3.3-动态跟踪技术(GPS、GIS、ITS)PPT课件.ppt

1、全球卫星定位系统GPS一、GPS的含义全称：卫星测时测距导航全球定位系统 Navigation Satellite Time and Ranging/Global Positioning System GPS全球定位系统是一个无线电空间定位系统利用导航卫星和地面站为全球提供全天候高精度连续实时的三维坐标(纬度，经度,海拔)三维速度和定位信息,地球表面上任何地点均可以用于定位和导航。二、GPS的构成GPS系统包括三大部分：空间部分GPS卫星星座；地面控制部分地面监控系统；用户设备部分GPS信号接收机。 空间部分：提供星历和时间信息发射伪距和载波信号提供其它辅助信息用户部分：接收并测卫星信号记录处

2、理数据提供导航定位信息地面控制部分：中心控制系统实现时间同步跟踪卫星进行定轨1、空间部分卫星星座由24 颗卫星组成卫星星座21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星，记作（21+3）GPS星座。卫星 高度距地表2.02万千米的上空卫星的分布均匀分布在6个轨道面上(每个轨道面4 颗) ，轨道倾角为55度，各个轨道平面之间相距60度， 即轨道的升交点赤经各相差60度。每个轨道平面内各颗卫星之间的升交角距相差90度， 一轨道平面上的卫星比西边相邻轨道平面上的相应卫星超前30度。2、地面控制部分组成：1个主控站、5 个监测站、3 个控制站监测站配有能够连续测量到所有可见卫星的接收机。监测站的主要任务是取得卫星观

3、测数据并将这些数据传送至主控站。主控站从各监测站收集跟踪数据,计算出卫星的轨道和时钟参数,然后将结果送到3 个地面控制站。地面控制站在每颗卫星运行至上空时,把这些导航数据及主控站指令注入到卫星。3、用户设备部分GPS的用户设备主要由接收机硬件和处理软件组成，用于接收GPS卫星发射信号，经信号处理而获得用户位置、速度等信息，再通过数据处理完成导航和定位。GPS的用户只接收而不必发射信号，因此用户的数量不受限制。3）GPS用户部分全球四大卫星导航定位系统1）美国的GPS2）俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统3）欧洲的伽利略卫星导航系统4）我国的北斗卫星导航系统GPS的应用全球定位系统的主要用途1、陆地应

4、用，主要包括车辆导航、应急反应、大气物理观测、地球物理资源勘探、工程测量、变形监测、地壳运动监测、 市政规划控制等；2、海洋应用，包括远洋船最佳航程航线测定、船只实时调度与导航、海洋救援、海洋探宝、水文地质测量以及海洋平台定位、海平面升降监测等；3、航空航天应用，包括飞机导航、航空遥 感姿态控制、低轨卫星定轨、导弹制导、航空救援和载人航天器防护探测等。 GPS在道路工程中的应用主要用于建立各种道路工程控制网测定航测外控点GPS在汽车导航和交通管理中的应用三维导航是GPS的首要功能飞机、轮船、地面车辆以及步行者都可以利用GPS导航器进行导航。汽车导航系统是在全球定位系统GPS基础上发展起来的一门

5、新型技术。GPS导航系统与电子地图、无线电通信网络、计算机车辆管理信息系统相结合，可以实现车辆跟踪和交通管理等许多功能。 例如：GPS行业车辆管理调度系统基本功能车辆实时跟踪调度。系统建立起了车辆与监控中心之间迅速、准确、有效的信息传递通道。监控中心可以随时掌握车辆状态，迅速下达调度命令。还可以为车辆提供服务信息，有多种监控方式可供选择。通过该功能还能够了解案发地点警力分布状态，方便中心调遣。车辆远程控制。紧急情况下，可以通过车载终端对车辆进行远程控制。例如当运钞车辆遇到抢劫，可以通过远程控制功能切断车辆油路，锁紧车门，从而令其不能继续行驶，为公安部门争取宝贵处警时间。历史轨迹纪录查询。公安监

