物流信息技术第六章GPS与GIS技术课件

第六章GPS与GIS技术第六章GPS与GIS技术第六章GPS与GIS技术第一节GPS概述

第二节GPS的工作原理

第三节GPS在货物运输系统中的应用

第四节网络GPS在物流业中的应用

第五节GIS技术概述

第六节GIS在物流系统中的应用

【本章小结】

【案例1】

【案例2】

【复习思考题】第六章GPS与GIS技术第一节GPS概述

第二节第一节GPS概述一、GPS的概念

GPS是英文GlobalPositioningSystem的缩写，意即全球定位系统，它是利用卫星星座（通信卫星）、地面控制部分和信号接收机对对象进行动态定位的系统。

二、GPS系统特点

1.全球、全天候工作

2.定位精度高

3.功能多，应用广

三、GPS系统组成

GPS系统利用无线电传输特性来定位，和过去地面无线导航系统所不同的是，它由卫星来发射定时信号、卫星位置和健康状况信息，故具有发射信号覆盖全球和定位精度高的优点。第一节GPS概述一、GPS的概念

GPS是英文Globa第一节GPS概述1.GPS卫星(空间部分)

(1)用L波段的两个无线载波(19cm和24cm)向广大用户连续不断地发送导航定位信号。每个载波用导航信息D(t)和伪随机码(PRN)测距信号进行双相调制。用于捕获信号及粗略定位的伪随机码称为C/A(又称为S码)，精密测距码(用于精密定位)称为P码。由导航电文可以知道该卫星当前的位置和卫星的工作情况。

(2)在卫星飞越注入站上空时，接收由地面注入站用S波段(10cm波段)发送到卫星的导航电文和其他有关信息，并通过GPS信号电路，适时发送给广大用户。

(3)接收地面主控站通过注入站发送到卫星的高度命令，适时地改正运行偏差或启用备用时钟等。

2.GPS地面支撑系统(地面监控部分)第一节GPS概述1.GPS卫星(空间部分)

(1)用L波第一节GPS概述图6-1GPS卫星地面监控站示意图(1)采集数据。主控站采集各个监测站所测得的伪距和积分多普勒观测值、气象要素、卫星时钟和工作状态数据，监测站自身的状态数据，以及海军水面兵器中心发来的参考星历。第一节GPS概述图6-1GPS卫星地面监控站示意图(第一节GPS概述(2)编辑导航电文。根据采集到的全部数据计算出每颗卫星的星历、时钟改正数、状态数据以及大气改正数，并按一定格式编辑为导航电文，传送到注入站。

(3)诊断功能。对整个地面支撑系统的协调工作进行诊断；对卫星的健康状况进行诊断，并加以编码，向用户发布指示。

(4)调整卫星。根据所测的卫星轨道参数，及时将卫星调整到预定轨道，使其发挥正常作用。而且还可以进行卫星调度，用备份卫星取代失效的工作卫星。

3.GPS信号接收机(用户部分)

(1)按接收机的用途分类

1)导航型接收机。

2)测地型接收机。第一节GPS概述(2)编辑导航电文。根据采集到的全部数据第一节GPS概述3)授时型接收机。

(2)按接收机的载波频率分类

1)单频接收机。

2)双频接收机。

(3)按接收机通道数分类

(4)按接收机工作原理分类

1)码相关型接收机。

2)平方型接收机。

3)混合型接收机。

4)干涉型接收机。第一节GPS概述3)授时型接收机。

(2)按接收机的载波第二节GPS的工作原理一、GPS常用术语

1.坐标(Coordinate)

2.路标(LandmarkorWaypoint)

3.路线(Route)

4.前进方向(Heading)

5.导向(Bearing)

(1)已设定“走向”(GOTO)目标。“走向”目标的设定可以按“GOTO”键，然后从列表中选择一个路标。以后“导向”功能将导向此路标。

(2)目前有活跃路线(ActivityRoute)。活跃路线一般在“设置”→“路线”菜单下设定。如果目前有活动路线，那么“导向”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。第二节GPS的工作原理一、GPS常用术语

1.坐标(Co第二节GPS的工作原理6.日出日落时间(SunSet／RaiseTime)

7.足迹线(PlotTrail)

二、GPS的基本工作原理

GPS的工作原理，简单地说，是利用了我们熟知的几何与物理上一些基本原理，首先我们假定卫星的位置为已知，而我们又能准确测定我们所在地点A至卫星之间的距离，那么A点一定是位于以卫星为中心、所测得距离为半径的圆球上。

1.怎样确知卫星的准确位置

2.如何测定卫星至用户的距离

3.时间基准问题

4.测定卫星信号传输时间的方法

5.GPS技术的误差第二节GPS的工作原理6.日出日落时间(SunSet／第二节GPS的工作原理6.差分GPS技术消除公共误差原理

三、GPS定位方式

(一)根据定位的模式

1.绝对定位

2.相对定位

(二)根据定位时接收机的运动状态

1.静态定位

2.动态定位

四、GPS接收机的组成及工作原理

GPS卫星发送的导航定位信号，是一种可供无数用户共享的信息资源。

(一)GPS接收机天线单元第二节GPS的工作原理6.差分GPS技术消除公共误差原理第二节GPS的工作原理(1)天线与前置放大器应密封一体，以保障其正常工作，减少信号损失。

