物流信息技術 5 物流動態(tài)跟蹤技術

THE

TRACINGTECHNOLOGY項目五物流動態(tài)跟蹤技術延遲符延遲符GPS技術的應用紹（任務一）一、GPS技術概述

GPS（GlobalPositioningSystem）即全球定位系統(tǒng)，是由美國國防部研制建立的一種具有全方位、全天候、全時段、高精度的衛(wèi)星導航系統(tǒng)，能為全球用戶提供低成本、高精度的三維位置、速度和精確定時等導航信息，方便用戶在全球范圍內實時進行定位、導航。1.GPS技術的定義GlobalPositioningSystemGPS起始于1958年美國軍方的一個項目，到1994年，全面建成21顆工作星和3顆備用星工作在互成60度的6條軌道上的布局。延遲符一、GPS技術概述2.GPS的特點GlobalPositioningSystem延遲符定位精度高GPS相對定位精度在50公里以內可達10-6m，100-500公里可達10-7m，1000公里可達10-9m。觀測時間短20公里以內相對靜態(tài)定位，僅需15-20分鐘；實時動態(tài)定位和測速工作，僅需1至數秒即可完成。測站間無需通視GPS測量只要求測站上空開闊，不要求測站之間互相通視，因而可大大減少測量工作的經費和時間；同時也使選點工作變得非常靈活，也可省去經典測量中的傳算點、過渡點的測量工作。全球統(tǒng)一的三維坐標GPS可同時精確測定觀測站平面位置和大地高程，并且GPS定位是在全球統(tǒng)一的坐標系統(tǒng)中計算的，因此全球不同地點的測量坐標都是統(tǒng)一的。操作簡便GPS測量的自動化程度很高，趨于“傻瓜化”操作。在觀測中，測量員只需安置儀器，連接電纜線，量取天線高，監(jiān)視儀器的工作狀態(tài)，而其它觀測工作，如衛(wèi)星的捕獲，跟蹤觀測和記錄等均由儀器自動完成。全球、全天候作業(yè)GPS衛(wèi)星的數目較多，且分布均勻，保證了地球上任何地方任何時間至少可以同時觀測到4顆GPS衛(wèi)星，確保實現全球全天候連續(xù)的導航定位服務。功能多、應用廣GPS應用廣泛，利用其測量、導航、測速、測時等功能，可以在陸地應用、海洋應用、航空航天方面發(fā)揮巨大作用，例如車輛導航、地球物理資源勘探、遠洋船最佳航程航線測定、船只實時調度與導航、海洋探寶、飛機導航、航空遙感姿態(tài)控制等。一、GPS技術概述3.GPS的組成GlobalPositioningSystem

GPS系統(tǒng)包括三大部分：空間部分——GPS衛(wèi)星星座、地面控制部分——地面監(jiān)控系統(tǒng)和用戶設備部——GPS信號接收機。延遲符空間部分：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用戶部分：接收并監(jiān)測衛(wèi)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(tǒng)實現時間同步跟蹤衛(wèi)星進行定軌一、GPS技術概述空間衛(wèi)星系統(tǒng)由均勻分布在6個軌道平面上的24顆高軌道工作衛(wèi)星構成，每顆衛(wèi)星都配備有精度極高的原子鐘（30萬年的誤差為1秒）。其中三顆是備用衛(wèi)星。這種衛(wèi)星布局能夠保證地球上任一地點的GPS用戶都能連續(xù)地觀測到至少4顆衛(wèi)星，從而提供全球范圍從地面到20000公里高空之間，任一載體高精度的三維位置、三維速度和系統(tǒng)時間信息。3.GPS的組成——GPS空間部分GlobalPositioningSystemGPS起始于1958年美國軍方的一個項目，到1994年，全面建成21顆工作星和3顆備用星工作在互成60度的6條軌道上的布局。延遲符一、GPS技術概述主控站（1個）主要為GPS提供時間基準，監(jiān)視、控制衛(wèi)星的軌道，處理監(jiān)測站送來的各種數據，編制各衛(wèi)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），主要作用是將主控站計算出的衛(wèi)星星歷、衛(wèi)星軌道和衛(wèi)星鐘的改正數等注入到衛(wèi)星中。此外，注入站每隔一分鐘需向主控站發(fā)射信號，報告自己的工作狀態(tài)；監(jiān)測站（5個），它們的主要任務是接收衛(wèi)星信號，監(jiān)測衛(wèi)星的工作狀態(tài)，并向主控站提供觀測數據。3.GPS的組成——地面監(jiān)控部分GlobalPositioningSystem延遲符一、GPS技術概述

