第八章全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)

第八章全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS當前1頁，總共95頁。Contents概述1GPS的主要應用2網(wǎng)絡GPS在物流業(yè)中的運用3GPS應用案例4當前2頁，總共95頁。第一節(jié)概述一、GPS概念全球定位系統(tǒng)GPS（GlobalPositioningSystem）,是一種可以授時和測距的空間交會定點的導航系統(tǒng),可向全球用戶提供連續(xù)、實時、高精度的三維位置，三維速度和時間信息。全稱是衛(wèi)星授時測距導航系統(tǒng)/全球定位系統(tǒng)（NAVSTAR/GPS；NavigationSystemtimingAndRanging/GlobalPositioningSystem）

當前3頁，總共95頁。二、起源和發(fā)展1957年10月第一顆人造地球衛(wèi)星上天，天基電子導航應運而生利用多普勒頻移原理1964年建成子午衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)(TRANSIT)。美國從1973年開始籌建全球定位系統(tǒng)，1994年投入使用。

經歷20年，耗資300億美元，是繼阿波羅登月計劃和航天飛機計劃之后的第三項龐大空間計劃。

當前4頁，總共95頁。是美國第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)。（1）全球通用，24小時可以定位，測速和授時（2）確保美國軍事安全，服務于全球戰(zhàn)略（3）導航精度可達10—20m（4）1994年3月28日建成，取代其它導航系統(tǒng)當前5頁，總共95頁。全球性，全天候，高精度，保密性GPS測量與經典測量方法的對比：不需要相互通視觀測作業(yè)不受天氣條件的影響網(wǎng)的質量與點位的分布情況無關能達到大地測量所需要的精度水平白天和夜間均可作業(yè)經濟效益顯著三、GPS的特點當前6頁，總共95頁。

空間部分24顆GPS衛(wèi)星組成用戶部分

GPS接收機地面監(jiān)控部分

1個主控站3個注入站5個監(jiān)控站

注入站

監(jiān)控站主控站四、GPS定位系統(tǒng)的組成當前7頁，總共95頁。注入站空間星座部分：提供星歷和時間信息發(fā)射偽距和載波信號提供其它輔助信息地面控制部分：中心控制系統(tǒng)實現(xiàn)時間同步跟蹤衛(wèi)星進行定軌用戶部分：接收衛(wèi)星信號記錄處理數(shù)據(jù)提供導航定位信息當前8頁，總共95頁。GPS空間星座部分當前9頁，總共95頁。24顆衛(wèi)星(21+3)6個軌道平面55o軌道傾角20200km軌道高度(地面高度)11小時58分(恒星時)軌道周期5個多小時出現(xiàn)在地平線以上(每顆星)在全球各處能觀測到高度角>15°的衛(wèi)星4顆以上GPS衛(wèi)星（目前軌道上實際運行的衛(wèi)星個數(shù)已經超過了32顆）當前10頁，總共95頁。GPS衛(wèi)星在軌道上的分布當前11頁，總共95頁。當前12頁，總共95頁。GPS衛(wèi)星的基本功能：1、接受和存儲有地面監(jiān)控站發(fā)來的導航信息，接受并執(zhí)行監(jiān)控站的控制命令；2、借助于衛(wèi)星上設有的微處理機進行必要的數(shù)據(jù)處理工作；3、通過星載的高精度銫原子鐘和銣原子鐘提供精密的時間標準；4、向用戶發(fā)送定位信息；5、在地面監(jiān)控站的指令下，通過推進器調整衛(wèi)星的姿態(tài)和啟用備用衛(wèi)星。當前13頁，總共95頁。GPS地面監(jiān)控部分控制部分

1個主控站

3個注入站

5個監(jiān)控站當前14頁，總共95頁。對于導航定位來說，GPS衛(wèi)星是一動態(tài)的已知點，衛(wèi)星的位置是依據(jù)衛(wèi)星發(fā)射的星歷（描述衛(wèi)星運動及其軌道的參數(shù)）。每顆衛(wèi)星的廣播星歷是由地面監(jiān)控系統(tǒng)提供的。衛(wèi)星上各種設備是否正常工作，以及能否一直沿著預定的軌道運行，都要由地面設備進行監(jiān)測和控制，另地面監(jiān)控站還可以保持各衛(wèi)星處于同一時間標準當前15頁，總共95頁。GSP地面控制站一個主控站：科羅拉多?斯必靈司三個注入站：阿松森(Ascencion)—大西洋

