现代物流信息技术》第4章.ppt

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1、物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉2022/12/18第四章：全球卫星定位系统第四章：全球卫星定位系统物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉GPS WOULD HAVE SAVED HIM!2物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉GPS系统产生系统产生n最古老、最简单的导航方法是星历导航，人类通过观察星座的位置变化来确定自己的方位；n最早的导航仪是中国人发明的指南针，几个世纪以来它经过不断的改进而变得越来越精密，并一直为人类广泛应用着；n最早的航海表是英国人John Harrison经过47年的

2、艰苦工作于1761年发明的，在其随后的两个世纪，人类通过综合地利用星历知识、指南针和航海表来进行导航和定位。3物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉本章教学要点本章教学要点n了解了解GPS的概念及发展历程；的概念及发展历程；n掌握掌握GPS的分类；的分类；n熟悉熟悉GPS的特点；的特点；n重点掌握重点掌握GPS的构成及其基本工作原理；的构成及其基本工作原理；n了解了解GPS常用术语；常用术语；n掌握掌握GPS定位方式；定位方式；n熟悉熟悉GPS的应用。的应用。物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉本章内容本章内容4.1 GPS概述

3、概述4.2 GPS的分类与特点的分类与特点4.3 GPS的构成的构成4.4 GPS工作原理概述工作原理概述4.5 GPS在现代物流中的应用在现代物流中的应用本章总结本章总结物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉4.1.1 GPS的概念及其发展历程的概念及其发展历程n 全球卫星定位系统全球卫星定位系统(Global Positioning System，GPS)是是由美国国防部开发的一个基于卫星的无线导航系统。由美国国防部开发的一个基于卫星的无线导航系统。n20世纪世纪50年代末，前苏联发射了人类第一颗人造地球卫星，年代末，前苏联发射了人类第一颗人造地球卫星，美国

4、科学家在对其跟踪研究中，发现了美国科学家在对其跟踪研究中，发现了多普勒频移现象多普勒频移现象，并利，并利用该原理建成了子午卫星导航系统用该原理建成了子午卫星导航系统(Navy Navigation Satellite System，NNSS)，又称多普勒卫星导航定位系统。，又称多普勒卫星导航定位系统。nGPS从根本上解决了人类在地球及其周围空间的导航和定位从根本上解决了人类在地球及其周围空间的导航和定位问题，它可以用于海陆空各种运动目标的导航和定位，满足军问题，它可以用于海陆空各种运动目标的导航和定位，满足军事以及民用部门如大地测量、地壳监测等领域。事以及民用部门如大地测量、地壳监测等领域。目

5、前民用服务目前民用服务全球免费。全球免费。4.1 GPS概述概述物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉4.1.2 国际卫星导航系统发展历程国际卫星导航系统发展历程n美国的美国的GPSn苏联的苏联的GLONASS全球定位系统全球定位系统 n欧盟的伽利略定位系统欧盟的伽利略定位系统(Galileo Positioning System)n中国的北斗卫星定位系统中国的北斗卫星定位系统 物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉美国的全球美国的全球卫星定位系星定位系统（GPS）我国北斗系我国北斗系统（CNSS）俄俄罗斯的格斯的格罗纳斯系斯系统

6、（CLONASS）全球四大全球四大GPS卫星系统卫星系统欧盟的伽利略系欧盟的伽利略系统（GALILEO）物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉美国的美国的GPSn全球定位系统是继全球定位系统是继“阿波罗阿波罗”登月计划后的又一个庞大登月计划后的又一个庞大的空间计划。的空间计划。1957年年10月，世界上第一颗卫星发射成功后月，世界上第一颗卫星发射成功后利用卫星进行定位和导航的研究工作提到了议事日程。利用卫星进行定位和导航的研究工作提到了议事日程。n1967年年7月美国政府批准对海军导航卫星系统广播星历月美国政府批准对海军导航卫星系统广播星历解密，并提供民用。解密