GPS信號接收機主要用于接收GPS衛(wèi)星發(fā)射信號，信號經處理后，獲得用戶位置、速度等信息，從而完成導航和定位。GPS的用戶只接收而不必發(fā)射信號，因此用戶的數量不受限制。3.GPS的組成——GPS信號接收機GlobalPositioningSystem延遲符一、GPS技術概述首先假定衛(wèi)星的位置為已知，而又能準確測定某地點A至衛(wèi)星之間的距離，那么A點一定是位于以衛(wèi)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(wèi)星的距離，則A點一定處在前后兩個圓球面相交的圓環(huán)上。另外，還可測得與第三個衛(wèi)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，如圖5-5。解決時間差的問題，就要通過第4顆衛(wèi)星。4.GPS定位和導航原理GlobalPositioningSystem延遲符3顆衛(wèi)星A一、GPS技術概述5.四大導航系統(tǒng)GlobalPositioningSystem延遲符名稱隸屬國家或地區(qū)衛(wèi)星個數定位精度使用對象建成時間GPS美國24精度約為10米軍民兩用1994年COMPASS中國35“北斗一號”精確度在10米之內；“北斗二號”可以精確到“厘米”之內軍民兩用2012年GLONASS俄羅斯24精度在10米左右軍民兩用2012年GNSS歐盟30定位誤差不超過1米民用2015年延遲符GIS的應用（任務二）一、GIS技術概述以地理空間數據為基礎，采用地理模型分析方法，提供多種空間和動態(tài)的地理信息，為地理研究和地理決策服務的計算機技術系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)在計算機硬、軟件系統(tǒng)支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關地理分布數據進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述。。1.GIS技術的定義

GeographyInformationSystem延遲符一、GIS技術概述地理信息系統(tǒng)由硬件、軟件、數據、人員和方法五部分組成。2.GIS的組成

GeographyInformationSystem延遲符一、GIS技術概述硬件主要包括計算機和網絡設備，存儲設備，數據輸入，顯示和輸出的外圍設備等等。軟件主要包括以下幾類：操作系統(tǒng)軟件、數據庫管理軟件、系統(tǒng)開發(fā)軟件、GIS軟件等等。2.GIS的組成——硬件和軟件

GeographyInformationSystem延遲符一、GIS技術概述GIS數據分為空間數據和屬性數據，空間數據描述空間對象空間特征及空間對象間關系的數據，表現了地理空間實體的位置、大小、形狀、方向以及幾何拓撲關系，例如定位的經度、緯度、鄰接、包含等，它的表達可以采用柵格和矢量兩種形式，如圖5-8所示；屬性數據表示空間對象屬性特征的數據，又稱非幾何數據，如類型、名稱、性質等。2.GIS的組成——數據

GeographyInformationSystem延遲符一、GIS技術概述

方法：GIS的方法主要是指空間信息的綜合分析方法，即常說的應用模型。它是在對專業(yè)領域的具體對象與過程進行大量研究的基礎上，總結出來的規(guī)律。GIS應用就是利用這些模型對大量空間數據進行綜合分析，從而解決實際問題。如基于GIS的土地利用評價模型、生態(tài)環(huán)境評價模型等；

人員：GIS的人員是系統(tǒng)建設中的關鍵和能動性因素，直接影響和協(xié)調其它幾個組成部分。地理信息系統(tǒng)需要人進行系統(tǒng)組織、管理、使用和維護。這些人員既包括從事設計、開發(fā)和維護GIS系統(tǒng)的技術專家，也包括那些使用GIS系統(tǒng)并解決專業(yè)領域問題的專家。一般來說，一個完整的GIS應包含項目負責人、信息技術專家、應用專業(yè)領域專家、若干程序員和操作員。2.GIS的組成——方法、人員

GeographyInformationSystem延遲符一、GIS技術概述

工具型GIS：工具型GIS又稱GIS開發(fā)平臺或外殼，具有GIS基本功能，是供其他系統(tǒng)調用或用戶進行二次開發(fā)的操作平臺，如ArcGIS、MapInfo、GeoMedia、MapGIS、SuperMap等；

