GPS技术及应用主要内容介绍

1.GPS定位系统的概念

GPS（Global Positioning System，全球定位系统）是20世纪70年代由美国陆、海、空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统，其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通信等一些军事目的。GPS计划始于1973年，1994年全面建成，耗资300亿美元，2000年5月1日美国政府向全世界用户免费开放。

2.GPS的基本构成

GPS由三大部分构成：空间部分、地面监控部分和用户设备部分。

（1）空间部分。GPS的空间部分是由均匀分布在6个轨道平面上的24颗卫星构成。

（2）地面监控部分。地面监控部分由均匀分布在美国本土和三大洋的美军基地上的5个监测站、1个主控站和3个数据注入站构成。

（3）用户设备部分。用户设备部分主要包括GPS信号接收机。

3.GPS的定位原理

GPS定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置。

根据被定位的物体的运动状态，GPS定位分为静态定位和动态定位。根据定位方式，GPS定位分为单点定位和相对定位。

4.GPS的特点

（1）全球全天候定位

GPS卫星的数目较多，且分布均匀，保证了地球上任何地方、任何时间至少可以同时观测到4颗GPS卫星，确保实现全球全天候连续的导航定位服务。

（2）定位精度高

GPS相对定位精度在50km以内可达6～10m，100～500km可达7～10m，1 000km可达9～10m。在300～1 500m工程精密定位中，1h以上观测时解其平面位置误差小于1mm，与ME－5000电磁波测距仪测定的边长比较，其边长校差最大为0.5mm，校差误差为0.3mm。

（3）观测时间短

随着GPS系统的不断完善，软件的不断更新，20km以内相对静态定位，仅需15～20 min；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1～2min；采取实时动态定位模式时，每站观测仅需几秒。

（4）测站间无须通视

GPS测量只要求测站上空开阔，不要求测站之间互相通视，因而不再需要建造舰标。这一优点可大大减少测量工作的经费和时间，同时也使选点工作变得非常灵活，还可省去经典测量中的传算点、过渡点的测量工作。

（5）仪器操作简便

随着GPS接收机的不断改进，GPS测量的自动化程度越来越高，有的已趋于“傻瓜化”。在观测中测量员只需安置仪器，连接电缆线，量取天线高，监视仪器的工作状态，而其他观测工作，如卫星的捕获、跟踪观测和记录等均由仪器自动完成。

（6）可提供全球统一的三维地心坐标

GPS测量可同时精确测定测站平面位置和大地高程。GPS水准可满足四等水准测量的精度，另外，GPS定位是在全球统一的WGS－84坐标系统中计算的，因此全球不同地点的测量成果是相互关联的。

5.定位技术在物流中的应用

定位技术和电子地图、移动通信网络和计算机技术相结合，可以实现车辆和货物的定位跟踪、动态调度、导航和紧急援助等。

（1）车辆和货物跟踪。通过定位技术和电子地图，可以实时地了解车辆和货物的位置以及状况，真正实现在线跟踪和监控，提高车辆和货物的安全性。

（2）动态调度。定位系统可随时查出车辆的信息，对车辆进行动态实时调度，加快车辆的周转，提高车辆的重载率，并可在锁定的范围内查出可供调用的车俩，对车辆进行优选。

（3）车辆导航。为车辆提供导航功能，由驾驶员根据自己的目的地设计起点、终点和途经点等人工线路设计，定位系统自动建立线路库。线路规划完毕后，显示器能够在电子地图上显示设计线路，并同时显示汽车运行路径和运行方法。

（4）紧急援助。当物流运输过程中发生一些意外的情况时，定位系统可以及时确定险情或事故发生地点，对有险情或发生事故的车辆进行紧急援助，尽可能地采取相应措施挽回和降低损失，增加运输的安全和应变能力，为物流公司降低运输成本、加强车辆安全管理、推动货物运输有效运转发挥了重要作用。