物流信息系统中的GPS技术

1、n本章主要内容：本章主要内容： n先导案例先导案例 nGPS的概念的概念 nGPS技术的组成技术的组成 nGPS技术的应用技术的应用 nGPS在物流中的应在物流中的应 用及其案例用及其案例 GPS技术 案例： n 9 9月月3 3日日1 1时时5050分，当日分，当日1 1时时3030分许，在黑龙江分许，在黑龙江301301国道横国道横 道收费站以西道收费站以西3 3公里处，一辆装载了公里处，一辆装载了3939吨危险品冰醋酸吨危险品冰醋酸 的运输车撞上一辆停在路边的卡车，造成的运输车撞上一辆停在路边的卡车，造成4 4人死亡，人死亡，1 1人人 受伤，车上的冰醋酸全部泄漏。当日凌晨受伤，车上的冰

2、醋酸全部泄漏。当日凌晨1 1时时3030分许，分许， 在黑龙江在黑龙江301301国道海林市横道河子收费站以西国道海林市横道河子收费站以西3 3公里处，公里处， 一辆由哈尔滨开往牡丹江方向、装载了一辆由哈尔滨开往牡丹江方向、装载了3939吨危险品冰醋吨危险品冰醋 酸的运输车，撞上一辆停在路边的发生故障的卡车，造酸的运输车，撞上一辆停在路边的发生故障的卡车，造 成成4 4人死亡，人死亡，1 1人受伤。事故发生后，消防、公安、环保人受伤。事故发生后，消防、公安、环保 等部门及时赶到现场抢险，救治受伤人员。一名受伤的等部门及时赶到现场抢险，救治受伤人员。一名受伤的 司机，经海林市人民医院全力抢救后脱

3、离危险。由于肇司机，经海林市人民医院全力抢救后脱离危险。由于肇 事中导致罐车上的冰醋酸全部泄漏，指挥部采取紧急措事中导致罐车上的冰醋酸全部泄漏，指挥部采取紧急措 施，迅速组织施，迅速组织3030多名抢险人员，一边用喷水稀释，一边多名抢险人员，一边用喷水稀释，一边 抢运一车白灰，利用白灰中和醋酸的原理，砌堵白灰防抢运一车白灰，利用白灰中和醋酸的原理，砌堵白灰防 渗墙、泼洒事故现场，有效阻止冰醋酸对环境的污染扩渗墙、泼洒事故现场，有效阻止冰醋酸对环境的污染扩 散。散。 n 像这种危险品运输，在运输途中与司机取得联系十分不像这种危险品运输，在运输途中与司机取得联系十分不 便，一旦发生意外事故，有关部

4、门不能及时处理。因此便，一旦发生意外事故，有关部门不能及时处理。因此 建立一套对移动目标能够实时监控调度、统一管理的系建立一套对移动目标能够实时监控调度、统一管理的系 统十分用必要。统十分用必要。 n 因此进入到我们今天的学习：因此进入到我们今天的学习：GPSGPS技术技术 n GPS GPS又称为全球定位系统（又称为全球定位系统（Global Positioning Global Positioning SystemGPSSystemGPS，全球定位系统），全球定位系统） n 定义：定义： 利用利用GPSGPS定位卫星，在全球范围内实时进行定定位卫星，在全球范围内实时进行定 位、导航的系统，

5、称为全球卫星定位系统，简称位、导航的系统，称为全球卫星定位系统，简称GPSGPS。 n GPSGPS技术在中国的应用技术在中国的应用 我国卫星导航产业已进入高速发展时期，预计我国卫星导航产业已进入高速发展时期，预计 20152015年产值将超过年产值将超过22502250亿元，成为国民经济重要增长亿元，成为国民经济重要增长 点。点。 在在“十二五十二五”期间，卫星导航将在众多领域如期间，卫星导航将在众多领域如 航空、海路、铁路、建筑、电信、电力等方面的应用航空、海路、铁路、建筑、电信、电力等方面的应用 都会有很大的发展空间。在未来的数年间，随着定位都会有很大的发展空间。在未来的数年间，随着定位

6、 手机的高速增长和移动位置服务业的展开，原先以车手机的高速增长和移动位置服务业的展开，原先以车 辆应用为主的局面将逐步让位给卫星导航与蜂窝通信辆应用为主的局面将逐步让位给卫星导航与蜂窝通信 融合的定位手机。在行业总产值中，运营服务的份额融合的定位手机。在行业总产值中，运营服务的份额 也会逐步加大。也会逐步加大。 4.5.1 GPS 的概念 n GPSGPS系统包括：空间部分系统包括：空间部分-GPS-GPS卫星星座卫星星座 地面控制部分地面控制部分- 地面监控系统地面监控系统 用户设备部分用户设备部分-GPS-GPS信号接收机信号接收机 图：图： 4.5.2 GPS技术的组成 1.1.空间部分

