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2020世纪世纪
2、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和功能 2.全球定
3、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。主控站主控站-控制、调度卫星。控制、
4、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与其他定位、导航系统与其他定位、导航
5、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。北斗卫星导航系统四大功能北斗
6、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）。工作频率：2491.75MHz。4
7、.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，我国启动实施了北斗卫星导航系统建设。统建设。
8、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（点的位置（X,Y,Z）。考虑到卫星
9、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30颗颗非静止轨道卫星非静止轨道卫
10、星组成，中国正组成，中国正在实施北斗卫星导航系统建设，已成功发在实施北斗卫星导航系统建设，已成功发射射16颗北斗导航卫星。颗北斗导航卫星。北斗导航系统是覆盖中国本土的区域导航北斗导航系统是覆盖中国本土的区域导航系统，覆盖范围东经约系统，覆盖范围东经约70140，北，北纬纬555。北斗卫星系统已经对东南。北斗卫星系统已经对东南亚实现全覆盖。亚实现全覆盖。1 1、GPSGPS在军事上的应用在军事上的应用2 2、GPSGPS在交通上的应用在交通上的应用3 3、GPSGPS在旅游探险中的应用在旅游探险中的应用4 4、GPSGPS在其他方面的应用在其他方面的应用军事是军事是GPSGPS技术最早的应用领域
11、技术最早的应用领域,主要是为各种主要是为各种军事活动提供定位导航军事活动提供定位导航.在现代战争中，不仅在现代战争中，不仅陆、海、空三军，而且许多高科技武器弹药等，陆、海、空三军，而且许多高科技武器弹药等，也都开始采用也都开始采用GPSGPS技术进行定位导航。技术进行定位导航。目前精确制导武器复合制导的重要技术手段。目前精确制导武器复合制导的重要技术手段。2 2、GPSGPS在交通上的应用在交通上的应用看以下视频看以下视频3 3、户外旅游探险：、户外旅游探险：余纯顺余纯顺在罗布泊探险遇难时离最近的补给站仅几在罗布泊探险遇难时离最近的补给站仅几百米。风沙淹埋了前人走过的足迹，在茫茫荒漠百米。风沙
12、淹埋了前人走过的足迹，在茫茫荒漠中又渴又饿的他终于倒下了。如果当时他有一台中又渴又饿的他终于倒下了。如果当时他有一台 GPSGPS接收机，惨剧又何以发生？接收机，惨剧又何以发生？在地广人稀没有任何参照物可用以辨别方向在地广人稀没有任何参照物可用以辨别方向的情况下，危险无时无刻不在的情况下，危险无时无刻不在,手持手持GPSGPS接收机沿接收机沿着机中记录的安全轨迹小心行进，可安全返航。着机中记录的安全轨迹小心行进，可安全返航。目前，许多休闲俱乐部围绕目前，许多休闲俱乐部围绕GPSGPS功能相继推出功能相继推出“穿越穿越”、“寻宝寻宝”、“野外拓展野外拓展”等都市游戏，丰富等都市游戏，丰富了人们周
