GPS应用-山东交通运输GPS信息系统介绍

1、系统概况系统概况GPS信息系统建设背景信息系统建设背景促进社会经济发展、建设平安和谐山东的需要改造传统管理手段、提高政府服务水平的需要落实国家法规和政策的需要 2004年5月1日实施的中华人民共和国道路交通安全法 落实交通部（20012010年）发展规划的要求 落实交通部等国家六部委预防道路交通事故“五整顿”“三加强”实施意见 的要求实现政府降低险情危害，实施应急指挥调度的需要 地震、洪灾、瘟疫、战争等多种不可抗力的危害人民生命财产安全的灾难难以预防和消除，政府和政府职能部门须时刻应对突如其来的险情，最大限度地减少灾害带来的损失。 建设GPS信息服务系统是政府实时、全面监控车辆情况，以进行应急

2、调度的需要。基础技术的成熟GPS信息系统技术构成信息系统技术构成GPS概述概述全球定位系统（全球定位系统（Global Positioning SystemGPS）是美国从本世纪）是美国从本世纪70年代开始研制，历时年代开始研制，历时20年，耗资年，耗资200亿美元，于亿美元，于1994年全面建成，年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定具有在海、陆、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。美国空军位能力的新一代卫星导航与定位系统。美国空军太空司令部于太空司令部于1995年年4月月27号宣布号宣布GPS已达到完已达到完整操作能力，成功地满足军事实务的操作。整

3、操作能力，成功地满足军事实务的操作。由于此技术的迅速发展，使得民间应用的需求与由于此技术的迅速发展，使得民间应用的需求与日俱增，对于传统导航方式更有革命性的影响。日俱增，对于传统导航方式更有革命性的影响。GPS组成组成一、空间部分一、空间部分GPS卫星星座卫星星座 由由21颗工作卫星和颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成颗在轨备用卫星组成GPS卫卫星星座，记作（星星座，记作（21+3）GPS星座。星座。24颗卫星分颗卫星分布于距地表布于距地表20,200公里的上空，均匀分布在公里的上空，均匀分布在6个个轨道平面内，卫星轨道面倾斜角为轨道平面内，卫星轨道面倾斜角为55度，提供全度，提供全球全天候，每

4、秒一次，持续不断的定位讯号。位球全天候，每秒一次，持续不断的定位讯号。位于地平线以上的卫星颗数随着时间和地点的不同于地平线以上的卫星颗数随着时间和地点的不同而不同，最少可见到而不同，最少可见到4颗，最多可见到颗，最多可见到11颗。颗。 在用在用GPS信号导航定位时，为了计算测站的三维信号导航定位时，为了计算测站的三维坐标，必须观测坐标，必须观测4颗颗 GPS卫星，称为定位星座。卫星，称为定位星座。GPS组成组成二、地面控制部分二、地面控制部分地面监控系统地面监控系统 对于导航定位来说，对于导航定位来说，GPS卫星是一动态已知点。星的位置是依卫星是一动态已知点。星的位置是依据卫星发射的星历据卫星

5、发射的星历卫星运动及其轨道的参数算得的。每颗卫星运动及其轨道的参数算得的。每颗GPS卫星所播发的星历，是由地面监控系统提供的。卫星上的卫星所播发的星历，是由地面监控系统提供的。卫星上的各种设备是否正常工作，以及卫星是否一直沿着预定轨道运行，各种设备是否正常工作，以及卫星是否一直沿着预定轨道运行，都要由地面设备进行监测和控制。都要由地面设备进行监测和控制。 地面监控系统另一重要作用是保持各颗卫星处于同一时间标地面监控系统另一重要作用是保持各颗卫星处于同一时间标准准GPS时间系统。这就需要地面站监测各颗卫星的时间，时间系统。这就需要地面站监测各颗卫星的时间，求出钟差。然后由地面注入站发给卫星，卫星

