国开-《物流信息技术》作业讲评6辅

1、、GPS的概念讲评GPS是美国从20世纪70年代开始研制，于1994年全面建成，具有海、 陆、空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是由空间星座、地面控制和用户设备等三部分构成的。GPS测量技术能够快速、高效、准确地提供点、线、面要素的精确三维坐标以及其他相关信息，具有全 天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，广泛应用于军事、民用交通（船舶、飞机、汽车等 ）导航、大地测量、摄影测量、野外考察探险、土地利用调 查、精确农业以及日常生活 （人员跟踪、休闲娱乐 ）等不同领域。二、GPS系统的组成讲评GPS系统包括三大部分：空间部分 一GPS卫星星座；地面控制部分 一地面监

2、 控系统；用户设备部分一GPS言号接收机。1, GPS卫星星座:由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成 GPS卫星星座记作（21+3） GPS 星座。 24颗卫星均匀分布在 6个轨道平面内轨道倾角为 55度各个轨道平面之间 相距 60 度即轨道的升交点赤经各相差 60度。每个轨道平面内各颗卫星之间的 升交角距相差 90 度一轨道平面上的卫星比西边相邻轨道平面上的相应卫星超前 30 度。在两万公里高空的GPS 卫星当地球对恒星来说自转一周时它们绕地球运行二周即绕地球一周的时间为 12恒星时。这样对于地面观测者来说每天将提前 4 分钟见到同一颗GPS 卫星。位于地平线以上的卫星颗数随着时间和地点的

3、不同 而不同最少可见到4颗最多可见到11颗。在用GPS言号导航定位时为了结算测 站的三维坐标必须观测4颗GPS1卫星称为定位星座。这4颗卫星在观测过程 中的几何位置分布对定位精度有一定的影响。对于某地某时甚至不能测得精确 的点位坐标这种时间段叫做 “间隙段 ”。但这种时间间隙段是很短暂的并不影响全球绝大多数地方的全天候、高精度、连续实时的导航定位测量。GPS工作卫星的编号和试验卫星基本相同。2，地面监控系统：对于导航定位来说GPS 卫星是一动态已知点。星的位置是依据卫星发射的 星历一描述卫星运动及其轨道的的参数算得的。每颗 GPS 卫星所播发的星历是 由地面监控系统提供的。卫星上的各种设备是否

4、正常工作以及卫星是否一直沿 着预定轨道运行都要由地面设备进行监测和控制。地面监控系统另一重要作用 是保持各颗卫星处于同一时间标准一GPS时间系统。这就需要地面站监测各颗卫 星的时间求出钟差。然后由地面注入站发给卫星卫星再由导航电文发给用户设 备。GPS工作卫星的地面监控系统包括一个主控站、三个注入站和五个监测 站。3, GPSf言号接收机:GPS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对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理以便测量出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间解译出 GPS卫星所发 送的导航电文实时地计算出测站的三维位置位置甚

5、至三维速度和时间。GPS卫星发送的导航定位信号是一种可供无数用户共享的信息资源。对于 陆地、海洋和空间的广大用户只要用户拥有能够接收、跟踪、变换和测量 GPS 信号的接收设备即GPS信号接收机。可以在任何时候用 GPS信号进行导航定位 测量。根据使用目的的不同用户要求的 GPS信号接收机也各有差异。目前世界 上已有几十家工厂生产 GPS接收机产品也有几百种。这些产品可以按照原理、 用途、功能等来分类。静态定位中GPS接收机在捕获和跟踪GPS卫星的过程中固定不变接收机高 精度地测量GPS信号的传播时间利用GPS卫星在轨的已知位置解算出接收机天 线所在位置的三维坐标。而动态定位则是用 GPS接收机

6、测定一个运动物体的运 行轨迹。GPS言号接收机所位于的运动物体叫做载体（如航行中的船舰空中的 飞机行走的车辆等）。载体上的 GPS接收机天线在跟踪GPS卫星的过程中相对 地球而运动接收机用GPS言号实时地测得运动载体的状态参数（瞬间三维位置 和三维速度）。接收机硬件和机内软件以及 GPS数据的后处理软件包构成完整的 GPS用户 设备。GPS接收机的结构分为天线单元和接收单元两大部分。对于测地型接收 机来说两个单元一般分成两个独立的部件观测时将天线单元安置在测站上接收 单元置于测站附近的适当地方用电缆线将两者连接成一个整机。也有的将天线 单元和接收单元制作成一个整体观测时将其安置在测站点上。GP

7、S接收机一般用蓄电池做电源。同时采用机内机外两种直流电源。设置 机内电池的目的在于更换外电池时不中断连续观测。在用机外电池的过程中机 内电池自动充电。关机后机内电池为 RAM存储器供电以防止丢失数据。近几年国内引进了许多种类型的 GPS测地型接收机。各种类型的 GPS测地 型接收机用于精密相对定位时其双频接收机精度可达5MM+1PP M.D单频接收机在一定距离内精度可达10MM+2PPM.D。用于差分定位其精度可达亚米级至厘米 级。目前各种类型的GPS2接收机体积越来越小重量越来越轻便于野外观测。 GPS和GLONAS兼容的全球导航定位系统接收机已经问世。三、GPS的定位原理讲评GPS的基本定