應用型GIS：應用型GIS又可以分為區(qū)域地理信息系統(tǒng)與專題地理信息系統(tǒng)。3.GIS的分類

GeographyInformationSystem延遲符一、GIS技術概述

GIS具備五項基本功能：數據輸入、數據編輯、數據存儲與管理、空間查詢與空間分析、可視化表達與輸出。4.GIS的功能

GeographyInformationSystem延遲符延遲符RS的應用（任務二）一、RS技術概述遙感（RemoteSensing，簡稱RS）指通過遙感器這類對電磁波敏感的儀器，在不與探測目標接觸的情況下，獲取目標物體反射、輻射或散射的電磁波信息，對其進行處理、分析，揭示目標物的特征、性質及其變化的學科和技術。1.RS的概念及原理

GeographyInformationSystem延遲符一、RS技術概述2.遙感技術的定義及組成

GeographyInformationSystem延遲符組成部分作用遙感器（傳感器）裝在遙感平臺上，它是遙感系統(tǒng)的重要設備，它可以是照相機、多光譜掃描儀、微波輻射計或合成孔徑雷達等。遙感平臺裝載傳感器的工具，按高度，遙感平臺大體可分為地面平臺（如三腳架、房頂）、航空平臺（如飛機、氣球）和航天平臺（如衛(wèi)星）三大類。信息傳輸設備是飛行器和地面間傳遞信息的工具。接收裝置專門用來接收信息傳輸設備傳遞遙感信息的設備。圖像處理設備是對地面接收到的遙感圖像信息進行處理（幾何校正、濾波等）以獲取反映地物性質和狀態(tài)的信息的軟硬件設備。一、RS技術概述3.遙感技術工作流程

GeographyInformationSystem延遲符一、RS技術概述遙感技術系統(tǒng)是一個從地面到空中，直至整個空間，進行信息收集、存儲、傳輸處理，分析判讀、應用的技術體系。遙感的實施必須依賴這個系統(tǒng)來完成。遙感技術系統(tǒng)主要包括遙感信息源（目標物）、信息的獲取、信息的接收與記錄、信息的處理和信息應用五大部分。4.遙感技術系統(tǒng)

GeographyInformationSystem延遲符A、遙感信息源（目標物）。任何目標都具有發(fā)射、反射和吸收電磁波的性質，都是遙感的信息源。B、信息的獲取。接收、記錄目標物電磁波特征的儀器，稱為傳感器。如掃描儀、雷達、報機、攝像機、輻射計等。C、信息的接收、記錄。傳感器接收到目標地物的電磁波信息，記錄在數字磁介質或膠片上。D、信息的處理——硬件系統(tǒng)（計算機、顯示設備、大容量存儲設備、圖像的輸入輸出設備）和軟件系統(tǒng)（數據輸入模塊、幾何校正模塊、圖像變換、圖像融合、分類、分析、輸出等模塊）E、信息的應用。一、RS技術概述遙感的分類方法很多。5.遙感的分類

GeographyInformationSystem延遲符類型說明可見光遙感探測波段在0.4～0.7微米之間；可見光遙感應用比較廣泛的一種遙感方式；可見光遙感具有較高的分辨率，在晴朗的白晝使用效果較好；常用的遙感器有攝影機、掃描儀、攝像儀等。紅外遙感探測波段在0.76～1000微米之間，又分為近紅外或攝影紅外遙感；中、遠紅外遙感通常用于遙感物體的輻射，具有晝夜工作的能力；常用的紅外遙感器是光學機械掃描儀。微波遙感探測波段在1～1000毫米的電磁波（即微波）的遙感；具有晝夜工作能力，但空間分辨率低；對云層、地表植被、松散沙層和干燥冰雪具有一定的穿透能力；雷達是典型的微波遙感系統(tǒng)。紫外遙感探測波段在0.3～0.4微米之間的紫外光；主要遙感方法是紫外攝影。多波段遙感把目標物輻射來的電磁輻射分割成若干個窄的光譜帶，然后同步探測，同時得到一個目標物不同波段的多幅圖像，將不同波段的遙感信息加以組合，可以獲取更多的有關物體的信息，有利于信息判斷和識別。常用的遙感器有多光譜攝影機、多光譜掃描儀和反束光導管攝像儀等。二、遙