(2)能够接收来自任何方向的卫星信号，不产生死角。

(3)有防护与屏蔽多路径效应的措施。

(4)天线的相位中心保持高度的稳定，并与其几何中心尽量一致。

(1)单板天线。单板天线结构简单、体积较小，需要安装在一块基板上，属单频天线。

(2)四螺旋形天线。四螺旋形天线是由四条金属管线绕制而成的，底部有一块金属单频天线。这种天线频带宽，全圆极化性能好，可捕捉低高底角卫星。缺点是不能进行双频接收，抗震性差，常用作导航型接收机天线。第二节GPS的工作原理(1)天线与前置放大器应密封一体，第二节GPS的工作原理(3)微带天线。微带天线是在厚度为h(h≤()的介质板两边贴以金属片，一边为金属底板，一边做成矩形或圆形等规则形状。这种天线也称为贴片天线。微带天线的特点是重量轻、结构简单并且坚固、易于制造，既可用于单频机，又可用于双频机。缺点是增益较低。目前大部分测地天线都是微带天线。这种天线更适合于飞机、火箭等高速飞行物上。

(4)锥形天线。锥形天线是在介质锥体上，利用印刷电路技术制成导电圆锥螺旋表面，也称盘旋螺线型天线。这种天线可以同时在两个频率上工作。锥形天线的特点是增益好。但是由于其天线较高，并且在水平方向上不对称，天线相位中心与几何中心不完全一致。因此，在安置天线时要仔细定向并且给予补偿。

(二)GPS接收机主机单位第二节GPS的工作原理(3)微带天线。微带天线是在厚度为第二节GPS的工作原理(1)变频器及中频放大器。经过GPS前置放大器的信号仍然很微弱，为了使接收机通道得到稳定的高增益，并且使L频段的射频信号变成低频信号，必须采用变频器。

(2)信号通道。信号通道是接收机的核心部分，GPS信号通道是硬软件结合的电路。不同类型的接收机其通道是不同的。GPS信号通道的作用有三个：搜索卫星，牵引并跟踪卫星；对广播电文数据信号实行解扩，解调出广播电文；进行伪距测量、载波相位测量及多普勒频移测量。从卫星接收的信号是扩频的调制信号，所以要经过解扩、解调才能得到导航电文。为了达到此目的，在相关通道电路中设有伪相位跟踪环和载波相位跟踪环。第二节GPS的工作原理(1)变频器及中频放大器。经过GP第二节GPS的工作原理(3)存储器。接收机内设有存储器或存储卡以存储卫星星历、接收机采集到的码相位伪距观测值、载波相位观测值及多普勒频移。目前，GPS接收机都装有半导体存储器(简称内存)，接收机内存数据可以通过数据口传到微机上，以便进行数据处理和数据保存。在存储器内还装有多种工作软件，如：自测试软件；卫星预报软件；导航电文解码软件；GPS单点定位软件等。

(4)微处理器。微处理器是GPS接收机工作的灵魂，GPS接收机工作都是在微机指令统一协同下进行的，其主要工作步骤为：

(5)显示器。GPS接收机都有液晶显示屏以提供GPS接收机作信息，并配有一个控制键盘。对于导航接收机，有的还配有大显示屏，在屏幕上直接显示导航信息甚至显示数字地图。

(三)电源第二节GPS的工作原理(3)存储器。接收机内设有存储器或第三节GPS在货物运输系统中的应用一、GPS的主要使用方法

GPS比较费电池，多数GPS使用4节碱性电池，一直开机可用20～30h，长时间使用时要注意携带备用电池。

(一)有地图使用

(二)无图使用第三节GPS在货物运输系统中的应用一、GPS的主要使用方第三节GPS在货物运输系统中的应用(1)使用路点定点。常用于确定岩壁坐标、探洞口坐标或其他如线路起点、转折、宿营点的坐标。其用法简单，MARK一个坐标就行了。所要找的地点坐标必须已经以路标(Landmark/Waypoint)的形式存在于GPS的内存中，可以是你以前MARK的点或者是从以前去过的朋友那里得到的数据，或是手工输入、计算机上的路标数据。按GOTO键，从列表中选择你的目的路标，然后转到“导向”页面，上面会显示你离目标的距离、速度、目标方向角等数据。第三节GPS在货物运输系统中的应用(1)使用路点定点。常第三节GPS在货物运输系统中的应用(2)使用路线导向。输入路线：若能找到以前记录的路线信息，把它们输入GPS形成线路，或者(常见于原路返回)把以前记录的路标编辑成一条线路。路线导向：把某条路线激活，按照和“找点”相同的方式，“导向”页会引导你走向路线的第一个点。一旦到达，目标点会自动更换为下一路点，“导向”页引导你走向路线的第二个点。若你偏离了路线，越过了某些中间点，一旦你再回到路线上来，“导向目标”会跳过你所绕过的那些点，定为线路上你当前位置对应的下一个点。

(3)回溯。回溯功能实际是输入线路(Route)的一种特殊方法，它在原路返回时十分好使。

(三)GPS的使用实例

二、GPS在货物运输系统中的具体应用第三节GPS在货物运输系统中的应用(2)使用路线导向。输第三节GPS在货物运输系统中的应用1.概述

2.车辆GPS定位管理系统

(1)数据跟踪功能。将移动车辆的实时位置以帧列表的方式显示出来。如车号、经度、速度、航向、时间、日期等。

(2)图上跟踪功能。将移动车辆的定位信息在相应的电子地(海)图背景上复合显示出来。电子地(海)图可任意放大、缩小、还原、切换。有正常接收与随意点名接收两种接收方式。还可提供是否要车辆运行轨迹的选择功能。

