第五章 全球定位系統(tǒng)

1、第第5 5章章 全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用全球定位系統(tǒng)及其應(yīng)用5.1 GPS概述5.2 GPS工作原理5.3 各國GPS技術(shù)及發(fā)展5.4 GPS的應(yīng)用5.1 GPS概述概述一、全球定位系統(tǒng)一、全球定位系統(tǒng)(GPS) Global positioning system 1.概念：利用衛(wèi)星星座、地面控制部分和信號接收機(jī)概念：利用衛(wèi)星星座、地面控制部分和信號接收機(jī)對對象進(jìn)行動態(tài)定位的系統(tǒng)。對對象進(jìn)行動態(tài)定位的系統(tǒng)。通俗地說：利用通俗地說：利用衛(wèi)星，在全球范衛(wèi)星，在全球范圍內(nèi)適時(shí)進(jìn)行圍內(nèi)適時(shí)進(jìn)行導(dǎo)導(dǎo)航航、定位定位的系統(tǒng)的系統(tǒng) 全球定位系統(tǒng)是美國從全球定位系統(tǒng)是美國從20世紀(jì)世紀(jì)70年代開始研制，歷時(shí)年代開始

2、研制，歷時(shí)20年，耗資年，耗資200億美億美元，于元，于1994年全面建成，具有在海、陸、空進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定年全面建成，具有在海、陸、空進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)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)。位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。目前的全球覆蓋率為98%。 在美在美國國,GPS全球衛(wèi)星定位技術(shù)全球衛(wèi)星定位技術(shù)與與“阿波羅阿波羅”飛船登月飛船登月,航天飛機(jī)升空航天飛機(jī)升空,共同列為共同列為20世世紀(jì)紀(jì)“三大航天工程三大航天工程” 它能夠?qū)崟r(shí)測量“四度”：經(jīng)度、緯度、高度、速度。 衛(wèi)星定位技術(shù)發(fā)展的回顧1957年世界上第一顆人造地球衛(wèi)星發(fā)射成功，50多年來，人造地球衛(wèi)星技術(shù)在通信、氣象、

3、資源勘察、導(dǎo)航、遙感、大地測量、地球動力學(xué)、天文學(xué)和軍事科學(xué)等眾多領(lǐng)域，得到了極廣泛應(yīng)用。人造地球衛(wèi)星的出現(xiàn)，首先引起了各國軍事部門的高度重視。1958年底，美國海軍武器實(shí)驗(yàn)室，開始著手建立為美國海軍艦艇導(dǎo)航的衛(wèi)星系統(tǒng)，即“海軍導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)（NavyNavigation Satellite SystemNNSS）。由于該系統(tǒng)衛(wèi)星都通過地極，也稱“子午(Transit)衛(wèi)星系統(tǒng)”。1964年該系統(tǒng)建成，并在美國軍方啟用。1967年美國政府批準(zhǔn)該系統(tǒng)解密，提供民用。該系統(tǒng)不受氣象條件的限制，自動化程度高，具有良好的定位精度。 盡管盡管NNSSNNSS在導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展中具有劃時(shí)代的意義，但由于在導(dǎo)航

4、技術(shù)的發(fā)展中具有劃時(shí)代的意義，但由于該系統(tǒng)衛(wèi)星數(shù)目少（該系統(tǒng)衛(wèi)星數(shù)目少（5-65-6顆），運(yùn)行軌道低（顆），運(yùn)行軌道低（10001000km km ）, ,觀測觀測時(shí)間長（時(shí)間長（1.51.5小時(shí)），無法提供連續(xù)實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航，同時(shí)獲得小時(shí)），無法提供連續(xù)實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航，同時(shí)獲得一次導(dǎo)航解的時(shí)間長，難以滿足軍事要求，尤其是高動態(tài)目標(biāo)一次導(dǎo)航解的時(shí)間長，難以滿足軍事要求，尤其是高動態(tài)目標(biāo)（飛機(jī)、導(dǎo)彈等）導(dǎo)航要求。而從大地測量看，定位速度慢，（飛機(jī)、導(dǎo)彈等）導(dǎo)航要求。而從大地測量看，定位速度慢，一個(gè)測站一般平均觀測一個(gè)測站一般平均觀測1-21-2天；精度低，單點(diǎn)定位精度天；精度低，單點(diǎn)定位精度3-53

