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1、
3.3.3 全球定位系統及其應用
題目
3.3.3 全球定位系統及其應用
第1課時
學習
目標
1.說明全球定位系統的主要組成部分及主要工作原理。
2.能舉例說明全球定位系統在定位導航中的作用。
學習
疑問
學生填寫
學習
建議
學生填寫
【預學能掌握的內容】
一、全球定位系統
1.概念
全球定位系統,簡稱GPS,是具有在海、陸、空進行全方位、實時①____________與定位功能的新一代衛(wèi)星導航與定位系統。
2.組成
GPS由空間星座、地面控制系統和用戶系統三部分組成,它們具有不同的空間位置、組成和分布特點。
系統
結構
位置
組成和分
2、布
功能
空間
星座
空間
由②______顆工作衛(wèi)星和③____顆 在軌備用衛(wèi)星組成
為全天候的全球定位提供可能
地面
監(jiān)控
系統
地面
④____個主控站
收集各⑤______站對GPS衛(wèi)星的全部觀測數據,利用這些數據計算GPS衛(wèi)星的軌道和衛(wèi)星⑥________數據
3個注入站
在每顆衛(wèi)星運行至上空時,將導航數據及⑦______站的指令注入到衛(wèi)星
⑧____個監(jiān)控站
⑨____________衛(wèi)星上的各種設備的工作、運行情況
用戶
系統
(接
收設
備)
用戶
包括接收機硬件、⑩______________軟件等用戶設備,硬件由天線單元和?__
3、______單元組成
捕獲GPS衛(wèi)星信號,實時地計算出?____________、速度以及?________
3.GPS接收機的常見種類
GPS接收機種類很多,按照不同的標準,有不同的分類方法。根據用途可將GPS接收機分成下列類型:
類型
應用
特點
?____
用于運動載體的導航,按具體用途分為車載型、航海型、航空型和星載型
能夠實時地給出載體的位置和?______;價格便宜,應用廣泛
測地型
用于精密?____和精密工程測量
定位精度?____,儀器結構復雜;價格較貴
?____
用于天文臺及無線電通訊
利用GPS衛(wèi)星提供的高精度時間標準進行授時
二、全球定
4、位系統與定位導航
1.最初設計目的:?________目的。
2.精度
(1)靜態(tài)導航定位:能達到?______級甚至__________級的精度。
(2)動態(tài)定位:能達到____米以內的精度。
(3)速度測量:能達到________精度。
(4)時間測量:能達到________級精度。
3.應用領域
目前GPS已在________________________,以及______________________________等部門和行業(yè)得到廣泛應用??茖W家用它來監(jiān)測______的微小移動,從而幫助預報__________。GPS與______、______結合,可以為資源調
5、查、工程管理、精細農業(yè)服務等。
【探究點一】全球定位系統的組成、特點、應用原理
〖合作探究〗
根據所學知識,回答下列問題。
1.GPS系統共有24顆在軌衛(wèi)星,相鄰兩個GPS星座衛(wèi)星軌道之間的夾角為________度。
2.每個衛(wèi)星軌道上各有________顆衛(wèi)星,兩兩相隔約為________度。
3.全球定位系統有哪幾部分構成?
4.全球定位系統的特點是什么?
〖概括小結〗
1、GPS的組成和工作原理
2、在解答有關GPS應用類的題目時,一定要牢牢把握其兩大功能:①定位:地球上的任何一個地點,都有特定的經度、緯度和高程。GPS定位可迅速顯示出
6、你所在地點的精確位置,幫助你解決自己“在哪里”的難題。②導航:GPS手持機導航可以幫助你解決“去哪里”和“如何去”的問題,這樣無論你身在何處,都不會迷路。
〖典例解析〗
讀“GPS組成圖”,回答下列問題。
1.GPS是________________的簡稱,是具有在海、陸、空進行________、________________與________功能的新一代衛(wèi)星導航與定位系統。
2.GPS的空間星座由________顆工作衛(wèi)星、____________顆備用衛(wèi)星組成,高度約________。在全球的任何地方、任何時間都可監(jiān)測到________顆以上的衛(wèi)星。在GPS導航定位時,要想
7、獲得準確的三維信息,必須接收到________顆GPS衛(wèi)星的信號,它們被稱為__________。
3.地面監(jiān)控系統包括________個主控站,________個注入站和__________個監(jiān)控站。主控站的作用是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________,
注入站的作用是_________________________________
8、________________________________
_____________________________________________________________________________。
4.用戶系統用于接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號,GPS接收機包括________________________和__________________等用戶設備。
5.目前中國正在積極參與________合作開發(fā)研制的“伽利略”計劃,該系統空間星座由________顆衛(wèi)星組成。
【探究點二】全球定位系統與定位導航
〖合作探究〗
根據材料,回答下列問題。
材料一 濃霧
9、協助英法聯軍創(chuàng)造了“九日奇跡”。1940年5月24日,德軍以“閃電戰(zhàn)”攻破馬其諾防線,把40萬英法聯軍包圍在法國的敦刻爾克海灘上。這時德軍離港口僅10英里。但在5月24日中午,希特勒卻下令部隊停止前進,直到5月26日下午才取消命令又繼續(xù)前進。利用這兩天時間,聯軍在沙灘上布置好環(huán)形防線,掩護撤退?!瓘?6日到31日都是大霧天氣,濃厚的云霧籠罩在海峽上空,加上油庫燃燒形成的黑煙,使德軍戰(zhàn)斗機找不到轟炸目標。到4日上午,聯軍共撤出34.6萬人,他們就是后來諾曼底登陸時作戰(zhàn)的主力。有人說是濃霧創(chuàng)造了奇跡,因為這不是一次普通的撤退,撤出的是整個英國的未來!
