關于物流動態跟蹤技術第一頁，共五十三頁，2022年，8月28日全球四大衛星導航定位系統(1)美國的GPS(2)俄羅斯的格洛納斯衛星導航系統(3)歐洲的伽利略衛星導航系統(4)我國的北斗衛星導航系統第二頁，共五十三頁，2022年，8月28日衛星定位技術回顧1957年世界上第一顆人造地球衛星發射成功，40年來，人造地球衛星技術在通信、氣象、資源勘察、導航、遙感、大地測量、地球動力學、天文學和軍事科學等眾多領域，得到了極廣泛應用。人造地球衛星的出現，首先引起了各國軍事部門的高度重視。1958年底，美國海軍武器實驗室，開始著手建立為美國海軍艦艇導航的衛星系統，即“海軍導航衛星系統”（NavyNavigationSatelliteSystem——NNSS）。由于該系統衛星都通過地極，也稱“子午(Transit)衛星系統”。第三頁，共五十三頁，2022年，8月28日

為滿足軍事和民用對連續實時和三維導航的迫切要求，1973年美國國防部開始組織陸海空三軍，共同研究建立新一代衛星導航系統的計劃，這就是目前所稱的“導航衛星授時測距/全球定位系統”（NavigationSatelliteTimingandranging/GlobalPositioningSystem）簡稱全球定位系統（GPS）。GPS實施計劃共分三個階段：第一階段為方案論證和初步設計階段。從1973年到1979年，共發射了4顆試驗衛星。研制了地面接收機及建立地面跟蹤網。第二階段為全面研制和試驗階段。從1979年到1984年，又陸續發射了7顆試驗衛星，研制了各種用途接收機。實驗表明，GPS定位精度遠遠超過設計標準。第三階段為實用組網階段。1989年2月4日第一顆GPS工作衛星發射成功，表明GPS系統進入工程建設階段。1993年底實用的GPS網即（21+3，21顆工作衛星和3顆在軌備用衛星）GPS星座已經建成，今后將根據計劃更換失效的衛星。第四頁，共五十三頁，2022年，8月28日

第一節GPS概述一、GPS的定義全球定位系統（GlobalPositioningSystem，簡稱GPS），利用衛星星座（通信衛星）、地面控制部分和信號接收機對地球表面上任何地方的用戶都能進行全方位導航和定位的系統，也稱全球衛星定位系統。

這個系統通過24顆地球同步衛星全天候向地面發送授時和定位信號，其中高精度的信號僅供美國軍方和北約盟軍使用，普通用戶只能夠接收和解析低經度的民用信號。第五頁，共五十三頁，2022年，8月28日第六頁，共五十三頁，2022年，8月28日GPS能對靜態、動態對象進行動態空間信息的獲取，快速、精度均勻、不受天氣和時間的限制反饋空間信息，使在地球上任何地方GPS系統的用戶，都能計算出他們所處的方位。NAVSTAR衛星提供了P碼（精碼）和C/A碼（粗碼）兩種定位服務，P碼為軍方服務，定位精度達到3M；C/A碼對社會開放，定位精度為10M。目前，美國正加緊部署研究GPSⅢ計劃。為了滿足到2030年的軍用、民用要求，GPSⅢ將選擇全新的優化設計方案，放棄現有的24顆中軌道衛星，采用全新的33顆高軌道加靜止軌道衛星組網。據介紹，與現有GPS相比，GPSⅢ的信號發射功率可提高100倍，定位精度提高到米，這樣可以使GPS制導武器的精度達到1米以內。屆時，GPS的定位、導航和授時能力將得到進一步提高。第七頁，共五十三頁，2022年，8月28日

二、GPS的主要功能軍事上，GPS已成為自動化指揮系統、先進武器系統及新的戰役戰術理論的一項關鍵性基本保障技術，它被廣泛應用于陸海空及戰略導彈等各軍兵種。民用上，GPS能為地面車輛、人員、商船、漁船、游艇、民航機導航定位，用于航道測量、河流及港口導航、大地測量、海洋石油勘探、鉆臺井位的精確定位、管道鋪設、機場著陸、交通管制等。第八頁，共五十三頁，2022年，8月28日百度地圖第九頁，共五十三頁，2022年，8月28日第十頁，共五十三頁，2022年，8月28日三、GPS系統的主要特點定位精確度高定位時間短（1s定位或測速）執行操作簡便（“傻瓜化”）功能多、應用廣（測量、導航、測速、測時）全球、全天候作業第十一頁，共五十三頁，2022年，8月28日四、GPS系統的組成

