型GPS机
GPS在交通运输中的作用
救援方面 1912年4月14日，英国大型豪华客船泰坦尼克号 在北大西洋北纬40°46′，西经50°14′处与冰山 相撞，于15日2时20分沉没，是死亡人数最多的 海难。泰坦尼克号于1912年建成，1912年4月10 日载客1316人、船员885人，自英国南安普敦始 航至美国纽约，也是该船建成后的首次远航。 23时40分与冰山相撞，冰山的水下部分划破右 舷前部6个水密舱，共长91.44米（而船的登记 长度为259.84米），使机舱大量进水，船开始 下沉。15日1时发出SOS呼救信号并放火箭信号， 至2时20分沉没。817位旅客、673位船员共1490 人遇难冰海。船长和大副均在指挥中随船沉没。
导航接收机
测地接收机 授时接收机
用于精密大地测量
用于天文台及无线电通讯
定位精度高，仪器结构复 杂，价格较贵 利用GPS卫星提供的高精 度时间进行授时
返回
手持型GPS接收机
应用领域 手持型GPS 接受机多为 导航使用 （掌握） 性能 优点 功能 能够计算当地的国 际标准时间，处于 运动状态还能指出 正北方，并将经过 的地点、路线记录 下来，方便返回时 用；计算两点的距 离，实现坐标系之 间的相互转换；计 算日出、日落时间
夜晶显示，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
一、（2）卫星定位的基本原理
简单地说就是用户 同时向已知其位置的3个 导航卫星分别进行距离 测量，然后再以该卫星 为球心，以所测得的距 离为半径，在空间画出3 个球面，则该3个球面的 相交点，就是用户的所 在位置了。
交通方面
车载型GPS机
GPS在交通运输中的作用
救援方面 1912年4月14日，英国大型豪华客船泰坦尼克号 在北大西洋北纬40°46′，西经50°14′处与冰山 相撞，于15日2时20分沉没，是死亡人数最多的 海难。泰坦尼克号于1912年建成，1912年4月10 日载客1316人、船员885人，自英国南安普敦始 航至美国纽约，也是该船建成后的首次远航。 23时40分与冰山相撞，冰山的水下部分划破右 舷前部6个水密舱，共长91.44米（而船的登记 长度为259.84米），使机舱大量进水，船开始 下沉。15日1时发出SOS呼救信号并放火箭信号， 至2时20分沉没。817位旅客、673位船员共1490 人遇难冰海。船长和大副均在指挥中随船沉没。
全球定位系统及其应用 (共24张PPT)
导航型接收机
测地型接收机
授时型接收机
4、GPS的应用与前景——玩转GPS
1、“GPS的应用仅受到人们想象 力的限制”
—美国前副总统戈尔 2、“GPS的玩法仅受到同学们想 象力的限制”
探究学习
畅想全球定位系统应用 小组合作，畅想并讨论出至少一
种GPS的应用方式，并与全班分享；
基于手机GPS的地理位置智能应用
珠峰高度测量 微小形变监测 汽车防盗GPS
学而有思
程序员发现IPHONE 秘密跟踪用户位置信息
材料：两名程序师
发现，苹果系统的产 品一直跟踪、存储用 户的地理位置信息。 该行为完全是偷偷进 行的。
更加糟糕的是， 这些数据没有加密保 护。右图是一个用户 的位置信息记录。
苹果一掌个握普通大人量的普信通息用可能户并追不踪值信钱息，但可是以成做千什上万用的？用
户先信进政息要就科的能信作技息为被是市泄场把露调，查双有的可分刃能析剑面材临料，危。险谨；“防棱割镜门伤”事!
若件后上俄图国位政置要全信部息禁属止于使一用苹位果政手要机,。会产生什么果？
卫星导航定位系统不止一种
中国的卫星定位系统——北 斗
独立自主，才不会受制于人！ 力问1，.题卫防星范三美定于国、位未已系然北经统；建斗与成国系了防G有统PS千全是丝球万否卫缕星属的导联航于系系G，统提P，高S中国？防实
通过精密计算卫星轨道的分布与天地系 统协作，GPS定位系统具有全球、全天候、 高精度的特点。
3、定位原理：４3 颗卫星定位一点
S3 S4
S2
定位
S1
卫星数Biblioteka 定位 数据 4 3
2
1
3 粗略的 经纬度数据
4
精确的经纬度、 高度、运动情况
全球定位系统及其应用ppt3 湘教版
【 阅读指导 】
GPS 在航海、航空导航中的应 用
应用类型
应用领域
向用户提供船舶位置、 航速、航向信息、海 图、海迹显示
把自己的位置 和航向发送到 航海管理 中 心 空域航路、着 陆、机场监视 和管理
应用作用
避免船只冲撞， 确保航行安全 便于中心的跟 踪、搜寻和救援 实现空域划分、空 中交通流量管理、 飞行路径管理
• 例 2 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。 飞行员跳伞后在脚触地的一刹那，通过手持 型信号发射器发出紧急呼救信号，当间谍卫 星把呼救信号传送到北约空袭南联盟指挥所 后，美军立即安排了救援行动。 6 小时后， 当一架 EA 一 6B 电子干扰机发现飞行员的 准确位置时，一架 MH 一 6oG 搜索与救援直 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。据此回答（ l ）~（ 2 ） 题。
航海 应用
航空 应用
例1 下列关于全球定位系统的 叙述。不正确的是( B )
• A ．GPS是利用卫星进行导航、定位的系统
• B．GPS包括两大部分，即空间部分和 地面控制部分 • C ．GPS卫星星座由24颗卫星组成 • D．野外旅行，只要拥有GPS信号接收 机，可随时知道自己所处的经纬度
解析：全球定位系统包括三大部分。 即空间星座、地面控制系统和用户系统。
【 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
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 指挥 向等
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北斗一号系统组成图