5、-5m m，相對定位精度相對定位精度1 1m m，使得在大地測量和地球動力學(xué)研究方面的應(yīng)使得在大地測量和地球動力學(xué)研究方面的應(yīng)用，也受到很大限制。用，也受到很大限制。為滿足軍事和民用對連續(xù)實(shí)時(shí)和三維導(dǎo)航的迫切要求，1973年美國國防部開始組織陸?？杖姡餐芯拷⑿乱淮l(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的計(jì)劃，這就是目前所稱的“導(dǎo)航衛(wèi)星授時(shí)測距/全球定位系統(tǒng)”（Navigation Satellite Timing and ranging / Global Positioning System）簡稱全球定位系統(tǒng)（GPS）。為使GPS具有高精度連續(xù)實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航和定位能力，以及良好的抗干擾性能，在設(shè)計(jì)上采取了若干改善

6、措施?？?制 部 分 1 個(gè) 主 控 站 5 個(gè) 監(jiān) 控 站空 間 部 分 導(dǎo) 航 衛(wèi) 星 : 導(dǎo) 航 信 息 衛(wèi) 星 時(shí) 和 衛(wèi) 星 鐘 24 顆 衛(wèi) 星 20200 Km用 戶 設(shè) 備 部 分 接 收 衛(wèi) 星 信 號GPS組成組成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)空間位置空間位置組成和分布組成和分布全全球球定定位位系系統(tǒng)統(tǒng)空間空間由由21顆工作衛(wèi)星和顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成，顆在軌備用衛(wèi)星組成，24顆衛(wèi)星均勻分布在顆衛(wèi)星均勻分布在6個(gè)軌道平面內(nèi)個(gè)軌道平面內(nèi)地面地面由分布在全球的由分布在全球的5個(gè)地面站組成（個(gè)地面站組成（5個(gè)監(jiān)控站、個(gè)監(jiān)控站、1個(gè)主控站和個(gè)主控站和3個(gè)注入站個(gè)注入站）用戶用戶導(dǎo)航接收

7、機(jī)、測地型接收機(jī)、授時(shí)接收機(jī)導(dǎo)航接收機(jī)、測地型接收機(jī)、授時(shí)接收機(jī)實(shí)時(shí)計(jì)算出三維實(shí)時(shí)計(jì)算出三維坐標(biāo)坐標(biāo)速度速度以及以及時(shí)間時(shí)間GPS衛(wèi)星衛(wèi)星星座星座地面監(jiān)控地面監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)GPS信信號接收機(jī)號接收機(jī)返回返回GPS衛(wèi)星星座組成共24顆衛(wèi)星，其中3顆備用，分布在6個(gè)軌道面上。軌道面相對地球赤道面的傾角為55，各軌道平面之間的交角為60，任一軌道平面上的衛(wèi)星比西邊相鄰軌道平面上的衛(wèi)星相應(yīng)超前30。軌道平均高度約20200km，運(yùn)行周期11h58m。因此，同一測站上每天出現(xiàn)衛(wèi)星分布圖形相同，只是每天提前約4分鐘。每顆衛(wèi)星每天約有5小時(shí)在地平線以上，同時(shí)位于地平線以上的衛(wèi)星數(shù)目，隨時(shí)間地點(diǎn)而異，最少4顆，

