1、1单元活动 全球定位系统与交通运输(一)预习检查、总结疑惑检查了学生的预习学案，明确了学生对于全球定位系统的工作原理、全球定位系统的维护、数据注入等疑惑的问题。（二）情景导入、展示目标。今天我们来了解全球定位系统（GPS）与交通运输的关系。1957 年 10 月，世界上第一颗人造地球卫星的发射成功，标志着空间科技的发展跨入了一个崭新的时代，随着人造地球卫星的不断发射，利用卫星定位测量已成为现实。定位技术的发展经历了卫星定位技术，卫星多普勒测量到现在的全球定位系统（GPS）全球定位系统是美国从本世纪 70 年代开始研制，历时 20 年，耗资 200 亿美元，于 1994 年全面建成，具有在海、陆
2、、空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。 在美国,GPS 全球卫星定位技术与“阿波罗”飞船登月,航天飞机升空,共同给列为 20世纪“三大航天工程” 。介绍完 GPS 的由来及时向学生展示教学目标。（三）合作探究、精讲点拨。探究活动 1将课本上 GPS 系统的组成转换成纲要形式。教师讲解：GPS 的全称是“授时与测距导航系统全球定位系统” （navigation system timing and ranging-global positioning system） 。它主要由三大子系统构成：空间卫星系统、地面监控系统、用户设备系统。（1）我们来逐一介绍：空间卫星系统作为
3、空间 部分，由均匀分布在 6 个轨道平面上的 24 颗高轨道工作卫星构成，各轨道平面相对于赤道平面的倾角为 55，轨道平面间距60。在每一轨道平面内，各卫星升交角距差 90，任一轨道上的卫星比西边相邻轨道上的相应卫星超前 30。事实上，空间卫星系统的卫星数量要超过 24 颗，以便及时更换老化或损坏的卫星，保障系统正常工作。该卫星系统能够保证在地球的任一地点向使用者提供 4颗以上可视卫星。GPS 工作卫星组网保障全球任一时刻、任一地点都可对 4 颗以上的卫星进行观测（最多可达 11 颗） ，实现连续、实时地导航和定位。 看 GPS 卫星图 4-4-2，它的两侧有两块双叶太阳能板，能自动双向定位，
4、以保证卫星正常工作用电。2完成探究学案空间卫星系统部分观察下图并讨论，教师提问，让学生说出地面监控系统，教师补充。（2）地面监控部分，由均匀分布在美国本土和三大洋的美军基地上的一个主控站、五个监测站和三个信息注入站构成。主控站位于美国科罗拉多的斯平士（Colorado Springs）的联合空间执行中心（CSOC） ，三个注入站分别设在大西洋、印度洋和太平洋的三个美国军事基地上，即大西洋的阿松森（Ascension）岛、印度洋的狄哥伽西亚(Diego Garcia)和太平洋的卡瓦加兰(Kwajalein),五个监测站设在主控站和三个注入站以及夏威夷岛。主控站是根据各监控站提供的 GPS 卫星观
5、测数据、卫星工作状态数据、各监测站和注入站自身的工作状态数据 。根据这些数据，完成各项工作：如及时编算每颗卫星的导航电文并传送给注入站；控制和协调监测站间、注入站间的工作，检验注入卫星的导航电文是否正确以及卫星是否将导航电文发给了 GPS 用户系统；诊断卫星工作状态，改变偏离轨道的卫星位置及姿态，调整备用卫星取代失效卫星。 监测站是用 GPS 接收系统测量每颗卫星 的伪距和距离差，采集气象数据，并将观测数据传送给主控 点，5 个监控站均为无人守值的数据采集中心。信息注入站 接受主控站送达的各卫星导航电文并将之注入飞越其上空的每颗卫星。完成探究学案地面监控系统部分关于用户设备系统的学习，学生独立
