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1、xxxx大学物流信息技术课程设计题目： GPS 学生姓名： xxx 学生学号： 2010xxxxx 院系名称： 工程管理系 专业班级： 物流103 指导教师： xxxxxx 2012 年 12 月 28 日1上海的交通一脚跨进了“卫星时代”“下一班车还有2分钟到站”，望着站牌上的发光显示屏，陈先生有点纳闷这是怎么回事。其实，这是上海公交开发的一项便民实事工程，让乘客候车不再“毛估估”，其借助的就是GPS卫星定位系统。除了公交，出租、长途等行业如今也“武装”起了GPS，上海的交通可以说是一脚跨进了“卫星时代”。 通过GPS定位，巴士公司率先将一些线路的调度站和行驶中的公交车联上了网。营运车辆的“
2、一举一动”通过卫星传送实时反映到调度室的电脑上，路况如何、道路拥堵，调度员“足不出户”尽收眼底，然后根据实际情况安排发车间隔。据了解，到今年底将有近千辆公交车装上这种“千里眼”。全行业的GPS出租车调度平台正在打造。今后在出租车候客站、扬招点，市民可以实现“一指禅”轻松打的。因为新型站牌立柱上设有按钮，夜间乘客需用车可通过按钮来启亮上方的叫车灯，方便驾驶员在远处识别。同时，其预留的GPS卫星调度终端按钮可发出信号来连接电脑叫车网络，乘客只要一按钮，最靠近的“的哥”就飞车过来做这单生意。2GPS简介2.1GPS的定义 GPS是英文Global Positioning System（全球定位系统）
3、的简称。GPS起始于1958年美国军方的一个项目，1964年投入使用。20世纪70年代，美国陆海空三军联合研制了新一代卫星定位系统GPS 。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，经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。2.2GIS的系统组成2.2.1空间部分GPS的空间部分是由24颗卫星组成（21颗工作卫星；3颗备用卫星），它位于距地表20200km的上空，均匀分布在6 个轨道面上（每个轨道面4 颗），轨道倾角为55。卫星的分布使得在全球任何地方、任何
4、时间都可观测到4 颗以上的卫星，并能在卫星中预存导航信息，GPS的卫星因为大气摩擦等问题，随着时间的推移，导航精度会逐渐降低。2.2.2地面控制系统地面控制系统由监测站(Monitor Station）、主控制站（Master Monitor Station）、地面天线（Ground Antenna）所组成，主控制站位于美国科罗拉多州春田市（Colorado. Springfield）。地面控制站负责收集由卫星传回之讯息，并计算卫星星历、相对距离，大气校正等数据。2.2.3用户设备部分用户设备部分即GPS 信号接收机。其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星，并跟踪这些卫星的运行
5、。当接收机捕获到跟踪的卫星信号后，就可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率，解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据，接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算，计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。2.3GPS的基本原理l 四个方程式中待测点坐标x、 y、 z 和Vto为未知参数，其中di=cti (i=1、2、3、4) l di (i=1、2、3、4) 分别为卫星1卫星4到接收机之间的距离，ti (i=1、2、3、4) 分别为卫星1卫星4的信号到达接收机所经历的时间。c为GPS信号的传播速度（光速） l 四个方程式中各个参数意义如下：x、y、z 为待测点坐标
6、的空间直角坐标。xi 、yi 、zi (i=1、2、3、4) 分别为卫星1卫星4在t时刻的空间直角坐标，可由卫星导航电文求得Vt i (i=1、2、3、4) 分别为卫星1卫星4的卫星钟的钟差，由卫星星历提供，Vto为接收机的钟差。 l 由以上四个方程即可解算出待测点的坐标x、y、z 和接收机的钟差Vto l GPS的基本定位原理是：卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息，用户接收到这些信息后，经过计算求出接收机的三维位置，三维方向以及运动速度和时间信息。l 差分定位，是根据两台以上接收机的观测数据来确定观测点之间的相对位置的方法，即将一台GPS接收机安置在已知坐标的基准站上进行观测。它通常用