7、，并提供民用。n1973年开始筹建年开始筹建GPS。n1994年全面建成，历时年全面建成，历时20年，耗资年，耗资200亿美元。亿美元。n在全球商业导航定位应用方面，一直处于绝对垄断地位。在全球商业导航定位应用方面，一直处于绝对垄断地位。物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉n该系统从该系统从80年代初建设，年代初建设，n1995年年12月月14日，日，系统的系统的24颗卫星全部就位，颗卫星全部就位，1996年初投年初投入运行。打破了美国入运行。打破了美国GPS一统天下的局面。一统天下的局面。n因国家经济不景气，航天经费投入不足，卫星寿命过短，因国家经济不景气，

8、航天经费投入不足，卫星寿命过短，2001年前一直在低谷徘徊，最少时仅仅有年前一直在低谷徘徊，最少时仅仅有6颗在运行。颗在运行。n2001年后，随着经济的复苏，俄罗斯也重新拉开了部署该年后，随着经济的复苏，俄罗斯也重新拉开了部署该系统的序幕。目前已有系统的序幕。目前已有17颗星正在运行。颗星正在运行。和和GPS相比，相比，“格格洛纳斯洛纳斯”系统具有更强的抗干扰能力。系统具有更强的抗干扰能力。俄罗斯的格罗纳斯系统（俄罗斯的格罗纳斯系统（CLONASS）物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉欧盟的伽利略系统（欧盟的伽利略系统（GALILEO）n为了冲破美国的垄断，欧

9、盟为了冲破美国的垄断，欧盟2002年正式批准年正式批准 开发自己的开发自己的“伽利略伽利略”导航卫星定位系统。导航卫星定位系统。n伽利略系统是由欧盟主导的新一代民用全球卫星导航系统，耗资超伽利略系统是由欧盟主导的新一代民用全球卫星导航系统，耗资超过过30亿欧元。系统由两个地面控制中心和亿欧元。系统由两个地面控制中心和30颗卫星组成，其中颗卫星组成，其中27颗颗为工作卫星，为工作卫星，3颗为备用卫星。卫星轨道高度约颗为备用卫星。卫星轨道高度约2.4万公里，位于万公里，位于3个个倾角为倾角为56度的轨道平面内。度的轨道平面内。n美国美国GPS向别国提供的卫星信号，只能发现地面大约向别国提供的卫星信

10、号，只能发现地面大约10米长的物体，米长的物体，而伽利略的卫星则能发现而伽利略的卫星则能发现1米长的目标。一位军事专家形象地比喻说，米长的目标。一位军事专家形象地比喻说，GPS系统只能找到街道，而伽利略则可找到家门。系统只能找到街道，而伽利略则可找到家门。n2011.11.5日欧洲伽利略导航系统首批卫星进入激活测试阶段日欧洲伽利略导航系统首批卫星进入激活测试阶段。物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉u1983年提出创建北斗导航定位系统，年提出创建北斗导航定位系统，u2000年年10月月31日北斗一号在西昌卫星发射中心发射升空。日北斗一号在西昌卫星发射中心发射升

11、空。u2000年年12月月21日第二颗北斗导航实验卫星在西昌发射中心发日第二颗北斗导航实验卫星在西昌发射中心发射升空。射升空。u2011年年7月月27日，我国在西昌卫星发射中心用日，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲长征三号甲”运载火箭，成功将第九颗北斗导航卫星送入太空预定转移轨运载火箭，成功将第九颗北斗导航卫星送入太空预定转移轨道。道。n 覆盖范围：我国计划覆盖范围：我国计划2012年左右，年左右，“北斗北斗”系统将覆盖系统将覆盖亚太亚太地区地区，2020年左右覆盖全球。年左右覆盖全球。n 定位精度：定位精度：10米（精度与米（精度与GPS相当）相当）n 功能：快速实时定位，简短通信（可一

12、次传送功能：快速实时定位，简短通信（可一次传送120个汉字短个汉字短文），精密授时（可提供文），精密授时（可提供20ns的时间同步精度）的时间同步精度）中国的北斗导航定位系统（中国的北斗导航定位系统（BEIDOU）物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉4.2.1 GPS的分类的分类1.按接收机的用途不同分类按接收机的用途不同分类(1)导航型接收机导航型接收机实时给出运动载体的位置和速度实时给出运动载体的位置和速度(2)测地型接收机测地型接收机精密的大地测量和工程测量精密的大地测量和工程测量(3)授时型接收机授时型接收机天文台及无线电通信天文台及无线电通信2按接收