6、再由导航电文发求出钟差。然后由地面注入站发给卫星，卫星再由导航电文发给用户设备。给用户设备。 另外监控中心可上传资料给卫星，卫星再将这些信息下传给另外监控中心可上传资料给卫星，卫星再将这些信息下传给GPS使用者使用。使用者使用。 GPS工作卫星的地面监控系统包括五个监控中心，四个上传资工作卫星的地面监控系统包括五个监控中心，四个上传资料站及一个控制中心，这些控制站以纬度来划分其所控制的卫料站及一个控制中心，这些控制站以纬度来划分其所控制的卫星。星。GPS组成组成三、用户设备部分三、用户设备部分GPS信号接收机信号接收机 每一颗卫星会告诉您使用的接收机三件事，我是第几号每一颗卫星会告诉您使用的接

7、收机三件事，我是第几号卫星，我现位置在哪里，我什么时候送这讯息给您。当卫星，我现位置在哪里，我什么时候送这讯息给您。当GPS接收机接收到这些资料后会将星历资料及接收机接收到这些资料后会将星历资料及Almanac存起来使用，这些资料也用做修正存起来使用，这些资料也用做修正GPS接收机上的时间。接收机上的时间。GPS接收机比较每一卫星讯号接收到的时间及本身接收接收机比较每一卫星讯号接收到的时间及本身接收机的时间的不同，而计算出每一卫星到接收机的距离。机的时间的不同，而计算出每一卫星到接收机的距离。 接收机若在接收到更多卫星时，它可利用三角公式计算接收机若在接收到更多卫星时，它可利用三角公式计算出接

8、收机所在位置。三颗卫星可做所谓出接收机所在位置。三颗卫星可做所谓2D定位定位(经度及纬经度及纬度度)，四颗或更多卫星可做所谓，四颗或更多卫星可做所谓3D定位定位(经度、纬度及高经度、纬度及高度度)。接收机继续不断地更新您的位置，所以它可计算出。接收机继续不断地更新您的位置，所以它可计算出您的移动方向及速度。您的移动方向及速度。 接收机硬件和机内软件以及接收机硬件和机内软件以及GPS数据的后处理软件包，数据的后处理软件包，构成完整的构成完整的GPS用户设备。用户设备。GPS系统的特点系统的特点覆盖广覆盖广精度高精度高实时定位速度快实时定位速度快抗干扰性能好、保密性强抗干扰性能好、保密性强GLON

9、ASS系统系统GLONASS是是GLObal NAvigation Satellite System(全球导航卫星系统全球导航卫星系统)的字头缩写，是前苏的字头缩写，是前苏联从联从80年代初开始建设，年代初开始建设，1995年投入使用的全球年投入使用的全球定位导航系统。定位导航系统。GLONASS的工作卫星有的工作卫星有21颗，分布在颗，分布在3个轨道平个轨道平面上，同时有三颗备份星。地面控制部分全部都位面上，同时有三颗备份星。地面控制部分全部都位于前苏联领土境内。于前苏联领土境内。GLONASS卫星星座基本上一直处于降效运行状态，卫星星座基本上一直处于降效运行状态，只有只有8颗卫星是全功能工

10、作的。颗卫星是全功能工作的。90年代曾经制定过年代曾经制定过一个一个GLONASS星座渐进增强计划，企图在星座渐进增强计划，企图在2001年开始有年开始有12颗全功能工作的卫星，但根据最新情报，颗全功能工作的卫星，但根据最新情报，目前仍然只有目前仍然只有8颗全功能工作的卫星。颗全功能工作的卫星。GLONASS系统系统为进一步提高为进一步提高Glonass系统的定位能力，开拓广系统的定位能力，开拓广大的民用市场，俄罗斯目前正在着手大的民用市场，俄罗斯目前正在着手GLONASS系统现代化的工作。俄罗斯太空部队打算开始进系统现代化的工作。俄罗斯太空部队打算开始进行新一代行新一代GLONASS-M计划

