第一節(jié) 全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用 課標(biāo)領(lǐng)航 課程標(biāo)準(zhǔn) 舉例說(shuō)明全球定位系統(tǒng)在定位導(dǎo)航中的應(yīng)用。 學(xué)習(xí)目標(biāo) 了解： GPS的主要組成部分及其主要工作原理。 理解： GPS的功能。 應(yīng)用：收集有關(guān) GPS的相關(guān)信息，明確 GPS在定位導(dǎo)航中的應(yīng)用，并提出新應(yīng)用設(shè)想。 知能層級(jí)突破 教材深化透析 學(xué)業(yè)水平達(dá)標(biāo) 基礎(chǔ)自主梳理 第一節(jié) 全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用 一、全球定位系統(tǒng) (GPS) 1概念：利用衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)來(lái)獲得地面某點(diǎn) _和 _的系統(tǒng)。 2組成：由 3個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分組成。 (1)空間部分：即 GPS衛(wèi)星星座，由 _顆工作衛(wèi)星，3顆 _，共同運(yùn)行在 _個(gè)軌道面上。 GPS衛(wèi)星不間斷地發(fā)送各自與定位相關(guān)的 _和 _信息。 基礎(chǔ)自主梳理 經(jīng)緯度 高程 21 備用衛(wèi)星 6 參數(shù) 時(shí)間 (2)地面監(jiān)控系統(tǒng)：主要用于 _和 _衛(wèi)星上的各種設(shè)備的工作及衛(wèi)星的運(yùn)行。 (3)用戶(hù)設(shè)備部分：即 GPS接收機(jī)，能顯示接收機(jī)的 _、高度、運(yùn)動(dòng)方向和 _等信息。 監(jiān)測(cè) 控制 經(jīng)緯度 速度 思考 1能否應(yīng)用 GPS對(duì)臺(tái)風(fēng)中心進(jìn)行定位？ 提示： 全球定位系統(tǒng)由三部分組成，這三部分缺一不可。臺(tái)風(fēng)中心沒(méi)有用戶(hù)設(shè)備部分，故不能用GPS定位。 二、全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用 1 GPS的特點(diǎn)： _、 _、自動(dòng)測(cè)量。 2 GPS的主要功能： _和 _。 3 GPS的應(yīng)用領(lǐng)域 (1)軍事： GPS最初建立的目的是為了軍事應(yīng)用。 (2)測(cè)量：具有測(cè)量 _、操作簡(jiǎn)便、儀器便于攜帶、 _操作、信息自動(dòng) _等優(yōu)勢(shì)。 全天候 高精度 定位 導(dǎo)航 精度高 全天候 接收 、 存儲(chǔ) (3)交通： GPS可對(duì)車(chē)輛進(jìn)行 _、 _，合理分配車(chē)輛。 (4)救援： GPS可對(duì)消防人員、救護(hù)人員、交通警察進(jìn)行 _。 (5)農(nóng)業(yè)： GPS引入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)后產(chǎn)生了“_”。 (6)娛樂(lè)： GPS走進(jìn)了人們的日常生活，成為人們出行、旅游、探險(xiǎn)的好幫手。 跟蹤 調(diào)度管理 應(yīng)急調(diào)遣 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)耕作 思考 2衛(wèi)星定位系統(tǒng)和無(wú)線(xiàn)電遠(yuǎn)程導(dǎo)航與定位系統(tǒng)相比有什么優(yōu)點(diǎn)？ 提示： 無(wú)線(xiàn)電遠(yuǎn)程導(dǎo)航覆蓋的工作區(qū)域小，電波傳播易受大氣影響，因此定位精度不高。而衛(wèi)星定位系統(tǒng)具有工作范圍大、定位精度高的優(yōu)點(diǎn)。 