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第四小组第二次演讲文档 制作人：潘羽洋0840244什么是GPSGPS 即全球定位系统（ Global Positioning System ）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。全球定位系统具有性能好、精度高、应用广的特点，是迄今最好的导航定位系统。随着全球定位系统的不断改进，硬、软件的不断完善，应用领域正在不断地开拓，目前已遍及国民经济各种部门，并开始逐步深入人们的日常生活。 GPS应用领域一、在道路工程中的应用在道路工程中，GPS目前主要用于建立各种道路工程控制网及测定航测外控点等。高等级公路的迅速发展对勘测技术提出了更高的要求，由于线路长、已知点少，因此，用常规测量手段不仅布网困难，而且难以满足高精度的要求。采用GPS技术建立线路首级高精度控制网，如沪宁、沪杭高速公路的上海段就是利用GPS建立了首级控制网，然后用常规方法布设导线加密。实践证明，在几十公里范围内的定点误差只有2cm左右，达到了常规方法难以实现的精度，同时大大提前了工期。浙江省测绘局利用Wild 200 GPS接收机的快速静态定位功能，实测了线路的全部初测导线，快速，高精度地建立了数百公里的高速公路控制网。GPS技术同时应用于特大桥梁的控制测量中。由于无需通视，可构成较强的网形，提高定位精度，同时对检测常规测量的支点也非常有效。GPS检测能达到了毫米级精度。GPS技术还在隧道测量中具有广泛的应用前景，其测量减少了常规方法的中间环节，速度快，精度高，具有明显的经济和社会效益。差分动态GPS在道路勘测方面主要应用于数字地面模型的数据采集，控制点的加密，中线放样，纵断面测量以及无需外控点的机载GPS航测等方面。GPS测量包含有三维信息，可用于数字地面模型的数据采集，中线放样以及纵断面测量。在中线平面位置放样的同时，可获得纵断面，在中线放样中需实时把基准站的数据由数据链传到移动站，从而提供移动站的实时位置。由于GPS仪器不象经纬仪那样可以指示方向，因此，需与CAD系统相结合，从而可在计算机屏幕上看到目前位置与设计坐标之间的差异。机载动态差分GPS应用于航测，在德国和加拿大已取得了成功，用载波相位差分测出每个摄影中心的三维坐标，而不再需要外控点测量，取得良好效果。二、在汽车导航和交通管理中的应用三维导航是GPS的首要功能，飞机、船舶、地面车辆以及步行者都可利用GPS导航接收器进行导航。汽车导航系统是在GPS的基础上发展起来的一门新技术。它由GPS导航、自律导航、微处理器、车速传感器、陀螺传感器、CD-ROM驱动器、LCD显示器组成。GPS导航是由GPS接收机接收GPS卫星信号（三颗以上），得到该点的经纬度坐标、速度、时间等信息。为提高汽车导航定位的精度，通常采用差分GPS技术。当汽车行驶到地下隧道、高层楼群、高速公路等遮掩物而捕捉不到GPS卫星信号时，系统可自动导入自律导航系统，此时由车速传感器检测出汽车的行进速度，通过微处理单元的数据处理，从速度和时间中直接算出前进的距离，陀螺传感器直接检测出前进的方向，陀螺仪还能自动存储各种数据，即使在更换轮胎暂时停车时，系统也可以重新设定。由GPS卫星导航和自律导航所测到的汽车位置坐标、前进的方向都与实际行驶的路线轨迹存在一定误差，为修正这两者间的误差，使之与地图上的路线统一，需采用地图匹配技术，加一个地图匹配电路，对汽车行驶的路线与电子地图上道路的误差进行实时相关匹配，并做自动修正，此时，地图匹配电路通过微处理单元的整理程序进行快速处理，得到汽车在电子地图上的正确位置，以指示出正确行驶路线。CD-ROM用于存储道路数据等信息，LCD显示器用于导航的相关信息。导航系统与电子地图、无线电通信网络及计算机车辆管理信息系统相结合，可以实现车辆跟踪和交通管理等许多功能，如车辆跟踪、供出行路线的规划和导航、信息查询、话务指挥、紧急援助：1、 车辆跟踪利用GPS和电子地图可以实时显示出车辆的实际位置，并任意放大、缩小、还原、换图；可以随目标移动，使目标始终保持在屏幕上；还可以实现多窗口、多车辆、多屏幕同时跟踪，利用该功能可对重要车辆和货物进行跟踪运输。