6、管车辆在行驶过程中的轨迹信息将被纪录保存,方便事后查询。用户可选定过去一时间段，查询该时间段内指定车辆的历史数据，进行历史回显，是案件分析的得力助手。紧急报警。当车辆遭遇紧急情况时，车载终端会自动向监控中心发送报警数据，在监控终端显示出车辆位置并声光提示。当司机在执行公务时遇到险情或发生交通事故、车辆故障等情况下，可通过车载终端的报警按钮向监控中心求救。监控中心还可对车内情况进行监听并录音。区域/偏航报警。特殊情况下，为了加强调度管理，要求车辆行使固定路线或者只能在特定区域活动。在系统中为任务车辆预先设置行车路线，任务开始时，车辆行走路线及状态开始被监控及记录，如车辆未按预设行车路线行车或者驶

7、出设定区域，系统将会自动报警，中心可以根据实际情况采取措施。车辆统一信息管理。能够对车辆进行集中统一的信息化管理。管理内容涵盖车辆车牌号码、车台号码、车型、颜色、发动机号、底盘号码、用途等。系统将对车辆的所有这些信息进行采集、录入，而后向用户提供修改、删除以及查询功能。图像传输功能。需外置图像采集器、摄像头。车辆上安装电子摄像仪器，保证了乘客安全的同时，也可以及时了解线路当前运营情况，是否需要对运营的车辆进行临时增补等。GPS在长途客运车辆管理中的应用国内首套专业的GPS长途客运车辆管理系统雅迅长途客运GPS智能管理系统结合了卫星定位技术、GPRS通讯业务、GIS技术、图像采集技术、计算机网络

8、和数据库等技术，在客运公司建立一个总控，其它设为分控，公安部门和运管部门等各部门建立专控的中心系统。系统由控制中心系统、无线通信平台（GPRS/CDMA）、全球卫星定位系统（GPS）、车载设备四部分组成一个全天候、全范围的驾驶员管理和车辆跟踪的综合平台；系统可对注册车辆实施动态跟踪、监控、拍照、行车记录、管理、数据分析等功能，监控车辆可以在电子地图上显示出来，并保存车辆运行轨迹数据；操作终端可任意选择服务器内部局域网或国际互联网对中心进行访问系统容量可随时根据中心服务器和操作终端硬件配置进行扩展，最大为五十万辆，入网车辆不仅可以是长途客运车辆，也可以旅游车等社会车辆。同时系统还可以采用分组管理

9、，不同类型的车辆归入不同分组，便于管理人员的操作。GPS技术在导航仪中的应用国际领先GPS导航仪品牌：Ahada（艾航达）源自美国硅谷，现已登录中国！产品核心功能：1、地图查询搜索目的地位置记录并保留常要去的地方的位置信息、模糊查询（加油站，宾馆、取款机等信息）2、路线规划根据起始点和目的地，自动规划一条线路规划线路可以设定某些途径点规划线路可以设定避开功能3、自动导航语音导航、画面导航、重新规划线路车载GPS当通过硬件和软件做成GPS定位终端用于车辆定位的时候，称为车载GPS把定位信息传到报警中心或者车载GPS持有人那里第三方GPS定位系统中还包含了GSM网络通讯（手机通讯）通过GSM网络用

10、短信的方式把卫星定位信息发送到第三方通过微机解读短信电文，在电子地图上显示车辆位置。这样就实现了车载GPS定位。 在车上安装相应的探测传感器，利用车载GPS定位的GSM网络通讯功能，同样能把防盗报警信息发送到第三方，或者把这个报警电话、短信直接发送到车主手机上，完成车载GPS防盗报警。车载GPS定位的GSM网络部分实际上是一个智能手机，可以和第三方互相通讯，还可以把车辆被抢，司机被劫、被绑架等信息发送到第三方。 所以说车载GPS定位是定位、防盗、防劫的。 GPS预警器GPS预警器是通过GPS卫星在GPS预警器中设定坐标来完成的如：电子眼前300米左右就会开始预警GPS应用于电离层、对流层监测G

11、PS应用于对流层研究，对于天气预报会起重大作用。在天气预报、空间天气预报、气象监测方面做出巨大贡献。GPS作为卫星测高仪的应用 利用GPS定位发展GPS测高技术利用空载GPS作为测高仪进行测高。它是通过利用海面或冰面所反射的GPS信号，求定海面或冰面地形，测定波浪形态，洋流速度和方向。地理信息系统地理信息系统技术在日常生活中已经用的很多汽车上的电子导航地图Google Earth城市通城市交通流分析软件水文分析系统城市管道、电脑管理系统公路网、铁路网适时监控系统等视频资料：认识GIS3.5 地理信息系统（GIS） 何为地理信息系统GIS？地理信息系统简称GIS（Geographical Inf