材料二 據有關報道,第二次海灣戰(zhàn)爭中,伊拉
10、克軍方點燃巴格達周圍澆灌石油的戰(zhàn)壕來阻礙美軍事行動,但美專家指出煙霧對美軍使用的衛(wèi)星制導導彈沒有任何影響。
材料三 在第二次海灣戰(zhàn)爭中,許多美國飛行員在被擊落后能得以生還,人們常常驚羨于美國人的神奇。
1.材料一和材料二中同樣是煙霧,為什么能阻滯德軍的襲擊,而不能對美國的轟炸產生影響?
2.在材料三中美軍是如何確定飛行員的位置并進行組織救援的?
〖概括小結〗
1、GPS在不同應用領域的作用
應用領域
作用
救援
廣泛應用于消防、救護、交通疏導、搜尋自然災害及突發(fā)事故中失蹤人員、漁船救助等突發(fā)事件方面,對消防人員、救護人員、交通警察等救援人員進行應急調遣,提
11、高對緊急事件的響應效率,克服惡劣條件的影響,及時地進行處理或救援,裝有GPS設備的特種車輛在遇到突發(fā)事件時可及時進行報警、定位,從而減少損失
交
通
航
海
一是GPS航海自主導航系統:向用戶提供位置、航速、航向和時間信息以及海圖航跡顯示等。二是港口管理和進港引導系統:主要用于港口、碼頭的船舶高度整理、進港引導,以確保航行安全和秩序。三是航路交通管理系統:主要用于近海和內河船舶導航和管理
航空
實現最佳空域劃分與管理。空中交通流量管理以及飛行路線管理,保證了空中交通管制的安全性和靈活性。通過GPS接收設備,民航飛行員能駕機準確著陸并安全、及時出入停機坪,使各飛行航班能夠緊湊排列,
12、提高機場利用率
公共
交通
實時播放路況信息,自動匹配最優(yōu)行車路線。能最大限度地滿足乘客的要求,從而減少空載率,降低能源消耗。節(jié)省運營成本,并使行車、乘車安全系數大大提高
旅游
探險
旅游者可以在陌生的城市里迅速找到自己所在位置,確定前往目的地的最優(yōu)行進方式和路線;野外探險者可以快捷地找到合適的道路和宿營地點,并在發(fā)生險情時,迅速定位、報警,以便及時、有效地得到救援
軍事
為各種軍事活動定位、導航,如許多高科技武器配備了GPS系統,精確制導,大大提高了命中率
生產和
工程建設
可以利用GPS系統發(fā)展“精準農業(yè)”,精確地噴灑化肥和農藥;同時也廣泛運用在工程定位、測量領域,提
13、高工程建設的效率和精確性
科學研究
可以監(jiān)測地殼運動等
〖典例解析〗
聯系遙感(RS)、全球定位系統(GPS)和地理信息系統(GIS)有關知識,回答下列問題。
1.上海某出租車公司在中心調度系統中快速查詢本公司出租車的位置信息,所采用的技術是
A.RS B.GIS C.RS和GPS D.GIS和GPS
2.在分析20世紀90年代以來上海市遠紅外遙感圖像時,發(fā)現外環(huán)線周邊地區(qū)的紅色塊狀區(qū)域面積越來越小,而藍灰色區(qū)域面積越來越大。據此可以判斷,該地區(qū)________用地面積在縮小,而________用地面積在擴大。
3.根據3顆衛(wèi)星提供的資料,運用數學原理就可以計算出地面靜止物體的位置。如下圖所示,有4顆衛(wèi)星提供資料,除可進一步提高定位的精準度外,還可迅速計算出________物體的空間位置。
4.下列選項中,不可以應用“3S”技術的是
A.導彈發(fā)射的精確制導 B.珠穆朗瑪峰高程的精確測量
C.人口出生率、死亡率的統計 D.人口密度與商業(yè)網點布局的相關分析