单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,物流信息技术,第六章 GPS与GIS技术,GPS,概述,GPS,的工作原理,GPS,在货物运输中的应用,网络,GPS,在物流业中的应用,GIS,技术概述,GIS,在物流系统中的应用,第六章,GPS,与,GIS,技术,GPS,是英文,Global Positioning System,的缩写，意即全球定位系统，它利用卫星星座（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。,第一节,GPS,概述,一、,GPS,的概念,GPS,的概念,二、,GPS,系统的特点,三、,GPS,系统组成,第六章,GPS,与,GIS,技术,能为用户提供连续、实时的三维位置、三维速度和精密时间，不受天气的影响。,单机定位精度优于,10m,，,采用差分定位，精度可达厘米级和毫米级。,1,全球、全天候工作,2,定位精度高,二、,GPS,系统的特点,第一节,GPS,概述,第六章,GPS,与,GIS,技术,GPS,不仅在测量、导航、测速、测时等方面得到更广泛的应用，例如：汽车自定位、跟踪调度、陆地救援、内河及远洋船最佳航程和安全航线的实时调度，还有大地测量、工程测量、航空摄影测量、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等领域不断扩大。,二、,GPS,系统的特点,第一节,GPS,概述,第六章,GPS,与,GIS,技术,系统中所有卫星构成,GPS,系统的空间部分；卫星由地面站监测和控制，它监测卫星健康状况和空中定位精度，定时向卫星发送控制指令、轨道参数和时间改正数据；用户装有,GPS,接收机，用来接收卫星发来的信号,。,GPS,接收机中装有专用芯片，用来根据卫星信号计算出定位,数据。用户并不需要给卫星发射任何信号，卫星也不必理会,用户的存在，故系统中用户数量没有限制。具有,GPS,接收机,的用户就构成系统的用户部分。,三、,GPS,系统组成,第一节,GPS,概述,第六章,GPS,与,GIS,技术,GPS,系统包括以下三大部分：,GPS,卫星（空间部分）、地面支撑系统（地面监控部分）、,GPS,接收机（用户部分）。,1,GPS,空间部分,GPS,卫星的作用如下：,（,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。,三、,GPS,系统组成,第一节,GPS,概述,第六章,GPS,与,GIS,技术,1,GPS,空间部分,GPS,卫星的作用如下：,（,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。,三、,GPS,系统组成,第一节,GPS,概述,第六章,GPS,与,GIS,技术,2,GPS,地面监控部分,地面监控部分由分布在全球的若干个跟踪站所组成的监控系统构成。根据其作用的不同，这些跟踪站又被分为主控站、监控站和注入站，主控站的任务是根据各监控站对,GPS,的观测数据，计算出卫星的星历和卫星钟的改正参数等，并将这些数据通过注入站注入到卫星中去。主控站还对卫星进行控制，向卫星发布指令，纠正卫星的轨道偏离，当工作卫星出现故障时，调度备用卫星，替代失效的工作卫星工作,。,另外，主控站还负责监测整个地面监测系统的工作，检验注入给卫星的导航电文，监测卫星是否将导航电文发送给用户,。,三、,GPS,系统组成,第一节,GPS,概述,第六章,GPS,与,GIS,技术,2,GPS,地面监控部分,注入站的任务是将主控站计算出的卫星星历和卫星钟的改正数等注入到卫星中去，每天注入三次，每次注入,14,天的星历。此外，注入站能自动向主控站发射信号，每分钟报告一次自己的工作状态。,监测站的主要任务是对每颗卫星进行观测，精确测定卫星在空,间的位置，向主控站提供观测数据；每个监测站还配有,GPS,接收,机，对每颗卫星连续不断地进行观测，每,6min,进行一次伪距测量,和积分多普勒观测，并采集与气象有关的数据。,三、,GPS,系统组成,第一节,GPS,概述,第六章,GPS,与,GIS,技术,2,GPS,地面监控部分,主控站主要功能：,（,1,）采集数据,（,2,）编辑导航电文,（,3,）诊断功能,（,4,）调整卫星,三、,GPS,系统组成,第一节,GPS,概述,第六章,GPS,与,GIS,技术,3,GPS,信号接收机（用户部分）,GPS,接收机是一种特制的无线电接收机，用来接收导航卫星发射的信号，并以此计算出定位数据。接收机硬件和机内软件以及,GPS,数据的后处理软件包，构成完整的,GPS,用户设备。,要配置不同的,GPS,接收机，其结构、尺寸、形状和价格也大相径庭。例如：航海和航空用的接收机，要具有与存有导航图等资料的存储卡相接的能力；测地用的接收机要求具有很高的精度，并能快速采集数据；军事上用的，要附加密码模块，并要求能高精度定位。,三、,GPS,系统组成,第一节,GPS,概述,第六章,GPS,与,GIS,技术,3,GPS,信号接收机（用户部分）,GPS,接收机种类虽然很多，但它的结构基本一致，分为天线单元和接收单元两部分,。,GPS,接收机的分类有多种分类方法：,1,按接收机的用途分类,（,1,）导航型接收机 此类接收机主要用于运动载体的导航，,它可以实时给出载体的位置和速度。,车载型 航海型,航空型,星载型,三、,GPS,系统组成,第一节,GPS,概述,第六章,GPS,与,GIS,技术,1,按接收机的用途分类,（,2,）测地型接收机 测地型接收机主要用于精密大地测量和精,密工程测量,。,（,3,）授时型接收机 利用,GPS,卫星提供的高精度时间标准进行,授时，常用于天文台及无线电通讯中时间同步。