文档介绍：当你旅游或野外考察时,通常用哪些方法来辨别方向或确定你所在的位置?这些方法有什么不足?
思考?
将手表的时针指向太阳,该线与表面上12时所构成的角的平分线方向即为正南方。
全球定位系统,即GPS(Global Positioning System),是利用卫星网络来获得地面某点的经纬度和高程的系统。它是美国20世纪70年代初开始研制,并于1994年全面建成。
其主要目的是:为陆、海、空三大领域,提供实时、全天候和全球性的导航服务,并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的,是美国独霸全球战略重要组成。
一、全球定位系统的基本原理
GPS利用的是一种被称为“三边测量术”(Trilateration)的方法来完成起其神奇的功能的。
假如你在野外迷了路,为了确定你的位置,你向一个路过的人询问,他只告诉你这里离王家村10里路,这个消息虽然没有立刻解决你的问题,但给了你不少的帮助,于是你打开地图,找到王家村,以它为圆心按比例尺在地图上画一个相当于半径为10里的圆(图1)。
然后你又遇到了另外一个过路的人,从他那里知道你现在距离李家村15里路,然后你按照刚才的方法绘制了第二个圆(图2),现在你得到了两个交点,你必定处于其中一个点的位置。
这时,你向第三个人打听到这里距离张家村10里路,当你把这个圆在地图上绘制完后,你的位置也就一目了然了。
24颗星,6轨道
某地点至卫星的距离,是位于以卫星为中心、所测得距离为半径的圆球上,4个球面确定空间的唯一点。 简单说:两个球面交汇是一个圆,与第三个球面交汇是两个点,第四个球面确定唯一的一个点,每颗卫星确定一个球面。 地球表面本身是一个球面。所以确定经纬度只需3颗卫星,要确定高度需4颗卫星。
全球定位原理
三维定位
卫星1
S1
卫星1
S1
卫星2
S2
用户位于在球面上
用户位于两球相交的圆周上
卫星1
S1
卫星2
S2
卫星3
S3
•
用户位于圆周两点之一上
卫星3
•
•
•
空间部分
地面监控系统
用户设备部分
全球定位系统
二、GPS组成部分
GPS信号接收包括接收机硬件、GPS数据处理软件等用户设备。GPS接收机能够捕获到GPS卫星的信号,实时地计算出三维坐标、速度以及时间。GPS接收机种类很多,根据用途可分为:导航型接收机、测地型接收机、授时型接收机等。
全球定位系统组成之用户设备部分
表示接收机所在的经纬度位置
卫星分布图描绘了在你所处位置(圆心)仰望天空能搜索到的卫星,大圆表示地平线,小圆为抬头以45°角仰望天空的范围。越靠近圆心,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。
数字表示被接收到信号的卫星编号,黑色柱的长短表示信号强弱。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。
下图为某旅游爱好者甲乙前后两个时刻的GPS信息状态。则该旅游者的移动方向为, 他可能位于我国(填地形区)。