迭哥?伽西亞(DiegoGarcia)—印度洋

卡瓦加蘭(kwajalein)—太平洋五個監(jiān)測站=

1個在主控站+3個在注入站+夏威夷(Hawaii)55HawaiiAscencionDiegoGarciakwajaleinColoradosprings當前16頁，總共95頁。

GPS用戶部分當前17頁，總共95頁。

1.GPS接收機的功能跟蹤、接收、放大、處理衛(wèi)星信號，測量出信號從衛(wèi)星到天線的傳播時間。解譯導航電文，實時解算測站三維位置。2.GPS接收機的類型3.GPS接收機的發(fā)展1981年GPS接收機問世測地型已從第一代發(fā)展到第三代,目前還在飛速發(fā)展。

（2）按信號頻率分：單頻（L1）雙頻（L1和L2）（1）按用途分：導航型授時型測地型當前18頁，總共95頁。GPS天線部分將微弱的衛(wèi)星電磁波信號轉變?yōu)殡娦盘?并放大GPS主機部分1.變頻器2.信號通道3.微處理器4.存儲器5.顯示器GPS電源部分大地型GPS當前19頁，總共95頁。手持型GPS機車載型GPS機當前20頁，總共95頁。五、GPS的定位原理GPS定位的基本原理是：利用三個以上衛(wèi)星的已知空間位置，用空間距離交會法，求得地面待定點（接收機）的位置，這就是GPS衛(wèi)星定位的基本原理。但考慮到各種誤差的影響，為了達到定位精度要求，至少需要同步觀測4顆以上的衛(wèi)星。當前21頁，總共95頁。

衛(wèi)星是高速運行的動態(tài)已知點，衛(wèi)星的實時位置是由導航電文解算的，只要實時測量出測站（接受機天線中心）至衛(wèi)星間的距離，就可以進行測站點的定位。公式如下：式中（xJ，yJ，zJ）為三個衛(wèi)星某時刻的位置（j=1,2,3）；

(xP，yP，zP)為測站點P點坐標；(ρ1，ρ2，ρ3)為衛(wèi)星到接收機天線的距離當前22頁，總共95頁。當前23頁，總共95頁。當前24頁，總共95頁。第二節(jié)GPS的主要應用一、導航&定位當前25頁，總共95頁。GPS在交通運輸業(yè)中的應用航運、航空搜索陸路交通（車輛導航、監(jiān)控、交通疏導）船舶遠洋導航和進港引水當前26頁，總共95頁。GPS在軍事中的應用GPS導航的艦載飛彈配備GPS的士兵美國海軍核潛艇當前27頁，總共95頁。GPS在測量中的應用建立和維持全球性的參考框架板塊運動和監(jiān)測布設城市控制網(wǎng)、工程測量控制網(wǎng)，進行各種工程測量在航空攝影測量、地籍測量、海洋測量中的應用當前28頁，總共95頁。GPS在其他領域中的應用精細農業(yè)遙感衛(wèi)星定軌資源勘探個人旅游及野外探險電力、廣播、電視、通訊等網(wǎng)絡的時間同步、時間傳遞….當前29頁，總共95頁。第三節(jié)網(wǎng)絡GPS在物流業(yè)中的運用網(wǎng)絡GPS的概念衛(wèi)星定位公共GPS監(jiān)控平臺InternetGSM當前30頁，總共95頁。網(wǎng)絡GPS的特點定位速度快保密性高、可靠系統(tǒng)容量大抗干擾能力強漫游性能好開放度高資源共享功能多精度高覆蓋面廣當前31頁，總共95頁。網(wǎng)絡GPS的工作流程當前32頁，總共95頁。網(wǎng)絡GPS對物流系統(tǒng)所起的作用實時監(jiān)控功能1雙向通信功能2動態(tài)調度功能3數(shù)據(jù)存儲、分析功能4當前33頁，總共95頁。非特許用戶對美國限制性政策的措施GLONASS全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)Galileo系統(tǒng)北斗系統(tǒng)：我國的第一代衛(wèi)星導航系統(tǒng)當前34頁，總共95頁。1、GLONASS類似于GPS，是俄羅斯以空間為基礎的無線電導航系統(tǒng)；其前身CICADA與子午系統(tǒng)同期，于1965年設計，有12顆衛(wèi)星；20世紀70年代中期開始啟動GLONASS計劃1982年10月12日發(fā)射第一顆GLONASS衛(wèi)星1996年1月18日，完成24顆衛(wèi)星的布局，衛(wèi)星具備完全工作能力當前35頁，總共95頁。GLONASS當前36頁，總共95頁。GPS/GLONASS系統(tǒng)參數(shù)比較GPSGLONASS衛(wèi)星星座21+321+3軌道平面6個軌道面3個軌道面軌道傾角55。64.8。軌道高度20,200km19,123km運行周期11小時58分鐘11小時15分鐘星歷數(shù)據(jù)軌道開普勒根數(shù)地心直角坐標衛(wèi)星尋址CDMA（碼分多址）不同的衛(wèi)星采用不同的PRN碼加以區(qū)分FDMA（頻分多址）（L1）1602+k?/16MHz（L2）1246+k?/16MHz載波頻率L1：1575.42MHzL2：1227.6MHz1602.5625MHz~1615.5MHz1246.4375MHz~1256.5MHz基準坐標系WGS-84PZ-90測距碼偽隨機噪聲碼偽隨機噪聲碼碼元數(shù)1023bit511bit碼周期1ms1ms碼頻率1.023MHz0.511MHz時間基準GPS時統(tǒng)，與UTC保持一定的差值，無跳秒GLONASS時統(tǒng)，經常調整與UTC保持一致，有跳秒導航電文37500bits，持續(xù)750秒7500bits，持續(xù)150秒當前37頁，總共95頁。2、Galileo背景：GLONASS在軌衛(wèi)星缺失，GPS獨霸市場