11、的飞行试验，发射将计划的飞行试验，发射将在在2004年左右进行。新型年左右进行。新型GLONASS-M卫星除卫星除了将有更长的设计寿命了将有更长的设计寿命(从现行的从现行的3年提高到年提高到7-8年年)以外，还将具有更好的讯号特性；改进一些以外，还将具有更好的讯号特性；改进一些地面测控站设施；实现系统高的定位精度：位置地面测控站设施；实现系统高的定位精度：位置精度提高到精度提高到1015m，定时精度提高到，定时精度提高到2030ns，速度精度达到，速度精度达到0.01ms 俄罗斯还计划要在将来转变到低质量俄罗斯还计划要在将来转变到低质量(MASS)第第三代三代GLONASS-K卫星，确保卫星工

12、作寿命在卫星，确保卫星工作寿命在10年以上。年以上。伽利略系统伽利略系统“伽利略伽利略”系统是系统是1999年由欧盟提出年由欧盟提出“伽利略伽利略”计划的核计划的核心内容，欧洲国家准备投资心内容，欧洲国家准备投资35亿欧元，向亿欧元，向2.4万公里外的万公里外的太空发射太空发射30颗卫星来组成该系统。这是欧盟计划建设的颗卫星来组成该系统。这是欧盟计划建设的新一代民用全球卫星导航系统，预计新一代民用全球卫星导航系统，预计2008年底系统建成年底系统建成并投入运营。并投入运营。 “伽利略伽利略”接收机不仅可以接受本系统信接收机不仅可以接受本系统信号，而且可以接受号，而且可以接受GPS、GLONAS

13、S这两大系统的信号，这两大系统的信号，并具有导航与移动电话功能相结合、与其他导航系统相结并具有导航与移动电话功能相结合、与其他导航系统相结合的优越性能。合的优越性能。“伽利略伽利略”系统建成后，将提供系统建成后，将提供5种服务：一是免费的定种服务：一是免费的定位服务，类似于目前美国开发的位服务，类似于目前美国开发的GPS系统，为交通运输等系统，为交通运输等领域提供定位服务；二是需要付费的商业服务；三是用于领域提供定位服务；二是需要付费的商业服务；三是用于高精度项目研究服务；四是特许经营服务，用于政府机构、高精度项目研究服务；四是特许经营服务，用于政府机构、军队以及敏感部门；五是全球搜救服务。军

14、队以及敏感部门；五是全球搜救服务。伽利略系统的先进性首先体现在导航定位精度上。其免费伽利略系统的先进性首先体现在导航定位精度上。其免费服务定位精度为服务定位精度为10米，与现有的米，与现有的GPS免费民用信号相当；免费民用信号相当；而有偿服务的定位精度可达而有偿服务的定位精度可达1米以内。米以内。 中国参与伽利略计划中国参与伽利略计划欧洲与中国经过近两年的准备，于欧洲与中国经过近两年的准备，于2003年年5月月16日在布日在布鲁塞尔举行中欧伽利略计划合作第一轮正式谈判。鲁塞尔举行中欧伽利略计划合作第一轮正式谈判。2004年年10月月9日，中欧伽利略计划技术合作协议在北京日，中欧伽利略计划技术合

15、作协议在北京正式签署，中国将投入正式签署，中国将投入2亿欧元巨资参与伽利略计划，这亿欧元巨资参与伽利略计划，这也是中国目前最大的对外科技合作项目。中国成为参加伽也是中国目前最大的对外科技合作项目。中国成为参加伽利略计划的第一个非欧盟成员国，将在伽利略联合执行体利略计划的第一个非欧盟成员国，将在伽利略联合执行体中与欧盟成员国享有同等权利和义务。中与欧盟成员国享有同等权利和义务。2005年年7月月28日，欧盟与中国在北京就日，欧盟与中国在北京就“伽利略伽利略”计划计划签订了签订了3项合同。项合同。3项合同的签署，标志着双方的合作从项合同的签署，标志着双方的合作从此进入实质阶段。根据中欧双方达成的协