13、机的载波频率不同分类按接收机的载波频率不同分类(1)单频接收机单频接收机(2)双频接收机双频接收机4.2 GPS的分类与特点的分类与特点物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉导航型导航型GPS机机手持型手持型GPS机机车载型车载型GPS机机物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉大地型大地型GPS接收机接收机物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉物流信息技术物流信

14、息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉4.2.2 GPS的特点的特点1定位精度高定位精度高2覆盖面广：全天候、全球范围覆盖面广：全天候、全球范围3观测时间短观测时间短4被动式、全天候的导航能力：不会暴露用户位置被动式、全天候的导航能力：不会暴露用户位置5操作简便：轻便、傻瓜化操作简便：轻便、傻瓜化6功能多，应用广功能多，应用广物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉4.3 GPS的构成的构成GPS卫星星座卫星星座GPS信号接收机信号接收机地面监控系统地面监控系统物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉n24颗卫星(21+

15、3备用)n 6个轨道平面，每个轨道4颗卫星n 相对赤道55轨道倾角n 20200km轨道高度(地面高度)n 11小时58分轨道周期n 5个多小时出现在地平线以上(每颗星)4.3.1空间部分空间部分GPS卫星星座卫星星座 物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉4.3.1空间部分空间部分GPS卫星星座卫星星座作用：作用：n接收、存储导航电文接收、存储导航电文n生成用于导航定位的信号（测距码、载波）生成用于导航定位的信号（测距码、载波）n发送用于导航定位的信号（采用双相调制法调制在发送用于导航定位的信号（采用双相调制法调制在载波上的测距码和导航电文）载波上的测距码和导

16、航电文）n接受地面指令，进行相应操作接受地面指令，进行相应操作n其他特殊用途，如通讯、监测核暴等。其他特殊用途，如通讯、监测核暴等。主要设备主要设备n太阳能电池板太阳能电池板n原子钟（原子钟（2台铯钟、台铯钟、2台铷钟）台铷钟）n信号生成与发射装置信号生成与发射装置23物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉GPS卫星卫星物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉地面监控部分主要包括：地面监控部分主要包括：一个主控站一个主控站：科罗拉多斯普灵 三个注入站：三个注入站：大西洋：大西洋：阿松森（Ascencion)印度洋：迪戈印度洋：迪戈加

17、西亚(Diego Garcia)太平洋：太平洋：卡瓦加兰(kwajalein)五个监测站五个监测站=1个主控站+3个注入站+夏威夷（Hawaii)5555夏威夷阿松森迪戈伽西亚卡瓦加兰科罗拉多斯必灵4.3.2地面监控部分地面监控部分地面监控系统地面监控系统物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉n地地面面控控制制站站是是由由美美国国国国防防部部控控制制，主主要要工工作作是是追追踪踪及及预预测测GPS卫卫星星、控控制制GPS卫卫星星状状态态及及轨轨道道偏偏差差、维维护护整整套套GPS卫星工作正常。卫星工作正常。n注注入入站站的的主主要要作作用用是是将将主主控控站站需

18、需传传输输给给卫卫星星的的资资料料以以既既定的方式注入到卫星存储器中，每天注入定的方式注入到卫星存储器中，每天注入3次。次。n监测站的主要任务是为主控站提供卫星观测数据。监测站的主要任务是为主控站提供卫星观测数据。主控站的作用主控站的作用 收集数据收集数据 数据处理数据处理 监测与协调监测与协调 控制卫星控制卫星 物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉4.3.3用户设备部分用户设备部分GPS信号接收机信号接收机nGPS信号接收机能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择信号接收机能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行，对所接收的的待