12、ormation System）,简单的讲地理信息系统是用于采集、模拟、处理、检索、分析和表达地理空间数据的计算机信息系统。1. GIS的含义 地理信息系统(geographic information system，GIS)是以地理空间数据为基础，采用地理模型分析方法，提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。 从技术和应用的角度，GIS是解决空间问题的工具、方法和技术；从学科的角度，GIS是在地理学、地图学、测量学和计算机科学等学科基础上发展起来的一门学科，具有独立的学科体系； 从功能上，GIS具有空间数据的获取、存储、显示、编辑、处理、分析、输出和应用等功能

13、；从系统学的角度，GIS具有一定结构和功能，是一个完整的系统。 定义 由计算机系统、地理数据和用户组成的，通过对地理数据的集成、存储、检索、操作和分析，生成并输出各种地理信息，从而为土地利用、资源管理、环境监测、交通运输、经济建设、城市规划以及政府各部门行政管理提供新的知识，为工程设计和规划、管理决策服务。 节选自陈述彭地理信息系统导论GIS的组成 GIS应包括三个基本部分：计算机系统（硬件、软件）、地理数据库系统、应用人员与组织机构。 （1）计算机系统可分为硬件系统、软件系统和GIS的开发工具和硬件/网络平台的选择标准。 （2）地理数据库系统由数据库和地理数据库管理系统组成。地理DBMS主要

14、用于数据维护、操作和查询检索。 （3）GIS的人员配置有系统项目经理/技术组、数据库经理、数字化操作员、系统操作员、应用分析软件经理和程序编写员。地理信息系统特征 地理信息系统具有以下三个方面的特征：（1）具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力，具有空间性和动态性；（2）以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，具有区域空间分析、多要素综合分析和动态预测能力，产生高层次的地理信息；（3）由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务。GIS在物流中的应用目录一、GIS在物流领域里的主要应

15、用二、GIS在物流中的应用三、 GIS在物流中的发展前景四、补充：GIS在其他领域总的应用五、参考文献35GIS在物流中主要用于货物的跟踪和车辆运输管理。GIS技术和其它技术相结合，可实现汽车和自动搬运车的无人驾驶。具体地说，GIS在物流方面的应用主要表现在以下方面：线路规划和分析车辆的调度和紧急事故的处理车辆的自动定位和跟踪显示客货计划和路线规划路线以及通信信号的维护管理突发事件的迅速定位和事故分析统计分析以及根据统计结果制定新的路径物流基地规划和建模分析一、GIS在物流领域里的主要应用二、GIS在物流中的应用1、GIS在物流中应用最短路径分析2、GIS在物流中应用线路规划和分析3、GIS在

16、物流中应用跟踪物品4、GIS在物流中应用仓库管理GIS仓库分类分地存贮！5、GIS在物流中应用运输调度6、GIS在物流中应用模型分析（1）仓库GIS （2）GIS在铁路运输中的应用可进行环境分析及动态预测、区域规划、客户服务等。（3）GIS在物流分析方面的应用完整的GIS物流分析软件集成了车辆路线模型、最短路径模型、网络物流模型、分配集合模型和设施定位模型等。（1）车辆路线模型 （2）网络物流模型（3）分配集合模型（4）设施定位模型GIS在物流分析中的应用（1）车辆路线模型用于解决一个起始点、多个起终点的货物运输中，如何降低物流作业费用，并保证服务质量的问题。包括决定多少车辆，每辆车的行驶路线

17、等。（2）网络物流模型用于解决寻求最有效的分配货物路径问题，也就是网点布局问题。如将货物从N个仓库运往M个商店都有固定的需求量，因此需要研究由哪个仓库提货送给哪个商店运输代价小。（3）分配集合模型根据各个要素的相似把同一层上的所有或部分要素分为几个组，用于解决服务范围和销售市场的问题。如某一公司要设立 x 个分销点，要求这些分销要覆盖某一地区，而且要使每个分销点的顾客数目大致相同。（4）设施定位模型用于研究一个或多个设施的位置。在物流系统中，仓库和运输线共同组成了物流网络，仓库处于网络的节点上，节点决定着路线。如何根据实际供需情况并结合经济效益等原则，在既定区域内设立多少个仓库，每个仓库的位置

