第三章-物流信息技术(GPS)课件.ppt

第1页西华大学交通与汽车工程学院物流信息系统物流信息系统第三章 物流信息技术(四)全球定位系统西华大学交通与汽车工程学院管理信息系统管理信息系统第第2页页第三章第三章物流信息技术物流信息技术空间数据管理技术u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。空间数据的解释。u 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位置、属性及时间是地理空间分析的三大基本要素西华大学交通与汽车工程学院管理信息系统管理信息系统第第3页页第三章第三章物流信息技术物流信息技术空间信息的特征u空间信息除了具有信息的一般特性，如共享性、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：客观性等外，还具有以下独特特性：(1)空间定位空间定位 (2)数据量大数据量大 (3)信息载体的多样性信息载体的多样性西华大学交通与汽车工程学院管理信息系统管理信息系统第第4页页第三章第三章物流信息技术物流信息技术主要的空间数据管理技术全球定位系统全球定位系统GPS地理信息系统地理信息系统GIS移动通信定位系统移动通信定位系统3G西华大学交通与汽车工程学院管理信息系统管理信息系统第第5页页第三章第三章物流信息技术物流信息技术空间信息系统在物流中的应用u物流企业通过无线通信、物流企业通过无线通信、GIS/GPS能够精确地获取能够精确地获取运输车辆的信息，再通过运输车辆的信息，再通过Internet让企业内部和客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，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。为协同商务打下基础。西华大学交通与汽车工程学院管理信息系统管理信息系统第第6页页第三章第三章物流信息技术物流信息技术3.4 3.4 全球定位系统（全球定位系统（GPSGPS）何为全球定位系统？全球定位系统（Global Positioning System-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”“GPS”本身只是一种技术的名称，但由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，于美国在这方面技术的长期领先和垄断，现在现在“GPS”“GPS”一词特指美国的一词特指美国的GPSGPS系统系统西华大学交通与汽车工程学院管理信息系统管理信息系统第第7页页第三章第三章物流信息技术物流信息技术GPS的建设历程GPS的前身：子午仪系统，的前身：子午仪系统，1958年，年，5-6颗卫星颗卫星1973年，美国成立年，美国成立“卫星导航定位计划局卫星导航定位计划局”1973-1979，方案论证和初步设计，发射了，方案论证和初步设计，发射了4颗卫星颗卫星1979-1984，全面研制和试验，发射了，全面研制和试验，发射了7颗卫星颗卫星1984-1994，实用组网阶段，实用组网阶段，1993年底年底21+3网建成网建成西华大学交通与汽车工程学院管理信息系统管理信息系统第第8页页第三章第三章物流信息技术物流信息技术GPSGPS以全天候、高精度、自动化、高效益等以全天候、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、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、地球运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科。动力学等多种学科。西华大学交通与汽车工程学院管理信息系统管理信息系统第第9页页第三章第三章物流信息技术物流信息技术GPSGPS的主要特点的主要特点全天候全天候 全球覆盖全球覆盖 三维定速定时高精度三维定速定时高精度 快速省时高效率快速省时高效率 应用广泛多功能应用广泛多功能 西华大学交通与汽车工程学院管理信息系统管理信息系统第第10页页第三章第三章物流信息技术物流信息技术GPS系统的组成系统的组成空间部分空间部分GPS卫星星座卫星星座地面控制部分地面控制部分地面监控系统地面监控系统用户设备部分用户设备部分GPS信号接收机信号接收机西华大学交通与汽车工程学院管理信息系统管理信息系统第第11页页第三章第三章物流信息技术物流信息技术GPS卫星星座西华大学交通与汽车工程学院管理信息系统管理信息系统第第12页页第三章第三章物流信息技术物流信息技术u共共24颗卫星（颗卫星（21颗为工作卫星，颗为工作卫星，3颗为备用卫星）颗为备用卫星）u分布于分布于6个轨道面上个轨道面上u高度约为高度约为20183公里公里u周期为周期为11时时58分钟分钟u理论上地面上任意时间任意地点至少可以看到理论上地面上任意时间任意地点至少可以看到4颗颗西华大学交通与汽车工程学院管理信息系统管理信息系统第第13页页第三章第三章物流信息技术物流信息技术GPSGPS地面监控系统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基地上的5 5个监测站、一个主控站和三个注入站构成。