G P S 测 量 原 理 与 应 用
目录 12
1.2 GPS 系统的组成
G GPS 由三个主要部分组成
P
空间部分：
S
发射星历和时间信息
测
发射伪距和载波信号
量
提供其它辅助信息
原
理
与
应
用
用户部分：
接收并处理卫星信号 记录处理数据 定位信息 提供导航
地面控制部分：
中心控制系统 实现时间同步 跟踪卫星进行定轨
C/A码频率
511 kHz
C/A码码长
511 bit
GPS
Galileo
21+3 6
55 20200 11h58m 1575.42MHz 1227.6 MHz 1.023 MHz 1023 bit
27+3 3 56 23616 14h
1575.42MHz 1207.14MHz 1176.75 MHz (E5a)
原 理 与 应
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。
• 用 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。
__
目录 10
1.1.6 双星导航定位系统（北斗一号）
➢空间部分：2 ＋ 1(备用)地球同步卫星
G
➢地面中心站：地面应用系统、测控系统
P
➢用户部分：低动态、静态用户机
S
➢服务范围：700E～1450E，50N～550N
测
➢定位精度：平面 ±20m，高程 ±20m
量
➢功能：快速定位、简短通信、精密授时
G
P
S 测 量 原 理
Galileo系统建设始于2002年，计划2008年投入使用， 我国参与了该系统的投资建设，是一个全开放型的高精 度的民用卫星导航定位系统。 卫星星座：
30颗卫星均匀分布在3个 中高度圆轨道平面上，轨道 高度23616km，倾角56度。
与 应 用
任一地区接收机至少可见 4颗卫星，与 GPS/GLONASS有
目录 13
1.2.1 GPS工作卫星
及其星座
G
P
No
S
Image
测
量 原
GPS卫星星座的基本参数：
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。
原
➢定位原理：三球交会测量定位
理
➢工作步骤：
与
地面控制中心向两枚卫星发送询问信号；
应
卫星将询问信号转发给地面用户；
用
用户响应询问信号，向卫星发回回应信号；
卫星将用户的响应信号转发给地面控制中心；
地面控制中心接收用户的响应信号，并解读出用
户申请的服务内容，计算出相应的内容；
地面控制中心将服务内容经卫星转发给用户。 目录 11
P
S 测
卫星三角网
量
以人造地球卫星作为空间观测目标，由地面观测
原 站对其进行摄影测量，测定测站至卫星的方向，来确
理 定地面点的位置的三角网。
与
应
用 缺点：
受可见条件和天气条件影响，费时费力，定位精
度低，被多普勒定位技术所代替。
目录 3
１.１.２ 子午卫星导航（多普勒定
位）系统及其缺陷
G
P 子午卫星导航系统(NNSS)
ＧＰＳ测量原理与应用
G
P
S
测
量 原
（ Global Positioning System - GPS）
理
与
应
用
目录 1
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 2
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
机地兼容，增强系统使用的
安全性和完善性。
目录 9
三种卫星系统比较
G 卫星系统 P
GLONASS
S
测
量
原 卫星数（颗）
21+3
理
轨道面数（个） 轨道倾角（度）
3 64.8
与 平均高度（km）
19100
应
周期（hm）
11h15m
卫星射电频率L1 1602-1616MHz
用 卫星射电频率L2 1246-1256MHz
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 5
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年接收机及建立地面跟踪网。
• 量 全面研制和试验阶段
目录 7
1.1.4 GLONASS全球导航卫星系统
前苏联于1982年开始发射GLONASS卫星，至1996年共 G 发射24+1颗卫星，经数据加载，调整和检验，于1996年1 P 月18日系统正式运行，主要为军用。
S
测 主要特点：
量 1、GLONASS卫星的识别方法采用频分复用制。
原
L1频率为1.602～1.616GHz,频道间隔为0.5625MHz；
理
L2频率为1.246～1.256GHz,频道间隔为0.4375MHz。
与 2、可进行卫星测距。
应 3、民用无任何限制，不收费。
用 4、民用的标准精度通道（CSA）精度为：
水平精度为：50～70m
垂直精度为：75m
测速精度为：15cm/s
授时精度为：1µs
目录 8
1.1.5 伽利略(Galileo)GNSS系统
目录 14
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；
S
•有12根螺旋形天线组成的阵列天线，向地面发射张
目录 6
ＧＰＳ全球定位系统的特点
G •全球通用
P S
•24小时可以定位，测速和授时
测 •用户设备成本低廉
量 •确保美国军事安全，服务于全球战略
原 理
•导航精度可达10—20m
与 •取代现存各种导航系统
应 用
这种设备可以用来武装战车，舰船和飞机， 提高其作战能力，并可广泛用于地面部队。其作
用在海湾战争中已得到相当充分的显示。
S
将卫星作为空间动态已知点，通过在测站上接受子
测 午卫星发射的无线电信号，利用多普勒定位技术，进行
量 测速、定位的卫星导航系统。
原
理 优点:
与
经济快速、精度均匀、不受天气和时间的限制。
应
用 缺点:
不能实时定位、定位时间长、定位精度低等缺点。
目录 4
1.1.3 ＧＰＳ全球定位系统的建立
G
P •从1972年开始至1994年建成，耗资200亿美元