7、：空间部分： GPS GPS的空间部分是由的空间部分是由2424颗卫星组成（颗卫星组成（2121颗工作卫星；颗工作卫星；3 3 颗备用卫星），位于距地表颗备用卫星），位于距地表20200km20200km的上空，均匀分布在的上空，均匀分布在 6 6个轨道面上（每个轨道面个轨道面上（每个轨道面4 4颗），轨道倾角为颗），轨道倾角为5555。卫。卫 星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4 4 颗以上的卫星，并能在卫星中预存导航信息，颗以上的卫星，并能在卫星中预存导航信息，GPSGPS的卫星的卫星 因为大气摩擦等问题，随着时间的推移，导航精度会

8、逐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。渐降低。 2. 2. 地面控制系统地面控制系统 地面控制系统由监测站地面控制系统由监测站(Monitor Station(Monitor Station）、主控制）、主控制 站（站（Master Monitor StationMaster Monitor Station）、地面天线（）、地面天线（Groun Groun AntennaAntenna）所组成，主控制站位于美国科罗拉多州春田）所组成，主控制站位于美国科罗拉多州春田 （Colorado. SpringfieldColorado. Springfield）。地面控制站负责收集

9、由卫）。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，大气校正星传回之讯息，并计算卫星星历、相对距离，大气校正 等数据。等数据。 1) 1)主控站：主控站： 从各个监控站收集卫星数据；从各个监控站收集卫星数据； 计算出卫星的星历和时钟修正参数等，并通过注入站注入卫计算出卫星的星历和时钟修正参数等，并通过注入站注入卫 星；星； 向卫星发布指令，控制卫星，当卫星出现故障时，调度备用向卫星发布指令，控制卫星，当卫星出现故障时，调度备用 卫星。卫星。 2 2）监控站：接收卫星信号，检测卫星运行状态，收集天气数据，）监控站：接收卫星信号，检测卫星运行状态，收集天气数据， 并将这些信息传

10、送给主控站。并将这些信息传送给主控站。 3 3）注入站：将主控站计算的卫星星历及时钟修正参数等注入卫星。）注入站：将主控站计算的卫星星历及时钟修正参数等注入卫星。 3.3.用户设备部分用户设备部分 用户设备部分即用户设备部分即GPS GPS 信号接收机。其主要功能是能够捕获到信号接收机。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。当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。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，解调出卫距离和距离的变化率，解调

11、出卫轨道参数等数据。根据这些数据，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出用户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出用户 所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。接收机硬件和所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。接收机硬件和 和机内软件以及和机内软件以及GPS GPS 数据的后处理软件包构成完整的数据的后处理软件包构成完整的GPS GPS 用户设备。用户设备。GPSGPS接收机的结构分为天线单元和接收单元两部接收机的结构分为天线单元和接收单元两部 分。接收机一般采用机内和机外两种直流电源。设置机内分。接收机一般采用机内

12、和机外两种直流电源。设置机内 电源的目的在于更换外电源时不中断连续观测。在用机外电源的目的在于更换外电源时不中断连续观测。在用机外 电源时机内电池自动充电。关机后机内电池为电源时机内电池自动充电。关机后机内电池为RAMRAM存储器供存储器供 电，以防止数据丢失。目前各种类型的接受机体积越来越电，以防止数据丢失。目前各种类型的接受机体积越来越 小，重量越来越轻，便于野外观测使用。其次则为使用者小，重量越来越轻，便于野外观测使用。其次则为使用者 接收器，现有单频与双频两种，但由于价格因素，一般使接收器，现有单频与双频两种，但由于价格因素，一般使 用者所购买的多为单频接收器。用者所购买的多为单频接收

13、器。 2.5.3 GPS技术的特点 1 1）全球全天候定）全球全天候定 2 2）定位精度高）定位精度高 应用实践已经证明，应用实践已经证明，GPSGPS相对定位精度在相对定位精度在50km50km以内可达以内可达 10-6m10-6m，100-500km100-500km可达可达10-7m10-7m，1000km1000km可达可达10-9m10-9m。 3 3）观测时间短）观测时间短 目前，目前，20km20km以内相对静态定位，仅需以内相对静态定位，仅需15-2015-20分钟；快速静分钟；快速静 态相对定位测量时，当每个流动站与基准站相距在态相对定位测量时，当每个流动站与基准站相距在15

14、KM15KM以内以内 时，流动站观测时间只需时，流动站观测时间只需1-21-2分钟；采取实时动态定位模式分钟；采取实时动态定位模式 时，每站观测仅需几秒钟。时，每站观测仅需几秒钟。 4 4）测站间无需通视）测站间无需通视 GPS GPS测量只要求测站上空开阔，不要求测站之间互相通视，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。因而不再需要建造觇标。 5）仪器操作简便）仪器操作简便 随着随着GPS接收机的不断改进，接收机的不断改进，GPS测量的自动化程度越来测量的自动化程度越来 越高，有的已趋于越高，有的已趋于“傻瓜化傻瓜化”。在观测中测量员只需安置仪器，。在观测中测