GPS系統包括三大部分：空間部分—GPS衛星星座；地面控制部分—地面監控系統；用戶設備部分—用戶接收系統。

第十二頁，共五十三頁，2022年，8月28日空間部分：提供星歷和時間信息發射偽距和載波信號提供其它輔助信息用戶部分：接收并測衛星信號記錄處理數據提供導航定位信息地面控制部分：中心控制系統實現時間同步跟蹤衛星進行定軌第十三頁，共五十三頁，2022年，8月28日GPS工作衛星及其星座由高度約為2萬km的21顆工作衛星和3顆在軌備用衛星組成，記作（21＋3）GPS星座。空間衛星系統由均勻分布在6個軌道平面上的24顆高軌道工作衛星構成，每顆衛星都配備有精度極高的原子鐘（30萬年的誤差為1s）。衛星星座的分布設置要保證地球上任何地點，任何時刻至少可以同時觀測到四顆衛星。1.GPS空間衛星星座第十四頁，共五十三頁，2022年，8月28日

觀測站（5個）

它的主要任務是接收衛星信號，監測衛星的工作狀態，并向主控站提供觀測數據。

主控站（1個） 主控站為全系統提供時間基準，監視、控制衛星的軌道，處理監測站送來的各種數據，編制各衛星星歷，計算和修正時鐘誤差及電離層對電波傳播造成的偏差。注入站（3個）

它的作用是將主控站計算出的衛星星歷、衛星軌道和衛星鐘的改正數等注入到衛星中。此外，也能自動向主控站發射信號，每分鐘報告一次自己的工作狀態。2.地面監控系統第十五頁，共五十三頁，2022年，8月28日GPS的用戶設備主要由接收機硬件和處理軟件組成。GPS接收機的結構分為天線單元和接收單元兩大部分，天線作用：捕獲、跟蹤衛星，接收放大GPS信號。接收單元作用：對信號進行解調和濾波，求解信號相位差，獲得定位、測速、定時等數據。 3.用戶接收系統第十六頁，共五十三頁，2022年，8月28日GPS接收機天線

天線的基本作用是把來自于衛星信號的能量轉化為相應的電流，并經前置放大器進行頻率變換，以便對信號進行跟蹤、處理和量測。

天線基本類型第十七頁，共五十三頁，2022年，8月28日GPS接收機單元構成

接收單元作用：對信號進行解調和濾波，求解信號相位差，獲得定位、測速、定時等數據。第十八頁，共五十三頁，2022年，8月28日手持式GPS產品導航型GPS機第十九頁，共五十三頁，2022年，8月28日汽車導航產品導航型GPS機第二十頁，共五十三頁，2022年，8月28日大地型GPS接收機單頻機雙頻機第二十一頁，共五十三頁，2022年，8月28日GPS數據處理軟件GPS數據處理軟件是GPS用戶系統的重要部分，其主要功能是對GPS接收機獲取的衛星測量記錄數據進行“粗加工”、“預處理”，并對處理結果進行平差計算、坐標轉換及分析綜合處理。從而求得觀測站的三維坐標，觀測體的坐標、運動速度、方向及精確時刻。第二十二頁，共五十三頁，2022年，8月28日第二節GPS的工作原理一、GPS的基本工作原理首先假定衛星的位置為已知，而又能準確測定某地點A至衛星之間的距離，那么A點一定是位于以衛星為中心，所測得距離為半徑的圓球面上。進一步，又測得點A至另一衛星的距離，則A點一定處在前后兩個圓球面相交的圓環上。另外，還可測得與第三個衛星的距離，通過3個定位球面就可以確定A點在地球上的空間位置。如果要定位空中位置（如飛機），還可通過第4顆衛星。第二十三頁，共五十三頁，2022年，8月28日一、GPS的基本工作原理在太空中如果只有一顆衛星，并知道某被觀測物與這顆衛星的距離，那么被觀測物肯定在以衛星為中心，以被觀測物與衛星距離為半徑的球面上（如圖），這雖然界定了一個范圍，但球面可以有無數個點，無法確定它的準確位置。第二十四頁，共五十三頁，2022年，8月28日

