國開-《物流信息技術(shù)》作業(yè)講評6輔

1、、GPS的概念講評GPS是美國從20世紀(jì)70年代開始研制，于1994年全面建成，具有海、 陸、空全方位實時三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。GPS是由空間星座、地面控制和用戶設(shè)備等三部分構(gòu)成的。GPS測量技術(shù)能夠快速、高效、準(zhǔn)確地提供點、線、面要素的精確三維坐標(biāo)以及其他相關(guān)信息，具有全 天候、高精度、自動化、高效益等顯著特點，廣泛應(yīng)用于軍事、民用交通（船舶、飛機(jī)、汽車等 ）導(dǎo)航、大地測量、攝影測量、野外考察探險、土地利用調(diào) 查、精確農(nóng)業(yè)以及日常生活 （人員跟蹤、休閑娛樂 ）等不同領(lǐng)域。二、GPS系統(tǒng)的組成講評GPS系統(tǒng)包括三大部分：空間部分 一GPS衛(wèi)星星座；地面控制部分 一地面監(jiān)

2、 控系統(tǒng)；用戶設(shè)備部分一GPS言號接收機(jī)。1, GPS衛(wèi)星星座:由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成 GPS衛(wèi)星星座記作（21+3） GPS 星座。 24顆衛(wèi)星均勻分布在 6個軌道平面內(nèi)軌道傾角為 55度各個軌道平面之間 相距 60 度即軌道的升交點赤經(jīng)各相差 60度。每個軌道平面內(nèi)各顆衛(wèi)星之間的 升交角距相差 90 度一軌道平面上的衛(wèi)星比西邊相鄰軌道平面上的相應(yīng)衛(wèi)星超前 30 度。在兩萬公里高空的GPS 衛(wèi)星當(dāng)?shù)厍驅(qū)阈莵碚f自轉(zhuǎn)一周時它們繞地球運行二周即繞地球一周的時間為 12恒星時。這樣對于地面觀測者來說每天將提前 4 分鐘見到同一顆GPS 衛(wèi)星。位于地平線以上的衛(wèi)星顆數(shù)隨著時間和地點的

3、不同 而不同最少可見到4顆最多可見到11顆。在用GPS言號導(dǎo)航定位時為了結(jié)算測 站的三維坐標(biāo)必須觀測4顆GPS1衛(wèi)星稱為定位星座。這4顆衛(wèi)星在觀測過程 中的幾何位置分布對定位精度有一定的影響。對于某地某時甚至不能測得精確 的點位坐標(biāo)這種時間段叫做 “間隙段 ”。但這種時間間隙段是很短暫的并不影響全球絕大多數(shù)地方的全天候、高精度、連續(xù)實時的導(dǎo)航定位測量。GPS工作衛(wèi)星的編號和試驗衛(wèi)星基本相同。2，地面監(jiān)控系統(tǒng)：對于導(dǎo)航定位來說GPS 衛(wèi)星是一動態(tài)已知點。星的位置是依據(jù)衛(wèi)星發(fā)射的 星歷一描述衛(wèi)星運動及其軌道的的參數(shù)算得的。每顆 GPS 衛(wèi)星所播發(fā)的星歷是 由地面監(jiān)控系統(tǒng)提供的。衛(wèi)星上的各種設(shè)備是否

4、正常工作以及衛(wèi)星是否一直沿 著預(yù)定軌道運行都要由地面設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測和控制。地面監(jiān)控系統(tǒng)另一重要作用 是保持各顆衛(wèi)星處于同一時間標(biāo)準(zhǔn)一GPS時間系統(tǒng)。這就需要地面站監(jiān)測各顆衛(wèi) 星的時間求出鐘差。然后由地面注入站發(fā)給衛(wèi)星衛(wèi)星再由導(dǎo)航電文發(fā)給用戶設(shè) 備。GPS工作衛(wèi)星的地面監(jiān)控系統(tǒng)包括一個主控站、三個注入站和五個監(jiān)測 站。3, GPSf言號接收機(jī):GPS信號接收機(jī)的任務(wù)是：能夠捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待 測衛(wèi)星的信號并跟蹤這些衛(wèi)星的運行對所接收到的GPS信號進(jìn)行變換、放大和處理以便測量出GPS信號從衛(wèi)星到接收機(jī)天線的傳播時間解譯出 GPS衛(wèi)星所發(fā) 送的導(dǎo)航電文實時地計算出測站的三維位置位置甚

