1、第一节 全球定位系统的应用课标领航 课程标准举例说明全球定位系统在定位导航中的应用。学习目标了解：GPS的主要组成部分及其主要工作原理。理解：GPS的功能。应用：收集有关GPS的相关信息，明确GPS在定位导航中的应用，并提出新应用设想。知能层级突破 教材深化透析 学业水平达标 基础自主梳理 第一节 全球定位系统的应用 一、全球定位系统(GPS)1概念：利用卫星网络来获得地面某点_和_的系统。2组成：由3个相对独立的部分组成。(1)空间部分：即GPS卫星星座，由_颗工作卫星，3颗_，共同运行在_个轨道面上。GPS卫星不间断地发送各自与定位相关的_和_信息。基础自主梳理 经纬度高程21备用卫星6参
2、数时间(2)地面监控系统：主要用于_和_卫星上的各种设备的工作及卫星的运行。(3)用户设备部分：即GPS接收机，能显示接收机的_、高度、运动方向和_等信息。监测控制经纬度速度思考1能否应用GPS对台风中心进行定位？提示：全球定位系统由三部分组成，这三部分缺一不可。台风中心没有用户设备部分，故不能用GPS定位。二、全球定位系统的应用1GPS的特点：_、_、自动测量。2GPS的主要功能：_和_。3GPS的应用领域(1)军事：GPS最初建立的目的是为了军事应用。(2)测量：具有测量_、操作简便、仪器便于携带、_操作、信息自动_等优势。全天候高精度定位导航精度高全天候接收、存储(3)交通：GPS可对车
3、辆进行_、_，合理分配车辆。(4)救援：GPS可对消防人员、救护人员、交通警察进行_。(5)农业：GPS引入农业生产后产生了“_”。(6)娱乐：GPS走进了人们的日常生活，成为人们出行、旅游、探险的好帮手。跟踪调度管理应急调遣精准农业耕作思考2卫星定位系统和无线电远程导航与定位系统相比有什么优点？提示：无线电远程导航覆盖的工作区域小，电波传播易受大气影响，因此定位精度不高。而卫星定位系统具有工作范围大、定位精度高的优点。知能层级突破 全球定位系统的组成、工作原理知识精析1工作原理全球定位系统定位原理是：工作卫星不间断地发送各自与定位相关的参数和时间信息，GPS接收机接收到信息后，经计算便可求出
4、其三维位置、三维方向及运动速度和时间信息等。2构成与功能组成 功能 空间 卫星 系统 24颗卫星(21颗工作卫星，3颗备用卫星)保证地面上任何地点、任何时间都可观测到4颗以上卫星，并接收到无线电发射机连续播发的GPS导航信号 组成 功能 地面 监控 系统 主控站 根据各监控站提供的GPS卫星观测数据，计算星历和卫星钟的改正参数；控制卫星并在发生故障时及时调度备用卫星，以保证整个系统正常运行；兼有监控站的功能 监控站 数据采集中心，获取GPS卫星观测数据，并将数据传送至主控站 信息注入站 每天将主控站计算出的改正参数等注入每颗GPS卫星 组成 功能 用户 设备 部分 GPS卫星 接收机 接收GP
5、S卫星发射的信号 GPS数据 处理软件 对GPS卫星接收机接收的信号进行数据处理，完成定位和导航功能 北京时间2005年12月28日13时19分，欧洲航天局的“伽利略”计划首颗测试卫星“GIOVEA”发射升空。17时，卫星被送入24126千米高的轨道，该系统为新一代民用全球卫星导航定位系统。系统由30颗轨道卫星组成，还有2个地面控制中心，这个包括中国、印度等加入的项目的起飞，正式向美国的GPS系统发起挑战。据此回答(1)(3)题。例1(1)导航卫星“GIOVEA”在被送入轨道时，美国东部时间是()A28日4时 B27日4时C28日0时19分D27日0时19分(2)卫星进入轨道后，位于()A对流
6、层B平流层C高层大气D大气层以外(3)关于伽利略卫星导航系统与美国的GPS系统的说法，正确的是()A两者均仅包括两大部分，即空间部分和地面监控部分B两者均有30颗卫星组成，其中包括3颗备用卫星C两者覆盖面和精确度差别不大D两者均是利用卫星导航和定位的系统【解析】(1)送入轨道的时间是北京时间28日17时，美国东部采用西五区的时间，比北京时间晚13个小时。(2)大气层的上界是20003000千米，故卫星轨道在大气层以外。(3)全球定位系统包括三大部分：空间部分、地面监控部分和用户设备部分；GPS卫星星座由21颗工作卫星和3颗备用卫星组成；欧洲航天局的“伽利略”卫星导航系统定位精度要优于美国的GP