GLONASS、GPS均由軍方控制歐盟：要建立國際民間控制的或歐盟自己的民用導航系統(tǒng)特點：共享的獨立于GPS的無增強條件下的適于海陸空的系統(tǒng)。參股共建，收費。階段：（一）2000年前，可行性評估或定義（二）2001~2005，開發(fā)和檢測（三）2006~2007，部署（四）2008，商業(yè)運行當前38頁，總共95頁。歐盟為何重視伽利略計劃首先，打破美國在這方面的壟斷地位，為歐盟贏得可觀的市場份額。權威部門預計：伽利略計劃將為歐盟創(chuàng)造１５萬個高技術含量的就業(yè)崗位；每年經濟收益有１００億歐元之多；僅出售航空和航海終端設備一項就可在２００８年至２０２０年將獲得１５０億歐元收入第二，歐盟開發(fā)此項目可為歐盟現(xiàn)在極力提倡的歐洲共同安全防御政策服務。第三，歐盟認為，沒有科技上的領先地位，歐盟在將來許多事務中就沒有主導權。

當前39頁，總共95頁。Galileo計劃的歷程歷程：阿基米德-GEO-HEO-MEO-LEO---Galileo主要面臨的困難：投資巨大：“伽利略系統(tǒng)”高達36億歐元的造價美國政府的極力反對：美國的干擾在一定程度上推遲了“伽利略”計劃的通過各國的態(tài)度:美國：美國說“伽利略”是個很壞的計劃法國：對美國的壟斷感到不滿德國、荷蘭、英國：經濟當前40頁，總共95頁。Galileo計劃概況伽利略計劃的資金預計為32億到36億歐元系統(tǒng)由30顆高軌道衛(wèi)星組成，分布在軌道高度為2.4萬千米、傾角為56度的3個軌道面上?；A設施包括天基和地基兩部分。衛(wèi)星將為用戶提供精確的時間和誤差不超過一米的全球精確定位服務，與美國GPS和俄羅斯的GLONASS爭奪市場。當前41頁，總共95頁。3、北斗系統(tǒng)目的：快速定位、實時導航，簡短通訊，精密授時由兩顆地球同步軌道衛(wèi)星組成星座，衛(wèi)星結構簡單當前42頁，總共95頁。定位工作主要在中心站完成，屬于主動式導航定位系統(tǒng)二維導航和定位，高程結果需要由其他途徑獲得主要的優(yōu)勢在于軍用：通訊、集團用戶的調度和派遣北斗系統(tǒng)定位的特點地面中心站用戶S1S2DS1DS2D1D2當前43頁，總共95頁。集團用戶解決方案地面數(shù)據(jù)處理中心可以：利用北斗用戶的實時運行軌跡和相關地圖對動態(tài)用戶進行導航和交通管制遙測北斗用戶接收機的工作狀態(tài)，報警用戶收發(fā)機的故障，識別用戶身份，控制用戶使用響應并回復集團用戶對下屬用戶的定位審查當前44頁，總共95頁。湖州GPS全球定位管理服務系統(tǒng)系統(tǒng)簡介當前45頁，總共95頁。大綱一、出租車智能管理信息服務系統(tǒng)簡介1、系統(tǒng)原理與總體結構2、主要功能介紹