8、最多達(dá)11顆。uGPS系統(tǒng)的空間部分由GPS衛(wèi)星組成，稱為衛(wèi)星星座。u衛(wèi)星星座的分布設(shè)置要保證地球上任何地點(diǎn)，任何時(shí)刻至少可以同時(shí)觀測到四顆衛(wèi)星。GPS衛(wèi)星星座組成u銫原子鐘u計(jì)算機(jī)u2塊7m2的太陽能翼板u無線電收發(fā)兩用機(jī)u導(dǎo)航荷載（接收數(shù)據(jù)，發(fā)射測距和導(dǎo)航數(shù)據(jù)）u姿態(tài)控制和太陽能板指向系統(tǒng)GPS衛(wèi)星Slide 12GPS衛(wèi)星結(jié)構(gòu)雙葉對日定向太陽能電池帆板，全長5.33m，接受日光面積7.2m2。1.5m多波束定向天線，這是一種由12個(gè)單元構(gòu)成的成形波束螺旋天線陣，能發(fā)射L1和L2波段的信號，其波束方向圖能覆蓋約半個(gè)地球。在星體兩端面上裝有全向遙測遙控天線，用于與地面監(jiān)控網(wǎng)通信。GPS衛(wèi)星結(jié)

9、構(gòu)1 接收和存儲由地面監(jiān)控站發(fā)來的導(dǎo)航信息，接收并執(zhí)行監(jiān)控站的控制指令。2 利用衛(wèi)星上的微處理機(jī)，對部分必要的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。3 通過星載的原子鐘提供精密的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。4 向用戶發(fā)送定位信息。5 在地面監(jiān)控站的指令下，通過推進(jìn)器調(diào)整衛(wèi)星姿態(tài)和啟用備用衛(wèi)星。GPS衛(wèi)星的基本功能GPSGPS地面監(jiān)控部分地面監(jiān)控部分GPS的地面監(jiān)控部分由分布在全球的5個(gè)地面站組成，其中包括衛(wèi)星監(jiān)測站（5個(gè)）、主控站（1個(gè)）和注入站（3個(gè)）1、 監(jiān)測站：是主控站直接控制下的數(shù)據(jù)自動采集中心。站內(nèi)設(shè)有雙頻GPS接收機(jī)、高精度原子鐘、計(jì)算機(jī)1臺和若干臺環(huán)境數(shù)據(jù)傳感器。觀測資料由計(jì)算機(jī)進(jìn)行初步處理，存儲并傳輸?shù)街骺卣?，以確定衛(wèi)

10、星的軌道參數(shù)。Slide 15主控站監(jiān)控站監(jiān)控站注入站/監(jiān)控站注入站/監(jiān)控站注入站/監(jiān)控站控制站的分布夏威夷卡瓦加蘭狄哥伽西亞阿松森島科羅拉多GPS地面監(jiān)控部分2、 主控站除協(xié)調(diào)和管理地面監(jiān)控系統(tǒng)外，主要任務(wù)：1）根據(jù)本站和其它監(jiān)測站的觀測資料，推算編制各衛(wèi)星的星歷、衛(wèi)星鐘差和大氣修正參數(shù)，并將數(shù)據(jù)傳送到注入站。2）提供全球定位系統(tǒng)的時(shí)間基準(zhǔn)。各監(jiān)測站和GPS衛(wèi)星的原子鐘，均應(yīng)與主控站的原子鐘同步，測出其間的鐘差，將鐘差信息編入導(dǎo)航電文，送入注入站。3）調(diào)整偏離軌道的衛(wèi)星，使之沿預(yù)定軌道運(yùn)行。4）啟用備用衛(wèi)星代替失效工作衛(wèi)星。GPS地面監(jiān)控部分3、注入站 主要設(shè)備為1臺直徑3.6m的天線、1臺