5、至三維速度和時間。GPS衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo)航定位信號是一種可供無數(shù)用戶共享的信息資源。對于 陸地、海洋和空間的廣大用戶只要用戶擁有能夠接收、跟蹤、變換和測量 GPS 信號的接收設(shè)備即GPS信號接收機(jī)?？梢栽谌魏螘r候用 GPS信號進(jìn)行導(dǎo)航定位 測量。根據(jù)使用目的的不同用戶要求的 GPS信號接收機(jī)也各有差異。目前世界 上已有幾十家工廠生產(chǎn) GPS接收機(jī)產(chǎn)品也有幾百種。這些產(chǎn)品可以按照原理、 用途、功能等來分類。靜態(tài)定位中GPS接收機(jī)在捕獲和跟蹤GPS衛(wèi)星的過程中固定不變接收機(jī)高 精度地測量GPS信號的傳播時間利用GPS衛(wèi)星在軌的已知位置解算出接收機(jī)天 線所在位置的三維坐標(biāo)。而動態(tài)定位則是用 GPS接收機(jī)

6、測定一個運動物體的運 行軌跡。GPS言號接收機(jī)所位于的運動物體叫做載體（如航行中的船艦空中的 飛機(jī)行走的車輛等）。載體上的 GPS接收機(jī)天線在跟蹤GPS衛(wèi)星的過程中相對 地球而運動接收機(jī)用GPS言號實時地測得運動載體的狀態(tài)參數(shù)（瞬間三維位置 和三維速度）。接收機(jī)硬件和機(jī)內(nèi)軟件以及 GPS數(shù)據(jù)的后處理軟件包構(gòu)成完整的 GPS用戶 設(shè)備。GPS接收機(jī)的結(jié)構(gòu)分為天線單元和接收單元兩大部分。對于測地型接收 機(jī)來說兩個單元一般分成兩個獨立的部件觀測時將天線單元安置在測站上接收 單元置于測站附近的適當(dāng)?shù)胤接秒娎|線將兩者連接成一個整機(jī)。也有的將天線 單元和接收單元制作成一個整體觀測時將其安置在測站點上。GP

7、S接收機(jī)一般用蓄電池做電源。同時采用機(jī)內(nèi)機(jī)外兩種直流電源。設(shè)置 機(jī)內(nèi)電池的目的在于更換外電池時不中斷連續(xù)觀測。在用機(jī)外電池的過程中機(jī) 內(nèi)電池自動充電。關(guān)機(jī)后機(jī)內(nèi)電池為 RAM存儲器供電以防止丟失數(shù)據(jù)。近幾年國內(nèi)引進(jìn)了許多種類型的 GPS測地型接收機(jī)。各種類型的 GPS測地 型接收機(jī)用于精密相對定位時其雙頻接收機(jī)精度可達(dá)5MM+1PP M.D單頻接收機(jī)在一定距離內(nèi)精度可達(dá)10MM+2PPM.D。用于差分定位其精度可達(dá)亞米級至厘米 級。目前各種類型的GPS2接收機(jī)體積越來越小重量越來越輕便于野外觀測。 GPS和GLONAS兼容的全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)接收機(jī)已經(jīng)問世。三、GPS的定位原理講評GPS的基本定

8、位原理是：衛(wèi)星不間斷地發(fā)送自身的星歷參數(shù)和時間信息用 戶接收到這些信息后經(jīng)過計算求出接收機(jī)的三維位置三維方向以及運動速度和 時間信息。四、四、GPS系統(tǒng)的特點講評GPS系統(tǒng)具有以下主要特點：高精度、全天候、高效率、多功能、操作簡 便、應(yīng)用廣泛等。定位精度高應(yīng)用實踐已經(jīng)證明 GPS相對定位精度在50KM以內(nèi)可達(dá)10- 6100-500KM 可達(dá) 10-71000KM 可達(dá) 10-9。在 300-1500M 工程精密定位中 1 小時 以上觀測的解其平面其平面位置誤差小于 1mm與ME-5000電磁波測距儀測定得 邊長比較其邊長較差最大為 0.5mm 校差中誤差為 0.3mm。觀測時間短隨著GPS系

9、統(tǒng)的不斷完善軟件的不斷更新目前 20KM以內(nèi)相對 靜態(tài)定位僅需 15-20 分鐘；快速靜態(tài)相對定位測量時當(dāng)每個流動站與基準(zhǔn)站相 距在15KM以內(nèi)時流動站觀測時間只需1-2分鐘然后可隨時定位每站觀測只需幾 秒鐘。測站間無須通視GPS測量不要求測站之間互相通視只需測站上空開闊即可 因此可節(jié)省大量的造標(biāo)費用。由于無需點間通視點位位置可根據(jù)需要可稀可密 使選點工作甚為靈活也可省去經(jīng)典大地網(wǎng)中的傳算點、過渡點的測量工作?？商峁┤S坐標(biāo)經(jīng)典大地測量將平面與高程采用不同方法分別施測。 GPS 可同時精確測定測站點的三維坐標(biāo)。目前 GPS水準(zhǔn)可滿足四等水準(zhǔn)測量的精 度。操作簡便隨著GPS接收機(jī)不斷改進(jìn)自動化程