19、测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行，对所接收的GPS信号进行变换、放大和处理，解译出信号进行变换、放大和处理，解译出GPS卫星所发送卫星所发送的导航电文，实时地计算出测站的三维位置，甚至三维速的导航电文，实时地计算出测站的三维位置，甚至三维速度和时间。度和时间。nGPS信号接收机的基本结构是信号接收机的基本结构是天线单元天线单元和和接收单元接收单元两部分。两部分。物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉GPS信号接收机信号接收机GPSGPS信号接收机组成：信号接收机组成：天线单元天线单元带前置放大器带前置放大器接收天线接收天线接收单元接收单元信号通道信号通道存储器

20、存储器微处理器微处理器输入输出设备输入输出设备电源电源天线单元天线单元接收单元接收单元物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉GPS定位技术的缺点定位技术的缺点uGPS需要良好的对天通视u接收天线的观测视野中不应存在障碍物u受强磁场、高压线等辐射影响物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉4.4.1 GPS常用术语常用术语 1坐标坐标(Coordinate)GPS坐标有二维和三维两种。当坐标有二维和三维两种。当GPS能够收到能够收到4颗及颗及以上卫星的信号时，它可以计算出本地的三维坐标以上卫星的信号时，它可以计算出本地的三维坐标(经度

21、、经度、纬度、高度纬度、高度)；2路标路标(Landmark or Waypoint)路标是路标是GPS数据核心，它是构成数据核心，它是构成“路线路线”的基础。的基础。GPS内存中保存有一个点的坐标值，在有内存中保存有一个点的坐标值，在有GPS信号时，信号时，按一下按一下MARK键，它就会将当前的点记成一个路标，并产键，它就会将当前的点记成一个路标，并产生一个默认的例如生一个默认的例如“LMK01”的名字，用户可以把它修改的名字，用户可以把它修改成一个易认的名字，还可以给它选定一个图标。成一个易认的名字，还可以给它选定一个图标。4.4 GPS工作原理概述工作原理概述 物流信息技术物流信息技术

22、管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉4.4.1 GPS常用术语常用术语3路线路线(Route)路线是路线是GPS内存中存储的一组数据，包括一个起点和一内存中存储的一组数据，包括一个起点和一个终点的坐标，还可以包括若干中间点的坐标，每两个坐标个终点的坐标，还可以包括若干中间点的坐标，每两个坐标点之间的线段叫做一条点之间的线段叫做一条“腿腿”。常见。常见GPS能存储能存储20条路线，条路线，每条路线每条路线30条条“腿腿”。4前进方向前进方向(Heading)GPS没有指南针的功能，静止不动时它不知道方向，但没有指南针的功能，静止不动时它不知道方向，但是一旦动起来，它就能知道自己的运动方向

23、。是一旦动起来，它就能知道自己的运动方向。GPS每隔每隔1s更更新一次当前地点信息，将每一点的坐标与上一点的坐标进行新一次当前地点信息，将每一点的坐标与上一点的坐标进行比较，就可以知道前进方向。前进方向以多少度显示，这个比较，就可以知道前进方向。前进方向以多少度显示，这个度数是手表表盘朝上度数是手表表盘朝上12:00指向北方，顺时针转的角度。指向北方，顺时针转的角度。物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉4.4.1 GPS常用术语常用术语5导向导向(Bearing)设定设定“走向走向”目标，按目标，按GOTO键，然后从列表中选择一个键，然后从列表中选择一个路标。

24、以后路标。以后“导向导向”功能将导向此路标。如果目前有活跃路线功能将导向此路标。如果目前有活跃路线(Activity route)，那么，那么“导向导向”的点是路线中第一个路点，每的点是路线中第一个路点，每到达一个路点后，自动指到下一个路点。到达一个路点后，自动指到下一个路点。6日出日落时间日出日落时间(Sun raise/set time)日出、日落时间是日出、日落时间是GPS根据当地经度和日期计算得到的，根据当地经度和日期计算得到的，是指平原地区的日出、日落时间。是指平原地区的日出、日落时间。GPS的时间是从卫星信号得的时间是从卫星信号得到的格林威治时间。对中国来说应设到的格林威治时间。对