16、议，中国企业将此进入实质阶段。根据中欧双方达成的协议，中国企业将参与开发地面段相关应用技术标准，以最终促成一种全球参与开发地面段相关应用技术标准，以最终促成一种全球标准的形成。标准的形成。北斗卫星导航系统北斗卫星导航系统2003年年6月月1日，我国自主研发的北斗系统（日，我国自主研发的北斗系统（北斗一号北斗一号）正式开通，这标志着我国已经拥有了完全自主的（区域性）正式开通，这标志着我国已经拥有了完全自主的（区域性）卫星导航系统。卫星导航系统。 20002000年年1010月月3131日和日和1212月月2121日，中国两次成功发射日，中国两次成功发射“北斗北斗”导航试导航试验卫星，为中国验卫星

17、，为中国“北斗北斗”导航系统建设奠定了基础。导航系统建设奠定了基础。“ “ 20032003年年5 5月月2525日，第三颗日，第三颗“北斗一号北斗一号”导航定位卫星被成功送入太导航定位卫星被成功送入太空。它是导航定位系统的备份星，与前两颗空。它是导航定位系统的备份星，与前两颗“北斗一号北斗一号”工作星工作星组成了完整的卫星导航定位系统，确保全天候、全天时提供卫星组成了完整的卫星导航定位系统，确保全天候、全天时提供卫星导航信息。导航信息。 北斗导航系统具有卫星数量少、投资小、能实现一定区域的导航北斗导航系统具有卫星数量少、投资小、能实现一定区域的导航定位、通讯等多用途，可满足当前我国陆、海、空

18、运输导航定位定位、通讯等多用途，可满足当前我国陆、海、空运输导航定位的需求。缺点是不能覆盖两极地区，赤道附近定位精度差，只能的需求。缺点是不能覆盖两极地区，赤道附近定位精度差，只能二维主动式定位，且需提供用户高程数据，不能满足高动态和保二维主动式定位，且需提供用户高程数据，不能满足高动态和保密的军事用户要求，用户数量受一定限制。密的军事用户要求，用户数量受一定限制。北斗导航定位系统的双星定位，只是初步实验阶段，以后北斗导航定位系统的双星定位，只是初步实验阶段，以后除了发射同步卫星外，还要发射多颗极轨卫星，以实现北除了发射同步卫星外，还要发射多颗极轨卫星，以实现北斗系统的全球定位和实用化。斗系统

19、的全球定位和实用化。 WebGIS（Web Geographic Information System）即网络地理信息系统，是Internet技术应用于GIS开发的产物。由于互联网的迅速崛起，使得Web技术成为高效的全球信息发布技术。因此，利用Internet技术在Web上发布地理信息，就能从WWW的任意一个节点浏览WebGIS站点中的地理信息，并进行各种信息检索和处理，这就为地理信息的开放和共享提供了切实可行的技术。的特点的特点较低应用管理成本较低应用管理成本 WebGIS是利用通用的浏览器进行地理信息的发布，并使用通常是免费的插件ActiveX或Java Applet，从而大大地降低了终端

20、客户的培训成本和技术负担。真正的信息共享真正的信息共享 WebGIS可以通过通用的浏览器进行信息发布的特点，使得不仅是专业人员，而且普通用户也能方便地获取所需的信息；这样真正实现了GIS的大众化。巨大的扩展空间巨大的扩展空间 传统的GIS软件大都采用自己内部的格式进行空间、属性数据的管理，这样就形成了一个个信息孤岛。开放式地理信息系统(Open GIS)互操作规范的制定和完善，使不同系统之间实现信息共享和互操作。 WebGIS基于开放的、非专用的Internet技术，这就使得WebGIS很容易与Web中的其他信息服务进行无缝集成，建立功能丰富的具体GIS应用。GSM概述概述GPRS概述概述CDMA概述概述GPS信息系统功能用与用途信息系统功能用与用途山东省交通运输山东省交通运输GPS信息服务系统用途信息服务系统用途山东省交通运输山东省交通运输GPS信息服务系统功能信息服务