个监测站、一个主控站和三个注入站构成。该系统的功能是：追踪及预测该系统的功能是：追踪及预测GPSGPS卫星轨道，控制卫星轨道，控制GPSGPS卫星状态及轨道偏差。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37 GPS的组成西华大学交通与汽车工程学院管理信息系统管理信息系统第第14页页第三章第三章物流信息技术物流信息技术GPSGPS信号接收机信号接收机GPSGPS信号接收机的任务是：能够捕获到按一定卫星高度截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，止角所选择的待测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行，对所接收到的对所接收到的GPSGPS信号进行变换、放大和处理，以便测量信号进行变换、放大和处理，以便测量出出GPSGPS信号从卫星到接收机天线的传播时间，解译出信号从卫星到接收机天线的传播时间，解译出GPSGPS卫星所发送的导航电文，实时地计算出测站的三维位置，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甚至三维速度和时间 。西华大学交通与汽车工程学院管理信息系统管理信息系统第第15页页第三章第三章物流信息技术物流信息技术西华大学交通与汽车工程学院管理信息系统管理信息系统第第16页页第三章第三章物流信息技术物流信息技术接收机和天线西华大学交通与汽车工程学院管理信息系统管理信息系统第第17页页第三章第三章物流信息技术物流信息技术GPS设备西华大学交通与汽车工程学院管理信息系统管理信息系统第第18页页第三章第三章物流信息技术物流信息技术西华大学交通与汽车工程学院管理信息系统管理信息系统第第19页页第三章第三章物流信息技术物流信息技术西华大学交通与汽车工程学院管理信息系统管理信息系统第第20页页第三章第三章物流信息技术物流信息技术GPS的精度问题承载承载GPSGPS信号的载波分两种：信号的载波分两种：P P码，码，C/AC/A码码C/AC/A码的误差是码的误差是29.3m29.3m到到2.932.93米。一般的接收机利米。一般的接收机利用用C/AC/A码计算定位。码计算定位。美国在美国在9090代中期为了自身的安全考虑，在信号上代中期为了自身的安全考虑，在信号上加入了加入了SA(Selective Availability)SA(Selective Availability)，令接收机，令接收机的误差增大，到的误差增大，到100100米左右。在米左右。在20002000年年5 5月月2 2日，日，SASA取消，所以，咱们现在的取消，所以，咱们现在的GPSGPS精度应该能在精度应该能在2020米以米以内。内。P P码的误差为码的误差为2.932.93米到米到0.2930.293米是米是C/AC/A码的十分之一，码的十分之一，但是但是P P码只能美国军方使用码只能美国军方使用 。西华大学交通与汽车工程学院管理信息系统管理信息系统第第21页页第三章第三章物流信息技术物流信息技术3.4.2 3.4.2 3.4.2 3.4.2 全球定位系统全球定位系统全球定位系统全球定位系统(GPS)(GPS)(GPS)(GPS)定位原理定位原理定位原理定位原理 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。西华大学交通与汽车工程学院管理信息系统管理信息系统第第22页页第三章第三章物流信息技术物流信息技术西华大学交通与汽车工程学院管理信息系统管理信息系统第第23页页第三章第三章物流信息技术物流信息技术GPS求解方程式西华大学交通与汽车工程学院管理信息系统管理信息系统第第24页页第三章第三章物流信息技术物流信息技术目前全世界有4套卫星导航系统 中国北斗中国北斗美国美国GPS俄罗斯俄罗斯“格洛纳斯格洛纳斯”欧洲欧洲“伽利略伽利略”西华大学交通与汽车工程学院管理信息系统管理信息系统第第25页页第三章第三章物流信息技术物流信息技术北斗卫星导航系统20072007年年4 4月月1414日，中国成功发射了第日，中国成功发射了第1 1颗北斗导航颗北斗导航卫星卫星 20092009年年4 4月月1515日，发射了第日，发射了第1 1颗北斗导航卫星颗北斗导航卫星 20102010年年1 1月月1717日日 ，成功将第三颗北斗导航卫星送，成功将第三颗北斗导航卫星送入预定轨道入预定轨道 西华大学交通与汽车工程学院管理信息系统管理信息系统第第26页页第三章第三章物流信息技术物流信息技术北斗系统规划相继发射颗静止轨道卫星和颗非静止轨道卫星，建成覆盖全球的北斗卫星导航系统 按照建设规划，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。