25、中国来说应设8h，此值只与时间的显，此值只与时间的显示有关。示有关。物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉4.4.1 GPS常用术语常用术语7足迹线足迹线 GPS每秒更新一次坐标信息，所以可以记载自每秒更新一次坐标信息，所以可以记载自己的运动轨迹己的运动轨迹(Plot trail)。一般。一般GPS能记录能记录1 024个个足迹点，足迹点的采样有自动和定时两种方式。足迹点，足迹点的采样有自动和定时两种方式。n自动采样由自动采样由GPS自动决定足迹点的采样方式，一般自动决定足迹点的采样方式，一般是只记录方向转折点，长距离直线行走时不记点；是只记录方向转折点，长距离

26、直线行走时不记点；n定时采样可以规定采样时间间隔。定时采样可以规定采样时间间隔。物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉4.4.2 GPS的基本工作原理的基本工作原理 GPS定位原理定位原理 GPS定位采定位采用用空间被动式测量空间被动式测量原理原理：卫星不间断：卫星不间断地发送自身的星历地发送自身的星历参数和时间信息，参数和时间信息，用户接收到这些信用户接收到这些信息后，经过计算求息后，经过计算求出接收机的三维位出接收机的三维位置，三维方向以及置，三维方向以及运动速度和时间信运动速度和时间信息。息。物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘

27、玉刘玉 距距距距 离离离离 测测测测 定定定定 原原原原 理理理理 XllVl Xl lll物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉XllVlXllllllllVVVllVlllXlX距距距距 离离离离 测测测测 定定定定 原原原原 理理理理 物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉XllVlXllllVll距距距距 离离离离 测测测测 定定定定 原原原原 理理理理 物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉XllVlXllllllllVVVllVlllXlX距离=传播时间 x 光速距距距距 离离离离 测测

28、测测 定定定定 原原原原 理理理理 物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉我我 们们 必必 定定 在在 以以 R1 为为 半半 径径 的的 球球 面面 的的 某某 个个 点点 上上R1 点点点点 位位位位 测测测测 定定定定 原原原原 理理理理 物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉2 个个 球球 面面 相相 交交 成成 一一 个个 圆圆 弧弧点点 位位 被被 限限 制制 在在 一一 曲曲 线线 上上R1R2点点点点 位位位位 测测测测 定定定定 原原原原 理理理理 物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘

29、玉刘玉3 个球面相交成一个点个球面相交成一个点3 个距离段可以确定纬度，经度，和高度个距离段可以确定纬度，经度，和高度点点 的的 空空 间间 位位 置置 被被 确确 定定R1R2R3点点点点 位位位位 测测测测 定定定定 原原原原 理理理理 物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉4.4.2 GPS的基本工作原理的基本工作原理 假设假设t时刻在地面待测点上安置时刻在地面待测点上安置GPS接收机，可接收机，可以测定以测定GPS信号到达接收机的时间信号到达接收机的时间t，再加上接收，再加上接收机所接收到的卫星星历等其它数据可以建立以下机所接收到的卫星星历等其它数据可以

30、建立以下4个个方程式方程式：物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉GPS中的几个时间变量中的几个时间变量物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉接收机钟差接收机钟差nGPS卫星采用的时钟是铯原子钟，价格十分昂贵，但精确度非常高。n接收机中一般使用精度较低的石英钟，因而卫星钟和接收机钟就不可能同步，钟误差较为严重。n假设用户的时钟慢千分之一秒，于是延迟就多了0.001秒，所测量得的距离也就多了三百公里。物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉4.4.2 GPS的基本工作原理的基本工作原理 实现GPS精确定

31、位需解决两个问题：1确定卫星的准确位置 使卫星保持在正确的运行轨道。将正确的运行轨迹编成星历，注入卫星，且经由卫星发送给GPS接收机。正确接收每个卫星的星历，就可确定卫星的准确位置。2准确测定卫星信号传输时间 GPS接收机中的时钟，不可能像卫星上那样设置昂贵的铯原子钟，所以就利用测定第4颗卫星，来校准GPS接收机的时钟。物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉4.4.3 GPS定位方式定位方式 1根据定位的模式不同分类n绝对定位 绝对定位又称为单点定位，通常是指在协议地球坐标系中，采用一台接收机，直接确定观测站相对于坐标系原点(地球质心)绝对坐标的一种定位方法。n