11、c波段發(fā)射機(jī)和1臺計(jì)算機(jī)。主要任務(wù)是在主控站的控制下，將主控站推算和編制的衛(wèi)星星歷、鐘差、導(dǎo)航電文和其它控制指令等，注入到相應(yīng)衛(wèi)星的存儲器，并監(jiān)測注入信息的正確性。 整個(gè)GPS系統(tǒng)的地面監(jiān)控部分，除主控站外均無人值守。各站間用現(xiàn)代化通訊網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系，在原子鐘和計(jì)算機(jī)的驅(qū)動和控制下，實(shí)現(xiàn)高度的自動化標(biāo)準(zhǔn)化。Slide 18接收機(jī)調(diào)制解調(diào)器銫鐘氣象傳感器監(jiān)測站觀測星歷與時(shí)鐘主控站計(jì)算誤差編算注入導(dǎo)航電文調(diào)制解調(diào)器高功率放大器指令發(fā)生器數(shù)據(jù)存儲器和外部設(shè)備注入站數(shù)據(jù)處理機(jī)數(shù) 據(jù)處理機(jī)L1 L2S波段GPS衛(wèi)星GPS衛(wèi)星地面監(jiān)控系統(tǒng)流程圖GPS地面控制部分的作用負(fù)責(zé)監(jiān)控全球定位系統(tǒng)的工作：u監(jiān)測衛(wèi)星是否正

12、常工作，是否沿預(yù)定的軌道運(yùn)行u跟蹤計(jì)算衛(wèi)星的軌道參數(shù)并發(fā)送給衛(wèi)星，由衛(wèi)星通過導(dǎo)航電文發(fā)送給用戶u保持各顆衛(wèi)星的時(shí)間同步u必要時(shí)對衛(wèi)星進(jìn)行調(diào)度GPS用戶設(shè)備部分u用戶部分組成GPS信號接收機(jī)及相關(guān)設(shè)備uGPS接收機(jī)接收、跟蹤、變換和測量GPS信號的無線電設(shè)備uGPS接收機(jī)的組成 天線、接收機(jī)、處理器、控制顯示單元、電源uGPS接收機(jī)的作用 接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的無線電信號，以獲得必要的定位信息和觀測量，并經(jīng)過數(shù)據(jù)處理而完成定位工作GPS接收機(jī)uDSNPuLEICAuGARMIN uTRIMBLE uASHTECHuJAVADGPS接收機(jī)GPS系統(tǒng)的特點(diǎn)u全球性連續(xù)覆蓋，全天候工作u定位精度高u觀測

13、時(shí)間短u測站間無需通視u可提供三維坐標(biāo)u操作簡便u功能多，用途廣5.2 GPS5.2 GPS的工作原理的工作原理一、一、GPSGPS的定位原理的定位原理 由于衛(wèi)星的位置精確可知，在GPS觀測中，我們可得到衛(wèi)星到接收機(jī)的距離，利用三維坐標(biāo)中的距離公式，利用3顆衛(wèi)星，就可以組成3個(gè)方程式，解出觀測點(diǎn)的位置（X,Y,Z）。考慮到衛(wèi)星的時(shí)鐘與接收機(jī)時(shí)鐘之間的誤差，實(shí)際上有4個(gè)未知數(shù)，X、Y、Z和鐘差，因而需要引入第4顆衛(wèi)星，形成4個(gè)方程式進(jìn)行求解，從而得到觀測點(diǎn)的經(jīng)緯度和高度。 二、二、 GPS GPS的信號組成的信號組成 GPS 衛(wèi)星發(fā)射兩種頻率的載波信號即頻率為1575.42MHz 的L1 載波和

14、頻率為1227.60HMz 的L2 載波。它們的頻率分別是基本頻率10.23MHz 的154 倍和120 倍。它們的波長分別為19.03cm 和24.42cm。在L1 和L2 上又分別調(diào)制著多種信號，這些信號主要有：1、C/A 碼碼 C/A 碼又被稱為粗捕獲碼，它被調(diào)制在L1 載波上。 2、P 碼（碼（Y 碼）碼） P 碼又被稱為精碼。它被調(diào)制在L1 和L2 載波上。 3、導(dǎo)航信息（或稱、導(dǎo)航信息（或稱D 碼）碼） 導(dǎo)航信息被調(diào)制在L1 載波上，其信號頻率為50Hz， 包含有GPS 衛(wèi)星的軌道參數(shù)、衛(wèi)星鐘改正數(shù)和其它一 些系統(tǒng)參數(shù)。 三、三、SPS和和PPS 為了限制不同用戶對GPS的應(yīng)用，G

