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1、
3.3.3 全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用
題目
3.3.3 全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用
第1課時(shí)
學(xué)習(xí)
目標(biāo)
1.說(shuō)明全球定位系統(tǒng)的主要組成部分及主要工作原理。
2.能舉例說(shuō)明全球定位系統(tǒng)在定位導(dǎo)航中的作用。
學(xué)習(xí)
疑問(wèn)
學(xué)生填寫(xiě)
學(xué)習(xí)
建議
學(xué)生填寫(xiě)
【預(yù)學(xué)能掌握的內(nèi)容】
一、全球定位系統(tǒng)
1.概念
全球定位系統(tǒng),簡(jiǎn)稱(chēng)GPS,是具有在海、陸、空進(jìn)行全方位、實(shí)時(shí)①____________與定位功能的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。
2.組成
GPS由空間星座、地面控制系統(tǒng)和用戶(hù)系統(tǒng)三部分組成,它們具有不同的空間位置、組成和分布特點(diǎn)。
系統(tǒng)
結(jié)構(gòu)
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(tǒng)
地面
④____個(gè)主控站
收集各⑤______站對(duì)GPS衛(wèi)星的全部觀測(cè)數(shù)據(jù),利用這些數(shù)據(jù)計(jì)算GPS衛(wèi)星的軌道和衛(wèi)星⑥________數(shù)據(jù)
3個(gè)注入站
在每顆衛(wèi)星運(yùn)行至上空時(shí),將導(dǎo)航數(shù)據(jù)及⑦_(dá)_____站的指令注入到衛(wèi)星
⑧____個(gè)監(jiān)控站
⑨____________衛(wèi)星上的各種設(shè)備的工作、運(yùn)行情況
用戶(hù)
系統(tǒng)
(接
收設(shè)
備)
用戶(hù)
包括接收機(jī)硬件、⑩______________軟件等用戶(hù)設(shè)備,硬件由天線單元和?__
3、______單元組成
捕獲GPS衛(wèi)星信號(hào),實(shí)時(shí)地計(jì)算出?____________、速度以及?________
3.GPS接收機(jī)的常見(jiàn)種類(lèi)
GPS接收機(jī)種類(lèi)很多,按照不同的標(biāo)準(zhǔn),有不同的分類(lèi)方法。根據(jù)用途可將GPS接收機(jī)分成下列類(lèi)型:
類(lèi)型
應(yīng)用
特點(diǎn)
?____
用于運(yùn)動(dòng)載體的導(dǎo)航,按具體用途分為車(chē)載型、航海型、航空型和星載型
能夠?qū)崟r(shí)地給出載體的位置和?______;價(jià)格便宜,應(yīng)用廣泛
測(cè)地型
用于精密?____和精密工程測(cè)量
定位精度?____,儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜;價(jià)格較貴
?____
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)間標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行授時(shí)
二、全球定
4、位系統(tǒng)與定位導(dǎo)航
1.最初設(shè)計(jì)目的:?________目的。
2.精度
(1)靜態(tài)導(dǎo)航定位:能達(dá)到?______級(jí)甚至__________級(jí)的精度。
(2)動(dòng)態(tài)定位:能達(dá)到____米以?xún)?nèi)的精度。
(3)速度測(cè)量:能達(dá)到________精度。
(4)時(shí)間測(cè)量:能達(dá)到________級(jí)精度。
3.應(yīng)用領(lǐng)域
目前GPS已在________________________,以及______________________________等部門(mén)和行業(yè)得到廣泛應(yīng)用??茖W(xué)家用它來(lái)監(jiān)測(cè)______的微小移動(dòng),從而幫助預(yù)報(bào)__________。GPS與______、______結(jié)合,可以為資源調(diào)
5、查、工程管理、精細(xì)農(nóng)業(yè)服務(wù)等。
【探究點(diǎn)一】全球定位系統(tǒng)的組成、特點(diǎn)、應(yīng)用原理
〖合作探究〗
根據(jù)所學(xué)知識(shí),回答下列問(wèn)題。
1.GPS系統(tǒng)共有24顆在軌衛(wèi)星,相鄰兩個(gè)GPS星座衛(wèi)星軌道之間的夾角為_(kāi)_______度。
2.每個(gè)衛(wèi)星軌道上各有________顆衛(wèi)星,兩兩相隔約為_(kāi)_______度。
3.全球定位系統(tǒng)有哪幾部分構(gòu)成?