知能層級(jí)突破 全球定位系統(tǒng)的組成、工作原理 知識(shí)精析 1工作原理 全球定位系統(tǒng)定位原理是：工作衛(wèi)星不間斷地發(fā)送各自與定位相關(guān)的參數(shù)和時(shí)間信息， GPS接收機(jī)接收到信息后，經(jīng)計(jì)算便可求出其三維位置、三維方向及運(yùn)動(dòng)速度和時(shí)間信息等。 2 構(gòu)成與功能 組成 功能 空間 衛(wèi)星 系統(tǒng) 24顆衛(wèi)星 (21顆工作衛(wèi)星，3顆備用衛(wèi)星 ) 保證地面上任何地點(diǎn)、任何時(shí)間都可觀測(cè)到 4顆以上衛(wèi)星，并接收到無(wú)線(xiàn)電發(fā)射機(jī)連續(xù)播發(fā)的 GPS導(dǎo)航信號(hào) 組成 功能 地面 監(jiān)控 系統(tǒng) 主控站 根據(jù)各監(jiān)控站提供的 GPS衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算星歷和衛(wèi)星鐘的改正參數(shù)； 控制衛(wèi)星并在發(fā)生故障時(shí)及時(shí)調(diào)度備用衛(wèi)星，以保證整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行； 兼有監(jiān)控站的功能 監(jiān)控站 數(shù)據(jù)采集中心，獲取 GPS衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳送至主控站 信息注入站 每天將主控站計(jì)算出的改正參數(shù)等注入每顆 GPS衛(wèi)星 組成 功能 用戶(hù) 設(shè)備 部分 GPS衛(wèi)星 接收機(jī) 接收 GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào) GPS數(shù)據(jù) 處理軟件 對(duì) GPS衛(wèi)星接收機(jī)接收的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，完成定位和導(dǎo)航功能 北京時(shí)間 2005年 12月 28日 13時(shí) 19分 ， 歐洲航天局的 “伽利略 ”計(jì)劃首顆測(cè)試衛(wèi)星 “GIOVEA”發(fā)射升空 。 17時(shí) ， 衛(wèi)星被送入 24126千米高的軌道 ，該系統(tǒng)為新一代民用全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng) 。 系統(tǒng)由 30顆軌道衛(wèi)星組成 ， 還有 2個(gè)地面控制中心 ，這個(gè)包括中國(guó) 、 印度等加入的項(xiàng)目的起飛 ， 正式向美國(guó)的 GPS系統(tǒng)發(fā)起挑戰(zhàn) 。 據(jù)此回答 (1) (3)題 。 例 1 (1)導(dǎo)航衛(wèi)星 “GIOVEA”在被送入軌道時(shí)，美國(guó)東部時(shí)間是 ( ) A 28日 4時(shí) B 27日 4時(shí) C 28日 0時(shí) 19分 D 27日 0時(shí) 19分 (2)衛(wèi)星進(jìn)入軌道后，位于 ( ) A對(duì)流層 B平流層 C高層大氣 D大氣層以外 (3)關(guān)于伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與美國(guó)的 GPS系統(tǒng)的說(shuō)法，正確的是 ( ) A兩者均僅包括兩大部分，即空間部分和地面監(jiān)控部分 B兩者均有 30顆衛(wèi)星組成，其中包括 3顆備用衛(wèi)星 C兩者覆蓋面和精確度差別不大 D兩者均是利用衛(wèi)星導(dǎo)航和定位的系統(tǒng) 【 解析 】 (1)送入軌道的時(shí)間是北京時(shí)間 28日 17時(shí)，美國(guó)東部采用西五區(qū)的時(shí)間，比北京時(shí)間晚13個(gè)小時(shí)。 (2)大氣層的上界是 2000 3000千米，故衛(wèi)星軌道在大氣層以外。 (3)全球定位系統(tǒng)包括三大部分：空間部分、地面監(jiān)控部分和用戶(hù)設(shè)備部分； GPS衛(wèi)星星座由 21顆工作衛(wèi)星和 3顆備用衛(wèi)星組成；歐洲航天局的 “伽利略 ”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)定位精度要優(yōu)于美國(guó)的 GPS系統(tǒng)。 【 答案 】 (1)A (2)D (3)D 學(xué)以致用 1.讀下列材料，回答問(wèn)題。 2008年 5月 8日，奧運(yùn)圣火成功登上世界最高峰珠穆朗瑪峰 (8844.43m)，這是奧運(yùn)史上的偉大壯舉。嚴(yán)酷的自然條件給圣火登頂珠峰帶來(lái)很多的技術(shù)挑戰(zhàn)。珠峰常規(guī)條件下的風(fēng)速達(dá) 16 17米 /秒，相當(dāng)于八九級(jí)大風(fēng)，氣溫均在零下 30 左右。為做好氣象保障工作，氣象部門(mén)在珠峰地區(qū)建成了立體氣象自動(dòng)觀測(cè)站，運(yùn)用 GPS、 RS等技術(shù)及時(shí)、高效地獲取預(yù)報(bào)所需要的氣象資料。 (1)讀 “GPS數(shù)據(jù)顯示屏 ”圖，說(shuō)出 GPS的主要功能。 (2)根據(jù)材料和所學(xué)知識(shí)，簡(jiǎn)述地形、氣候條件對(duì)火炬手手持圣火登頂、火炬燃燒、電視轉(zhuǎn)播所帶來(lái)的不利影響。 解析： 本題難度不大 ， 主要結(jié)合實(shí)例考查 GPS的功能 。 GPS的主要功能是為用戶(hù)提供全球性、全天候、連續(xù)性的定位和導(dǎo)航服務(wù)。 答案： (1)GPS的主要功能是為用戶(hù)提供精密的三維坐標(biāo)、速度和時(shí)間等。 (2)高海拔、低氣溫、突發(fā)暴風(fēng)雪等加大了火炬手的體力消耗，增加了技術(shù)難度；低氣壓、缺氧、大風(fēng)影響火炬的燃燒和傳遞；山地影響信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量；低溫影響各種儀器設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域 知識(shí)精析 GPS技術(shù)因其具有全天候 、 高精度 、 自動(dòng)測(cè)量等特點(diǎn) ， 被廣泛應(yīng)用于多種領(lǐng)域 ， 并且在應(yīng)用時(shí)主要利用了其定位和導(dǎo)航功能 。 具體如下所示： 目前，發(fā)達(dá)國(guó)家已開(kāi)始把 GPS技術(shù)引入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，即所謂的 “精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)耕作 ”。結(jié)合所學(xué)知識(shí)，完成 (1) (2)題。 (1)GPS在 “精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)耕作 ”中可 ( ) 獲取農(nóng)田信息 分析處理獲取的信息 決策管理措施 將產(chǎn)量和土壤狀態(tài)信息裝入帶GPS設(shè)備的噴藥、施肥設(shè)備 A B C D 例 2 (2)“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè) ”與 “石油農(nóng)業(yè) ”相比，可 ( ) A忽視農(nóng)田內(nèi)農(nóng)作物的差異 B對(duì)同一農(nóng)田內(nèi)的作物統(tǒng)一施藥 C在不減產(chǎn)的情況下，增加生產(chǎn)成本 D降低因施肥、除蟲(chóng)對(duì)環(huán)境造成的污染 【 解析 】 GPS主要是獲取空間數(shù)據(jù)以進(jìn)行空間定位，而決策管理措施是人的工作。 “精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)耕作 ”就是將 GPS技術(shù)引入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)施精準(zhǔn)耕作，可以在盡量不減產(chǎn)的情況下，降低生產(chǎn)成本，有效避免資源浪費(fèi)，降低因施肥、除蟲(chóng)對(duì)環(huán)境造成的污染。 【 答案 】 (1)B (2)D 2 下列 不屬于北斗導(dǎo)航計(jì)劃應(yīng)用范疇的是 ( ) A 野外考察時(shí)用以空間定位 B 為行駛的汽車(chē)提供精確的速度 、 時(shí)間信息 C 為飛行中的民航客機(jī)提供三維坐標(biāo) D 為無(wú)線(xiàn)移動(dòng)手機(jī)用戶(hù)提供實(shí)時(shí)的通信服務(wù) 解析： 選 D。 我國(guó) “北斗導(dǎo)航系統(tǒng) ”主要功能是區(qū)域性定位 、 導(dǎo)航 。 學(xué)以致用 1圖 3 1 3 全球定位系統(tǒng)的衛(wèi)星星座 全球定位系統(tǒng)的空間部分由分布在距地面 20200千米的 6個(gè)軌道面上的 24顆衛(wèi)星 (其中 3顆備用 )組成，相鄰兩個(gè) GPS星座衛(wèi)星軌道平面之間的夾角是 60 ，每個(gè)衛(wèi)星軌道上各有 4顆衛(wèi)星，它們兩兩相隔 90 ，衛(wèi)星軌道均為近圓形，運(yùn)行周期約為 11小時(shí) 58分。衛(wèi)星的分布使得在全球的任何地方、任何時(shí)間都可觀測(cè)到 4顆以上的衛(wèi)星，這就提供了在時(shí)間上連續(xù)的全球?qū)Ш侥芰Α?教材深化透析 圖表解讀 2圖 3 1 6 GPS接收機(jī)的信號(hào)解讀 (1)在接收機(jī)的頂部，左端表示信號(hào)的強(qiáng)弱，右端表示電池電量。 (2)上方黃框內(nèi)三維衛(wèi)星位置，表示接收機(jī)所在的經(jīng)緯度位置為緯度 39 5827.9N，經(jīng)度116 1850.2E。 (3)中間左側(cè)為接收機(jī)所在的高度為 109m，誤差為5.7m。 (4)中間右側(cè)綠框內(nèi)是衛(wèi)星分布圖，描繪了在接收機(jī)所處位置 (圓心 )仰望天空能搜索到的 8顆衛(wèi)星，大圓表示地平線(xiàn)，小圓為抬頭以 45 角仰望天空的范圍，越靠近中心，衛(wèi)星信號(hào)越強(qiáng)，圖片表示當(dāng)前能搜索到第 2、 7、 8、 11、 20、 27、 28、 31號(hào)八顆衛(wèi)星。衛(wèi)星號(hào)是衛(wèi)星發(fā)射時(shí)的序號(hào)。 (5)圖中下方紅框內(nèi)，數(shù)字表示被接收到信號(hào)的衛(wèi)星編號(hào)，黑色柱的長(zhǎng)短表示信號(hào)強(qiáng)弱，圖片表示接收到第 2、 7、 8、 11、 20、 27、 28、 31號(hào)八顆衛(wèi)星的信號(hào)，其中第 2號(hào)和第 20號(hào)衛(wèi)星的信號(hào)比較弱。 3圖 3 1 7 GPS定位示意 (1)每個(gè)衛(wèi)星都有自己的精確測(cè)量范圍 (如圖中實(shí)線(xiàn)圓所示 )和延伸測(cè)量范圍 (如圖中虛線(xiàn)圓所示 )，全球定位系統(tǒng)保證在地球上任一點(diǎn)都可以接收到四顆或四顆以上衛(wèi)星的信號(hào)，如果接收機(jī)處在 3顆或3顆以上的衛(wèi)星交叉測(cè)量范圍內(nèi)，就能顯示所處位置。當(dāng)接收機(jī)處于某顆衛(wèi)星的精確測(cè)量范圍中時(shí)，它接收這顆衛(wèi)星的信號(hào)就較強(qiáng)。 (2)由于衛(wèi)星的位置精確可知 ， 在 GPS觀測(cè)中 ， 我們可得到衛(wèi)星到接收機(jī)的距離 ， 利用三維坐標(biāo)中的三顆衛(wèi)星 ， 就可以組成