8、位原理是：卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息用 户接收到这些信息后经过计算求出接收机的三维位置三维方向以及运动速度和 时间信息。四、四、GPS系统的特点讲评GPS系统具有以下主要特点：高精度、全天候、高效率、多功能、操作简 便、应用广泛等。定位精度高应用实践已经证明 GPS相对定位精度在50KM以内可达10- 6100-500KM 可达 10-71000KM 可达 10-9。在 300-1500M 工程精密定位中 1 小时 以上观测的解其平面其平面位置误差小于 1mm与ME-5000电磁波测距仪测定得 边长比较其边长较差最大为 0.5mm 校差中误差为 0.3mm。观测时间短随着GPS系

9、统的不断完善软件的不断更新目前 20KM以内相对 静态定位仅需 15-20 分钟；快速静态相对定位测量时当每个流动站与基准站相 距在15KM以内时流动站观测时间只需1-2分钟然后可随时定位每站观测只需几 秒钟。测站间无须通视GPS测量不要求测站之间互相通视只需测站上空开阔即可 因此可节省大量的造标费用。由于无需点间通视点位位置可根据需要可稀可密 使选点工作甚为灵活也可省去经典大地网中的传算点、过渡点的测量工作。可提供三维坐标经典大地测量将平面与高程采用不同方法分别施测。 GPS 可同时精确测定测站点的三维坐标。目前 GPS水准可满足四等水准测量的精 度。操作简便随着GPS接收机不断改进自动化程

10、度越来越高有的已达 傻瓜化” 的程度；接收机的体积越来越小重量越来越轻极大地减轻测量工作者的工作紧 张程度和劳动强度。使野外工作变得轻松愉快。夜、从这些特点中可以看出GPS 系统不仅可用于测量、导航还可用于测速、测 测速的精度可达0.1M/S测时的精度可达几十毫微秒。其应用领域不断扩 GPS系统的应用前景当初设计GPS系统的主要目的是用于导航收集情报等全天候作业目前GPS观测可在一天24小时内的任何时间进行不受阴天黑 起雾刮风、下雨下雪等气候的影响功能多、应用广。时。 大。 军事目的。但是后来的应用开发表明 GPS系统不仅能够达到上述目的而且用 GPS 卫星发来的导航定位信号能够进行厘米级甚至

11、毫米级精度的静态相对定位 米级至亚米级精度的动态定位亚米级至厘米级精度的速度测量和毫微秒级精度 的时间测量。因此GPS系统展现了极其广阔的应用前景。五、五、GPS的用途讲评GPS最初就是为军方提供精确定位而建立的至今它仍然由美国军方控制。 军用GPS产品主要用来确定并跟踪在野外行进中的士兵和装备的坐标给海中的 军舰导航为军用飞机提供位置和导航信息等。目前GPS系统的应用已将十分广泛我们可以应用 GPS信号可以进行海、空 和陆地的导航导弹的制导大地测量和工程测量的精密定位时间的传递和速度的 测量等。对于测绘领域 GPS 卫星定位技术已经用于建立高精度的全国性的大地 测量控制网测定全球性的地球动态

12、参数；用于建立陆地海洋大地测量基准进行 高精度的海岛陆地联测以及海洋测绘；用于监测地球板块运动状态和地壳形 变；用于工程测量成为建立城市与工程控制网的主要手段。用于测定航空航天 摄影瞬间的相机位置实现仅有少量地面控制或无地面控制的航测快速成图导致 地理信息系统、全球环境遥感监测的技术革命。许多商业和政府机构也使用 GPS 设备来跟踪他们的车辆位置这一般需要借 助无线通信技术。一些GPS接收器集成了收音机、无线电话和移动数据终端来 适应车队管理的需要。由于多元化空间资源环境的出现使得 GP SGLONASSINMARS等系统都具备 了导航定位功能形成了多元化的空间资源环境。这一多元化的空间资源环

13、境促 使国际民间形成了一个共同的策略即一方面对现有系统充分利用一方面积极筹 建民间GNSS系统待到2010年前后GNSS纯民间系统建成全球将形成 GP S/GLONASS/GNSS足鼎立之势才能从根本上摆脱对单一系统的依赖形成国际 共有、国际共享的安全资源环境。世界才可进入将卫星导航作为单一导航手段 的最高应用境界。国际民间的这一策略反过来有影响和迫使美国对其GPS使用GPS的发展应政策作出更开放的调整。总之由于多元化空间资源环境的确立给 用创造了一个前所未有的良好的国际环境。车载GPS技术层面的发展趋势第一个大趋势就是频率分集技术(frequency diversity)，实际上已经正在第二代 GPS系统替换老化卫星过程中进行。完成以 后，现代化的卫星星座将为民用用户提供三种新的定位信号。此外，欧洲联盟 在 2002 年 3月启动的 “伽里略”计划也采取了此种技术。第二个大趋势就是克服 射频干扰(RFI。GPS广播的功率特别低，一般为10到16瓦，很