年左右，建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。西华大学交通与汽车工程学院管理信息系统管理信息系统第第27页页第三章第三章物流信息技术物流信息技术北斗服务北斗卫星导航系统致力于向全球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、测速和授时服球免费提供定位、测速和授时服务，定位精度务，定位精度1010米，测速精度米，测速精度0.20.2米米/秒，授时精度秒，授时精度1010纳秒。授纳秒。授权服务是为有高精度、高可靠卫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、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测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。完好性信息。西华大学交通与汽车工程学院管理信息系统管理信息系统第第28页页第三章第三章物流信息技术物流信息技术北斗卫星导航系统西华大学交通与汽车工程学院管理信息系统管理信息系统第第29页页第三章第三章物流信息技术物流信息技术北斗相对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 西华大学交通与汽车工程学院管理信息系统管理信息系统第第30页页第三章第三章物流信息技术物流信息技术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。西华大学交通与汽车工程学院管理信息系统管理信息系统第第31页页第三章第三章物流信息技术物流信息技术“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米西华大学交通与汽车工程学院管理信息系统管理信息系统第第32页页第三章第三章物流信息技术物流信息技术伽利略”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 西华大学交通与汽车工程学院管理信息系统管理信息系统第第33页页第三章第三章物流信息技术物流信息技术西华大学交通与汽车工程学院管理信息系统管理信息系统第第34页页第三章第三章物流信息技术物流信息技术俄罗斯GLONASS卫星导航系统 数量：颗卫星组成；精度：米左右；用途：军民两用；进展：目前已有颗卫星在轨运行，计划年全部部署到位。西华大学交通与汽车工程学院管理信息系统管理信息系统第第35页页第三章第三章物流信息技术物流信息技术3.4.3 GPS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西华大学交通与汽车工程学院管理信息系统管理信息系统第第36页页第三章第三章物流信息技术物流信息技术精细农业精细农业无人机与机器人无人机与机器人自动驾驶自动驾驶GPSGPS在精密控制领域的应用在精密控制领域的应用西华大学交通与汽车工程学院管理信息系统管理信息系统第第37页页第三章第三章物流信息技术物流信息技术GPSGPS在地质灾害预防上的应用在地质灾害预防上的应用西华大学交通与汽车工程学院管理信息系统管理信息系统第第38页页第三章第三章物流信息技术物流信息技术农业部南沙渔船船位监控指挥管理系统西华大学交通与汽车工程学院管理信息系统管理信息系统第第39页页第三章第三章物流信息技术物流信息技术3.4.3 GPS3.4.3 GPS在物流中的应用在物流中的应用GPSGPS信信息息接接收收终终端端应应用用(GPS(GPS系系统统与与终终端端所所具具备的功能备的功能)车辆分布车辆分布 历史轨迹历史轨迹当前位置当前位置 连续监控连续监控区域看车区域看车 西华大学交通与汽车工程学院管理信息系统管理信息系统第第40页页第三章第三章物流信息技术物流信息技术GPSGPS物流中的三方应用物流中的三方应用 车辆使用方车辆使用方 运输公司运输公司 接货方接货方 视频资料：GPS/GIS在物流行业中的应用西华大学交通与汽车工程学院管理信息系统管理信息系统第第41页页第三章第三章物流信息技术物流信息技术西华大学交通与汽车工程学院管理信息系统管理信息系统第第42页页第三章第三章物流信息技术物流信息技术提问：1.EDI是什么？EDI有些什么样的特点？EDI和电子邮件有什么本质区别？2.GPS是什么？GPS的功用是什么？GPS系统有哪些部件？