2、 供出行路线的规划和导航规划出行路线是汽车导航系统的一项重要辅助功能，包括：自动线路规划：由驾驶员确定起点和终点，由计算机软件按照要求自动设计最佳行驶路线，包括最快的路线、最简单的路线、通过高速公路路段次数最少的路线等。人工线路设计：由驾驶员根据自己的目的地设计起点、终点和途经点等，自动建立线路库。线路规划完毕后，显示器能够在电子地图上显示设计路线，并同时显示汽车运行路径和运行方法。信息查询：为用户提供主要物标，如旅游景点、宾馆、医院等数据库，用户能够在电子地图上根据需要进行查询。查询资料可以文字、语言及图象的形式显示，并在电子地图上显示其位置。同时，监测中心可以利用监测控制台对区域内任意目标的所在位置进行查询，车辆信息将以数字形式在控制中心的电子地图上显示出来。话务指挥：指挥中心可以监测区域内车辆的运行状况，对被监控车辆进行合理调度。指挥中心也可以随时与被跟踪目标通话，实行管理。紧急援助：通过GPS定位和监控管理系统可以对遇有险情或发生事故的车辆进行紧急援助。监控台的电子地可显示求助信息和报警目标，规划出最优援助方案，并以报警声、光提醒值班人员进行应急处理。三、目前应用现状GPS技术在汽车导航和交通管理工程中的研究与应用目前在中国刚刚起步，国外在这方面的研究早已开始并取得了一定的成果。加拿大卡尔加里大学设计了一种动态定位系统，该系统包括一台捷联式惯性系统、两台GPS接收机和一台微机，可测定已有道路的线性参数，为道路管理系统服务。美国研制了应用于城市的道路交通管理系统，该系统利用GPS和GIS建立道路数据库，数据库中包含有各种现时的数据资料，如道路的准确位置、路面状况、沿路设施等，该系统于1995年正式运行，为城市道路交通管理起到了重要作用。近些年来，国外研制了各种用于车辆诱导的系统，其中对车辆位置的实时确定主要依靠惯性测量系统以及车轮传感器。随着技术的发展，GPS大有取代之势。用于城市车辆诱导的GPS定位一般是在城市中设立一个基准站，车载GPS实时接收基准站发射的信息，经过差分处理便可计算出实时位置，把目前所处位置与所要到达的目标在道路网中进行优化计算，便可在道路电子地图上显示出到达目标的最优化路线，为公安、消防、抢修、急救等车辆服务。GPS是近年来开发的最具有开创意义的高新技术之一，必然会在诸多领域中得到越来越广泛的应用。相信随着我国经济的发展，以及高级公路的快速修建和GPS技术应用研究的逐步深入，其在道路工程和交通运输中的应用也会更加广泛和深入，并发挥出更大的作用。 GPS最新的应用领域一、在综合服务系统中的应用在全球地基GPS连续运行站（约200个）的基础上所组成的IGS（InternationalGPS），是GPS连续运行站网和综合服务系统的范例。它无偿向全球用户提供GPS各种信息，如GPS精密星历、快速星历、预报星历、IGS站坐标及其运动速率、IGS站所接收的GPS信号的相位和伪距数据、地球自转速率等。这些信息在大地测量和地球动力学方面支持了无数的科学项目，包括电离层、气象、参考框架、精密时间传递、高分辨的推算地球自转速率及其变化、地壳运动等。 二、在电离层监测中的应用GPS在监测电离层方面的应用，也是GPS空间气象学的开端。太空中充满了等离子体、宇宙射线粒子、各种波段的电磁辐射，由于太阳常在1秒钟内抛出百万吨量级的带电物，电离层由此而受到强烈的干扰，这是空间气象学研究的一个对象。通过测定电离层对GPS信号的延迟来确定在单位体积内总自由电子含量（TEC），以建立全球的电离层数字模型。 三、在对流层监测中的应用GPS在监测对流层方面的应用，早期主要是由于轨道误差影响定位精度，而且早期的GPS基线相对来说比较短，高差（亦称比高，即两点间的高度差）不大，因此对对流层的研究没有给予很大的重视。直到近期由于GPS轨道精度大大提高后，当对流层折射已经成为限制GPS定位精度提高的一个重要障碍时，才开始认真的对对流层的监测研究。