第三章-物流信息技术(GPS)课件

第三章

物流信息技术(四)

全球定位系统空间数据管理技术空间信息是有关空间实体的性质、特征和运动状态的表征进行描述的数据，它是对表达空间特征与空间现象之间关系的空间数据的解释。空间位置、属性及时间是地理空间分析的三大基本要素空间信息的特征空间信息除了具有信息的一般特性，如共享性、客观性等外，还具有以下独特特性：

(1)空间定位

(2)数据量大

(3)信息载体的多样性主要的空间数据管理技术全球定位系统GPS地理信息系统GIS移动通信定位系统3G空间信息系统在物流中的应用物流企业通过无线通信、GIS/GPS能够精确地获取运输车辆的信息，再通过Internet让企业内部和客户访问，从而把整个企业的操作业务变得透明，为协同商务打下基础。3.4全球定位系统（GPS）何为全球定位系统？全球定位系统（GlobalPositioningSystem-GPS）是美国从本世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，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。“GPS”本身只是一种技术的名称，但由于美国在这方面技术的长期领先和垄断，现在“GPS”一词特指美国的GPS系统GPS的建设历程GPS的前身：子午仪系统，1958年，5-6颗卫星1973年，美国成立“卫星导航定位计划局”1973-1979，方案论证和初步设计，发射了4颗卫星1979-1984，全面研制和试验，发射了7颗卫星1984-1994，实用组网阶段，1993年底21+3网建成GPS以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科。GPS的主要特点全天候全球覆盖三维定速定时高精度快速省时高效率应用广泛多功能GPS系统的组成空间部分——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GPS卫星星座共24颗卫星（21颗为工作卫星，3颗为备用卫星）分布于6个轨道面上高度约为20183公里周期为11时58分钟理论上地面上任意时间任意地点至少可以看到4颗GPS地面监控系统地面监控系统由均匀分布在美国本土和三大洋的美军基地上的5个监测站、一个主控站和三个注入站构成。该系统的功能是：追踪及预测GPS卫星轨道，控制GPS卫星状态及轨道偏差。GPS卫星星座GPS信号接收机地面监控系统图3－7GPS的组成GPS信号接收机GPS信号接收机的任务是：能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行，对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理，以便测量出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间，解译出GPS卫星所发送的导航电文，实时地计算出测站的三维位置，甚至三维速度和时间。接收机和天线GPS设备GPS的精度问题承载GPS信号的载波分两种：P码，C/A码C/A码的误差是29.3m到2.93米。一般的接收机利用C/A码计算定位。美国在90代中期为了自身的安全考虑，在信号上加入了SA(SelectiveAvailability)，令接收机的误差增大，到100米左右。在2000年5月2日，SA取消，所以，咱们现在的GPS精度应该能在20米以内。P码的误差为2.93米到0.293米是C/A码的十分之一，但是P码只能美国军方使用。3.4.2全球定位系统(GPS)定位原理通俗的讲：由于卫星的位置精确可知，在GPS观测中，我们可得到卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离公式，利用3颗卫星，就可以组成3个方程式，解出观测点的位置(X、Y、Z)。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有4个未知数，X、Y、Z和钟差，因而需要引入第4颗卫星，形成4个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度、高程，再根据经纬度计算精确时间等信息。GPS求解方程式目前全世界有4套卫星导航系统中国北斗美国GPS俄罗斯“格洛纳斯”欧洲“伽利略”北斗卫星导航系统2007年4月14日，中国成功发射了第1颗北斗导航卫星2009年4月15日，发射了第1颗北斗导航卫星2010年1月17日，成功将第三颗北斗导航卫星送入预定轨道北斗系统规划相继发射５颗静止轨道卫星和３０颗非静止轨道卫星，建成覆盖全球的北斗卫星导航系统按照建设规划，２０１２年左右，北斗卫星导航系统将首先提供覆盖亚太地区的导航、授时和短报文通信服务能力。２０２０年左右，建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。北斗服务北斗卫星导航系统致力于向全球用户提供高质量的定位、导航和授时服务，包括开放服务和授权服务两种方式。开放服务是向全球免费提供定位、测速和授时服务，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。授权服务是为有高精度、高可靠卫星导航需求的用户，提供定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。北斗卫星导航系统北斗相对GPS的一些特点GPS只能被动定位和导航，北斗还可以进行终端间的通信北斗采用接收终端不需铺设地面基站欧洲伽利略计划在上世纪90年代的局部战争中，美国的GPS出尽风头。利用GPS系统提供定位的导弹或战斗机可以对地面目标进行精确打击，这给欧洲国家留下了深刻印象。欧洲国家为了减少对美国GPS系统的依赖，同时也为了在未来的卫星导航定位市场上分一杯羹，决定发展自己的全球卫星定位系统。经过长达3年的论证，2002年3月，欧盟15国交通部长会议一致决定，启动“伽利略”导航卫星计划。

“伽利略”计划的总投资预计为36亿欧元，由分布在3个轨道上的30颗卫星组成。该系统与GPS类似，可以向全球任何地点提供精确定位信号。由于“伽利略”系统主要针对民用市场，因此在设计之初，设计人员就把为民用领域的客户提供高精度的定位放在了首要位置。与美国的GPS相比，“伽利略”系统可以为民用客户提供更为精确的定位，其定位精度可以达到1米，而GPS只能达到10米伽利略”计划采用开放合作的模式，通过吸收合作伙伴来扩大市场份额。中国经济近年来快速发展，中国庞大的潜在用户群对于确保“伽利略”系统的成功具有重要意义，中国从一开始就进入了欧洲的视线俄罗斯GLONASS卫星导航系统数量：２４颗卫星组成；精度：１０米左右；用途：军民两用；进展：目前已有１７颗卫星在轨运行，计划２００８年全部部署到位。3.4.3GPS的应用导航城市交通疏导车辆监控系统固定点的定位测量精细农业无人机与机器人自动驾驶GPS在精密控制领域的应用GPS在地质灾害预防上的应用农业部南沙渔船船位监控指挥管理系统3.4.3GPS在物流中的应用GPS信息接收终端应用(GPS系统与终端所具备的功能)车辆分布历史轨迹当前位