18、，每个仓库的规模，以及仓库之间的物流关系等。三、GIS在物流中发展前景 随着社会的发展，交通线路不断增多、交通网络不断扩大，应用GIS这一先进空间管理方案，实现交通管理的可视化和精确化，在交通高速发展的今天就显得尤为迫切。要实现有效的管理，交通运输公司往往需要将各种物流信息进行分析处理后，形成一个一体化视图。这些一体化视图可包括：客户所处的位置；客户有哪些特快专递或服务需求；需要调度哪些资产，而这些资产又处于什么位置，以及它们可以多快的速度送达在这个一览无余视图的帮助下，一个公司能在最短的时间内为客户提供适当的产品或产品修复服务，使公司管理达到事半功倍的效果。四、补充：GIS在其他领域中的应用

19、 1、航空视镜模拟图2、GIS专题信息可视化3、城市三维景观模型4、城市规划信息可视化5、公路设计信息可视化6、用于地理地貌的分析7、遥感影像处理五、参考文献一、主编：唐芳柱 朴仁鹤.物流信息技术.北京：中央广播电视大学出版社 ，2003.二、物流管理基础.北京：机械工业出版社三、国家职业技能鉴定.助理物流师.北京：中国劳动和社会保障出版社四、百度百科：地理信息系统（GIS）五、百度图片：地理信息系统（GIS）六、百度百科：数字中国地图地理信息系统应用领域 资源管理 资源配置城市规划和管理 土地信息系统和地籍管理 生态、环境管理与模拟 应急响应 地学研究与应用 商业与市场 基础设施管理 选址分

20、析 网络分析 可视化应用 分布式地理信息应用 GIS应用案例：基于GIS的交通分析手段，TransCAD软件GIS应用案例 ：Google EarthGIS和GPS的关系通过GPS可以获得任意接收点的空间位置坐标数据，还可用于测时、测速。对于GIS来说，GPS提供了一种极为重要的实时、动态、精确获取空间数据的方法，是GIS的重要数据源，GPS大大地拓展了GIS的应用领域和应用方式。而对于GPS来说，GIS是一种重要的空间数据处理、集成和应用工具。二者紧密联系，共同开创和深化更多领域的空间应用。GPS在物流领域的应用可以实时监控车辆等移动目标的位置，根据道路交通状况向移动目标发出实时调度指令。G

21、IS、GPS和无线通信技术的有效结合，再辅以车辆路线模型、最短路径模型、网络物流模型、分配集合模型和设施定位模型等，能够建立功能强大的物流信息系统，使物流变得实时并且成本最优。智能交通系统ITS 拥挤的城市交通 据有关资料统计可知，在美国仅因交通拥挤而造成的燃料与时间的浪费以及交通事故导致的各种损失高达2200亿美元之巨。 因此，尽快解决交通拥挤、交通事故频发和车辆排放废气上升的问题已成为各国交通发展不容回避的问题。汽车尾气污染年度全国降水PH值分布所带来的空气污染尾气排放2.2 加快发展智能交通系统 2.2.1 交通运输中出现的车辆拥挤和交通事故频发的现象难以很快的缓解。 面对交通运输的现状

22、，无论是限制汽车制造业的发展， 还是加大对新建公路设施的资金投入，都难以很快的缓解交通运输中出现的车辆拥挤和交通事故频发的现象。 其原因如下：(1) 交通建设设施的投入资金大，国家财力无法给予充分解决。且交通设施的投入与使用之间有一个滞后期。(2) 从目前来看，交通设施兴建及公路增长与快速发展的国民经济和汽车业的发展相比远远不相适应。这种趋势在短期内难以扭转。(3) 交通运输中产生的车辆拥挤和事故增多的现象并非完全是道路不足的问题。 例如我国的城市交通的车辆堵塞，往往主要发生在上下班的高峰时间。 此时，由于人流、车流难以有效疏导，容易导致车辆的拥挤和交通事故的发生。 2.2.2 高科技的发展为