15、PS衛(wèi)星發(fā)射的無線電信號含有兩種不同的測距碼，即所謂的P碼和C/A碼，因此GPS提供兩種定位服務(wù)，即精密定位服務(wù)（PPS）和標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)（SPS）。 PPS的主要對象是美國和盟軍的軍事部門及其他特許部門，利用P碼定位，估計(jì)其單點(diǎn)實(shí)時(shí)定位精度約為10m 。SPS的主要對象是廣大的民間用戶，只能采用調(diào)制在一種載波頻率上的C/A碼定位，且無法利用雙頻技術(shù)來消除電離層折射的影響，估計(jì)其單點(diǎn)定位精度約為400m。 四、GPS的定位方式 1、根據(jù)定位所采用的觀測值分為偽距定位和載波相位定位 2、根據(jù)定位的模式分為絕對定位和相對定位 3、根據(jù)獲取定位結(jié)果的時(shí)間分為實(shí)時(shí)定位和非實(shí)時(shí)定位 4、根據(jù)定位時(shí)接收機(jī)的

16、運(yùn)動狀態(tài)分為動態(tài)定位和靜態(tài)定位5.3 各國GPS的發(fā)展及政策 一、美國SPS與PPSSPS 標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)，使用C/A碼，民用PPS 精密定位服務(wù)，可使用P碼，軍用SA（已于2000年5月1日取消）Selective Availability 選擇可用性：人為降低普通用戶的測量精度。方法 技術(shù)：軌道加繞（長周期，慢變化） 技術(shù)：星鐘加繞（高頻抖動，短周期，快變化）AS Anti-Spoofing反電子欺騙 P碼加密，P+W-Y美國的GPS III 計(jì)劃二、俄羅斯GLONASS 1、簡介 GLONASS是GLObal NAvigation Satellite System(全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))的字頭

17、縮寫，是前蘇聯(lián)從80年代初開始建設(shè)的與美國GPS系統(tǒng)相類似的衛(wèi)星定位系統(tǒng)，也由衛(wèi)星星座、地面監(jiān)測控制站和用戶設(shè)備三部分組成?，F(xiàn)在由俄羅斯空間局管理。 2、系統(tǒng)組成 GLONASS系統(tǒng)的衛(wèi)星星座由24顆衛(wèi)星組成，均勻分布在3個(gè)近圓形的軌道平面上，每個(gè)軌道面8顆衛(wèi)星，軌道高度19100公里，運(yùn)行周期11小時(shí)15分，軌道傾角64.8 格洛納斯”導(dǎo)航系統(tǒng)目前在軌運(yùn)行的衛(wèi)星已達(dá)30顆，俄航天部門計(jì)劃2014年內(nèi)再發(fā)射3顆。 3、功能GLONASS技術(shù)，可為全球海陸空以及近地空間的各種軍、民用戶全天候、連續(xù)地提供高精度的三維位置、三維速度和時(shí)間信息。GLONASS在定位、測速及定時(shí)精度上則優(yōu)于施加選擇可用

18、性（SA）之后的GPS，由于俄羅斯向國際民航和海事組織承諾將向全球用戶提供民用導(dǎo)航服務(wù)。三、 歐洲伽利略計(jì)劃 1、簡介 伽利略計(jì)劃是由歐盟委員會和歐洲空間局共同發(fā)起并組織實(shí)施的歐洲民用衛(wèi)星導(dǎo)航計(jì)劃，旨在建立歐洲自主、獨(dú)立的民用全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，它與國際上現(xiàn)有的全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)相比，具有更佳的覆蓋率和更高的精度、可靠性。 2、系統(tǒng)特點(diǎn)該系統(tǒng)總共發(fā)射30顆衛(wèi)星，其中27顆衛(wèi)星為工作衛(wèi)星，3顆為候補(bǔ)衛(wèi)星。衛(wèi)星高度為24126公里，總投資約三十五億歐元 。定位精度為1米。 歐洲伽利略計(jì)劃第一顆導(dǎo)航衛(wèi)星北京時(shí)間2005年12月在哈薩克斯坦成功發(fā)射， 2008年4月第二顆實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星發(fā)射，計(jì)劃2012