6、完成相应的探究学案。探究活动 2学习本课“GPS 的应用领域” ，完成下列纲要，并思考为何携带 GPS 手持机的人员遇险时能得到及时救援。教师介绍：GPS 现在主要是用来定位、导航和测量。在军事上 GPS 的应用：军事是 GPS 技术最早的应用领域,主要是为各种军事活动提供定位导航.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，也都开始采用3GPS 技术进行定位导航.还扩展到成为目前精确制导武器复合制导的一种重要技术手段.例如：未配置 GPS制导系统之前,美军的 BGM-109C“战斧”巡航导弹的圆概论误差约为 9 米；在其“惯性地形匹配”制导系统中加入 GPS 后，其误差降至
7、3 米，制导精度大大提高。后来，GPS 又开始发展到民用上。民用的 GPS 主要用于交通车辆导航管理、航空器的定位以及导航，以及大地测量、野外勘测、紧急求援、旅游探险、农业监控、生态研究等方面。下面同学们完成探究学案的第二部分。 （教师当堂检查完成情况）承转：大家完成的学案情况较好，下面我们来共同学习知识窗的内容。看一看 GPS 在公共交通上的应用。它具体的例证了以上几个功能，如 GPS 系统的智能调度功能，使装有GPS 的出租车配备合理，能最大程度的满足乘客的要求，从而减少了空载率，降低能源消耗，节省运行成本，并使行车、乘车安全系数大大提高等功能。GPS 在旅游探险中的应用，GPS 接收机是
8、旅游、探险者的好帮手。利用 GPS，旅游者可以在陌生的城市里迅速找到自己所在的位置，确定的前往目的地的最优行进方式和路线。野外探险者则可以快捷的找到合适的道路和宿营地点，并在出现险情时迅速定位、报警，求得快捷的救援行动。思考：为何携带 GPS 手持机的人员遇险时能得到及时救援。讲述实例引起学生思考：余纯顺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。在茫茫荒漠中又渴又饿的他终于倒下了。如果当时他有一台中文显示 GPS 接收机，这种惨剧又何以发生？。在地广人稀没有任何参照物可用以辨别方向的情况下，危险无时无刻不存在,手持 GPS 接收机沿着机中记录的安全轨迹小心行进，从而可
9、以安全返航。目前，许多休闲俱乐部围绕 GPS 功 能相继推出“穿越“、“寻宝“、“野外拓展“等都市游戏，丰富了人们的周末生活，提高了人们的生活品位，深得户外运动爱好者的欢迎。从我国著名科学家余纯顺在罗布泊探险遇难个事件可见 GPS 的重要用途。转承：GPS 将成为时尚的高科技产品，并不断地改变人们的生活方式。下面我们来了解了一下 GPS 手持机，了解 GPS 手持机的使用，即如何利用 GPS 手持机来定位和导航。探究活动 3学习用 GPS 手持机定位和导航总体介绍: GPS 接收机是用于接受 GPS 卫星定位信息的用户设备，其有两大主要用途：定位和导航。GPS12 是美国 GARMIN 公司于
10、 1998 年推出的全中文接收机，是目前国内市场4上的一款主流机型。如预习学案图 1 所示，它的功能键：最上的是内置天线，左边从上到下有导航键、开机键和退出键；右边则是翻页键、定位键和输入键；中间是光标键；下面则是显示屏。GPS 的主要用途是定位和导航。(学生同时复习预习学案最后的填图部分)首先我们来学习如何用 GPS 来定位：地球上的任何一个地点，都有特定的经度、纬度和高度。用 GPS 接收机定位，详细步骤如下：1、开机接收卫星信号，显示收星画面如探究学案图 1 所示收星画面是开机后的第一个画面，表示卫星的分布与接收状态。接收到的卫星不能低于 3 颗，要选屋外无障碍物的地区接收。卫星方位：上