23、解决交通运输中存在产问题和建立智能交通系统提供了坚实的基础。 随着科技进步，信息技术、电子技术、计算机技术的广泛发展为解决交通运输存在的问题，提供了可靠的技术手段。 现在各方竟相发展的智能运输系统，就是解决交通拥挤和事故发生，减少车辆排放污染的一种高效、准确、安全的交通运输体系 该系统在以下几方面充分发挥了其效用： (1) 提高了公路交通运输的安全性。 (2) 降低了汽车的能耗，减少了汽车运输对环境的影响。 (3) 提高了交通运输网络的通行与运载能力。 (4) 提高了汽车运输的生产率和经济效益。 (5) 由于智能运输系统的使用，开辟与智能交通系统相关的新产品、新市场。 二、ITS的主要内容信息

24、服务系统交通管理系统公交管理系统电子收费系统车辆控制系统紧急支援系统2 ITS的主要内容（一）信息服务系统车辆信息通信系统（VICS）是一种典型的实时交通信息提供系统。 VTCS使用-FM多频广播系统，微波和红外线信号的路侧发射器（信标）向驾驶员提供旅行时间、交通拥挤、交通事故、施工路段、交通控制等实时信息。（二）交通管理系统TMS功能：交通监视、交通控制、事故管理 需求管理、排放管理、交叉口管理结构特点：应用计算机通信和传感器技术，将车辆、道路和交通管理系统联接为一体，对交通进行实时监测，智能控制和主动管理。 通过网络连接如下部分： 信息收集装置 控制信号机 交通管理中心 信息提供装置 通过

25、网络是通过光缆、电缆、微波等传输媒介在上述各部和交管中心之间传输数据、语音和图像。 （三）公交运营系统功能构成 车辆定位及车载设备；通讯网络及通讯方式；网络及数据库；运营调度管理；乘客信息服务。 1996年亚特兰大奥运会差分GPS导航接收机和车载元件自动乘员计数车载广播及显示设备实时公交信息服务允许使用IC卡付费北京公交智能化调度系统（七个子系统）计算机网络；通信；GPS；调度平台；大屏幕显示；电子站牌；会议电视2. 车载设备：可实现定位，车载外围设备的控制 包括控制模块，通信模块，计划模块和数据管理系统，控制模块是核心，要与处于监控下的每辆车保持联系，不仅记录车辆实际地理位置，还要与计划的位

26、置进行比较，得出 车辆是否准时 ，并通过公交站转给转乘的乘客。3.电子站牌向乘客显示正向本站行驶的运营车状态位置，来源于公交运营中心，电子站牌由无线信号接收器，显示控制器，光带式车辆位置显示器和LED时间显示单元，电源及防护外壳以及有源式ID码发射器等部分组成。电子站牌能定时接收GPS时间信息，对内部时钟进行校正，通过LED显示时间信息，及离本站最近车辆位置，到站时间等。（四）电子收费系统（ETC）每小时放行能力是人工收费的6倍。 在网络环境下，彩电子标签作为通行卡，收费过程由计算机及其外围设备与通告卡，自动交换信息，实现车辆自动认别，金额自动收取，自动结帐。（五）车辆控制系统VCS借助车载设

27、备和路侧设备检测行驶环境变化帮助驾驶员控制车辆，即是智能汽车的研究与应用。主要功能：道路障碍自动识别，自动报警，自动转向，自动制动，自动保持安全距离和车速以及巡航控制功能。效益：增强公路通行能力，减少道路阻塞，缩短行车时间，降低事故率，提高行车安全，降低行车成本，提高行车效率，降低废气排放量减轻环境污染。3.日本的先进安全汽车ASV（以安全技术为中心，谋求汽车智能化的国家项目）事故预警技术：危险状态报警，提高可视性，环境信息，减轻驾员负担。事故规避技术：提高运动控制性能，危险状态规避，环境引发事故规避。自动驾驶技术：自律型自动驾驶技术，新设施下自动驾驶系统。冲击安全技术：冲击吸收、司乘人员保护，减轻步行者被害。防止灾害技术：紧急门锁解除，减小二次冲击，火灾扑灭，自动通报。汽车底盘技术：数字速度变化记录，车辆识别卡，GPS定位，高龄疲劳对应。智能交通系统的开发应思考的若干问题 智能交通系统在我国正处于初期的开发和应用阶段，该系统的开发应注意以下几个问题：建立智