32、相对定位 相对定位又称为差分定位，这种定位方式采用两台或者两台以上的接收机，同时对一组相同的卫星进行观测，以确定接收机天线间的相互位置关系。物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉4.4.3 GPS定位方式定位方式 2.根据获取定位结果的时间不同分类根据获取定位结果的时间不同分类 n实时定位实时定位 实时定位是根据接收机观测到的数据，实时实时定位是根据接收机观测到的数据，实时地解算出接收机天线所在的位置。地解算出接收机天线所在的位置。n非实时定位非实时定位 非实时定位又称后处理定位，它是对接收机非实时定位又称后处理定位，它是对接收机接收到的数据先处理再定位的方法。

33、接收到的数据先处理再定位的方法。物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉4.4.3 GPS定位方式定位方式 3根据定位时接收机的运动状态不同分类根据定位时接收机的运动状态不同分类静态定位静态定位 静态定位就是静态定位就是GPS接收机在捕获和跟踪接收机在捕获和跟踪GPS卫卫星的过程中固定不变，接收机测量星的过程中固定不变，接收机测量GPS信号的传播信号的传播时间，利用时间，利用GPS卫星在轨的已知位置，解算出接收卫星在轨的已知位置，解算出接收机天线所在位置的三维坐标。机天线所在位置的三维坐标。动态定位动态定位 动态定位就是在进行动态定位就是在进行GPS定位时，认为接

34、收机定位时，认为接收机的天线在整个观测过程中的位置是变化的，是的天线在整个观测过程中的位置是变化的，是GPS接收机对物体运动轨迹的测定。接收机对物体运动轨迹的测定。物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉4.4.4影响影响GPS定位精度的主要因素定位精度的主要因素1.接收不到4颗及以上卫星：由于高建筑物、高山的遮挡。2.大气层（电离层和对流层对信号的延迟）:一般可以根据监测站收集到的气象数据，再利用典型的电离层和对流层模型来进行修正。3.GPS的卫星钟差4.GPS卫星轨道差5.人为干扰，如安装微波发射装置。物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研

35、室 刘玉刘玉军用民用4.5 GPS的应用的应用 4.5.1 GPS的应用领域的应用领域物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉GPS在军事中的应用在军事中的应用GPS导航的舰载导航的舰载飞弹飞弹 配备配备GPS的士兵的士兵 美国海军核潜艇美国海军核潜艇 GPS赢得了战争物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉美舰发射美舰发射战斧战斧巡航导弹巡航导弹精确打击武器大多使用了GPS卫星定位制导系统。物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉GPS在交通运输业中的应用在交通运输业中的应用航运、航空搜索陆路交通（车辆

36、导航、监控）船舶远洋导航和进港引水物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉GPS在测量中的应用在测量中的应用建立和维持全球性的参考框架物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉GPS在测量中的应用在测量中的应用板块运动和监测物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉GPS在测量中的应用在测量中的应用珠峰测量物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉GPS在测量中的应用在测量中的应用建立各级国家平面控制网物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉GPS在测

37、量中的应用在测量中的应用高度精确的高度精确的GPS接收系统可以即时得到公分级的接收系统可以即时得到公分级的测量精度。土地测绘、建筑测量、工程测绘、测量精度。土地测绘、建筑测量、工程测绘、桥梁隧道测量。桥梁隧道测量。物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉GPS在其他领域中的应用在其他领域中的应用精细农业遥感卫星定轨资源勘探个人旅游及野外探险电力、广播、电视、通讯等网络的时间同步、时间传递.物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉卡西欧卫星导航手表卡西欧卫星导航手表PROTREK 1841 卡西欧卫星导航手表卡西欧卫星导航手表PROTR

38、EK 1841 世界上第一款最小的卫星导航手表，著名的运动手表制造商日本卡西欧公司推出的CASIO PROTREK 1841。这款手表它能够接收到GPS的卫星信号，为全球用 户提供准确的定位导航服务。在它手表屏幕上，可显示用户的运动方向、速度，目的地的方位、距离，并以图形方式记录了运动轨迹，不受地形条件 的限制。更适于喜爱旅游探险的人们和长期野外工作者。这款手表内置微小的GPS接收天线和解算芯片，解决了二十多年来GPS应用中超小型化、高灵敏度和设备节电的问题，是GPS民用领域的一大创举。物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉n据中国仓储协会的调查报告显示，我国车