4.全球定位系統(tǒng)的特點(diǎn)是什么?
〖概括小結(jié)〗
1、GPS的組成和工作原理
2、在解答有關(guān)GPS應(yīng)用類(lèi)的題目時(shí),一定要牢牢把握其兩大功能:①定位:地球上的任何一個(gè)地點(diǎn),都有特定的經(jīng)度、緯度和高程。GPS定位可迅速顯示出
6、你所在地點(diǎn)的精確位置,幫助你解決自己“在哪里”的難題。②導(dǎo)航:GPS手持機(jī)導(dǎo)航可以幫助你解決“去哪里”和“如何去”的問(wèn)題,這樣無(wú)論你身在何處,都不會(huì)迷路。
〖典例解析〗
讀“GPS組成圖”,回答下列問(wèn)題。
1.GPS是________________的簡(jiǎn)稱(chēng),是具有在海、陸、空進(jìn)行________、________________與________功能的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。
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(shí)間都可監(jiān)測(cè)到________顆以上的衛(wèi)星。在GPS導(dǎo)航定位時(shí),要想
7、獲得準(zhǔn)確的三維信息,必須接收到________顆GPS衛(wèi)星的信號(hào),它們被稱(chēng)為_(kāi)_________。
3.地面監(jiān)控系統(tǒng)包括________個(gè)主控站,________個(gè)注入站和__________個(gè)監(jiān)控站。主控站的作用是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________,
注入站的作用是_________________________________
8、________________________________
_____________________________________________________________________________。
4.用戶(hù)系統(tǒng)用于接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào),GPS接收機(jī)包括________________________和__________________等用戶(hù)設(shè)備。
5.目前中國(guó)正在積極參與________合作開(kāi)發(fā)研制的“伽利略”計(jì)劃,該系統(tǒng)空間星座由________顆衛(wèi)星組成。
【探究點(diǎn)二】全球定位系統(tǒng)與定位導(dǎo)航
〖合作探究〗
根據(jù)材料,回答下列問(wèn)題。
材料一 濃霧
9、協(xié)助英法聯(lián)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(wàn)英法聯(lián)軍包圍在法國(guó)的敦刻爾克海灘上。這時(shí)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(duì)停止前進(jìn),直到5月26日下午才取消命令又繼續(xù)前進(jìn)。利用這兩天時(shí)間,聯(lián)軍在沙灘上布置好環(huán)形防線,掩護(hù)撤退。……從26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(kù)燃燒形成的黑煙,使德軍戰(zhàn)斗機(jī)找不到轟炸目標(biāo)。到4日上午,聯(lián)軍共撤出34.6萬(wàn)人,他們就是后來(lái)諾曼底登陸時(shí)作戰(zhàn)的主力。有人說(shuō)是濃霧創(chuàng)造了奇跡,因?yàn)檫@不是一次普通的撤退,撤出的是整個(gè)英國(guó)的未來(lái)!
材料二 據(jù)有關(guān)報(bào)道,第二次海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中,伊拉
10、克軍方點(diǎn)燃巴格達(dá)周?chē)鷿补嗍偷膽?zhàn)壕來(lái)阻礙美軍事行動(dòng),但美專(zhuān)家指出煙霧對(duì)美軍使用的衛(wèi)星制導(dǎo)導(dǎo)彈沒(méi)有任何影響。
材料三 在第二次海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中,許多美國(guó)飛行員在被擊落后能得以生還,人們常常驚羨于美國(guó)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(duì)美國(guó)的轟炸產(chǎn)生影響?
2.在材料三中美軍是如何確定飛行員的位置并進(jìn)行組織救援的?
