8.2.1 物流追踪技术.pptx

8.2.1 物流跟踪技术
一、GPS概述 二、 各国GPS技术及发展 三、 GPS在物流等领域的应用 四、 无限定位技术LBS
小知识
全球四大卫星导航定位系统 (1)美国的GPS (2)俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统 (3)欧洲的伽利略卫星导航系统 (4)我国的北斗卫星导航系统
卫星定位技术回顾
1957年世界上第一颗人造地球卫星发射成功，40年来，人 造地球卫星技术在通信、气象、资源勘察、导航、遥感、大地 测量、地球动力学、天文学和军事科学等众多领域，得到了极 广泛应用。
它的作用是将主控站计算出的卫星星历、卫星轨道和卫星钟的 改正数等注入到卫星中。此外，也能自动向主控站发射信号，每 分钟报告一次自己的工作状态。
4.3 用户接收系统
GPS的用户设备主要由接收机硬件和处理软件组成。 GPS接收机的结构分为天线单元和接收单元两大部分， 天线作用：捕获、跟踪卫星，接收放大GPS信号。 接收单元作用：对信号进行解调和滤波，求解信号相位 差 ，获得定位、测速、定时等数据。地图3. GPS系统的主要特点
• 定位精确度高 • 定位时间短（1s定位或测速） • 执行操作简便（“傻瓜化”） • 功能多、应用广（测量、导航、测速、测时） • 全球、全天候作业
4. GPS系统的组成
GPS系统包括三大部分：
– 空间部分—GPS卫星星座； – 地面控制部分—地面监控系统； – 用户设备部分—用户接收系统。
为满足军事和民用对连续实时和三维导航的迫切要求，1973年美国国 防部开始组织陆海空三军，共同研究建立新一代卫星导航系统的计划，这 就是目前所称的“导航卫星授时测距/全球定位系统”（Navigation Satellite Timing and ranging / Global Positioning System）简称 全球定位系统（GPS）。 GPS实施计划共分三个阶段： 第一阶段为方案论证和初步设计阶段。从1973年到1979年，共发射了4 颗试验卫星。研制了地面接收机及建立地面跟踪网。 第二阶段为全面研制和试验阶段。从1979年到1984年，又陆续发射了7 颗试验卫星，研制了各种用途接收机。实验表明，GPS定位精度远远超过 设计标准。 第三阶段为实用组网阶段。1989年2月4日第一颗GPS工作卫星发射成功 ，表明GPS系统进入工程建设阶段。1993年底实用的GPS网即（21+3， 21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星）GPS星座已经建成，今后将根据计划 更换失效的卫星。
人造地球卫星的出现，首先引起了各国军事部门的高度重 视。1958年底，美国海军武器实验室，开始着手建立为美国 海军舰艇导航的卫星系统，即“海军导航卫星系统”（Navy Navigation Satellite System——NNSS）。由于该系统卫 星都通过地极，也称“子午(Transit)卫星系统”。
一、GPS概述
1. GPS的定义
全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS）， 利用卫星星座（通信卫星）、地面控制部分和信号接收机对地球表 面上任何地方的用户都能进行全方位导航和定位的系统，也称全球 卫星定位系统。
这个系统通过24颗地球同步卫星全天候向地面发送授时和定位信 号，其中高精度的信号仅供美国军方和北约盟军使用，普通用户只 能够接收和解析低经度的民用信号。
• GPS能对静态、动态对象进行动态空间信息的获取，快速、精度均 匀、不受天气和时间的限制反馈空间信息，使在地球上任何地方 GPS系统的用户，都能计算出他们所处的方位 。
• NAVSTAR卫星提供了P码（精码）和C/A码（粗码）两种定位服务， P码为军方服务，定位精度达到3M；C/A码对社会开放，定位精度 为10M。
用户部分：
接收并测卫星信 号 记录处理数据
提供导航定位信 息
空间部分： 提供星历和时间 信息 发射伪距和载波 信号 提供其它辅助信 息
地面控制部分： 中心控制系统 实现时间同步 跟踪卫星进行定轨
4.1 GPS空间卫星星座
GPS工作卫星及其星座由高 度约为2万km的21颗工作卫星 和3颗在轨备用卫星组成，记作 （21＋3）GPS星座。 空间卫星系统由均匀分布在6个 轨道平面上的24颗高轨道工作 卫星构成，每颗卫星都配备有 精度极高的原子钟（30万年的 误差为1s）。
GPS接收机天线
天线的基本作用是把来自于卫星信号的能量转化为相应的电 流，并经前置放大器进行频率变换，以便对信号进行跟踪、处 理和量测。
天线基本 类型
接收单元作用：对信号进行解调和滤波，求 解信号相位差 ，获得定位、测速、定时等数据。
GPS 接 收 机 单 元 构 成
导航型GPS机
手持式GPS产品
• 目前，美国正加紧部署研究GPSⅢ计划。为了满足到2030年的军用、 民用要求，GPSⅢ将选择全新的优化设计方案，放弃现有的24颗中 轨道卫星，采用全新的33颗高轨道加静止轨道卫星组网。据介绍， 与现有GPS相比，GPSⅢ的信号发射功率可提高100倍，定位精度 提高到0.2-0.5米，这样可以使GPS制导武器的精度达到1米以内。 届时，GPS的定位、导航和授时能力将得到进一步提高。
2. GPS的主要功能
• 军事上，GPS已成为自动化指挥系统、先进武器系统及新的战役 战术理论的一项关键性基本保障技术，它被广泛应用于陆海空及 战略导弹等各军兵种。
• 民用上，GPS能为地面车辆、人员、商船、渔船、游艇、民航机 导航定位，用于航道测量、河流及港口导航、大地测量、海洋石 油勘探、钻台井位的精确ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ位、管道铺设、机场着陆、交通管制 等。
u卫星星座的分布设置要保证地 球上任何地点，任何时刻至少 可以同时观测到四颗卫星。
4.2 地面监控系统
观测站（5个） 它的主要任务是接收卫星信号，监测卫星的工作状态，并向主
控站提供观测数据。 主控站（1个）
主控站为全系统提供时间基准，监视、控制卫星的轨道，处理 监测站送来的各种数据，编制各卫星星历，计算和修正时钟误差 及电离层对电波传播造成的偏差。 注入站（3个）