物流信息技术与应用 课件 3.项目三 物流定位与导航技术

——·Logisticspositioningandnavigationtechnology·——INTELLIGENTLOGISTICS主讲教师：物流定位与导航技术项目目标知识目标技能目标素质目标掌握四大全球卫星导航系统及其特点。能列举定位与导航系统在物流中的应用范围。掌握GIS的组成及其基本功能。能列举定位与导航系统在物流中的应用范围。掌握室内定位技术的分类及常用室内定位技术。项目目标知识目标技能目标

素质目标能够较为熟练地应用BDS和GIS。初步形成GNSS、GIS、室内定位技术在物流中的应用思维。能够较为准确地表述室内定位技术及应用场景。项目目标知识目标技能目标素质目标通过了解BDS的发展历程和技术优势，增强国家荣誉感和民族自豪感。通过了解空间信息技术在物流领域的应用成果，培养行业认同感、创新意识和创新精神。案例导入北斗定位中国精度精度提升对于智慧交通而言，带来的是全方位的管理和体验水准的提升。而在这种精度提升的背后，北斗卫星导航系统的高精尖科技功不可没。延崇高速在2021年投入了基于北斗的隧道伪卫星定位技术，成为国内第一条北斗卫星信号全覆盖的山区高速公路，配合可接收高精度信号的终端，从而实现了隧道内车辆的精准定位；甚至可通过相应的导航系统，标注出隧道内的救援点、逃生点等信息。案例导入北斗定位中国精度相较于传统的地图导航，高德车道级导航最大的不同在于：利用高清渲染技术，在屏幕上最大程度地还原真实道路场景，包括当前道路的车道数量、地面标识标线、出入口、特殊车道等；应用北斗系统亚米级的高精度定位技术，结合参考站修正信息，经过融合和解算后，实现定位精度从5～10m的道路级，进化到1m以内的车道级别。案例导入北斗定位中国精度按照交通运输部部署，未来北斗系统将进一步与5G、大数据、人工智能等新兴技术融合发展，支持我国综合、立体交通体系的建设进程。物流定位与导航技术主要解决货物运输过程的透明化以及室内物品、设备的定位问题。对于货物运输一般选择全球卫星导航系统进行定位与导航，同时需要地理信息系统提供强大的电子地图数据支撑。由于卫星信号难以穿透建筑物外墙，所以还需要使用5G基站定位、蓝牙定位、WiFi定位、UWB定位和vSLAM等室内定位技术，解决仓库、配送中心等室内作业场景中的精确定位与导航问题。案例导入思考01案例中提到了哪些定位技术？物流定位与导航技术主要解决货物运输过程中的哪些问题？02除了案例所提到的技术，我们在实际生活中还有哪些技术可以进行定位与导航？北斗定位“中国精度”目录CONTENTS02地理信息系统03室内定位技术01全球卫星导航系统应用全球卫星导航系统应用PART01全球卫星导航系统应用全球卫星导航系统是能在地球表面或近地空间的任何地点为特定装备的用户提供全天候的三维坐标和速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统。（GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS）GNSS概述PART01（一）定位导航技术的发展历程早期的导航技术地基电子导航系统全球卫星导航系统惯性导航技术空基电子导航系统俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统美国全球定位系统中国北斗卫星导航系统欧洲伽利略卫星导航系统（二）四大GNSS系统GPSGLONASSBDSBDS（三）GNSS系统的特点全球性全天候特点抗干扰能力强保密性好定位速度快精度高功能多用途广泛GNSS的定位基本原理PART02GNSS的定位基本定位原理1定位条件2系统组成3北斗系统在物流运输中的应用PART03实时跟踪货物的运输过程，合理调度使用车辆、仓库、人员等各种资源，为客户提供实时的信息查询等，是智慧物流对运输系统的基本要求。利用北斗定位导航服务，结合互联网通信技术，能够实现车辆安全驾驶管理与调度，有效防止道路事故发生，提升道路运输管理水平及车辆调度能力。基于北斗系统的车辆监管系统通过在车辆上安装北斗车载终端，获取车辆实时位置信息、运行状态等关键行车数据，通过互联网通信技术实时回传至车辆监管系统。北斗系统在物流运输中的应用北斗系统在物流运输中的应用统一管理0102030405历史轨迹回放实时定位电子围栏超速报警车辆监管系统一般需要满足以下应用需求：拓展训练通过网络查找四大全球卫星导航系统各自的发展历程、结构、特点及应用领域，归纳各卫星导航系统的信息并完成表3-1的填写。