7、S系统。【答案】(1)A(2)D(3)D学以致用1.读下列材料，回答问题。2008年5月8日，奥运圣火成功登上世界最高峰珠穆朗玛峰(8844.43m)，这是奥运史上的伟大壮举。严酷的自然条件给圣火登顶珠峰带来很多的技术挑战。珠峰常规条件下的风速达1617米/秒，相当于八九级大风，气温均在零下30左右。为做好气象保障工作，气象部门在珠峰地区建成了立体气象自动观测站，运用GPS、RS等技术及时、高效地获取预报所需要的气象资料。(1)读“GPS数据显示屏”图，说出GPS的主要功能。(2)根据材料和所学知识，简述地形、气候条件对火炬手手持圣火登顶、火炬燃烧、电视转播所带来的不利影响。解析：本题难度不大
8、，主要结合实例考查GPS的功能。GPS的主要功能是为用户提供全球性、全天候、连续性的定位和导航服务。答案：(1)GPS的主要功能是为用户提供精密的三维坐标、速度和时间等。(2)高海拔、低气温、突发暴风雪等加大了火炬手的体力消耗，增加了技术难度；低气压、缺氧、大风影响火炬的燃烧和传递；山地影响信号传输的质量；低温影响各种仪器设备的正常运转。全球定位系统的应用领域知识精析GPS技术因其具有全天候、高精度、自动测量等特点，被广泛应用于多种领域，并且在应用时主要利用了其定位和导航功能。具体如下所示：目前，发达国家已开始把GPS技术引入农业生产，即所谓的“精准农业耕作”。结合所学知识，完成(1)(2)题
9、。(1)GPS在“精准农业耕作”中可()获取农田信息 分析处理获取的信息 决策管理措施 将产量和土壤状态信息装入带GPS设备的喷药、施肥设备ABCD例2(2)“精准农业”与“石油农业”相比，可()A忽视农田内农作物的差异B对同一农田内的作物统一施药C在不减产的情况下，增加生产成本D降低因施肥、除虫对环境造成的污染【解析】GPS主要是获取空间数据以进行空间定位，而决策管理措施是人的工作。“精准农业耕作”就是将GPS技术引入农业生产实施精准耕作，可以在尽量不减产的情况下，降低生产成本，有效避免资源浪费，降低因施肥、除虫对环境造成的污染。【答案】(1)B(2)D2下列不属于北斗导航计划应用范畴的是(
10、)A野外考察时用以空间定位B为行驶的汽车提供精确的速度、时间信息C为飞行中的民航客机提供三维坐标D为无线移动手机用户提供实时的通信服务解析：选D。我国“北斗导航系统”主要功能是区域性定位、导航。学以致用1图313 全球定位系统的卫星星座全球定位系统的空间部分由分布在距地面20200千米的6个轨道面上的24颗卫星(其中3颗备用)组成，相邻两个GPS星座卫星轨道平面之间的夹角是60，每个卫星轨道上各有4颗卫星，它们两两相隔90，卫星轨道均为近圆形，运行周期约为11小时58分。卫星的分布使得在全球的任何地方、任何时间都可观测到4颗以上的卫星，这就提供了在时间上连续的全球导航能力。教材深化透析 图表解
11、读 2图316 GPS接收机的信号解读(1)在接收机的顶部，左端表示信号的强弱，右端表示电池电量。(2)上方黄框内三维卫星位置，表示接收机所在的经纬度位置为纬度395827.9N，经度1161850.2E。(3)中间左侧为接收机所在的高度为109m，误差为5.7m。(4)中间右侧绿框内是卫星分布图，描绘了在接收机所处位置(圆心)仰望天空能搜索到的8颗卫星，大圆表示地平线，小圆为抬头以45角仰望天空的范围，越靠近中心，卫星信号越强，图片表示当前能搜索到第2、7、8、11、20、27、28、31号八颗卫星。卫星号是卫星发射时的序号。(5)图中下方红框内，数字表示被接收到信号的卫星编号，黑色柱的长短
12、表示信号强弱，图片表示接收到第2、7、8、11、20、27、28、31号八颗卫星的信号，其中第2号和第20号卫星的信号比较弱。3图317 GPS定位示意(1)每个卫星都有自己的精确测量范围(如图中实线圆所示)和延伸测量范围(如图中虚线圆所示)，全球定位系统保证在地球上任一点都可以接收到四颗或四颗以上卫星的信号，如果接收机处在3颗或3颗以上的卫星交叉测量范围内，就能显示所处位置。当接收机处于某颗卫星的精确测量范围中时，它接收这颗卫星的信号就较强。(2)由于卫星的位置精确可知，在GPS观测中，我们可得到卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的三颗卫星，就可以组成3个方程式，解出观测点的位置：经度、纬度、高程。考虑到卫星的时钟与接收机之间的误差钟差，实际上有4个未知数，经度、纬度、高程和钟差，因此需要引入第4颗卫星，形成4个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度、高程和运动速度。由此可见，通常应用三颗卫星的数据就可以进行定位，但要保证对目标实时观测，诸如提供目标运动数据等，则需要至少四颗卫星的信号。