(3)模拟显示功能。可将已知的目标位置信息输入计算机并显示出来。

(4)决策指挥功能。决策指挥命令以通信方式与移动车辆进行通信。通信方式可用文本、代码或语音等，实现调度指挥。第三节GPS在货物运输系统中的应用1.概述

2.车辆GP第三节GPS在货物运输系统中的应用(1)定位信息的发送功能。GPS接收机实时定位并将定位信息通过电台发向监控中心。

(2)数据显示功能。将自身车辆的实时位置在显示单元上显示出来。如经度、纬度、速度、航向等。

(3)调度命令的接收功能。接收监控中心发来的调度指挥命令，在显示单元上显示或发出语音。

(4)报警功能。一旦出现紧急情况，驾驶人员启动报警装置，监控中心立即显示出车辆情况、出事地点、车辆人员等信息。

3.应用差分GPS技术的车辆指挥管理系统

4.应用前景第三节GPS在货物运输系统中的应用(1)定位信息的发送功第四节网络GPS在物流业中的应用一、网络GPS的概念与特点

网络GPS是把Internet技术与GPS技术相结合，在互联网界面上显示GPS动态跟踪信息，以实现实时监控动态调度的功能。

(1)功能多、精度高、覆盖面广，在全球任何位置均可进行车辆的位置监控工作，充分保障网络GPS所有用户的要求都能够得到满足。

(2)定位速度快，有力地保障了物流运输企业能够在业务运作上提高反应速度，降低车辆空驶率，降低运作成本，满足客户需要。

(3)信息传输采用GSM公用数字移动通信网，具有保密性高、系统容量大、抗干扰能力强、漫游性能好、移动业务数据可靠等优点。第四节网络GPS在物流业中的应用一、网络GPS的概念与特第四节网络GPS在物流业中的应用(4)构筑在国际互联网这一最大的网上公共平台上，具有开放度高、资源共享程度高等优点。

二、网络GPS系统工作流程

车载单元即GPS接收机在接收到GPS卫星定位数据后，自动计算出自身所处的地理位置的坐标，后经GSM通信机发送到GSM公用数字移动通信网，并通过与物流信息系统连接的DDN专线将数据送到物流信息系统监控平台上。图6-2网络GPS系统第四节网络GPS在物流业中的应用(4)构筑在国际互联网这第四节网络GPS在物流业中的应用三、网络GPS系统的功能

1.实时监控功能

2.双向通信功能

3.动态调度功能

(1)可进行运输工具待命计划管理。操作人员通过在途信息的反馈，在运输工具未返回车队前即做好待命计划，提前下达运输任务，减少等待时间，加快运输工具周转速度。

(2)运能管理。将运输工具的运能信息、维修记录信息、运行状况登记、驾驶人员信息、运输工具的在途信息等的多种信息提供调度部门决策，以提高重车率，尽量减少空车时间和空车距离，充分利用运输工具的运输能力。

4.数据存储、分析功能第四节网络GPS在物流业中的应用三、网络GPS系统的功能第四节网络GPS在物流业中的应用(1)实现路线规划及路线优化。事先规划车辆的运行路线、运行区域，并将该信息记录在数据库中，以备以后查询、分析使用。

(2)可靠性分析。汇报运输工具的运行状态，了解运输工具是否需要大修，预先做好修理计划，计算运输工具平均每天差错时间，动态衡量该型号车辆的性能价格比。

(3)服务质量跟踪。在中心设立服务器，让有该权限的用户能异地方便地获取车辆的有关信息(运行状况、在途信息、运能信息、位置信息等用户关心的信息)。同时还可对客户索取的位置信息用相对应的地图传送过去，并将运输工具的历史轨迹印在上面，使该信息更加形象化。第四节网络GPS在物流业中的应用(1)实现路线规划及路线第四节网络GPS在物流业中的应用(4)依据资料库储存的信息，可随时调阅每台运输工具以前的工作资料，并根据各管理部门的不同要求制作各种不同形式的报表，使各管理部门能更快速、更准确地做出判断和提出新的指示。第四节网络GPS在物流业中的应用(4)依据资料库储存的信第五节GIS技术概述一、地理信息系统的基本概念

(一)信息

(二)地理信息

(三)信息系统

(四)地理信息系统

(1)GIS使用的工具：计算机软、硬件系统。

(2)GIS研究对象：空间物体的地理分布数据及属性。

(3)GIS数据建立过程：采集、存储、管理、处理、检索、分析和显示。

二、地理信息系统的类型

地理信息系统按内容、功能和作用可分为两类：工具型地理信息系统和应用型地理信息系统。第五节GIS技术概述一、地理信息系统的基本概念

(一)信第五节GIS技术概述(一)工具型地理信息系统

(二)应用型地理信息系统

1.专题地理信息系统

2.区域地理信息系统

三、地理信息系统的组成和功能

(一)地理信息系统的组成

1.硬件图6-3网络型GIS硬件系统第五节GIS技术概述(一)工具型地理信息系统

(二)应用第五节GIS技术概述图6-4基本型GIS硬件系统2.软件

3.数据

4.人员

5.方法

(二)地理信息系统的主要功能第五节GIS技术概述图6-4基本型GIS硬件系统2.第五节GIS技术概述图6-5一个典型的GIS功能框图1.数据输入

2.数据编辑与处理第五节GIS技术概述图6-5一个典型的GIS功能框图第五节GIS技术概述3.数据存储与管理06(236-278)P43whj_Embed_6.jpg第五节GIS技术概述3.数据存储与管理06(236-27第五节GIS技术概述图6-6典型的地学数据分层管理概念模型

4.空间查询与分析

(1)空间检索：包括从空间位置检索空间物体及其属性、从属性条件检索空间物体。

(2)空间拓扑叠加分析：实现空间特征(点、线、面或图像)的相交、相减、合并等，以及特征属性在空间上的连接。

(3)空间模型分析：如数字地形高程分析、BUFFER分析、网络分析、图像分析、三维模型分析、多要素综合分析及面向专业应用的各种特殊模型分析等。

5.可视化表达与输出

四、GIS发展现状

(一)国内GIS的发展现状第五节GIS技术概述图6-6典型的地学数据分层管理概第五节GIS技术概述(二)国外GIS的发展现状第五节GIS技术概述(二)国外GIS的发展现状第六节GIS在物流系统中的应用(一)地理信息系统应用特点