7、于移动物体对于固定位置的精确定位，如飞机与跑道或轮船与港口等。l 根据基准站已知精密坐标，计算出基准站到卫星的距离修正信息，并由基准站实时将这一数据发送出去。用户接收机在进行GPS观测的同时，也接收到基准站发出的改正数，并对其定位结果进行误差修正。3GPS的特征3.1全球全天候定位GPS卫星的数目较多，且分布均匀，保证了地球上任何地方任何时间至少可以同时观测到4颗GPS卫星，确保实现全球全天候连续的导航定位服务（除打雷闪电不宜观测外）。3.2定位精度高应用实践已经证明，GPS相对定位精度在50km以内可达10-6m，100-500km可达10-7m，1000km可达10-9m。在300-150
8、0m工程精密定位中，1小时以上观测时解其平面位置误差小于1mm，与ME-5000电磁波测距仪测定的边长比较，其边长较差最大为0.5mm，校差中误差为0.3mm。实时单点定位(用于导航)：P码12m ；C/A码510m。静态相对定位：50km之内误差为几mm+(12ppm*D)；50km以上可达0.10.01ppm。实时伪距差分(RTD)：精度达分米级。实时相位差分(RTK)：精度达12cm。3.3观测时间短随着GPS系统的不断完善，软件的不断更新，目前，20km以内相对静态定位，仅需15-20分钟；快速静态相对定位测量时，当每个流动站与基准站相距在15KM以内时，流动站观测时间只需1-2分钟；
9、采取实时动态定位模式时，每站观测仅需几秒钟。因而使用GPS技术建立控制网，可以大大提高作业效率。3.4测站间无需通视GPS测量只要求测站上空开阔，不要求测站之间互相通视，因而不再需要建造觇标。这一优点既可大大减少测量工作的经费和时间（一般造标费用约占总经费的30%50%），同时也使选点工作变得非常灵活，也可省去经典测量中的传算点、过渡点的测量工作。3.5仪器操作简便随着GPS接收机的不断改进，GPS测量的自动化程度越来越高，有的已趋于“傻瓜化”。在观测中测量员只需安置仪器，连接电缆线，量取天线高，监视仪器的工作状态，而其它观测工作，如卫星的捕获，跟踪观测和记录等均由仪器自动完成。结束测量时，仅
10、需关闭电源，收好接收机，便完成了野外数据采集任务。如果在一个测站上需作长时间的连续观测，还可以通过数据通讯方式，将所采集的数据传送到数据处理中心，实现全自动化的数据采集与处理。另外，现在的接收机体积也越来越小，相应的重量也越来越轻，极大地减轻了测量工作者的劳动强度。3.6可提供全球统一的三维地心坐标GPS测量可同时精确测定测站平面位置和大地高程。目前GPS水准可满足四等水准测量的精度，另外，GPS定位是在全球统一的WGS-84坐标系统中计算的，因此全球不同地点的测量成果是相互关联的。4GPS的应用4.1GPS的最初用途GPS最初就是为军方提供精确定位而建立的，至今它仍然由美国军方控制。军用GP
11、S产品主要用来确定并跟踪在野外行进中的士兵和装备的坐标，给海中的军舰导航，为军用飞机提供位置和导航信息等。 4.2 GPS系统用途广泛目前，GPS系统的应用已将十分广泛，我们可以应用GPS信号可以进行海、空和陆地的导航，导弹的制导，大地测量和工程测量的精密定位，时间的传递和速度的测量等。对于测绘领域，GPS卫星定位技术已经用于建立高精度的全国性的大地测量控制网，测定全球性的地球动态参数；用于建立陆地海洋大地测量基准，进行高精度的海岛陆地联测以及海洋测绘；用于监测地球板块运动状态和地壳形变；用于工程测量，成为建立城市与工程控制网的主要手段。用于测定航空航天摄影瞬间的相机位置，实现仅有少量地面控制
12、或无地面控制的航测快速成图，导致地理信息系统、全球环境遥感监测的技术革命。许多商业和政府机构也使用GPS设备来跟踪他们的车辆位置，这一般需要借助无线通信技术。一些GPS接收器集成了收音机、无线电话和移动数据终端来适应车队管理的需要。4.3多元化空间资源环境的出现目前，GPS，GLONASS，INMARSAT等系统都具备了导航定位功能，形成了多元化的空间资源环境。这一多元化的空间资源环境，促使国际民间形成了一个共同的策略，即一方面对现有系统充分利用，一方面积极筹建民间GNSS系统，待到2010年前后，GNSS纯民间系统建成，全球将形成GPS/GLONASS/GNSS三足鼎立之势，才能从根本上摆脱