我们可以假设在一个高程（亦即海拔，一般指由平均海平面算起的地面点高度），基本为零的地区，并且如果接收机所接收的GPS信号是从天顶方向传来的话，那么其延迟就可以达到2.22.6m这一量级，而2小时内这一延迟变化可达10cm并不少见（所以IGS分析中心所提供的对流层参数是采用2小时间隔一次）。也正是由于这个实际情况，对流层折射要顾及其随机过程的变化来加以模型化。 四、在卫星测高仪中的应用多路径效应是GPS定位中的一种噪音，至今仍是高精度GPS定位中一个很不容易排除的干扰。过去几年来利用大气对GPS信号延迟的噪声发展了GPS大气学，目前也正在利用GPS定位中的多路径效应发展GPS测高技术，即利用空载GPS作为测高仪进行测高。它是通过利用海面或冰面所反射的GPS信号，求定海面或冰面地形，测定波浪形态，洋流速度和方向。通常卫星测高或空载测高所测的是一个点，连续测量结果在反向面上是一个截面，而GPS测高则是测量有一定宽度的带，因此可以测定反射表面的起伏（地形）。据报道，试验时空载平面安装2台GPS接收机，1台天线向上用于对载体的定位，1台天线向下，用于接收GPS在反射面上的信号。 五、在卫星追踪技术中的应用卫星对卫星的追踪（SST）技术的实质是以高分辨率测定两颗卫星间的距离变化，一般它分为两类，即高低卫星追踪和低低卫星追踪。前一类是高轨卫星（如对地静止卫星，GPS卫星等）追踪低轨（LEO）卫星或空间飞行器，后一类是处于大体为同一低轨道上的两颗卫星之间的追踪，两颗卫星间可以相距数百千米，这两类SST技术都将LEO卫星作为地球重力场的传感器，以卫星间单向或双向的微波测距系统测定卫星间的相对速度及其变率。这一速度的不规则变化所产生的信息中，就包含了地球重力场信息。卫星轨道愈低，这一速度变化受重力场的影响愈明显，所反映重力场的分辨率也愈高。 GPS案例GPS定位系统应用于旅游外包车辆 当前社会人们出门旅游已经是家常便饭了。出租公司对于自己租出的旅游外包车辆的状态无法控制，甚至连车辆所在位置，极其车辆是否完好，是否给游客带不便也是一无所知。装备 GPS 车载终端后，出租公司可以随便查看本公司车辆的状态，速度，所在街道，附近建筑，查看车辆行驶轨迹，通知司机最佳的旅游行驶线路，随时告知游客各种旅游必备信息。同时本公司的车载 GPS 终端带有报警按钮，游客遇到紧急情况只要按动按钮，系统即可立即发送一条 SOS 求救信息到预设的报警中心号码，为游客的生命，财产安全保驾护航！ GPS定位系统应用于工程机械车辆 由于我国工程机械车辆出租销售信用体系混乱且很不完善，欠租，骗租，不及时付款现在时有发生。为了加强对租赁车辆管理，装备 GPS 车载终端势在必行！ 为工程机械装备 GPS 可对一般的经济纠纷采取正常的手段处理，同时产生巨大的威慑力，防范经济纠纷于未然！ GPS应用于快递公司车辆 由于快递公司车辆行驶路线及其时间都要求的比较严格，而恰恰这又一直是快递公司管理人员的一片盲区。而今天 GPS 车载终端的出现使曾经的这片盲区清楚的出现在管理人员的屏幕上。只要装备 GPS 车载终端，管理人员就可以随时查看本公司车辆状态，所在位置，街道及其附近建筑。同时有高清晰卫星云图和平面地图客交换进行选择查看。同时可对装备 GPS 车载终端的车辆设置电子栅栏，规定行车路线，对车辆进行准确的管理调度。使货车能够及时准确的达到目的地。准确及时其实就是快递公司赖以生存的生命线，装备 GPS 对于快递公司作用不言而喻。同时本公司可另外提供导航仪，让您走最省最近的道路，真正做到快递！ GPS应用于物流车辆 物流车辆管理中存在多种问题：驾驶员公车私用谋取私利绕路虚报路费产生高额的开支拖延任务影响业务的开展与进行，对客户与公司造成一定的负面影响。 最奇怪的GPS应用大集合 人的智慧是无穷的，现在GPS的应用又开始往纵深发展，已经开始渗透入我们生活的方方面面。或许在国内我们还感觉不到，如果你到欧美去，你会惊讶的发现其 实身边到处暗藏着GPS的影子。 GPS能帮你找回丢失的东西 电脑丢了怎么办，过去有种方法是追踪IP地址，但面对懂点技术的小偷，这种办法就没用了。最近新兴一种GPS跟踪技术，能让你在本本丢失之后还 能跟踪其移动路线，让你找回电脑的可能性大大增加。