【物聯(lián)網(wǎng)】GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)解析

組員：陳菲郭麗李璇秦志強王峰張利譚亮漆道海全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS一、GPS的發(fā)展歷史二、GPS基礎(chǔ)概念三、GPS技術(shù)原理四、GPS的應用五、GPS在物流中的應用六、GPS技術(shù)的商業(yè)前景目錄基礎(chǔ)技術(shù)研究階段（1938-1973）基礎(chǔ)技術(shù)研究1954-1956扎奇里亞斯與松下公司制作出第一個自足式便攜原子鐘1957麻省理工學院開始研究衛(wèi)星跟蹤項目1961航空公司開始了GPS系統(tǒng)的發(fā)展工作，用于滿足軍事需要1958年美國開始研制衛(wèi)星定位系統(tǒng)（子午儀系統(tǒng)）（Transit）計劃實施發(fā)展階段（1973-1993）

GPS實施計劃共分三個階段第一階段為方案論證和初步設(shè)計階段。從1973年到1979年，共發(fā)射了4顆試驗衛(wèi)星。研制了地面接收機及建立地面跟蹤網(wǎng)。第二階段為全面研制和試驗階段。從1979年到1984年，又陸續(xù)發(fā)射了7顆試驗衛(wèi)星，研制了各種用途接收機。實驗表明，GPS定位精度遠遠超過設(shè)計標準。第三階段為實用組網(wǎng)階段。1989年2月4日第一顆GPS工作衛(wèi)星發(fā)射成功，表明GPS系統(tǒng)進入工程建設(shè)階段。1993年底實用的GPS網(wǎng)即（21+3）GPS星座已經(jīng)建成技術(shù)發(fā)展成熟階段（1994-2008）

1994年美國全面建成具有在海、陸、空進行全方位實時三維導航與定位能力的衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)2008年1月17國北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)啟動1995年俄羅斯全球?qū)Ш叫窍到y(tǒng)（GLONASS）組網(wǎng)成功并投入運營國內(nèi)GPS民用方面發(fā)展1/6陸地運輸海洋運輸建筑采礦農(nóng)業(yè)電力系統(tǒng)民用航空通信醫(yī)療應用測繪科研家電主要民用范圍紙質(zhì)地圖SayGoodbye

2006年廉價PND方案發(fā)布，各大硬件廠商的生產(chǎn)成本得到了更好的控制，PND的價格由原來的天價慢慢走下神壇，給了普通消費者選擇的機會，增加了GPS的普及速度。

全覆蓋地圖的發(fā)布從根本上解決了GPS行業(yè)發(fā)展的一大瓶頸，解決了GPS普及上的難題。國內(nèi)GPS民用方面發(fā)展2/6

2007年GPS井噴式發(fā)展，移動導航在非智能手機上的應用使產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度成幾何級增長。截止至07年底，市場上出現(xiàn)的GPS品牌多達千余，除了諾基亞、摩托羅拉這樣的手機巨頭和專注與此產(chǎn)業(yè)的GARMIN任我游、新科等知名品牌外，其他小作坊品牌更是多如牛毛。國內(nèi)GPS民用方面發(fā)展3/6GPS市場品牌、產(chǎn)品魚龍混雜國內(nèi)GPS民用方面發(fā)展4/6

2008年GPS市場的復合增長率達到34.3％，其中GPS手機成為增長速度最快的部分消費人群也由高端車主逐漸延伸到中低端，這主要得益于消費者對于GPS帶來方便的認知度越來越高，同時一些大品牌主流機型的價格下調(diào)也成為銷量增長的主要推動力。

TD-SCDMA--3G標準試運行

GPS產(chǎn)品定位不再局限于導航功能，除了具備衛(wèi)星同步精確定位、最佳路徑搜索、同步語音導航、生活資訊查詢等功能和城市地圖精準導航之外，還會集移動電視、視頻播放和電子相冊等娛樂功能，并融入了藍牙免提、倒車后視、TMC、電子狗、WIFI等實用功能于一身。國內(nèi)GPS民用方面發(fā)展5/6功能更加多樣，產(chǎn)品更加實用——挑戰(zhàn)與機遇并存。

2009年GPS市場來說，一直處在一種“半沉睡”的狀態(tài)，與前兩年所出現(xiàn)的“井噴”現(xiàn)象擦肩而過。低價擾市和盜版地圖橫行成為阻礙GPS市場正常發(fā)展的隱患。

2009年，包括燃油稅改革，汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃、購置稅減半、汽車下鄉(xiāng)、汽車報廢補貼、汽車以舊換新等一系列鼓勵汽車消費利好政策的密集出臺，帶動上半年汽車銷量增長。GPS地圖數(shù)據(jù)發(fā)展迅猛，硬件逐步提高，擴展功能更加多元化。