19、年完成。 3、主要服務(wù) 雖然提供的信息仍還是位置、速度和時(shí)間，但是伽利略提供的服務(wù)種類遠(yuǎn)比GPS多，GPS僅有標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)（SPS）和精確定位服務(wù)（PPS）兩種，而Galileo則提供五種服務(wù)，這就是：公開服務(wù)（OS），與GPS的SPS相類似，免費(fèi)提供；生命安全服務(wù)（SoLS）；商業(yè)服務(wù)（CS）；公共特許服務(wù)（PRS）；以及搜救（SAR）服務(wù)。33快速鏈接 中國參與伽利略計(jì)劃 中國科學(xué)技術(shù)部和歐盟委員會04年10月在北京正式簽署伽利略計(jì)劃技術(shù)合作協(xié)議，中國由此成為參加伽利略計(jì)劃的第一個(gè)非歐盟成員國，并成為伽利略聯(lián)合執(zhí)行體中與歐盟成員國享有同等權(quán)利和義務(wù)的一員。中歐伽利略計(jì)劃合作是中國目前最大的

20、對外科技合作項(xiàng)目，為此將投資2億歐元，占5。4、 北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BeiDou Navigation Satellite System-BDS）是中國自行研制的全球衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)。是繼美國全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)和俄羅斯全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)之后第三個(gè)成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間端、地面端和用戶端三部分組成?？臻g端包括5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星。30顆非靜止軌道衛(wèi)星又細(xì)分為27顆中軌道衛(wèi)星（MEO）和3顆傾斜軌道同步衛(wèi)星（IGSO)組成，27顆MEO衛(wèi)星平均分布在傾角55度的三個(gè)平面上，軌道高度21500公里。地面端包括主控站、注入站和監(jiān)測站等若干個(gè)地面站

21、。用戶端由北斗用戶終端以及與美國GPS、俄羅斯“格洛納斯（GLONASS）、歐盟“伽利略”（GALILEO）等其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)兼容的終端組成。 “北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)將提供開放服務(wù)和授權(quán)服務(wù)。開放服務(wù)在服務(wù)區(qū)免費(fèi)提供定位，測速和授時(shí)服務(wù)，定位精度為10米，授時(shí)精度為50納秒，測速精度為0.2米/秒。授權(quán)服務(wù)則是軍事用途的馬甲，將向授權(quán)用戶提供更安全與更高精度的定位，測速，授時(shí)服務(wù)，外加繼承自北斗試驗(yàn)系統(tǒng)的通信服務(wù)功能。 中國計(jì)劃2012年左右，“北斗”系統(tǒng)將覆蓋亞太地區(qū)，2020年左右覆蓋全球。中國正在實(shí)施北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)，已成功發(fā)射十六顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星。根據(jù)系統(tǒng)建設(shè)總體規(guī)劃，2012年左