10、度越來越高有的已達(dá) 傻瓜化” 的程度；接收機(jī)的體積越來越小重量越來越輕極大地減輕測量工作者的工作緊 張程度和勞動強(qiáng)度。使野外工作變得輕松愉快。夜、從這些特點中可以看出GPS 系統(tǒng)不僅可用于測量、導(dǎo)航還可用于測速、測 測速的精度可達(dá)0.1M/S測時的精度可達(dá)幾十毫微秒。其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò) GPS系統(tǒng)的應(yīng)用前景當(dāng)初設(shè)計GPS系統(tǒng)的主要目的是用于導(dǎo)航收集情報等全天候作業(yè)目前GPS觀測可在一天24小時內(nèi)的任何時間進(jìn)行不受陰天黑 起霧刮風(fēng)、下雨下雪等氣候的影響功能多、應(yīng)用廣。時。 大。 軍事目的。但是后來的應(yīng)用開發(fā)表明 GPS系統(tǒng)不僅能夠達(dá)到上述目的而且用 GPS 衛(wèi)星發(fā)來的導(dǎo)航定位信號能夠進(jìn)行厘米級甚至

11、毫米級精度的靜態(tài)相對定位 米級至亞米級精度的動態(tài)定位亞米級至厘米級精度的速度測量和毫微秒級精度 的時間測量。因此GPS系統(tǒng)展現(xiàn)了極其廣闊的應(yīng)用前景。五、五、GPS的用途講評GPS最初就是為軍方提供精確定位而建立的至今它仍然由美國軍方控制。 軍用GPS產(chǎn)品主要用來確定并跟蹤在野外行進(jìn)中的士兵和裝備的坐標(biāo)給海中的 軍艦導(dǎo)航為軍用飛機(jī)提供位置和導(dǎo)航信息等。目前GPS系統(tǒng)的應(yīng)用已將十分廣泛我們可以應(yīng)用 GPS信號可以進(jìn)行海、空 和陸地的導(dǎo)航導(dǎo)彈的制導(dǎo)大地測量和工程測量的精密定位時間的傳遞和速度的 測量等。對于測繪領(lǐng)域 GPS 衛(wèi)星定位技術(shù)已經(jīng)用于建立高精度的全國性的大地 測量控制網(wǎng)測定全球性的地球動態(tài)

12、參數(shù)；用于建立陸地海洋大地測量基準(zhǔn)進(jìn)行 高精度的海島陸地聯(lián)測以及海洋測繪；用于監(jiān)測地球板塊運動狀態(tài)和地殼形 變；用于工程測量成為建立城市與工程控制網(wǎng)的主要手段。用于測定航空航天 攝影瞬間的相機(jī)位置實現(xiàn)僅有少量地面控制或無地面控制的航測快速成圖導(dǎo)致 地理信息系統(tǒng)、全球環(huán)境遙感監(jiān)測的技術(shù)革命。許多商業(yè)和政府機(jī)構(gòu)也使用 GPS 設(shè)備來跟蹤他們的車輛位置這一般需要借 助無線通信技術(shù)。一些GPS接收器集成了收音機(jī)、無線電話和移動數(shù)據(jù)終端來 適應(yīng)車隊管理的需要。由于多元化空間資源環(huán)境的出現(xiàn)使得 GP SGLONASSINMARS等系統(tǒng)都具備 了導(dǎo)航定位功能形成了多元化的空間資源環(huán)境。這一多元化的空間資源環(huán)

13、境促 使國際民間形成了一個共同的策略即一方面對現(xiàn)有系統(tǒng)充分利用一方面積極籌 建民間GNSS系統(tǒng)待到2010年前后GNSS純民間系統(tǒng)建成全球?qū)⑿纬?GP S/GLONASS/GNSS足鼎立之勢才能從根本上擺脫對單一系統(tǒng)的依賴形成國際 共有、國際共享的安全資源環(huán)境。世界才可進(jìn)入將衛(wèi)星導(dǎo)航作為單一導(dǎo)航手段 的最高應(yīng)用境界。國際民間的這一策略反過來有影響和迫使美國對其GPS使用GPS的發(fā)展應(yīng)政策作出更開放的調(diào)整?？傊捎诙嘣臻g資源環(huán)境的確立給 用創(chuàng)造了一個前所未有的良好的國際環(huán)境。車載GPS技術(shù)層面的發(fā)展趨勢第一個大趨勢就是頻率分集技術(shù)(frequency diversity)，實際上已經(jīng)正在第二代 GPS系統(tǒng)替換老化衛(wèi)星過程中進(jìn)行。完成以 后，現(xiàn)代化的衛(wèi)星星座將為民用用戶提供三種新的定位信號。此外，歐洲聯(lián)盟 在 2002 年 3月啟動的 “伽里略”計劃也采取了此種技術(shù)。第二個大趨勢就是克服 射頻干擾(RFI。GPS廣播的功率特別低，一般為10到16瓦，很