1.GIS应用领域不断扩大

2.GIS应用研究不断深入

3.GIS应用社会化

4.GIS应用全球化

5.GIS应用环境网络化、集成化

6.GIS应用模型多样化

(二)地理信息系统应用领域

(1)GIS应用在环境评价和监测系统方面，主要用于环境影响评价，污染评价，灌溉适宜性评价，灾害监测(森林火灾、洪水灾情、救灾抢险等)，生态系统的研究，生物圈遗迹管理，自然资源管理等。第六节GIS在物流系统中的应用(一)地理信息系统应用特点第六节GIS在物流系统中的应用(2)GIS在土地和资源评价管理方面，广泛应用于土地管理，水资源清查，矿产资源评价(矿产预测、矿产评价、工程地质、地质灾害)中。

(3)GIS在市政工程建设方面，应用于公共供应网络(电、气、水、废水)，电信网络，交通领域，区域和城市规划，道路工程中。

(4)GIS可为政府和企业提供极为有力的管理、规划和决策工具。它可用于企业生产经营管理、税收、地籍管理、宏观规划、开发评价管理、交通工程、公共设施使用、道路维护、市区设计、公共卫生管理、经济发展、赈灾服务等。第六节GIS在物流系统中的应用(2)GIS在土地和资源评第六节GIS在物流系统中的应用(5)由于GIS强有力的数据管理、处理、显示和制图功能，测绘制图部门可利用GIS技术实现计算机制图设计、数据存储、编辑加工及自动化生产，采用GIS技术便于地图修改、更新，缩短成图周期，大大提高劳动部门生产率。

(6)一个新的趋势是将具体的模型与GIS方法结合起来用于规划管理，如噪声分析、环境污染、公共供应网络模型、旅游规划模型、航空、生态生物学模型等。

(三)GIS在物流分析中的应用

1.车辆路线模型

2.网络物流模型

3.分配集合模型

4.设施定位模型第六节GIS在物流系统中的应用(5)由于GIS强有力的数【本章小结】

【本章小结】

【案例1】神目2000行程记录分析与管理系统解决方案

一、概述

本方案将先进的GPS定位技术与计算机信息处理技术结合在一起，为国家机构、企事业单位、军队等的车辆管理自动化提供了优秀的解决办法。

二、本方案的突出特点

(1)方案设计先进。

(2)系统运行可靠。

(3)地图数据详细，来源稳定可靠。

(4)系统使用方便。

(5)经济有效。

三、系统配置与组成【案例1】神目2000行程记录分析与管理系统解决方案

一、概【案例1】本系统由两部分组成：车载行踪记录器（简称记录器）和车场管理计算机（简称管理系统、管理计算机）。图6-7GPS系统组成与配置四、系统功能

(1)车辆行踪数据获取功能：车辆行踪数据的采集、记录、传输和保存。【案例1】本系统由两部分组成：车载行踪记录器（简称记录器）和【案例1】(2)车辆行踪数据处理功能：由管理计算机对行踪数据、任务记录等进行分析处理，得到各种统计数据，并形成报表供显示和打印。

(3)车场调度任务管理功能：任务规划、保存任务、任务派遣、任务查询。

(4)车辆人员管理功能：将人员车辆的信息录入计算机可以加强对人员和车辆的管理，提高管理工作的自动化程度，提高管理效率，避免人工管理的差错。

(5)地图操作功能：地图查阅、地图信息查询、距离测量、地图打印。【案例1】(2)车辆行踪数据处理功能：由管理计算机对行踪数据【案例1】(6)系统管理功能：为了系统使用和维护的方便，提供了丰富的系统管理功能，包括用户管理、数据库管理、地图管理、系统配置管理等功能。

五、工作模式

系统有3种工作模式：系统建设、日常管理、任务运作

(1)系统建设模式。系统安装后，真正开始使用之前，进行一些系统建设工作，主要包括录入车辆基本信息、驾驶员基本信息、用户信息、行踪记录器信息等。

(2)日常管理模式。日常工作中，车场管理员可以在管理计算机上进行一些工作，主要包括：地图操作、数据查询、人员车辆查询、统计报表、系统管理、任务规划等；【案例1】(6)系统管理功能：为了系统使用和维护的方便，提供【案例1】(3)任务运作模式。它包含从任务规划到车辆行驶、车辆回场、最后到任务处理的全过程，如图6-8所示。图6-8任务运作模式六、突出特点

(1)系统应用经济有效。

(2)系统构成快速、使用方便。

(3)具有行程记录分析和任务管理等丰富功能。

(4)可与其他管理系统集成。

(5)可对行车记录仪(终端)扩增GSM等通信模块，从而将系统扩展【案例1】(3)任务运作模式。它包含从任务规划到车辆行驶、车【案例2】GIS在长距离输油气管道中的开发应用

一、长距离输油气管道概况

管道运输是国民经济综合运输的重要组成部分之一，也是衡量一个国家的能源与运输业是否发达的特征之一。

二、系统开发平台简介

长距离输油气管道地理信息系统是一个较为综合复杂的系统。

三、系统的数据结构

根据长距离输油气管道运行管理工作的内容，并结合Maptitude的特点，将各种数据以层为基本单位来进行组织，形成层中含表，以图为主，数据从属的图表结合的数据方式。【案例2】GIS在长距离输油气管道中的开发应用