卫星导航系统名称标志组成特点应用领域在物流领域的应用BDSGPSGLONASSGalileo表3-1四大全球卫星导航系统信息地理信息系统PART02地理信息系统地理信息系统有时又称为“地学信息系统”。完整的GIS物流分析软件集成车辆路线模型、设施定位模型、网络物流模型、分配集合模型和空间查询模型等。GeographicInformationSystem或Geo—InformationSystem，GISGIS概述PART01《物流术语(2021)》中，结合物流应用的实际和需求，将GIS定义为：在计算机技术支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的系统。（一）GIS的基本概念（二）GIS的组成GIS运行的计算机及其相关设备。支持GIS运行的程序。国外：esri、mapinfo国内：超图supermap、mapGISGIS处理的地理信息，最核心最基础的，地理信息数据是地理信息系统的操作对象。使用GIS的人或组织。硬件软件数据用户（三）GIS的基本功能数据采集功能数据编辑与处理功能数据存储与管理功能空间查询与空间分析功能数据输出功能GIS的应用领域PART02（二）GIS的应用领域

GIS（地理信息系统）的应用领域非常广泛，涵盖了环境、城市规划、自然资源管理、交通、公共卫生、旅游等多个领域，同时也助力智慧城市发展。（二）GIS的应用领域根据面向用户群体分类大众GIS应用面向大众提供出行路径规划、汽车导航、兴趣点搜索等功能，像高德地图、百度地图等为代表的互联网地图应用就属此类，已深度融入我们日常生活的方方面面；包括共享单车、滴滴打车等是GIS通过位置及其信息的获取与共享催生的产品。专业GIS应用面向专业领域人员提供与其业务相关的专业地理模型和分析工具，为行业管理决策提供信息技术支撑，例如自然资源监管系统、不动产登记系统、智慧社区综合管理系统等都属此类。GIS在物流领域的应用PART03（三）GIS在物流领域的应用车辆路线模型网络物流模型空间查询模型设施定位模型分配集合模型室内定位技术PART03室内定位技术概述PART01室内定位技术室内定位指在室内环境中实现位置定位，主要采用无线通信、基站定位、惯导定位、动作捕捉等多种技术集成形成一套室内位置定位体系，从而实现人员、物体等在室内空间中的位置监控。（一）室内定位技术的分类按定位原理的不同，主流的室内定位技术可分为基于射频信号的室内定位技术、基于传感器的室内定位技术、多传感器融合定位技术和地磁定位技术四大类。（一）室内定位技术的分类基于射频信号的室内定位技术基于传感器的室内定位技术基于射频信号的室内定位技术主要有蜂窝网络、WiFi、蓝牙、RFID、UWB、和ZigBee等。这些定位技术都需要部署无线基站，或利用现有基站。基于传感器的室内定位技术主要有红外线定位技术、超声波定位技术、惯性导航技术和计算机视觉定位技术等。（一）室内定位技术的分类多传感器融合定位技术地磁定位技术在实际定位应用中，单一传感器定位难以满足定位在精度、时延等方面的需求，需要进行多传感器的融合定位。地磁定位的理论依据是每一个具体位置的磁场信息都不一样。由于室内环境复杂多变，通常不同位置的地磁场强度也不一样。（二）室内定位技术的特点室内环境复杂多变，房间、物品之间的距离更近，参与定位的设备更多，人们对定位精度的要求也远高于室外，尤其是部分涉及高速移动设备定位的行业，对精度的要求可能是厘米级，同时对定位时延要求也非常苛刻。精度要求高形成室外定位网络需要发射卫星，对接的管理部门线条清晰，但室内定位网络需要在每个楼宇单独部署站点，需要大量的物业协调沟通工作。而且室内相比室外，空间私密性更强，人们对隐私保护的要求也更高，这也增加了布网的工作量。施工部署难室外定位已形成统一的定位平台，例如，国外的谷歌地图，国内的高德、百度地图。而室内定位由于刚刚起步，标准还未成熟统一，室内定位平台还不成规模。定位平台不统一常用室内定位技术PART02（一）蜂窝网络无线定位技术蜂窝网络无线定位技术是在全球移动通信系统、封包无线数据业务、码分多址等移动通信系统的基础上，对移动终端和基站之间的特征参数进行检测和计算，最终确定移动终端位置的一种无线定位技术。其既可以用于室内定位，也可以用于室外定位。目前主要应用的有4G基站定位技术和5G基站定位技术。