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文檔簡(jiǎn)介
3.3全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用
在伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中,曾經(jīng)有記者問一位飛行員:“你知道去轟炸哪個(gè)城市嗎?”
飛行員回答:“不知道?!薄澳悄阍趺慈マZ炸呢?”
“容易,上級(jí)給我一個(gè)坐標(biāo),我按計(jì)算機(jī)的指引,投下采用GPS導(dǎo)航的炸彈掉頭就走,跟我玩游戲機(jī)沒啥兩樣?!?/p>
這個(gè)例子是現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中引用GPS系統(tǒng)的典型案例。我們反對(duì)戰(zhàn)爭(zhēng),但要想能更好的維護(hù)世界和平,我們也需要了解GPS——全球定位系統(tǒng)這種現(xiàn)代地理信息技術(shù)。學(xué)習(xí)要求基本要求1.了解全球定位系統(tǒng)(GPS)的概念、基本組成和工作過程。2.收集信息,運(yùn)用實(shí)例,說(shuō)明GPS的主要應(yīng)用領(lǐng)域。3.了解GPS接收機(jī)的主要種類和用途。4.從我國(guó)在GPS領(lǐng)域的發(fā)展,感悟我國(guó)在空間科學(xué)技術(shù)所取得的成就。發(fā)展要求從定位導(dǎo)航歷史發(fā)展,領(lǐng)略科技進(jìn)步對(duì)人類社會(huì)發(fā)展的推動(dòng)作用。一、全球定位系統(tǒng)(GPS)Globalpositioningsystem1.概念:具有海陸空進(jìn)行全方位、實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位功能的新一帶衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。@通俗地說(shuō):利用衛(wèi)星,在全球范圍內(nèi)適時(shí)進(jìn)行導(dǎo)航、定位的系統(tǒng)`全球定位系統(tǒng)的組成(1)空間星座(24顆衛(wèi)星)(2)地面監(jiān)控系統(tǒng)(1個(gè)主控站、3個(gè)注入站、5個(gè)監(jiān)控站)(3)用戶系統(tǒng)(接受設(shè)備)地面監(jiān)控系統(tǒng)由均勻分布的5個(gè)監(jiān)控站、一個(gè)主控站和三個(gè)注入站構(gòu)成。該系統(tǒng)的功能是:對(duì)空間衛(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制,并向每顆衛(wèi)星注入更新的導(dǎo)航數(shù)據(jù)。主控站
主控站接收各監(jiān)控站的Gps衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)、衛(wèi)星工作狀態(tài)數(shù)據(jù)、各監(jiān)控站和注入站自身的工作狀態(tài)數(shù)據(jù)。根據(jù)上述各類數(shù)據(jù),完成以下幾項(xiàng)工作:
·及時(shí)編算每顆衛(wèi)星的導(dǎo)航電文并傳送給注入站。
·控制和協(xié)調(diào)監(jiān)控站間、注入站間的工作,檢驗(yàn)注入衛(wèi)星的導(dǎo)航電文是否正確以及衛(wèi)星是否將導(dǎo)航電文發(fā)給了Gps用戶系統(tǒng)。
·診斷衛(wèi)星工作狀態(tài),改變偏離軌道的衛(wèi)星位置及姿態(tài),調(diào)整備用衛(wèi)星取代失效衛(wèi)星。
監(jiān)控站
用Gps接收系統(tǒng)測(cè)量每顆衛(wèi)星的位距和距離差,采集氣象數(shù)據(jù),并將觀測(cè)數(shù)據(jù)傳送給主控點(diǎn)。5個(gè)監(jiān)控站均為無(wú)人守值的數(shù)據(jù)采集中心。注入站
接受主控站送達(dá)的各衛(wèi)星導(dǎo)航電文并將之注入飛越其上空的每顆衛(wèi)星。②地面監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行監(jiān)測(cè)和調(diào)控。
GPS衛(wèi)星的工作過程:①向GPS衛(wèi)星發(fā)送導(dǎo)航定位信號(hào)③用戶系統(tǒng)接受GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)后進(jìn)行導(dǎo)航、定位。用戶設(shè)備類型應(yīng)用用于運(yùn)動(dòng)載體的導(dǎo)航,分為車載型、航海型、航空型和星載型能夠?qū)崟r(shí)給出載體的位置和速度,價(jià)格便宜,應(yīng)用廣泛測(cè)地接收機(jī)定位精度高,儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜,價(jià)格較貴授時(shí)接收機(jī)用于天文臺(tái)及無(wú)線電通訊利用GPS衛(wèi)星提供的高精度時(shí)間進(jìn)行授時(shí)用于精密大地測(cè)量@
導(dǎo)航接收機(jī)
1958年美國(guó)研制了世界最早的衛(wèi)星定位系統(tǒng)——子午儀系統(tǒng),1964年正式使用,但由于該系統(tǒng)衛(wèi)星數(shù)只有五六顆,無(wú)法提供連續(xù)的實(shí)時(shí)的三維導(dǎo)航,精確度不高。1973年開始籌建全球定位系統(tǒng),1989年開始發(fā)射工作衛(wèi)星,1994年全部建成投入入使用。
20世紀(jì)80年代,蘇聯(lián)也建立了自己的衛(wèi)星定位導(dǎo)航。目前,歐洲也在建立自己的衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng),稱為“伽利略計(jì)劃”。而我國(guó)也成功地研制了“北斗導(dǎo)航系統(tǒng)”,并投入運(yùn)營(yíng),這標(biāo)志著中國(guó)在這一領(lǐng)域也已經(jīng)處于世界先進(jìn)水平。3、全球定位系統(tǒng)的特點(diǎn)
(1)全球,全天候工作。
(2)能為用戶提供連續(xù)、實(shí)時(shí)的三維位置、速度和精密時(shí)間,不受天氣的影響。
(3)定位精度高:采用差分定位,精度可達(dá)厘米級(jí)和毫米級(jí)。
(4)功能多,應(yīng)用廣:隨著人們對(duì)GPS認(rèn)識(shí)的加深,GPS不僅在測(cè)量、導(dǎo)航、測(cè)速、測(cè)時(shí)等方面取得更廣泛的應(yīng)用.而且其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。問題探討:
按照理論,我們知道要保證地面各點(diǎn)能接收到信息只要3顆衛(wèi)星就可以了,為什么我們要用4顆衛(wèi)星呢?
當(dāng)GPS收到3顆衛(wèi)星的信號(hào),它只能計(jì)算出2維坐標(biāo):經(jīng)度和緯度,這時(shí)它可能還會(huì)顯示高度數(shù)據(jù),但這數(shù)據(jù)是無(wú)效的。當(dāng)GPS能夠收到4顆及以上衛(wèi)星的信號(hào)時(shí),它能計(jì)算出本地的3維坐標(biāo):經(jīng)度、緯度、高度。思考:(1)相鄰兩個(gè)GPS星座衛(wèi)星軌道平面之間的夾角是多少度?(2)每個(gè)衛(wèi)星軌道上各有幾顆衛(wèi)星?它們兩者之間相隔多少度?60度4顆,90度(3)利用GPS定位時(shí),地面上任何一點(diǎn),在任一時(shí)刻,地面上空至少要有幾顆衛(wèi)星?
A、1顆B、2顆C、3顆D、4顆
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