39、辆运营的据中国仓储协会的调查报告显示，我国车辆运营的空载率约空载率约45%45%左右。造成这一情况的重要原因之一左右。造成这一情况的重要原因之一就是物流企业无法准确知道运行车辆的具体位置，就是物流企业无法准确知道运行车辆的具体位置，而且无法与司机随时随地地保持联系，不能为其组而且无法与司机随时随地地保持联系，不能为其组织货源和灵活配货。织货源和灵活配货。n同时，司机只能凭个人经验确定路线，有时不能找同时，司机只能凭个人经验确定路线，有时不能找到最佳路径，不仅延误时机而且增加运行成本。另到最佳路径，不仅延误时机而且增加运行成本。另外，实际客户也不能及时了解货物配送过程的情况，外，实际客户也不能及

40、时了解货物配送过程的情况，不能和物流企业协调配合。不能和物流企业协调配合。n物流运输业将是未来物流运输业将是未来GPSGPS应用的主要市场。应用的主要市场。4.5.2GPS在现代物流中的应用在现代物流中的应用 物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉1 导航功能导航功能 三维导航是三维导航是GPS的首要功能，飞机、船舶、地面的首要功能，飞机、船舶、地面车辆以及步行者都可以利用导航接收器进行导航。例车辆以及步行者都可以利用导航接收器进行导航。例如，如果你拥有一台如，如果你拥有一台GPS接收机，你就再也不用为外接收机，你就再也不用为外出可能迷路的问题而烦恼，它可以指出

41、你所在的准确出可能迷路的问题而烦恼，它可以指出你所在的准确的地理位置。的地理位置。n航海航海n航空航空 n汽车导航汽车导航 物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉4.5.2 交通运输功能交通运输功能1车辆跟踪车辆跟踪 车辆跟踪监控系统是集车辆跟踪监控系统是集GPS、GIS和现代通信技术于和现代通信技术于一身的高科技系统。利用一身的高科技系统。利用GPS和电子地图可以实时显示出和电子地图可以实时显示出车辆的实际位置，并跟随目标移动，使目标始终保持在屏车辆的实际位置，并跟随目标移动，使目标始终保持在屏幕上；还可实现多窗口、多车辆、多屏幕同时跟踪。幕上；还可实现多窗口

42、、多车辆、多屏幕同时跟踪。2信息查询信息查询 GPS的信息查询功能为用户提供主要物标，如道路的的信息查询功能为用户提供主要物标，如道路的准确位置、行车路线、经纬度、沿路设施、旅游景点、宾准确位置、行车路线、经纬度、沿路设施、旅游景点、宾馆等数据库，用户能够在电子地图上根据需要进行查询。馆等数据库，用户能够在电子地图上根据需要进行查询。物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉4.5.2 交通运输功能交通运输功能3话务指挥话务指挥 监控中心可监视车辆的运行状况，对系统内的所有监控中心可监视车辆的运行状况，对系统内的所有车辆进行动态调度管理，通过实施车辆调度，可提高车车

43、辆进行动态调度管理，通过实施车辆调度，可提高车辆的实载率，有效地减少车辆的空驶率，从而降低运输辆的实载率，有效地减少车辆的空驶率，从而降低运输成本，提高运输效率。成本，提高运输效率。4紧急援助及事故处理紧急援助及事故处理 通过通过GPS定位和监控管理系统可以对遇有险情或发定位和监控管理系统可以对遇有险情或发生事故的车辆进行紧急援助。监控台的电子地图显示求生事故的车辆进行紧急援助。监控台的电子地图显示求助信息和报警目标，并以报警声光提醒值班人员进行应助信息和报警目标，并以报警声光提醒值班人员进行应急处理。急处理。物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉车辆定位车辆定