22、右，系統(tǒng)將首先具備覆蓋亞太地區(qū)的定位、導(dǎo)航和授時(shí)以及短報(bào)文通信服務(wù)能力。2020年左右，建成覆蓋全球的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。5.4 GPS應(yīng)用 一、 GPS在物流行業(yè)的應(yīng)用 1、貨物跟蹤管理 貨物裝車發(fā)出后，當(dāng)運(yùn)輸車輛上裝載的GPS接收機(jī)在接收到GPS衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)后，自動計(jì)算出自身所處的地理位置的坐標(biāo)，由GPS傳輸設(shè)備將計(jì)算出來的位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)經(jīng)移動通信系統(tǒng)（GSM）發(fā)送到GSM公用數(shù)字移動通信網(wǎng)，移動通信網(wǎng)再將數(shù)據(jù)傳送到基地指揮中心，基地指揮中心將收到的坐標(biāo)數(shù)據(jù)及其它數(shù)據(jù)還原后，與GIS系統(tǒng)的電子地圖相匹配，并在電子地圖上直觀地顯示車輛實(shí)時(shí)坐標(biāo)的準(zhǔn)確位置，在電子地圖上清楚而直觀地掌握車輛的動態(tài)信息

23、（位置、狀態(tài)、行駛速度等 ）。 2.離線報(bào)警出界入界報(bào)警 車輛實(shí)現(xiàn)24小時(shí)在線看管，一旦車輛超出預(yù)定的路線、區(qū)域或者禁止駛?cè)氲膮^(qū)域，系統(tǒng)即刻自動向監(jiān)控中心報(bào)警。 3.軌跡記錄、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì) 該系統(tǒng)可以將車輛運(yùn)行的軌跡自動記錄下來，可以重復(fù)回放，并可自動記錄車輛行駛的總里程 。二、 GPS系統(tǒng)在路線規(guī)劃中的應(yīng)用 提供出行路線規(guī)劃是汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的一項(xiàng)重要輔助功能，它包括自動線路規(guī)劃和人工線路設(shè)計(jì)。自動線路規(guī)劃由計(jì)算機(jī)軟件按要求自動設(shè)計(jì)最佳行駛路線，包括最快的路線、最簡單的路線、通過高速公路路段次數(shù)最少的路線等的計(jì)算。人工線路設(shè)計(jì)是由駕駛者根據(jù)自己的目的地設(shè)計(jì)起點(diǎn)、終點(diǎn)和途經(jīng)點(diǎn)等，自動建立線路庫。線路規(guī)

24、劃完畢后，顯示器能夠在電子地圖上顯示設(shè)計(jì)線路，并同時(shí)顯示汽車運(yùn)行路徑和運(yùn)行方法。通過路線規(guī)劃，可以縮短上路時(shí)間、尋找最佳路徑，大大提高工作車輛的效率。 40鏈接基于GPS技術(shù)的智能車輛導(dǎo)航儀 該裝置是安裝在車輛上的一種導(dǎo)航設(shè)備。它以電子地圖為監(jiān)控平臺，通過GPS接收機(jī)實(shí)時(shí)獲得車輛的位置信息，并在電子地圖上顯示出車輛的運(yùn)動軌跡。當(dāng)接近路口、立交橋、隧道等特殊路段時(shí)可進(jìn)行語音提示。作為輔助導(dǎo)航儀，可按照規(guī)定的行進(jìn)路線使司機(jī)無論是在熟悉或不熟悉的地域都可迅速到達(dá)目的地；該裝置還設(shè)有最佳行進(jìn)路線選擇及路線偏離報(bào)警等多項(xiàng)輔助功能。 三、 GPS在出租車行業(yè)的應(yīng)用 1、早期的GPS出租車衛(wèi)星定位系統(tǒng) GP

25、S出租車衛(wèi)星定位系統(tǒng)，主要是指通過車載GPS系統(tǒng)與傳呼中心GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)的訊號鏈接，使呼叫中心能隨時(shí)掌握車輛的所在地點(diǎn)和運(yùn)載狀況，隨時(shí)根據(jù)需求聯(lián)絡(luò)并指派出租車輛，當(dāng)車輛出現(xiàn)意外情況時(shí)，出租司機(jī)也可以聯(lián)絡(luò)中心求得支援。這樣，出租車不僅得到了更多的業(yè)務(wù)，司機(jī)和車輛的防盜防搶性也得到了提高和保障。 42具有的四種功能 一是具有車輛的調(diào)度功能，可以減少空駛，提高車輛和道路資源的有效利用率； 二是具有汽車防盜功能，可以有效的避免車輛丟失； 三是通過液晶顯示屏傳遞短信息，方便單位或司機(jī)的親朋與司機(jī)聯(lián)系； 四是IC卡數(shù)據(jù)采集功能，可以通過GPS系統(tǒng)傳遞給各個(gè)相關(guān)單位。 2、五機(jī)合一的新型智能化GPS系統(tǒng)