一、长距离输【案例2】(1)地理信息数据：该类数据主要表示出中国石油管道公司所属的管线，站场，穿跨越位置的全国地图，各条管线的平面走向图(包括站场、穿跨越位置)，各条管线的纵断面图(包括站场、穿跨越位置)，省市县界地图，公路网，铁路线，水系图等。

(2)管线数据：该类数据主要表示出管线概况、管线工艺设定值、管道沿线地温、管输介质物性、历年输油气量及能耗等。

(3)站场数据：该类数据主要表示出输油气站概况、工艺流程图、站工艺设定值、设备概况及主要设备参数等。

(4)穿跨越数据：该类数据主要表示出穿跨越形式、穿跨越对象、穿跨越长度、穿跨越结构示意图等。

(5)多媒体数据：该类数据主要表示出输油气管线的综合概况的声音、图像、图片和动画等。【案例2】(1)地理信息数据：该类数据主要表示出中国石油管道【案例2】(6)远程实时数据：该类数据主要表示出输油气管线的实时运行参数，主要包括输油气设备运行情况、进出站压力、进出站温度、管线输量、库存、能耗等。

四、系统的功能描述

长距离输油气管道的特点是点多、线长、面广、地形十分复杂。

(一)地理图形的处理

1.图形数据录入与编辑

2.地图分层处理

3.符号、线型和注记

(二)统计属性数据处理

1.数据库操作

2.统计分析【案例2】(6)远程实时数据：该类数据主要表示出输油气管线的【案例2】(三)多功能检索与显示

(四)多媒体功能

(五)排版与输出

(六)专业管理功能

五、系统的特点描述

本系统由于是建立在拓扑结构基础之上，因此对于以线状要素为主要处理对象的应用领域是十分方便的。

六、系统的开发方向及应用前景

现代油气管道日趋向大型化、系统化、连续化发展。

(1)管线规划设计。

(2)管线风险管理。

(3)管道沿线地形的实时更新和细化。【案例2】(三)多功能检索与显示

(四)多媒体功能

(五)排【案例2】(4)输油气管网的运行优化分析。【案例2】(4)输油气管网的运行优化分析。【复习思考题】1.GPS系统具有哪些特点?

2.GPS包括哪几个部分？各部分的作用如何?

3.什么是绝对定位？什么是相对定位?

4.GPS是如何应用在货物运输系统中的?

5.简述网络GPS物流系统的工作流程。

6.什么是信息系统？什么是地理信息系统?

7.地理信息系统包括哪几种类型?各有何特点?

8.GIS系统能解决什么样的问题?

9.地理信息系统主要应用于哪些领域?【复习思考题】1.GPS系统具有哪些特点?

2.GPS包括哪第六章GPS与GIS技术第六章GPS与GIS技术第六章GPS与GIS技术第一节GPS概述

第二节GPS的工作原理

第三节GPS在货物运输系统中的应用

第四节网络GPS在物流业中的应用

第五节GIS技术概述

第六节GIS在物流系统中的应用

【本章小结】

【案例1】

【案例2】

【复习思考题】第六章GPS与GIS技术第一节GPS概述

第二节第一节GPS概述一、GPS的概念

GPS是英文GlobalPositioningSystem的缩写，意即全球定位系统，它是利用卫星星座（通信卫星）、地面控制部分和信号接收机对对象进行动态定位的系统。

二、GPS系统特点

1.全球、全天候工作

2.定位精度高

3.功能多，应用广

三、GPS系统组成

GPS系统利用无线电传输特性来定位，和过去地面无线导航系统所不同的是，它由卫星来发射定时信号、卫星位置和健康状况信息，故具有发射信号覆盖全球和定位精度高的优点。第一节GPS概述一、GPS的概念

GPS是英文Globa第一节GPS概述1.GPS卫星(空间部分)

(1)用L波段的两个无线载波(19cm和24cm)向广大用户连续不断地发送导航定位信号。每个载波用导航信息D(t)和伪随机码(PRN)测距信号进行双相调制。用于捕获信号及粗略定位的伪随机码称为C/A(又称为S码)，精密测距码(用于精密定位)称为P码。由导航电文可以知道该卫星当前的位置和卫星的工作情况。

(2)在卫星飞越注入站上空时，接收由地面注入站用S波段(10cm波段)发送到卫星的导航电文和其他有关信息，并通过GPS信号电路，适时发送给广大用户。

(3)接收地面主控站通过注入站发送到卫星的高度命令，适时地改正运行偏差或启用备用时钟等。

2.GPS地面支撑系统(地面监控部分)第一节GPS概述1.GPS卫星(空间部分)

(1)用L波第一节GPS概述图6-1GPS卫星地面监控站示意图(1)采集数据。主控站采集各个监测站所测得的伪距和积分多普勒观测值、气象要素、卫星时钟和工作状态数据，监测站自身的状态数据，以及海军水面兵器中心发来的参考星历。第一节GPS概述图6-1GPS卫星地面监控站示意图(第一节GPS概述(2)编辑导航电文。根据采集到的全部数据计算出每颗卫星的星历、时钟改正数、状态数据以及大气改正数，并按一定格式编辑为导航电文，传送到注入站。

(3)诊断功能。对整个地面支撑系统的协调工作进行诊断；对卫星的健康状况进行诊断，并加以编码，向用户发布指示。

(4)调整卫星。根据所测的卫星轨道参数，及时将卫星调整到预定轨道，使其发挥正常作用。而且还可以进行卫星调度，用备份卫星取代失效的工作卫星。

3.GPS信号接收机(用户部分)