,2,按接收机的载波频率分类,（,1,）单频接收机,（,2,）双频接收机,三、,GPS,系统组成,第一节,GPS,概述,第六章,GPS,与,GIS,技术,3,按接收机通道数分类,多能道接收机、序贯,通道接收机、多路多用通道接收机。,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,三、,GPS,系统组成,第一节,GPS,概述,第六章,GPS,与,GIS,技术,GPS,概述,GPS,的工作原理,GPS,在货物运输中的应用,网络,GPS,在物流业中的应用,GIS,技术概述,GIS,在物流系统中的应用于,第六章,GPS,与,GIS,技术,一、,GPS,常用术语,第二节,GPS,的工作原理,二、,GPS,的基本工作原理,三、,GPS,定位方式,四、,GPS,接收机的组成及工作原理,第六章,GPS,与,GIS,技术,一、,GPS,常用术语,1,坐标（,Coordinate,）,GPS,坐标有二维、三维两种表示方式,。,2,路标（,Landmark Or Waypoint,）,路标是,GPS,数据核心，它是构成“路线”的基础,3,路线（,Route,）,路线是,GPS,内存中存储的一组数据，包括一个起点和一个终,点的坐标，还可以包括若干中间点的坐标，每两个坐标点之,间的线段叫一条“腿”（,1eg,）。,第二节,GPS,的工作原理,第六章,GPS,与,GIS,技术,4,前进方向（,Heading,）,不同,GPS,关于前进方向的算法是不同的，基本上是最近若干,秒的前进方向，所以除非已经走了一段并仍然在走直线，,否则前进方向是不准确的,。,5,导向（,Bearing,）,导向功能在以下条件下起作用：,（,1,）已设定“走向”（,GOTO,）,目标。,（,2,）,目前有活跃路线（,Activity route,）。,第二节,GPS,的工作原理,一、,GPS,常用术语,第六章,GPS,与,GIS,技术,6,日出日落时间（,Sun set,raise time,）,这个时间是,GPS,根据当地经度和日期计算得到的，是指平原,地区的日出、日落时间。,7,足迹线（,Plot trail,）,GPS,每秒更新一次坐标信息，所以可以记载自己的运动轨迹。,一般,GPS,能记录,1024,个以上足迹点，在一个专用页面上，以,可调比例尺显示移动轨迹。,第二节,GPS,的工作原理,一、,GPS,常用术语,第六章,GPS,与,GIS,技术,二、,GPS,的基本工作原理,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,5,GPS,技术的误差,一部分是每一个用户接收机所共有的，例如卫星钟误差、,星历误差、电离层误差、对流层误差等；第二部分为不,能由用户测量或由校正模型来计算的传播延迟误差；第,三部分为各用户接收机所固有的误差，例如内部噪声、,通道延迟、多径效应等。,6,差分,GPS,技术消除公共误差原理,第二节,GPS,的工作原理,第六章,GPS,与,GIS,技术,三、,GPS,定位方式,（一）根据定位的模式,1,绝对定位,绝对定位也叫单点定位，通常是指在协议地球坐标系中，,直接确定观测站相对于坐标系原点（地球质心）绝对坐、,标的一种定位方法。,2,相对定位,在两个或若干个测量站上，设置,GPS,接收机，同步跟踪观测,相同的,GPS,卫星，测定它们之间的相对位置，称为相对定位。,相对定位是高精度定位的基本方法，广泛应用于高精度大地,控制网、精密工程测量、地球动力学、地震监测网和导弹火,箭等外弹道测量等方面。,第二节,GPS,的工作原理,第六章,GPS,与,GIS,技术,四、,GPS,接收机的组成及工作原理,GPS,接收机主要由,GPS,接收机天线单元、,GPS,接收机主机单元和电源三部分组成。接收机主机由变频器、信号通道、微处理器、存储器及显示器组成。,第二节,GPS,的工作原理,三、,GPS,定位方式,（二）根据定位时接收机的运动状态,1,静态定位,2,动态定位,第六章,GPS,与,GIS,技术,GPS,接收机主要由,GPS,接收机天线单元、,GPS,接收机主机单,元和电源三部分组成。接收机主机由变频器、信号通道、,微处理器、存储器及显示器组成。,（,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。,（一）,GPS,接收机天线,第二节,GPS,的工作原理,四、,GPS,接收机的组成及工作原理,第六章,GPS,与,GIS,技术,（二）接收机主机,主机单元包括信号通道、存储、计算与显示控制及电源等部件,（,1,）变频器及中频放大器,（,2,）信号通道,（,3,）存储器,（,4,）微处理器,第二节,GPS,的工作原理,四、,GPS,接收机的组成及工作原理,第六章,GPS,与,GIS,技术,GPS,概述,GPS,的工作原理,GPS,在货物运输中的应用,网络,GPS,在物流业中的应用,GIS,技术概述,GIS,在物流系统中的应用于,第六章,GPS,与,GIS,技术,（三）电源,GPS,接收机电源有两种，一种为内电源，一般采用锂电池，主,要用于,RAM,存储器供电，以防止数据丢失。另一种为外接电源，这种电源常用可充电的,12V,直流镉镍电池组，或采用汽车电瓶。当用交流电时，要经过稳压电源交换器。,第二节,GPS,的工作原理,四、,GPS,接收机的组成及工作原理,第六章,GPS,与,GIS,技术,一、,GPS,的主要使用方法,第三节,GPS,在货物运输系统中的应用,二、,GPS,在货物运输系统中的应用,（一）有地图使用,（二）无图使用,（,1,）使用路点定点,（,2,）使用路线导向,（,3,）回溯,第六章,GPS,与,GIS,技术,二、,GPS,在货物运输系统中的应用,1,概述,GPS,定位技术的出现，给车辆、轮船等交通工具的导航定位提供了具体的实时的定位能力。通过