11、北下南，左西右东卫星仰角： 中心相当于所处位置正上方，大圆 代表地平线，中间圆为 45 度仰角卫星编号：图中数字表示地平线上方的卫星，数字反白表示卫星未收到黑框条图：表示接收到的卫星信号的强弱，黑条越高，代表信号越强；如果是白框条，表示该颗卫星正处于跟踪状态；如果黑条和白框条都没有，表示还未收到卫星信号。一般来说，圆圈中卫星越靠近中心，则表示接收到的卫星信号越强。如图 1-2 中接收到 10 颗卫星，而且信号比较强。下面完成图 1 的填图任务2、连续按翻页键或退出键,切换至,如图 1 示，其上表示了接收点的信息，有：航向：运动时的方向，它的角度是以正北为 0，顺时针逐渐增加，正东为 90，正西
12、为 270，因此运动时可以据此来判断北的方向。 航速：为固定显示数据不能更改，当接收卫星后卫星会自动根据你的运动情况测定该值。航程：相当于里程表，记录航行过的实际路程。高度：显示你所处点的海拔高度。图 2 中高度是 17m坐标：接收点的经纬度。图 2 中坐标是 N323653.9E1205419.2。时间：采用卫星钟授时。这就是定位，它不仅可以为你定位，而且可以为你导航，这样不管你是身处浩瀚的沙漠之中，还是在波浪滔天的大海上，都不会为迷失方向而发愁。下面完成图 2 的填图任务通过完成探究学案然保护区户外探险的探究活动并观察电脑展示的 GPS 手持接收机的5画面，学生叙述利用 GPS 导航的两种
13、方法（视课堂实际情况教师补充学生的 叙述将此方法补充完整） 。导航方法是：使用 GPS 接收机导航，首先要建立航路点，然后才能进行导航。建立航路点第一种方法：按定位键记录各个位置,建立航路点。第二种方法：直接输入经纬度建立航路点A、开机接收卫星信号，显示收星画面如图 1 示B、连续按翻页键或退出键，直到显示功能设定画面C、移动 光标键选中航点,按输入键确定，显示航点画面D、移动光标键选中航点编号，按输入键确定，用光标键选择所要的航点编号，按输入键确定。E、移动光标键选中经纬度，进行经纬度编辑，输入航路点的经纬度，方法同上，按输入键确定F、最后移动光标键选中画 面下部的完成，按输入键确定，录入完
14、成，回到功能设定画面通过一系列的过程，进行导航。（四）反思总结，当堂检测。由于条件所限，学校没有 GPS 手持机和其他相关设备，只有通过在微机上的演示和老师介绍，学生才能学习此方面的知识，所以在本节课的课堂上组织学生反思总结是非常必要的。（五）发导学案、布置预习。随着本节课的结束，我们的关于必修二的课程也随之结束了，下一节课我们将进入课程的复习，希望大家认真做一做今天下发的总复习的预习学案 。板书设计GPS 与交通运输的关系一、全球定位系统的构成GPS 的组成：空间卫星系统，地面监控系统，用户设备系统。GPS 的优点。二、GPS 的应用领域6GPS 在军事上的应用。GPS 在交通中的应用（车辆
15、管理，空中导航） 。GPS 在旅游探险中的应用。三、学用 GPS 手持机定位教学反思本节主要介绍了 GPS 的原理和组成系统，同时也了解了 GPS 的应用，最主要的就是了解 GPS 手持机的使用，在没有手持 GPS 接收机的情况下，借助了计算机系统的帮助。学习本节课之前，学生已经完成了课前预习学案，对全球定位系统的构成、应用、GPS手持接收机的功能面板都有了一个大概的了解。在课堂上的主要任务是检查学生的基本知识的掌握情况，并使学生初步会使用 GPS 手持接收机。在学习怎样使用 GPS 手持接收机时，除了计算机系统的帮助之外，运用形象的语言讲解也是非常重要。若使用模型，让学生在模型上，用铅笔写一写、画一画各种界面，可提高学生的学习效率。由于水平所限，本节课会有许多不足之处，希望大家提出宝贵意见，以便今后更好的提高自己。