3、出租車智能管理信息服務系統(tǒng)組成結構

4、出租車智能管理信息服務系統(tǒng)帶來的變化

5、出租車智能管理信息服務系統(tǒng)建設特點二、系統(tǒng)功能演示

1、GPS監(jiān)控系統(tǒng)在出租車行業(yè)的應用演示

2、GPS監(jiān)控系統(tǒng)在危險品及客貨運車輛行業(yè)的應用演示當前46頁，總共95頁。計價器設備GPS設備系統(tǒng)原理及總體結構出租車智能管理信息服務系統(tǒng)智能調度管理系統(tǒng)GPS車輛監(jiān)控系統(tǒng)營運信息分析系統(tǒng)企業(yè)行業(yè)管理系統(tǒng)110處警指揮系統(tǒng)網(wǎng)上招車與投訴系統(tǒng)GPS系統(tǒng)平臺營運數(shù)據(jù)庫平臺營運監(jiān)控平臺Internet/DDN中國移動GPRS當前47頁，總共95頁。出租車智能管理信息服務系統(tǒng)主要功能出租車智能化調度出租車營運統(tǒng)計分析突發(fā)事件報警及處警案情輔助排查及分析設備維修管理及查詢客戶服務管理分析當前48頁，總共95頁。出租車智能管理信息服務系統(tǒng)

系統(tǒng)組成GPS車載終端設備GPS湖州網(wǎng)控中心110接/處警系統(tǒng)GPS車載終端設備出租車調度中心調度中心服務器行業(yè)管理、出租車企業(yè)分控中心/企業(yè)在線管理系統(tǒng)公安監(jiān)控中心當前49頁，總共95頁。出租車智能管理信息服務系統(tǒng)電話招車公安公交110處警行業(yè)管理及數(shù)據(jù)分析網(wǎng)上招車行業(yè)管理、企業(yè)管理及數(shù)據(jù)分析出租車智能管理信息服務系統(tǒng)

為社會生活帶來新的變化1廣大市民5駕駛員4出租車企業(yè)3公安機關2政府&行業(yè)管理當前50頁，總共95頁。以全市出租車為統(tǒng)一資源，完成具有高度智能化集中調度管理以及面向公眾的招車網(wǎng)站。以全市出租車營運數(shù)據(jù)為內容，建立面向智能交通為目標的出租車營運信息數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)對出租車行業(yè)營運綜合信息的實時性統(tǒng)計分析，為智能交通提供有效數(shù)據(jù)資源。以GPS平臺為中心，以出租車為主要對象、與市公安局合作建成“移動目標報警處理網(wǎng)絡”，在三縣兩區(qū)范圍內實現(xiàn)車輛事發(fā)地報警，完成最快捷的110接處警目標。系統(tǒng)建設方案處于國內領先。出租車智能管理信息服務系統(tǒng)建設特點當前51頁，總共95頁。GPS監(jiān)控系統(tǒng)在出租車行業(yè)的應用演示對于出租車行業(yè)來說，GPS系統(tǒng)的建設可進行針對出租車的智能化調度、營運動態(tài)監(jiān)管、與110平臺的聯(lián)動以實現(xiàn)突發(fā)事件的報警處警、客戶服務分析等。當前52頁，總共95頁。出租車GPS監(jiān)控界面演示當前53頁，總共95頁。出租車電話招車及網(wǎng)上招車一、電話招車乘客撥打致電調度中心，中心以乘客所在位置的一定區(qū)域內下發(fā)調度信息，司機如搶答成功，中心為乘客接通司機電話，司機與乘客直接建立溝通。二、網(wǎng)上招車乘客直接登陸，以一定區(qū)域范圍內尋找出租車輛，直接去電與出租車司機進行聯(lián)系。當前54頁，總共95頁。電話招車演示：發(fā)送半徑乘客電話乘客姓名叫車地點三方通話框當前55頁，總共95頁。網(wǎng)上招車（一）選擇地段選擇車型選擇區(qū)域查詢結果當前56頁，總共95頁。網(wǎng)上招車（二）車載號碼當前57頁，總共95頁。車輛搶劫報警功能演示搶劫報警：