國內(nèi)GPS民用方面發(fā)展6/6GPS基礎(chǔ)概念坐標系統(tǒng)時間系統(tǒng)GPS衛(wèi)星星歷導航電文和衛(wèi)星信號GPS接收機的類型與工作原理GPS坐標系統(tǒng)

坐標系統(tǒng)是由坐標原點位置、坐標軸指向和尺度所定義的.在GPS定位中，通常采用兩類坐標系統(tǒng)：一類是在空間固定的坐標系，另一類是與地球體相固聯(lián)的坐標系統(tǒng). 坐標系原點一般取地球質(zhì)心，而坐標軸的指向具有一定的選擇性，為了使用上的方便，國際上都通過協(xié)議來確定某些全球性坐標系統(tǒng)的坐標軸指向，這種共同確認的坐標系稱為協(xié)議坐標系. 為了確定用戶接收機的位置，GPS衛(wèi)星的瞬時位置通常應化算到統(tǒng)一的地球坐標系統(tǒng).GPS時間系統(tǒng)

在天文學和空間科學技術(shù)中，時間系統(tǒng)是精確描述天體和衛(wèi)星運行位置及其相互關(guān)系的重要基準，也是利用衛(wèi)星進行定位的重要基準。 為精密導航和測量需要，全球定位系統(tǒng)建立了專用的時間系統(tǒng)，由GPS主控站的原子鐘控制。 GPS時屬于原子時系統(tǒng)，秒長與原子時相同，但與國際原子時的原點不同，即GPST與IAT在任一瞬間均有一常量偏差。IAT-GPST=19s，GPS時與協(xié)調(diào)時的時刻，規(guī)定在1980年1月6日0時一致，隨著時間的積累，兩者的差異將表現(xiàn)為秒的整數(shù)倍GPS時間系統(tǒng) 在GPS衛(wèi)星定位中，時間系統(tǒng)的重要性表現(xiàn)在：GPS衛(wèi)星作為高空觀測目標，位置不斷變化，在給出衛(wèi)星運行位置同時，必須給出相應的瞬間時刻。例如當要求GPS衛(wèi)星的位置誤差小于1cm，則相應的時刻誤差應小于2.610-6s。準確地測定觀測站至衛(wèi)星的距離，必須精密地測定信號的傳播時間。若要距離誤差小于1cm，則信號傳播時間的測定誤差應小于310-11sGPS衛(wèi)星軌道

衛(wèi)星軌道在GPS定位中的意義: 衛(wèi)星在空間運行的軌跡稱為軌道，描述衛(wèi)星軌道位置和狀態(tài)的參數(shù)稱為軌道參數(shù)。

1.衛(wèi)星作為位置已知的高空觀測目標，在進行絕對定位時，衛(wèi)星軌道誤差將直接影響用戶接收機位置的精度； 2.在相對定位時，當基線較長或精度要求較高時，軌道誤差影響不可忽略。

3.為了制訂GPS測量的觀測計劃和便于捕獲衛(wèi)星發(fā)射的信號，也需要知道衛(wèi)星的軌道參數(shù)。GPS衛(wèi)星星歷

衛(wèi)星星歷是描述衛(wèi)星運動軌道的信息，是一組對應某一時刻的軌道根數(shù)及其變率。 根據(jù)衛(wèi)星星歷可以計算出任一時刻的衛(wèi)星位置及其速度，GPS衛(wèi)星星歷分為預報星歷和后處理星歷。外推的星歷實時提供精度不高計算后所得星歷事后提供精度較高，達分米GPS衛(wèi)星信號

關(guān)于GPS衛(wèi)星信號 GPS衛(wèi)星所發(fā)射信號包括載波信號、P碼（或Y碼）、C/A碼和數(shù)據(jù)碼（或D碼）等多種信號分量，而其中P碼和C/A碼統(tǒng)稱為測距碼。 GPS衛(wèi)星信號的產(chǎn)生、構(gòu)成和復制等，都涉及到現(xiàn)代數(shù)字通信理論和技術(shù)方面的復雜問題。GPS衛(wèi)星信號的測距碼

碼的概念 在現(xiàn)代數(shù)字通信中，廣泛使用二進制數(shù)（0和1）及其組合，來表示各種信息。表達不同信息的二進制數(shù)及其組合，稱為碼。一位二進制數(shù)叫一個碼元或一比特。比特為碼和信息量的度量單位。 如果將各種信息例如聲音、圖象和文字等通過量化，并按某種預定規(guī)則，表示成二進制數(shù)的組合形式，則這一過程稱為編碼。 在二進制數(shù)字化信息的傳輸中，每秒傳輸?shù)谋忍財?shù)稱為數(shù)碼率，表示數(shù)字化信息的傳輸速度，單位為bit/s。GPS衛(wèi)星信號的測距碼