13、末生活，提高了人们生活品位，深得户了人们周末生活，提高了人们生活品位，深得户外运动爱好者的欢迎。外运动爱好者的欢迎。三、三、GPSGPS接收机是用于接受接收机是用于接受GPSGPS卫星卫星定位信息的用户设备，有两大定位信息的用户设备，有两大主要用途：主要用途：定位和导航定位和导航内置天线内置天线翻页翻页光标键光标键定位键定位键输入键输入键显示屏显示屏导航键导航键开机键开机键退出键退出键图图1-1地平线地平线卫星编号卫星编号卫星信号卫星信号图图1-21-2 C:C:定位定位 键，显示键，显示标定位置画面标定位置画面如图如图1-41-4所所示，经纬度为示，经纬度为N32N3203.23203.23
14、2，E118E11845.92345.923海拔高度海拔高度1717米等信息米等信息图1-4第一种方法：按第一种方法：按 定位定位 键记录各个位置键记录各个位置,建立航路点。（方法参照上面所述）建立航路点。（方法参照上面所述）第二种方法：直接输入经、纬度数据，建第二种方法：直接输入经、纬度数据，建立航路点。立航路点。A.A.开机接收卫星信号，显示开机接收卫星信号，显示收星画面收星画面 如图如图1-21-2所示所示地平线地平线卫星编号卫星编号卫星信号卫星信号图图1-2 B.B.连续按连续按 翻页翻页 键或键或 退出退出 键，直到显示键，直到显示功能功能设定画面设定画面如图如图1-51-5所示所示
15、图1-5图1-7图1-8 D.D.移动移动 光标光标 键选中航点编号，按键选中航点编号，按 输入输入 键确定，用键确定，用 光标光标 键选择所要的航点编号，键选择所要的航点编号，按按 输入输入 键确定，键确定，E.E.移动移动 光标光标 键选中经纬度，进行经纬度键选中经纬度，进行经纬度编辑，输入航路点的经纬度，方法同上，编辑，输入航路点的经纬度，方法同上，按按 输入输入 键确定。键确定。F.F.最后移动最后移动 光标光标 键选中画面下部的键选中画面下部的 完完成成，按，按 输入输入 键确定，录入完成，回到键确定，录入完成，回到功能设定画面功能设定画面。C.C.移动移动 光标光标 键选中键选中
16、航点航点，按，按 输入输入 键确定，显键确定，显示示航点画面航点画面。如图。如图1-61-6 图1-6图1-7图1-8 总结总结:2005年12月28日格林尼治时间清晨5时19分，欧洲“伽利略”卫星导航系统的首颗实验卫星在拜拜科努尔航天发射场科努尔航天发射场发射升空。这颗卫星是“伽利略”卫星定位系统所有30颗卫星升空准备工作的第一步，也是至关重要的一不。这颗卫星的发射标志着欧洲与美国的空间竞争正式开始，欧洲打破美国在卫星导航领域的统治局面。1、上述材料中提到的著名科学家伽利略是（、上述材料中提到的著名科学家伽利略是（）A、法国人、法国人 B、葡萄牙人、葡萄牙人 C、意大利人、意大利人 D、波兰
17、人、波兰人2、“伽利略伽利略”卫星定位系统的首颗实验卫星发射升空时，卫星定位系统的首颗实验卫星发射升空时，北京时间为（北京时间为（）A、2005年年12月月28日日8时时19分分 B、2005年年12月月28日日13时时19分分 C、2005年年12月月29日日8时时19分分 D、2005年年12月月29日日13时时19分分CB3 3、无论是在陆地、海洋，还是在天空，全球定位系统、无论是在陆地、海洋，还是在天空，全球定位系统都能为用户提供精确的三维坐标、速度和时间，这体现都能为用户提供精确的三维坐标、速度和时间，这体现了全球定位系统的特点（了全球定位系统的特点（）A A、全能性、全能性 B B
18、、全球性、全球性 C C、全天候、全天候 D D、实时性、实时性4 4、全球定位系统的主要功能是（全球定位系统的主要功能是（）地理事物定位海陆空导航地理事物定位海陆空导航 导弹精确制导导弹精确制导 大地和工程测量寻找地下矿藏大地和工程测量寻找地下矿藏A A、B B、C C、D D、5 5、下列国际航天发射基地昼夜变化幅度最小、下列国际航天发射基地昼夜变化幅度最小的是（的是（）A A、拜科努尔航天发射场、拜科努尔航天发射场 B B、肯尼迪航天中心、肯尼迪航天中心C C、太原卫星发射基地、太原卫星发射基地 D D、库鲁航天发射中心、库鲁航天发射中心6 6、简述全球定位系统的基本原理？、简述全球定位系统的基本原理？BAD