現(xiàn)已有30輛多公安、消防和救護車車輛安裝了GPS監(jiān)控系統(tǒng)，一旦在網(wǎng)車輛發(fā)生警情，有利于就近派車，以最短的時間內趕到案發(fā)地點，真正的做到出警的準確、快速、有效，有力地保障了駕駛員的生命財產安全。一旦有警情出現(xiàn)，也可對某一車輛進行單獨重點監(jiān)控，觀察該車的動向。

當前58頁，總共95頁。在網(wǎng)警車監(jiān)控圖當前59頁，總共95頁。監(jiān)控車輛搶劫報警示意圖當前60頁，總共95頁。車輛重點監(jiān)控圖當前61頁，總共95頁。

GPS系統(tǒng)的軌跡回放功能，在各公司以及行業(yè)管理部門中已經得到了十分廣泛的應用，各公司運用該功能對駕駛員存在疑問的超速違章單據(jù)進行核實和處理；湖州市出租車管理所等部門運用該功能對乘客所投訴的司機拒載和繞道行為進行軌跡回放查看，能十分明了的看到司機在該時段的行進過程，并做出相應處理，使行業(yè)管理部門有力的加強了對出租車行業(yè)的動態(tài)監(jiān)管力度。軌跡回放功能當前62頁，總共95頁。軌跡回放功能當前63頁，總共95頁。

對于行業(yè)管理部門來說，以前由于信息分散，而且缺乏交通決策模型與工具的支撐，進行決策時常?；诮涷炁袛唷Ｍㄟ^改造出租車原有計價器和空滿載指示牌并在加裝車載GPS設備的基礎上，使計價器、空滿載信號和GPS連接，將出租車所有營運數(shù)據(jù)（其中包括營運業(yè)務數(shù)據(jù)、車輛行駛和位置數(shù)據(jù)）通過移動網(wǎng)絡進行傳輸，依賴交通GPS綜合應用系統(tǒng)所建立的量化模擬和決策支持模型，便于行業(yè)管理部門對出租車的營運情況進行統(tǒng)計和分析，如出租車一天的營運時間，營運收入，電話召車次數(shù)等數(shù)據(jù)有一個直觀的了解，并為行業(yè)管理部門作出如出租車調價、新車投放等行政決策提供輔助決策支持。出租車營運數(shù)據(jù)分析功能當前64頁，總共95頁。

對于各公司來說，交通GPS綜合應用平臺的使用，可以防止類似項目在各管理部門、各運輸企業(yè)中盲目、低水平地重復投資建設，減輕了企業(yè)負擔，實現(xiàn)了資源共享，節(jié)約了巨額的社會投資和管理運行成本；運輸企業(yè)可依托此平臺，拓展業(yè)務的應用功能和范圍，為社會提供高質量的外延服務，為自身和社會創(chuàng)造更大的經濟效益。

當前65頁，總共95頁。運行信息統(tǒng)計分析當前66頁，總共95頁。圖一蘇E-459642005年2月28日營收情況計價器數(shù)據(jù)上報情況電話調度業(yè)務情況當前67頁，總共95頁。停駛時間統(tǒng)計當前68頁，總共95頁。車輛報警查詢當前69頁，總共95頁。日調度時間分布當前70頁，總共95頁。4月1日～4月15日電話招車業(yè)務量分析當前71頁，總共95頁。調度量統(tǒng)計4月18日-----4月19日當前72頁，總共95頁。車輛巡檢系統(tǒng)當前73頁，總共95頁。區(qū)域查車功能

有時乘客會將行李之類不慎遺忘在出租車上，只要乘客能提供相應的時間，上下車地點，我們就能應用GPS定位系統(tǒng)為乘客進行查找。當前74頁，總共95頁。區(qū)域查車功能當前75頁，總共95頁。區(qū)域查詢功能當前76頁，總共95頁。2005年2月28日一天出租車連續(xù)駕駛情況抽樣統(tǒng)計個案查詢4月2日下午1點45分左右從所前街上車,下車在大潤發(fā)大概1點55左右,將一個黑色的皮夾遺失在前座,車號不詳細,車票沒有,望協(xié)助查找.當前77頁，總共95頁。當前78頁，總共95頁。當前79頁，總共95頁。GPS監(jiān)控系統(tǒng)在危險品及客貨運行業(yè)的

應用演示對于危險品運輸來說，GPS系統(tǒng)的建設能使危險貨物運輸全過程進行實時監(jiān)控和有效監(jiān)管成為可能，可以最大限度地減少危險化學品等在運輸過程中給社會、環(huán)保、經濟帶來的威脅；同時對企業(yè)而言，則能高效調度