〖概括小結(jié)〗
1、GPS在不同應(yīng)用領(lǐng)域的作用
應(yīng)用領(lǐng)域
作用
救援
廣泛應(yīng)用于消防、救護(hù)、交通疏導(dǎo)、搜尋自然災(zāi)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(duì)消防人員、救護(hù)人員、交通警察等救援人員進(jìn)行應(yīng)急調(diào)遣,提
11、高對(duì)緊急事件的響應(yīng)效率,克服惡劣條件的影響,及時(shí)地進(jìn)行處理或救援,裝有GPS設(shè)備的特種車(chē)輛在遇到突發(fā)事件時(shí)可及時(shí)進(jìn)行報(bào)警、定位,從而減少損失
交
通
航
海
一是GPS航海自主導(dǎo)航系統(tǒng):向用戶(hù)提供位置、航速、航向和時(shí)間信息以及海圖航跡顯示等。二是港口管理和進(jìn)港引導(dǎo)系統(tǒng):主要用于港口、碼頭的船舶高度整理、進(jìn)港引導(dǎo),以確保航行安全和秩序。三是航路交通管理系統(tǒng):主要用于近海和內(nèi)河船舶導(dǎo)航和管理
航空
實(shí)現(xiàn)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(guò)GPS接收設(shè)備,民航飛行員能駕機(jī)準(zhǔn)確著陸并安全、及時(shí)出入停機(jī)坪,使各飛行航班能夠緊湊排列,
12、提高機(jī)場(chǎng)利用率
公共
交通
實(shí)時(shí)播放路況信息,自動(dòng)匹配最優(yōu)行車(chē)路線。能最大限度地滿(mǎn)足乘客的要求,從而減少空載率,降低能源消耗。節(jié)省運(yùn)營(yíng)成本,并使行車(chē)、乘車(chē)安全系數(shù)大大提高
旅游
探險(xiǎn)
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(jìn)方式和路線;野外探險(xiǎn)者可以快捷地找到合適的道路和宿營(yíng)地點(diǎn),并在發(fā)生險(xiǎn)情時(shí),迅速定位、報(bào)警,以便及時(shí)、有效地得到救援
軍事
為各種軍事活動(dòng)定位、導(dǎo)航,如許多高科技武器配備了GPS系統(tǒng),精確制導(dǎo),大大提高了命中率
生產(chǎn)和
工程建設(shè)
可以利用GPS系統(tǒng)發(fā)展“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”,精確地噴灑化肥和農(nóng)藥;同時(shí)也廣泛運(yùn)用在工程定位、測(cè)量領(lǐng)域,提
13、高工程建設(shè)的效率和精確性
科學(xué)研究
可以監(jiān)測(cè)地殼運(yùn)動(dòng)等
〖典例解析〗
聯(lián)系遙感(RS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)和地理信息系統(tǒng)(GIS)有關(guān)知識(shí),回答下列問(wèn)題。
1.上海某出租車(chē)公司在中心調(diào)度系統(tǒng)中快速查詢(xún)本公司出租車(chē)的位置信息,所采用的技術(shù)是
A.RS B.GIS C.RS和GPS D.GIS和GPS
2.在分析20世紀(jì)90年代以來(lái)上海市遠(yuǎn)紅外遙感圖像時(shí),發(fā)現(xiàn)外環(huán)線周邊地區(qū)的紅色塊狀區(qū)域面積越來(lái)越小,而藍(lán)灰色區(qū)域面積越來(lái)越大。據(jù)此可以判斷,該地區(qū)________用地面積在縮小,而________用地面積在擴(kuò)大。
3.根據(jù)3顆衛(wèi)星提供的資料,運(yùn)用數(shù)學(xué)原理就可以計(jì)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(jìn)一步提高定位的精準(zhǔn)度外,還可迅速計(jì)算出________物體的空間位置。
4.下列選項(xiàng)中,不可以應(yīng)用“3S”技術(shù)的是
A.導(dǎo)彈發(fā)射的精確制導(dǎo) B.珠穆朗瑪峰高程的精確測(cè)量
C.人口出生率、死亡率的統(tǒng)計(jì) D.人口密度與商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)布局的相關(guān)分析