如果有第二顆衛星，且知道被觀測物與第二顆衛星的距離，同理，被觀測物也在以第二顆衛星為中心，以與第二顆衛星的距離為半徑的球面上，若滿足上述兩個條件的被觀測物一定在兩個球面的交界線上，即一個圓周線上。第二十五頁，共五十三頁，2022年，8月28日

如果有第三顆衛星，并知道被觀測物與它的距離，那么被觀測物一定在圓周線與第三顆衛星為中心的球面的交點上，這時，球面與圓周線相交于兩點。第二十六頁，共五十三頁，2022年，8月28日1.怎樣確知衛星所處的準確位置

要確知衛星所處的準確位置，首先優化設計衛星運行軌道，而且要由監測站通過各種手段連續不斷地監測衛星的運行狀態，適時發送控制指令，使衛星保持在正確的軌道運行。將正確的運行軌跡編成星歷，注入衛星，且經由衛星發送給GPS接收機。正確接受每個衛星的星歷，就可以確知衛星的準確位置。第二十七頁，共五十三頁，2022年，8月28日2.如何測定衛星至用戶的距離

衛星不間斷地發送自身的星歷參數和時間信息，用戶接收機收到后經過計算求出接收機的三維位置、運動方向以及速度和時間等數據。 （1）時間基準問題。（原子鐘） （2）時間差與偽距離問題。 距離（L）=光速（c）×時間差(T1-T0)

注意：上述時間差由于接收機時鐘誤差、大氣傳播誤差及受其他干擾因素的影響，算出來的距離稱為偽距離。 （3）誤差及修正技術。（差分技術）第二十八頁，共五十三頁，2022年，8月28日GPS用于救援GPS用于森林防火GPS用于地震預報GPS用于大壩及地面沉降的監測GPS用于通信第二十九頁，共五十三頁，2022年，8月28日二、GPS信號載波：L波段雙頻L11575.42MHz，L21227.60MHz衛星識別：碼分多址（CDMA,Code-DivisionMultipleAccess）GSM--GlobalSystemMobilecommunication(全球移動通信系統)測距碼：C/A碼（民用），P碼（美國軍方及特殊授戶）導航數據：衛星軌道坐標、衛星鐘差方程式參數、電離層延遲修正第三十頁，共五十三頁，2022年，8月28日美國GPSGLONASS全球導航衛星系統Galileo系統北斗系統：我國的第一代衛星導航系統第三節各國GPS技術及發展P125表5-1第三十一頁，共五十三頁，2022年，8月28日1、美國GPS美國的“全球定位系統”（GPS），是目前世界上應用最廣泛、也是技術最成熟的導航定位系統。上述章節介紹的GPS都是指美國的GPS.。第三十二頁，共五十三頁，2022年，8月28日2、GLONASS類似于GPS，是俄羅斯以空間為基礎的無線電導航系統；其前身CICADA與子午系統同期，于1965年設計，有12顆衛星；20世紀70年代中期開始啟動GLONASS計劃；1982年10月12日發射第一顆GLONASS衛星；1996年1月18日，完成24顆衛星的布局，衛星具備完全工作能力；截止2013年4月，GLONASS系統在軌衛星總數為29顆，其中有23顆在軌運行，3顆備用衛星，2顆正在維護，1顆正處于試飛階段；今年6月15日凌晨成功發射一顆，目前有在軌數達30顆。第三十三頁，共五十三頁，2022年，8月28日GLONASS第三十四頁，共五十三頁，2022年，8月28日3、Galileo背景：GLONASS在軌衛星缺失，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。參股共建，收費。階段：（一）2000年前，可行性評估或定義（二）2001—2005，開發和檢測（三）2006—2007，部署（四）2008，商業運行第三十五頁，共五十三頁，2022年，8月28日4、北斗系統北斗衛星導航系統是是中國自行研制開發的區域性有源三維衛星定位與通信系統（CNSS），是除美國的全球定位系統（GPS）、俄羅斯的GLONASS之后第三個成熟的衛星導航系統。北斗衛星導航系統致力于向全球用戶提供高質量的定位、導航和授時服務，其建設與發展則遵循開放性、自主性、兼容性、漸進性這4項原則。第三十六頁，共五十三頁，2022年，8月28日4、北斗系統我國開始建設擁有自主知識產權的全球衛星導航系統――北斗衛星導航系統，這也是我國自主建立的第一代衛星導航定位系統。我國北斗衛星定位系統2002年投入使用（2006年底已發射第四顆）。第三十七頁，共五十三頁，2022年，8月28日中國正在建設的北斗衛星導航系統空間段由5顆靜止軌道衛星和30顆非靜止軌道衛星組成，提供兩種服務方式，即開放服務和授權服務（屬于第二代系統）。開放服務是在服務區免費提供定位、測速和授時服務，定位精度為10米，授時精度為50納秒，測速精度0．2米／秒。授權服務是向授權用戶提供更安全的定位、測速、授時和通信服務以及系統完好性信息。中國計劃2012年左右，“北斗”系統將覆蓋亞太地區，2020年左右覆蓋全球。我國正在實施北斗衛星導航系統建設，已成功發射六顆北斗導航衛星。根據系統建設總體規劃，2012年左右，系統將首先具備覆蓋亞太地區的定位、導航和授時以及短報文通信服務能力；2020年左右，建成覆蓋全球的北斗衛星導航系統。北斗系統定位的目標第三十八頁，共五十三頁，2022年，8月28日第四節GPS在物流等領域的應用（一）GPS在物流領域的應用（二）GPS在交通管理中的應用（三）GPS在軍事領域中的應用（四）GPS在現代測量中的應用第三十九頁，共五十三頁，2022年，8月28日一、GPS在物流領域的應用物流單位要求貨物運輸能夠做到及時、機動、高效，即要求貨物能通過最佳路徑、最優安排被準確及時運送，最大限度的控制運輸成本。這要求物流公司時刻跟蹤貨物的位置和狀態。通過車輛監控系統，物流公司可以對貨物和車輛進行遙控跟蹤。同時，監控中心亦可隨物流車隊一起移動，真正發揮了適時監控的作用。第四十頁，共五十三頁，2022年，8月28日GPS在車、貨運行系統中的應用GPS定位技術給車輛、輪船、火車等交通工具的導航與跟蹤提供了準確、實時的定位能力。第四十一頁，共五十三頁，2022年，8月28日二、GPS在交通管理中的應用GPS在客運車輛管理中的應用目前，全國安裝GPS的班線客車和旅游客車近30萬輛，其中跨省客運班線和高速公路客運班線安裝率已達到100%，進入GPS聯網聯控系統的車輛達到19.2萬輛。