(1)按接收机的用途分类

1)导航型接收机。

2)测地型接收机。第一节GPS概述(2)编辑导航电文。根据采集到的全部数据第一节GPS概述3)授时型接收机。

(2)按接收机的载波频率分类

1)单频接收机。

2)双频接收机。

(3)按接收机通道数分类

(4)按接收机工作原理分类

1)码相关型接收机。

2)平方型接收机。

3)混合型接收机。

4)干涉型接收机。第一节GPS概述3)授时型接收机。

(2)按接收机的载波第二节GPS的工作原理一、GPS常用术语

1.坐标(Coordinate)

2.路标(LandmarkorWaypoint)

3.路线(Route)

4.前进方向(Heading)

5.导向(Bearing)

(1)已设定“走向”(GOTO)目标。“走向”目标的设定可以按“GOTO”键，然后从列表中选择一个路标。以后“导向”功能将导向此路标。

(2)目前有活跃路线(ActivityRoute)。活跃路线一般在“设置”→“路线”菜单下设定。如果目前有活动路线，那么“导向”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。第二节GPS的工作原理一、GPS常用术语

1.坐标(Co第二节GPS的工作原理6.日出日落时间(SunSet／RaiseTime)

7.足迹线(PlotTrail)

二、GPS的基本工作原理

GPS的工作原理，简单地说，是利用了我们熟知的几何与物理上一些基本原理，首先我们假定卫星的位置为已知，而我们又能准确测定我们所在地点A至卫星之间的距离，那么A点一定是位于以卫星为中心、所测得距离为半径的圆球上。

1.怎样确知卫星的准确位置

2.如何测定卫星至用户的距离

3.时间基准问题

4.测定卫星信号传输时间的方法

5.GPS技术的误差第二节GPS的工作原理6.日出日落时间(SunSet／第二节GPS的工作原理6.差分GPS技术消除公共误差原理

三、GPS定位方式

(一)根据定位的模式

1.绝对定位

2.相对定位

(二)根据定位时接收机的运动状态

1.静态定位

2.动态定位

四、GPS接收机的组成及工作原理

GPS卫星发送的导航定位信号，是一种可供无数用户共享的信息资源。

(一)GPS接收机天线单元第二节GPS的工作原理6.差分GPS技术消除公共误差原理第二节GPS的工作原理(1)天线与前置放大器应密封一体，以保障其正常工作，减少信号损失。

(2)能够接收来自任何方向的卫星信号，不产生死角。

(3)有防护与屏蔽多路径效应的措施。

(4)天线的相位中心保持高度的稳定，并与其几何中心尽量一致。

(1)单板天线。单板天线结构简单、体积较小，需要安装在一块基板上，属单频天线。

(2)四螺旋形天线。四螺旋形天线是由四条金属管线绕制而成的，底部有一块金属单频天线。这种天线频带宽，全圆极化性能好，可捕捉低高底角卫星。缺点是不能进行双频接收，抗震性差，常用作导航型接收机天线。第二节GPS的工作原理(1)天线与前置放大器应密封一体，第二节GPS的工作原理(3)微带天线。微带天线是在厚度为h(h≤()的介质板两边贴以金属片，一边为金属底板，一边做成矩形或圆形等规则形状。这种天线也称为贴片天线。微带天线的特点是重量轻、结构简单并且坚固、易于制造，既可用于单频机，又可用于双频机。缺点是增益较低。目前大部分测地天线都是微带天线。这种天线更适合于飞机、火箭等高速飞行物上。

(4)锥形天线。锥形天线是在介质锥体上，利用印刷电路技术制成导电圆锥螺旋表面，也称盘旋螺线型天线。这种天线可以同时在两个频率上工作。锥形天线的特点是增益好。但是由于其天线较高，并且在水平方向上不对称，天线相位中心与几何中心不完全一致。因此，在安置天线时要仔细定向并且给予补偿。

(二)GPS接收机主机单位第二节GPS的工作原理(3)微带天线。微带天线是在厚度为第二节GPS的工作原理(1)变频器及中频放大器。经过GPS前置放大器的信号仍然很微弱，为了使接收机通道得到稳定的高增益，并且使L频段的射频信号变成低频信号，必须采用变频器。

(2)信号通道。信号通道是接收机的核心部分，GPS信号通道是硬软件结合的电路。不同类型的接收机其通道是不同的。GPS信号通道的作用有三个：搜索卫星，牵引并跟踪卫星；对广播电文数据信号实行解扩，解调出广播电文；进行伪距测量、载波相位测量及多普勒频移测量。从卫星接收的信号是扩频的调制信号，所以要经过解扩、解调才能得到导航电文。为了达到此目的，在相关通道电路中设有伪相位跟踪环和载波相位跟踪环。第二节GPS的工作原理(1)变频器及中频放大器。经过GP第二节GPS的工作原理(3)存储器。接收机内设有存储器或存储卡以存储卫星星历、接收机采集到的码相位伪距观测值、载波相位观测值及多普勒频移。目前，GPS接收机都装有半导体存储器(简称内存)，接收机内存数据可以通过数据口传到微机上，以便进行数据处理和数据保存。在存储器内还装有多种工作软件，如：自测试软件；卫星预报软件；导航电文解码软件；GPS单点定位软件等。

(4)微处理器。微处理器是GPS接收机工作的灵魂，GPS接收机工作都是在微机指令统一协同下进行的，其主要工作步骤为：

(5)显示器。GPS接收机都有液晶显示屏以提供GPS接收机作信息，并配有一个控制键盘。对于导航接收机，有的还配有大显示屏，在屏幕上直接显示导航信息甚至显示数字地图。

