必修2_第四单元_单元活动_全球定位系统与交通运输
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1、美国美国GPS欧盟欧盟伽利略伽利略俄罗斯俄罗斯GLONASS中国中国北斗北斗竞相发展的全球卫星导航系统竞相发展的全球卫星导航系统1 1、概述：、概述： 全球定位系统的全称全球定位系统的全称: :授时与测距导航系统授时与测距导航系统-全球定位全球定位系统系统 ( navigation system timing ( navigation system timing and rangingand rangingglobal global positioning system positioning system 缩写缩写:GPS:GPS) )重要地位重要地位全球定位系统是美国从全球定位系统是美国从
2、2020世纪世纪7070年代开年代开始研制，历时始研制，历时2020年，耗资年，耗资200200亿美元，亿美元，于于19941994年全面建成，具有在海、陆、空年全面建成，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。新一代卫星导航与定位系统。 在美国在美国,GPS,GPS全球卫星定位技术全球卫星定位技术与与“阿波阿波罗罗”飞船登月飞船登月、航天飞机升空航天飞机升空，同列为，同列为2020世纪世纪“三大航天工程三大航天工程”。请同学们阅读教材请同学们阅读教材108110页页思考：思考：1.全球定位系统的组成和功能全球定位系统的组成
3、和功能 2.全球定位系统的定位原理全球定位系统的定位原理 3.全球定位系统的优点全球定位系统的优点 （1 1）GPSGPS卫星（空间卫星系统）卫星（空间卫星系统） （2 2）地面支撑系统（地面监控系统）地面支撑系统（地面监控系统） （3 3）GPSGPS接收机（用户设备系统）接收机（用户设备系统）GPS卫星卫星空间空间GPS系统系统空间卫星系统空间卫星系统地面监控系统地面监控系统（1 1）主控站）主控站（2 2）监测站）监测站（3 3）注入站）注入站请你说说各自的组成和功能请你说说各自的组成和功能?监测站监测站获取获取GPSGPS数据数据, ,并将并将数据送至主控站。数据送至主控站。主控站主控
4、站-控制、调度卫星。控制、调度卫星。注入站注入站 将主控站的改正参将主控站的改正参数等注入每颗卫星。数等注入每颗卫星。美国全球定位系统地面监控系统美国全球定位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由均匀分布在美国本土和三大洋的美军基地上的基地上的1 1个主控站、个主控站、3 3个注入站、个注入站、5 5个监个监测站构成。该系统的功能是：对空间卫测站构成。该系统的功能是：对空间卫星系统进行监测、控制，并向每颗卫星星系统进行监测、控制，并向每颗卫星注入更新的导航电文。注入更新的导航电文。 用户设备系统用户设备系统 GPS卫星接收机卫星接收机 GPS数据处理软件数据处理软件GPS与其他定
5、位、导航系统与其他定位、导航系统相比，具有的优点？相比，具有的优点？全方位、全天候、高精全方位、全天候、高精度、自动化、高效益等度、自动化、高效益等北斗卫星导航北斗卫星导航系统系统BeiDou Navigation Satellite System，缩，缩写为写为BDS是中国正在实施的自主是中国正在实施的自主研发、独立运行的全球研发、独立运行的全球卫星导航卫星导航系系统，缩写为统，缩写为BDS，与美国的，与美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯、欧盟的俄罗斯的格洛纳斯、欧盟的伽利略伽利略系统系统兼容共用的全球卫星导航系统兼容共用的全球卫星导航系统，并称全球四大卫星导航系统。，并称全球四大卫星导航系统。
6、北斗卫星导航系统四大功能北斗卫星导航系统四大功能 1.短报文通信：北斗系统用户终端具有双向报文短报文通信：北斗系统用户终端具有双向报文通信功能，用户可以一次传送通信功能，用户可以一次传送40-60个汉字的短个汉字的短报文信息，在远洋航行中有重要的应用价值。报文信息，在远洋航行中有重要的应用价值。 2.精密授时：北斗系统具有精密授时功能，可向精密授时：北斗系统具有精密授时功能，可向用户提供用户提供20ns-100ns时间同步精度。时间同步精度。 3.定位精度：水平精度定位精度：水平精度100米（米（1），），设立标校设立标校站之后为站之后为20米（类似差分状态）。工作频率：米（类似差分状态）。工
7、作频率：2491.75MHz。 4.系统容纳的最大用户数：系统容纳的最大用户数：540000户户/小时小时该系统已成功应用于该系统已成功应用于测绘、电信、水测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和公共安全灾救灾和公共安全等诸多领域，产生等诸多领域，产生显著的经济效益和社会效益。特别是显著的经济效益和社会效益。特别是在在2008年北京奥运会、汶川抗震救灾年北京奥运会、汶川抗震救灾中发挥了重要作用。为了更好地服务中发挥了重要作用。为了更好地服务于国家建设与发展，满足全球应用需于国家建设与发展，满足全球应用需求，我国启动实施了北斗卫星导航系求，我国启动实
8、施了北斗卫星导航系统建设。统建设。定位原理定位原理35颗卫星在离地面颗卫星在离地面2万多千米的高空上，以固定的周期环万多千米的高空上，以固定的周期环绕地球运行，使得在任意时刻，在地面上的任意一点都绕地球运行，使得在任意时刻，在地面上的任意一点都可以同时观测到可以同时观测到4颗以上的卫星。颗以上的卫星。由于卫星的位置精确可知，在接收机对卫星观测中，我由于卫星的位置精确可知，在接收机对卫星观测中，我们可得到卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离们可得到卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离公式，利用公式，利用3颗卫星，就可以组成颗卫星，就可以组成3个方程式，解出观测个方程式，解出观测点的位置（
9、点的位置（X,Y,Z）。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之）。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有间的误差，实际上有4个未知数，个未知数，X、Y、Z和钟差，因而和钟差，因而需要引入第需要引入第4颗卫星，形成颗卫星，形成4个方程式进行求解，从而得个方程式进行求解，从而得到观测点的到观测点的经纬度经纬度和和高程高程。事实上，接收机往往可以锁住事实上，接收机往往可以锁住4颗以上的卫星，这然后通颗以上的卫星，这然后通过算法挑选出误差最小的一组用作定位，从而提高精度过算法挑选出误差最小的一组用作定位，从而提高精度。北斗卫星导航系统空间段由北斗卫星导航系统空间段由5颗颗静止轨道静止轨道卫星卫星和和