全球移动通信系统GlobalSystemforMobileCommunication，GSM封包无线数据业务GeneralPacketRadioService，GPRS码分多址CodeDivisionMultipleAccess，CDMA（二）WiFi定位技术WiFi定位技术Cell-ID定位最先实现规模化的技术，一般采用“邻近法”判断，即终端距离哪台AP最近或者连着哪台AP释放出来的网络，则认为定位终端就在该AP附近，简单实用，但精度低。指纹定位将实际环境中的位置和接收到的无线信号的“指纹”特征联系起来，一个位置对应一个独特的指纹。WiFi定位的终端一般为智能设备，如智能手机、笔记本等。（三）蓝牙定位技术类似于Wi-Fi定位，蓝牙定位也适用于室内环境，特别是在需要高精度、实时定位的场景中。蓝牙定位技术通常用于室内导航、物品追踪、定位服务和位置感知应用。（四）超宽带定位技术基于UWB技术的无线定位系统一般由定位标签、定位基站及解算软件构成。通过在特定区域布设合理数量的定位基站，并不间断地采集人员、车辆、资产、工具上定位标签回传的各个要素的时空坐标数据，实现室内空间实时精确定位、监控、引导、预警等功能。UWB定位技术在实时定位、室内导航、人员跟踪、无人机控制等领域有广泛应用。超宽带定位技术（Ultra-Wideband，UWB）（五）惯性导航定位技术惯性导航定位技术是基于惯性传感器测量物体加速度和角速度的原理来实现定位和导航的技术。这种技术不依赖外部信号，适用于各种环境，包括室内和室外。惯性导航定位技术通常用于导航系统、航空航天、军事、无人系统和运动跟踪等领域。（六）ZigBee定位技术ZigBee定位技术利用ZigBee无线通信协议来实现物体或设备的定位和追踪。ZigBee是一种低功耗、短距离、低数据速率的无线通信协议，通常用于物联网设备之间的通信。ZigBee定位技术主要应用于室内环境中，如室内导航、人员跟踪、仓库管理等领域。（七）vSLAM定位技术SLAM（同步定位与地图构建）是指运动物体根据传感器的信息，一边计算自身位置，一边构建环境地图的过程，解决机器人等在未知环境下运动时的定位与地图构建问题。目前，SLAM主要应用于机器人、无人机、无人驾驶、AR、VR等领域。根据传感器种类和安装方式的不同，SLAM主要分为激光SLAM和vSLAM两大类。（八）地磁定位技术地磁定位技术是一种利用地球的磁场来进行定位和导航的方法。它通常用于室内环境中，可以作为其他定位技术(如蓝牙、Wi-Fi、UWB等)的补充或替代方案。地磁定位技术利用地球的地磁场在不同位置产生的变化来确定设备的位置。（九）红外线定位技术红外线定位技术是一种利用红外线信号来实现物体或设备的定位和追踪的技术。这种技术通常应用于室内环境，可以用于人员跟踪、室内导航、智能家居和工业自动化等领域。红外线定位技术在低能耗、实时性和隐私方面具有优势。（十）超声波定位技术超声波定位技术是一种利用超声波信号来确定物体或设备位置的技术。它通常应用于室内环境，特别适用于需要高精度、低延迟的定位场景。超声波定位技术在工业自动化、室内导航、智能家居以及机器人等领域有着广泛的应用。（十一）射频识别定位技术RFID是一种利用射频信号来实现物体或设备的定位和追踪的技术。RFID技术可以用于室内和室外环境中，在物流、供应链管理、资产追踪、室内导航和智能物联网等领域有广泛应用。（十一）射频识别定位技术RFID系统RFID标签主动式具有自身的电池，可以主动发射信号。被动式依靠读写器发送的信号来激活并传输数据。RFID读写器用于发送射频信号和接收RFID标签响应的设备。读写器可以定期向附近的RFID标签发送信号，激活标签并读取其识别码或存储的数据。RFID标签通常附在物体或设备上。每个RFID标签都有一个唯一的识别码，可以通过射频信号进行读取。室内定位技术在智慧物流园区中的应用PART03室内定位技术在智慧物流园区中的应用室内定位技术的发展的好处推动智慧物流园区的建设和创新提高人员劳动生产率实现园区价值最大化顺应智慧城市发展方向推动新型战略产业发展室内定位带给智慧园区的效益非常明显：访客管理可以提高园区安全管理水平；物资管理可以提高仓储、物流、物资管理效率；人员管理可以提高工作人员的效率。室内定位技术在智慧物流园区中的应用仓储货物实时动态有序管理通过室内定位技术对仓储物流众多数量及品种的物资进行实时动态有序管理，实现物资的入库、出库、移动、盘点、查找等流程的智能化管理，并加快物资流转速度，最大程