(三)电源第二节GPS的工作原理(3)存储器。接收机内设有存储器或第三节GPS在货物运输系统中的应用一、GPS的主要使用方法

GPS比较费电池，多数GPS使用4节碱性电池，一直开机可用20～30h，长时间使用时要注意携带备用电池。

(一)有地图使用

(二)无图使用第三节GPS在货物运输系统中的应用一、GPS的主要使用方第三节GPS在货物运输系统中的应用(1)使用路点定点。常用于确定岩壁坐标、探洞口坐标或其他如线路起点、转折、宿营点的坐标。其用法简单，MARK一个坐标就行了。所要找的地点坐标必须已经以路标(Landmark/Waypoint)的形式存在于GPS的内存中，可以是你以前MARK的点或者是从以前去过的朋友那里得到的数据，或是手工输入、计算机上的路标数据。按GOTO键，从列表中选择你的目的路标，然后转到“导向”页面，上面会显示你离目标的距离、速度、目标方向角等数据。第三节GPS在货物运输系统中的应用(1)使用路点定点。常第三节GPS在货物运输系统中的应用(2)使用路线导向。输入路线：若能找到以前记录的路线信息，把它们输入GPS形成线路，或者(常见于原路返回)把以前记录的路标编辑成一条线路。路线导向：把某条路线激活，按照和“找点”相同的方式，“导向”页会引导你走向路线的第一个点。一旦到达，目标点会自动更换为下一路点，“导向”页引导你走向路线的第二个点。若你偏离了路线，越过了某些中间点，一旦你再回到路线上来，“导向目标”会跳过你所绕过的那些点，定为线路上你当前位置对应的下一个点。

(3)回溯。回溯功能实际是输入线路(Route)的一种特殊方法，它在原路返回时十分好使。

(三)GPS的使用实例

二、GPS在货物运输系统中的具体应用第三节GPS在货物运输系统中的应用(2)使用路线导向。输第三节GPS在货物运输系统中的应用1.概述

2.车辆GPS定位管理系统

(1)数据跟踪功能。将移动车辆的实时位置以帧列表的方式显示出来。如车号、经度、速度、航向、时间、日期等。

(2)图上跟踪功能。将移动车辆的定位信息在相应的电子地(海)图背景上复合显示出来。电子地(海)图可任意放大、缩小、还原、切换。有正常接收与随意点名接收两种接收方式。还可提供是否要车辆运行轨迹的选择功能。

(3)模拟显示功能。可将已知的目标位置信息输入计算机并显示出来。

(4)决策指挥功能。决策指挥命令以通信方式与移动车辆进行通信。通信方式可用文本、代码或语音等，实现调度指挥。第三节GPS在货物运输系统中的应用1.概述

2.车辆GP第三节GPS在货物运输系统中的应用(1)定位信息的发送功能。GPS接收机实时定位并将定位信息通过电台发向监控中心。

(2)数据显示功能。将自身车辆的实时位置在显示单元上显示出来。如经度、纬度、速度、航向等。

(3)调度命令的接收功能。接收监控中心发来的调度指挥命令，在显示单元上显示或发出语音。

(4)报警功能。一旦出现紧急情况，驾驶人员启动报警装置，监控中心立即显示出车辆情况、出事地点、车辆人员等信息。

3.应用差分GPS技术的车辆指挥管理系统

4.应用前景第三节GPS在货物运输系统中的应用(1)定位信息的发送功第四节网络GPS在物流业中的应用一、网络GPS的概念与特点

网络GPS是把Internet技术与GPS技术相结合，在互联网界面上显示GPS动态跟踪信息，以实现实时监控动态调度的功能。

(1)功能多、精度高、覆盖面广，在全球任何位置均可进行车辆的位置监控工作，充分保障网络GPS所有用户的要求都能够得到满足。

(2)定位速度快，有力地保障了物流运输企业能够在业务运作上提高反应速度，降低车辆空驶率，降低运作成本，满足客户需要。

(3)信息传输采用GSM公用数字移动通信网，具有保密性高、系统容量大、抗干扰能力强、漫游性能好、移动业务数据可靠等优点。第四节网络GPS在物流业中的应用一、网络GPS的概念与特第四节网络GPS在物流业中的应用(4)构筑在国际互联网这一最大的网上公共平台上，具有开放度高、资源共享程度高等优点。

二、网络GPS系统工作流程

车载单元即GPS接收机在接收到GPS卫星定位数据后，自动计算出自身所处的地理位置的坐标，后经GSM通信机发送到GSM公用数字移动通信网，并通过与物流信息系统连接的DDN专线将数据送到物流信息系统监控平台上。图6-2网络GPS系统第四节网络GPS在物流业中的应用(4)构筑在国际互联网这第四节网络GPS在物流业中的应用三、网络GPS系统的功能

1.实时监控功能

2.双向通信功能

3.动态调度功能

(1)可进行运输工具待命计划管理。操作人员通过在途信息的反馈，在运输工具未返回车队前即做好待命计划，提前下达运输任务，减少等待时间，加快运输工具周转速度。

(2)运能管理。将运输工具的运能信息、维修记录信息、运行状况登记、驾驶人员信息、运输工具的在途信息等的多种信息提供调度部门决策，以提高重车率，尽量减少空车时间和空车距离，充分利用运输工具的运输能力。

4.数据存储、分析功能第四节网络GPS在物流业中的应用三、网络GPS系统的功能第四节网络GPS在物流业中的应用(1)实现路线规划及路线优化。事先规划车辆的运行路线、运行区域，并将该信息记录在数据库中，以备以后查询、分析使用。