15、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。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，仅需关闭电源，收好接收机，便完成了野外数据结束测量时，仅需关闭电源，收好接收机，便完成了野外数据 采集任务。采集任务。 6）可提供全球统一的三维地心坐标）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，水准可满足四等水准测量

16、的精度，另外，GPS定位是在定位是在 全球统一的全球统一的WGS-84坐标系统中计算的，因此全球不同地点的坐标系统中计算的，因此全球不同地点的 测量成果是相互关联的。测量成果是相互关联的。 7）应用广泛）应用广泛 2.5.4 GPS系统的功能 1 1、 报警功能：报警功能： 1 1） 车上设置报警开关，遇险人员可以触动报警开关向中心车上设置报警开关，遇险人员可以触动报警开关向中心 报警。报警。 2 2） 报警时，移动目标连续发射报警信号，直到报警成功为报警时，移动目标连续发射报警信号，直到报警成功为 止。止。 2 2、 指挥和控制功能：指挥和控制功能： 1 1） 控制中心可以实时定位跟踪移动目

17、标的运行状态控制中心可以实时定位跟踪移动目标的运行状态( (经度、经度、 纬度、速度、方向、时间纬度、速度、方向、时间) )，在电子地图上显示其位置和运，在电子地图上显示其位置和运 行轨迹。行轨迹。 2 2） 对重要车辆和报警车辆，实时跟踪显示。对重要车辆和报警车辆，实时跟踪显示。 3 3）控制中心根据目标状态进行指挥调度，根据报警情况、）控制中心根据目标状态进行指挥调度，根据报警情况、 控制车辆熄火或监听车内的声音，为指挥人员提供控制车辆熄火或监听车内的声音，为指挥人员提供“远在天远在天 边，近在眼前边，近在眼前”的控制环境。的控制环境。 3 3、 显示功能：显示功能： 1) 1) 电子地图

18、可以任意放大缩小、平移或漫游。电子地图可以任意放大缩小、平移或漫游。 2) 2) 固定目标的位置和分布情况。固定目标的位置和分布情况。 3) 3) 实时显示移动目标的位置状态和运行轨迹。实时显示移动目标的位置状态和运行轨迹。 4) 4) 电子地图可多窗口显示，分别显示不同的地址电子地图可多窗口显示，分别显示不同的地址 区域，一个窗口可同时跟踪多个目标，多个窗口跟踪区域，一个窗口可同时跟踪多个目标，多个窗口跟踪 多个目标，可在不同的窗口显示不同的目标。多个目标，可在不同的窗口显示不同的目标。 4 4、 轨迹存储和播放：轨迹存储和播放： 1) 1) 自动记录移动目标的运行轨迹，包括时间、地自动记录

19、移动目标的运行轨迹，包括时间、地 点。点。 2) 2) 回放时播出汽车的运行路线。回放时播出汽车的运行路线。 5 5、 数据库功能：数据库功能： 1) 1) 移动目标数据库包括：车牌号、型号、司机姓移动目标数据库包括：车牌号、型号、司机姓 名、发动机号名、发动机号 1 1、GPSGPS在车辆中的应用：在车辆中的应用： 1 1）车辆跟踪）车辆跟踪 利用利用GPSGPS和电子地图可以实时显示出车辆的实际位和电子地图可以实时显示出车辆的实际位 置，并任意放大、缩小、还原、换图；可以随目标移置，并任意放大、缩小、还原、换图；可以随目标移 动，使目标始终保持在屏幕上；还可实现多窗口、多动，使目标始终保持

20、在屏幕上；还可实现多窗口、多 车辆、多屏幕同时跟踪。车辆、多屏幕同时跟踪。 2 2）提供出行路线规划和导航）提供出行路线规划和导航 提供出行路线规划是汽车导航系统的一项重要辅助提供出行路线规划是汽车导航系统的一项重要辅助 功能，它包括自动线路规划和人工线路设计。功能，它包括自动线路规划和人工线路设计。 2.5.4 GPS在物流中的应用 3 3）信息查询）信息查询 为用户提供主要物标，如旅游景点、宾馆、医为用户提供主要物标，如旅游景点、宾馆、医 院等数据库，用户能够在电子地图上根据需要进行查询。院等数据库，用户能够在电子地图上根据需要进行查询。 4 4）话务指挥）话务指挥 指挥中心可以监测区域内

21、车辆运行状况，对被监控指挥中心可以监测区域内车辆运行状况，对被监控 车辆进行合理调度。指挥中心也可随时与被跟踪目标通车辆进行合理调度。指挥中心也可随时与被跟踪目标通 话，实行管理。话，实行管理。 5 5）紧急援助）紧急援助 通过通过GPSGPS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，规划最优援助方案，并以报警声光助信息和报警目标，规划最优援助方案，并以报警声光 提醒值班人员进行应急处理。提醒值班人员进行应急处理。 2 2、GPSGPS在道路工程中的应用：在道路工程中的应用： 1) 1)用于建立各种道路工程控制网用于建