P135第四十二頁，共五十三頁，2022年，8月28日GPS在出租車管理中的應用運用GPS和GSM（GlobalSystemforMobileCommunication）通信網絡，可以建立GPS出租車調度服務系統，實現對出租車的實時調度監控、防劫防盜報警等功能。身邊的：嘀嘀打車第四十三頁，共五十三頁，2022年，8月28日【案例】GPS建功

揭陽一車主坐駕被盜，全球定位技術助其找回

凌晨2時10分，廣州神盾公司監控室，警鈴發出刺耳的尖叫，原來是數百公里之外揭陽市的一輛小轎車發出破壞警報。值班人員即將該情況反饋到車主那里。但車主說，車輛就停在揭陽財政局附近，不會有問題。凌晨5時40分，揭陽的陳先生突然急匆匆致電監控中心，他的馬自達銀色轎車真的被偷了。第四十四頁，共五十三頁，2022年，8月28日中心馬上對該車詢址，發現匪徒正以159公里的時速在深圳機荷高速公路行駛。中心一面與110聯系，一面密切跟蹤匪徒的行蹤。5時50分，根據GPS系統記錄，在短短3個小時里，被盜車輛已經狂奔了近300公里。盜車后行駛路線示意圖第四十五頁，共五十三頁，2022年，8月28日中心指令鎖車控制竊賊無奈棄車逃走

凌晨6時，深圳公安開始了圍捕偷車賊行動。

6時15分，該車到達寶安西鄉鎮某村委會附近停下。為了防止偷車賊駕車繼續逃竄，6時16分監控中心從300公里之外對該車進行鎖車控制，切斷了汽車電路(利用繼電器斷了油泵的電路)，被盜車輛瞬間“癱瘓”。7時40分，警察在村委會附近找到一輛馬自達轎車，但是沒有車牌。后經核實發動機號，確認該車就是失竊轎車。據監控中心人員介紹，從車主致電中心到鎖車，前后只用了36分鐘，“至于為什么不在一開始就進行鎖車，那是因為當時車輛正在高速行駛，鎖車很容易發生危險，車輛也會遭到損壞。”第四十六頁，共五十三頁，2022年，8月28日廣州某智能交通GPS工作現