(2)可靠性分析。汇报运输工具的运行状态，了解运输工具是否需要大修，预先做好修理计划，计算运输工具平均每天差错时间，动态衡量该型号车辆的性能价格比。

(3)服务质量跟踪。在中心设立服务器，让有该权限的用户能异地方便地获取车辆的有关信息(运行状况、在途信息、运能信息、位置信息等用户关心的信息)。同时还可对客户索取的位置信息用相对应的地图传送过去，并将运输工具的历史轨迹印在上面，使该信息更加形象化。第四节网络GPS在物流业中的应用(1)实现路线规划及路线第四节网络GPS在物流业中的应用(4)依据资料库储存的信息，可随时调阅每台运输工具以前的工作资料，并根据各管理部门的不同要求制作各种不同形式的报表，使各管理部门能更快速、更准确地做出判断和提出新的指示。第四节网络GPS在物流业中的应用(4)依据资料库储存的信第五节GIS技术概述一、地理信息系统的基本概念

(一)信息

(二)地理信息

(三)信息系统

(四)地理信息系统

(1)GIS使用的工具：计算机软、硬件系统。

(2)GIS研究对象：空间物体的地理分布数据及属性。

(3)GIS数据建立过程：采集、存储、管理、处理、检索、分析和显示。

二、地理信息系统的类型

地理信息系统按内容、功能和作用可分为两类：工具型地理信息系统和应用型地理信息系统。第五节GIS技术概述一、地理信息系统的基本概念

(一)信第五节GIS技术概述(一)工具型地理信息系统

(二)应用型地理信息系统

1.专题地理信息系统

2.区域地理信息系统

三、地理信息系统的组成和功能

(一)地理信息系统的组成

1.硬件图6-3网络型GIS硬件系统第五节GIS技术概述(一)工具型地理信息系统

(二)应用第五节GIS技术概述图6-4基本型GIS硬件系统2.软件

3.数据

4.人员

5.方法

(二)地理信息系统的主要功能第五节GIS技术概述图6-4基本型GIS硬件系统2.第五节GIS技术概述图6-5一个典型的GIS功能框图1.数据输入

2.数据编辑与处理第五节GIS技术概述图6-5一个典型的GIS功能框图第五节GIS技术概述3.数据存储与管理06(236-278)P43whj_Embed_6.jpg第五节GIS技术概述3.数据存储与管理06(236-27第五节GIS技术概述图6-6典型的地学数据分层管理概念模型

4.空间查询与分析

(1)空间检索：包括从空间位置检索空间物体及其属性、从属性条件检索空间物体。

(2)空间拓扑叠加分析：实现空间特征(点、线、面或图像)的相交、相减、合并等，以及特征属性在空间上的连接。

(3)空间模型分析：如数字地形高程分析、BUFFER分析、网络分析、图像分析、三维模型分析、多要素综合分析及面向专业应用的各种特殊模型分析等。

5.可视化表达与输出

四、GIS发展现状

(一)国内GIS的发展现状第五节GIS技术概述图6-6典型的地学数据分层管理概第五节GIS技术概述(二)国外GIS的发展现状第五节GIS技术概述(二)国外GIS的发展现状第六节GIS在物流系统中的应用(一)地理信息系统应用特点

1.GIS应用领域不断扩大

2.GIS应用研究不断深入

3.GIS应用社会化

4.GIS应用全球化

5.GIS应用环境网络化、集成化

6.GIS应用模型多样化

(二)地理信息系统应用领域

(1)GIS应用在环境评价和监测系统方面，主要用于环境影响评价，污染评价，灌溉适宜性评价，灾害监测(森林火灾、洪水灾情、救灾抢险等)，生态系统的研究，生物圈遗迹管理，自然资源管理等。第六节GIS在物流系统中的应用(一)地理信息系统应用特点第六节GIS在物流系统中的应用(2)GIS在土地和资源评价管理方面，广泛应用于土地管理，水资源清查，矿产资源评价(矿产预测、矿产评价、工程地质、地质灾害)中。

(3)GIS在市政工程建设方面，应用于公共供应网络(电、气、水、废水)，电信网络，交通领域，区域和城市规划，道路工程中。

(4)GIS可为政府和企业提供极为有力的管理、规划和决策工具。它可用于企业生产经营管理、税收、地籍管理、宏观规划、开发评价管理、交通工程、公共设施使用、道路维护、市区设计、公共卫生管理、经济发展、赈灾服务等。第六节GIS在物流系统中的应用(2)GIS在土地和资源评第六节GIS在物流系统中的应用(5)由于GIS强有力的数据管理、处理、显示和制图功能，测绘制图部门可利用GIS技术实现计算机制图设计、数据存储、编辑加工及自动化生产，采用GIS技术便于地图修改、更新，缩短成图周期，大大提高劳动部门生产率。

(6)一个新的趋势是将具体的模型与GIS方法结合起来用于规划管理，如噪声分析、环境污染、公共供应网络模型、旅游规划模型、航空、生态生物学模型等。

(三)GIS在物流分析中的应用

1.车辆路线模型

2.网络物流模型

3.分配集合模型

4.设施定位模型第六节GIS在物流系统中的应用(5)由于GIS强有力的数【本章小结】

【本章小结】

【案例1】神目2000行程记录分析与管理系统解决方案

一、概述

本方案将先进的GPS定位技术与计算机信息处理技术结合在一起，为国家机构、企事业单位、军队等的车辆管理自动化提供了优秀的解决办法。

二、本方案的突出特点

(1)方案设计先进。

(2)系统运行可靠。

(3)地图数据详细，来源稳定可靠。

(4)系统使用方便。

(5)经济有效。

三、系统配置与组成【案例1】神目2000行程记录分析与管理系统解决方案

一、概【案例1】本系统由两部分组成：车载行踪记录器（简称记录器）和车场管理计算机（简称管理系统、管理计算机）。图6-7GPS系统组成与配置四、系统功能

(1)车辆行踪数据获取功能：车辆行踪数据的采集、记录、传输和保存。【案例1】本系统由两部分组成：车