13、对单一系统的依赖，形成国际共有、国际共享的安全资源环境。世界才可进入将卫星导航作为单一导航手段的最高应用境界。国际民间的这一策略，反过来有影响和迫使美国对其GPS使用政策作出更开放的调整。总之，由于多元化空间资源环境的确立，给GPS的发展应用创造了一个前所未有的良好的国际环境。4.4 GPS的应用将进入人们的日常生活最近几年，越来越多普通消费者买得起的GPS接收器出现了。随着技术的进步，这些设备的功能越来越完善，几乎每月都有新的功能出现，但价格在下跌，尺寸也越来越小了。两三年前GPS设备还像艺术品一样令人望而却步，而现在消费者终于可以拥有一款梦想已久的GPS接收器了，还带有以前做梦也想不到的很
14、多先进的功能。消费类GPS手持机的价格从几百元到几千元不等，它们基本上都有12个并行通道和数据功能。有些甚至能与便携电脑相连，可以上传/下载GPS信息，并且使用精确到街道级的地图软件，可以在PC的屏幕上实时跟踪你的位置或自动导航。GPS信号接收机在人们生活中的应用，是一个难以用数字预测的广阔天地，手表式的GPS接收机，将成为旅游者的忠实导游。尽管目前大多数人还不知道什麽是GPS，但有人预言，GPS将改变我们的生活方式。今后，所有运载器，都将依赖于GPS。GPS就象移动电话、传真机、计算机互联网对我们生活的影响一样，人们日常生活将离不开它。5全球四大GPS系统5.1美国全球定位系统（GPS）全球
15、定位系统（Global Positioning System）是美国第二代卫星导航系统。是在子午仪卫星导航系统的基础上发展起来的，它采纳了子午仪系统的成功经验。和子午仪系统一样，全球定位系统由空间部分、地面监控部分和用户接收机三大部分组成。按目前的方案，全球定位系统的空间部分使用24颗高度约2.02万千米的卫星组成卫星星座。21+3颗卫星均为近圆形轨道，运行周期约为11小时58分，分布在六个轨道面上（每轨道面四颗），轨道倾角为55度。卫星的分布使得在全球的任何地方，任何时间都可观测到四颗以上的卫星，并能保持良好定位解算精度的几何图形（DOP）。这就提供了在时间上连续的全球导航能力。军民两用，目
16、前正在试验第二代卫星系统；5.2俄罗斯“格洛纳斯”系统有24颗卫星组成，精度在10米左右，军民两用，设计2009年底服务范围拓展到全球；5.3欧洲“伽利略”系统有30颗卫星组成，定位误差不超过1米，主要为民用。2005年首颗试验卫星已成功发射。预计2008年前开通定位服务；5.4中国“北斗”系统由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成，定位精度10米。目前10颗卫星开始应用，定位精度只达到25米。双星定位，民用为主，军事能力有限。能在任何时间、任何地点为用户确定其所在的地理经纬度和海拔高度。在定位性能上有所创新，不仅能使用户知道自己所在位置，还可以告诉别人自己的位置，特别适用于需要导航与移
17、动数据通信场所。此外，中国还致力于提高北斗卫星导航系统与其他全球卫星导航系统的兼容性，促进卫星定位、导航、授时服务功能的应用。北斗卫星导航系统向全世界提供的服务均为免费。第一步是试验阶段，用少量卫星利用地球同步静止轨道来完成试验任务；第二步是到2012年，计划发射10多颗卫星，建成覆盖亚太区域的“北斗”卫星导航定位系统；第三步是到2020年，建成由5颗静止轨道和30颗非静止轨道卫星组网而成的全球卫星导航系统，形成全球覆盖能力。6.我国GPS前景 中国目前正在成为全球卫星定位导航系统（GPS）产业增长最快的市场之一。“十一五”期间，GPS在多个领域将会拥有更大的发展空间。然而，由于GPS在我国尚
18、处于起步阶段，与产业发展相配套的环境还不完善，制约了企业的创新和发展。致力于GPS产业发展的有识之士时刻关注着这些问题，并亲自实践探索其发展和突破之道。北京东方联星科技有限公司总经理张峻林是众多探索者中的一员。有了更多这样的有识之士，中国GPS产业的明天值得期待。随着汽车、手机等高档消费品的普及，中国正在成为全球卫星定位导航系统（GPS）产业增长最快的市场之一。中国投资咨询网2007年中国GPS导航市场分析及投资咨询报告称，截至2005年底，中国安装车载导航设备的车辆不足10万辆，普及率不到1%。随着中国市场的高速发展及新品牌的层出不穷，预计GPS产业产值在2007年可接近10亿元。“十一五”期间，GPS在航空、海路、铁路、建筑、电信、电力等领域的应用都会有很大的发展空间。然而，由于GPS在我国处于起步阶段，与产业发展相配套的环境还不尽完善，制约了企业的创新和发展。7总结 在现代物流管理中，全球定位系统GPS（Global Positioning System）广泛应用于导航、交通运输、定位测量等方面，这提高了物流管理的效率。它是近年来开发的最具有开创意义的高新技术之一，人们越来越意识到它的重大作用和广阔的应用领域。正如专家所说，GPS的应用已经改变许多行业的经营方式，它是继计算机革命之后的又一场革命。