44、位可以看出车辆当前准确位置所在物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉标志位置附近车辆查询标志位置附近车辆查询物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉车辆分布车辆分布物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉车内摄像车内摄像车厢内拍摄照片（夜间红外）车厢内拍摄照片（夜间红外）车厢内拍摄照片（夜间红外）车厢内拍摄照片（夜间红外）物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉车辆报警车辆报警何时、何地、何车因何原因发生报警物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉

45、刘玉油量分析油量分析物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉历史轨迹历史轨迹 查询一段时间以来，车辆的行驶路线，公司和客户都可以对货物的在途运输过程有相应的了解，并可将此作为考评依据。物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉里程统计里程统计 查询一段时间以来，车辆的行驶里程数物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉GPS&RFIDnGPSGPS让人随时知道身在何处，让人随时知道身在何处，RFIDRFID则显示出则显示出自己相关讯息，有了自己相关讯息，有了GPS+RFIDGPS+RFID，就可以针，就可以针

46、对个人随时做追踪与服务。对个人随时做追踪与服务。nGPSGPS可以加上身份识别系统，做更深入的个可以加上身份识别系统，做更深入的个人服务，例如透过含人服务，例如透过含GPSGPS功能行动手机的持功能行动手机的持有者来辨别某人身在某处。有者来辨别某人身在某处。物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉GPS&RFID 的生活化的生活化美国新款的GPS/RFID的咖啡机 美国印第安纳州的拉法耶特研究所里面，科学家 正在利用全球定位系统/RFID的技术研究咖啡机，利用定位技术，咖啡机能感知主人距离自己的位置，如果你正在往家赶，它就会启动程序研磨出一杯咖啡出来。另外它还可以

47、感知你的喝咖啡规律，从而在适当的时候为你服务。物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉GPS&RFID的创新的创新-宠物协寻宠物协寻n现有的现有的RFIDRFID宠物芯片协寻系统为一被动式宠物芯片协寻系统为一被动式的协寻机制，走失犬只必须经由发现者送的协寻机制，走失犬只必须经由发现者送至登记站进行扫读芯片，并查询数据后才至登记站进行扫读芯片，并查询数据后才能通知饲主领回，在此之前，饲主只能着能通知饲主领回，在此之前，饲主只能着急地等待。急地等待。n供宠物饲主第一时间的主动式协寻。供宠物饲主第一时间的主动式协寻。n能对宠物追踪定位。能对宠物追踪定位。n把查询结果用地

48、图简讯传到饲主移动电话把查询结果用地图简讯传到饲主移动电话上。上。物流信息技术物流信息技术 管理系管理系 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉GPS&RFID的创新的创新-车辆监控车辆监控n在车子上都要加装在车子上都要加装GPS+RFIDGPS+RFID，各大交通路，各大交通路口口 都有侦测设备，便可知道都有侦测设备，便可知道 所有车子的所有车子的位置概况，杜绝所有犯罪可能。位置概况，杜绝所有犯罪可能。n也能知道车子的开车速限，也能知道车子的开车速限，政府也不用政府也不用投资那么多钱买测速照相设备。投资那么多钱买测速照相设备。n也可监控交通状况也可监控交通状况。物流信息技术物流信息技术 管理系管理系

49、 信管教研室信管教研室 刘玉刘玉本章总结本章总结 n GPS是由美国国防部开发的一个基于卫星的无线导航系是由美国国防部开发的一个基于卫星的无线导航系统。由统。由GPS卫星星座、地面监控系统和卫星星座、地面监控系统和GPS信号接收机组信号接收机组成，它能对静态、动态对象进行动态空间信息的获取，快成，它能对静态、动态对象进行动态空间信息的获取，快速、精度均匀、不受天气和时间限制地反馈空间信息。速、精度均匀、不受天气和时间限制地反馈空间信息。n GPS定位采用空间被动式测量原理，即卫星不间断地发定位采用空间被动式测量原理，即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，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。和时间信息。n 在现代物流管理中，在现代物流管理中，GPS广泛应用于导航、交通运输、广泛应用于导航、交通运输、定位测量等方面，提高了物流管理的效率。定位测量等方面，提高了物流管理的效率。