26、 2009年，一種由GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、GPRS網(wǎng)絡(luò)無線傳送系統(tǒng)、LED信息發(fā)布系統(tǒng)、出租汽車現(xiàn)場圖像系統(tǒng)以及一卡通消費(fèi)無線POS系統(tǒng)五機(jī)合一的新型智能化GPS系統(tǒng)在大連等城市出租車行業(yè)啟用。 （1）防搶劫出租車司機(jī)遇到搶劫或其他困難時(shí)，由于采用的高精度的GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)和現(xiàn)場拍照無線傳輸系統(tǒng)，使得出租汽車在出現(xiàn)被搶被盜事件發(fā)生時(shí)，可以從控制中心觀察到汽車的運(yùn)行具體位置和車內(nèi)的照片，以便及時(shí)報(bào)警，保障司機(jī)和車輛的安全。 44出租車內(nèi)安裝的出租車內(nèi)安裝的GPS定位系統(tǒng)定位系統(tǒng) 出租車內(nèi)的攝像頭45 方便性 安裝這種智能化終端設(shè)備將給市民帶來更大的方便。它提供了一個(gè)移動的資金交易平臺，同

27、時(shí)減少了司機(jī)攜帶的現(xiàn)金存量，相對保證了司機(jī)人身安全。 （3）降低空駛率 信息化的實(shí)現(xiàn)對城市交通也提供了實(shí)時(shí)路況信息；電召服務(wù)的提供降低了空駛，司機(jī)會提高收入，也減少了城市的污染。 四、在客運(yùn)和公交車領(lǐng)域的應(yīng)用 GPS車輛監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)針對公交線路安排，并結(jié)合各車輛發(fā)回的信息（如交通阻塞、機(jī)車故障等），將調(diào)度命令發(fā)送給司機(jī)，及時(shí)調(diào)整車輛運(yùn)行情況，具有車輛、路線、道路等有關(guān)數(shù)據(jù)的查詢功能，利于實(shí)現(xiàn)有效管理。與其他車調(diào)系統(tǒng)相比，其特色是實(shí)時(shí)電子播報(bào)站名或介紹沿途景點(diǎn)，以及電子站牌。鏈接電子站牌 電子站牌通過無線數(shù)據(jù)鏈路接收即將到站車輛發(fā)出的位置和速度信息，顯示車輛運(yùn)行信息，并預(yù)測到站時(shí)間，為乘客提供方便,可以預(yù)見，GPS技術(shù)在公共運(yùn)輸領(lǐng)域的應(yīng)用，將為百姓出行帶來更多的便捷48案例:交運(yùn)集團(tuán)GPS應(yīng)用 雨雪天氣實(shí)時(shí)調(diào)度司機(jī) 2008年1月19日起，持續(xù)大范圍的雨雪天氣襲擊了全國大部分地區(qū)，特別是華中、西南、華東地區(qū)遭受雨雪災(zāi)害最為嚴(yán)重，公路運(yùn)輸全線告急。面對突如其來的雪災(zāi)，鄭州交運(yùn)集團(tuán)堅(jiān)持“雨雪天氣，發(fā)往平原地區(qū)的班次克服困難能發(fā)的堅(jiān)決要發(fā)，發(fā)往山區(qū)的高危班次不能確保安全的堅(jiān)決不發(fā)”的雪災(zāi)發(fā)班原則，成功經(jīng)受住了雨雪天氣的嚴(yán)峻考驗(yàn)，沒有發(fā)生旅客滯留現(xiàn)象和安