这种技术简单说来就是在电脑里预置一个GPS模块，能自动记录下当前的经纬度，当连接到因特网之后会将位置信息发送出去，主人的终端接收到这些 信息，也就知道了遗失物当前的位置。这种技术还能侦测到电脑硬件的改动，在主人的控制下还能禁止软件安装操作以及删除敏感文件。包括Dell、HP、Lenovo、Toshiba 以及Fujitsu在内的诸多厂家采用了该技术，而且该服务不收取任何附加费用。GPS能帮你创造吉尼斯纪录加拿大一名33岁，名叫JenAlexander的女子，日前进行了跨越3个省，行程32千米的长距离游泳，佩戴在她身上的GPS记录下了这次 “海上马拉松”的全程轨迹。周一上午2：30，她在Amherst海滩跃入水中。在上午她到达Brunswick海滩，立刻，她就穿过Northumberland海峡继 续往前游，在当天下午11点，GPS显示她已经到达Borden-Carleton附近的海岸，也就是终点。在7月中旬该女子曾经尝试过一次，但由于海流太强加上身体不适，并没有坚持到底。更难能可贵的是，她患有一型糖尿病，期望能通过运动来唤起与疾 病斗争的意志。 GPS能协助管理老年病人美国纽约郊区的Westchester镇日前开展活动，向社区中的老年人赠送GPS手镯，好让家人随时了解老人所处的位置。在初期，项目实施者联合当地警方向当地100名痴呆症老人赠送了GPS手镯，该设备可以实时定位所处位置，再将定位信息以电波的方式发送到指挥 中心。社长AndySpano表示该项目给了痴呆症患者家人很大的安全感，比如在周二，警方就靠GPS找到了1名失踪了3天的93岁老人。据医生说，有60%的痴呆症患者喜欢四处游荡，而GPS技术有效地为他们提供了保护。 GPS能帮你放牧牛群 在美国新墨西哥州广阔的平原上，我们时常可以看到一些佩戴耳机的奶牛。这可不是用来放音乐对牛弹琴哦，而是美国农业局与马萨诸塞州科研院所而作 的成果。指挥中心通过无线电来播放语音，戴耳机的奶牛听到之后，就会像听到人的指令一样行动看来过不了多久，如果你见到有人在猪面前放大屏幕电视，你 也不要奇怪。这款耳机由太阳能驱动，里面有能将电波转化为声能的装置，简单来说类似于收音机。其内部还集成了GPS模块，指挥中心可以随时知道奶牛的当前位 置。生物学家DeanM.Anderson表示，这项技术是生物与电子技术之间的完美结合。该计划是科学家发起的“虚拟栅栏”计划中的一部分。这些 奶牛能够听到的声音包括很多种，从牧羊人的吆喝声到各种车辆引擎声一应俱全。当这些声音不起作用时，该仪器甚至可以发出微小的电击，来刺激奶牛的运动。 GPS能帮助管理犯人 不久之前我们曾报道过美国加州州长施瓦辛格力主的倡议，在假释的犯人身上安装GPS跟踪装置。无独有偶，据说韩国法务部将会推行一个政策，如 果性犯罪曾判处2次以上有期徒刑，而相关刑期累计达到3年以上将会被戴上“电子手镯”。戴上电子手镯将成为被追踪的目标，显然该装置肯定利用了类似GPS的定位技术。上面那张图就是电子手镯的照片。这想法听起来不错，但是试想一下，恢复了自由之身的罪犯难道就想不出办法将“手镯”解开么？那这东西还有多少使用价值呢？或许监狱长会想出将 GPS模块注射入犯人体内的方法，不过这也是科幻电影中才有的情节吧! GPS能充当军事间谍 伊朗官方“逮捕”了14只被怀疑安装了特殊装置的松鼠。据称，这些松鼠身上 携带了来自“外国机构的间谍装备”。而更有消息灵通者指出，实际上，这些松鼠身上装备的是GPS接收器。由于该事件的保密级别很高，因此事实还是笼罩在层 层迷雾中。涉及动物的间谍装备在冷战期间异常活跃，带有各种监听，监视设备，甚至武器装备的狗，苍蝇，鸟类，海豚等动物被训练用于完成各种间谍以及攻击 任务。当然，在科技发展下，更具控制的机器人等无人机器取代。希望在现代局部战争不断的大环境下，无辜的动物能尽可能少地遭受人类的烦扰。 GPS能帮助艺术家绘画 这年头真是什么人都有，街上偶尔出现的行为古怪的人，美其名曰“行为艺术”。这不，某人利用GPS和DHL(联邦快递)完成了下面这幅世界最 大的艺术作品。这个家伙将GPS轨迹记录器放在一个皮箱内，通过DHL寄往世界的不同地方当然这些地方是经过精密计算过的，最后GPS轨迹就形成了这面