隨機噪聲碼 既然碼是用以表達各種信息的二進制數(shù)的組合，是一組二進制的數(shù)碼序列，則這一序列就可以表達成以0和1為幅度的時間函數(shù)。 假設(shè)一組碼序列u(t)，對某一時刻來說，碼元是0或1完全是隨機的，但出現(xiàn)的概率均為1/2。這種碼元幅度的取值完全無規(guī)律的碼序列，稱為隨機碼序列（或隨機噪聲碼序列）。它是一種非周期性序列，無法復制，但其自相關(guān)性好。而相關(guān)性的好壞，對提高利用GPS衛(wèi)星碼信號測距精度，極其重要。GPS衛(wèi)星信號的測距碼

偽隨機噪聲碼 盡管隨機碼具有良好的自相關(guān)性，但卻是一種非周期序列，不服從任何編碼規(guī)則，實際中無法復制和利用。 GPS采用了一種偽隨機噪聲碼（PseudoRandomNoice——PRN）簡稱偽隨機碼或偽碼。它的特點是：具有隨機碼的良好自相關(guān)性，又具有某種確定的編碼規(guī)則，是周期性的，容易復制。GPS衛(wèi)星信號的測距碼

C/A碼

C/A碼：用于粗測距和捕獲GPS衛(wèi)星信號的偽隨機碼。它是由兩個10級反饋移位寄存器組合而產(chǎn)生。 C/A碼的碼元寬度大，假設(shè)兩序列的碼元對齊誤差為為碼元寬度的1/10~1/100，則相應的測距誤差為29.3~2.93m。由于精度低，又稱粗碼。GPS衛(wèi)星信號的測距碼

P碼

P碼是衛(wèi)星的精測碼，碼率為10.23MHZ，產(chǎn)生的原理與C/A碼相似，但更復雜。發(fā)生電路采用的是兩組各由12級反饋移位寄存器構(gòu)成。 P碼的周期長，267天重復一次。P碼的捕獲一般是先捕獲C/A碼，再根據(jù)導航電文信息，捕獲P碼。由于P碼的碼元寬度為C/A碼的1/10，若取碼元對齊精度仍為碼元寬度的1/100，則相應的距離誤差為0.29m，僅為C/A碼的1/10，故P碼稱為精碼。 P碼是專為軍用！GPS衛(wèi)星導航電文

GPS衛(wèi)星的導航電文，是用戶用來定位和導航的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。 導航電文包含有關(guān)衛(wèi)星的星歷、衛(wèi)星工作狀態(tài)、時間系統(tǒng)、衛(wèi)星鐘運行狀態(tài)、軌道攝動改正、大氣折射改正和由C/A碼捕獲P碼等導航信息。導航電文又稱為數(shù)據(jù)碼（或D碼）。 導航電文也是二進制碼，依規(guī)定格式組成，按幀向外播送。每幀電文含有1500比特，播送速度50bit/s，每幀播送時間30s。GPS衛(wèi)星導航電文

導航電文的格式：123451234567891030s6s0.02s0.6s子幀4、5各含25頁一個子幀一個字碼一個主幀一個頁面GPS衛(wèi)星導航電文

一幀導航電文的內(nèi)容TLWHOW數(shù)據(jù)塊—1時鐘修正參數(shù)TLWHOW數(shù)據(jù)塊—2星歷表TLWHOW數(shù)據(jù)塊—2星歷表繼續(xù)TLWHOW數(shù)據(jù)塊—3衛(wèi)星歷書等TLWHOW數(shù)據(jù)塊—3衛(wèi)星歷書等子幀1一個子幀6s長，10個字，每字30比特1幀30s1500比特子幀3子幀4子幀5子幀2GPS衛(wèi)星信號的載波和調(diào)制

GPS衛(wèi)星信號包含三種信號分量：載波、測距碼和數(shù)據(jù)碼。信號分量的產(chǎn)生都是在同一個基本頻率f0=10.23MHz的控制下產(chǎn)生，GPS衛(wèi)星信號示意圖如下基本頻率10.23MHzL1載波1575.42MHzL2載波1227.60MHzC/A碼1.023MHzP碼10.23MHzP碼10.23MHz數(shù)據(jù)碼50BPS數(shù)據(jù)碼50BPS15412010204600GPS衛(wèi)星信號的載波和調(diào)制

衛(wèi)星取L波段的兩種不同電磁波頻率為載波:

L1載波頻率為1575.42MHz，波長為19.03cm；L2載波頻率為1227.60MHz，波長為24.42cm。

L1載波上，調(diào)制有C/A碼、P碼（或Y碼）和數(shù)據(jù)碼；L2載波上，只調(diào)制有P碼（或Y碼）和數(shù)據(jù)碼。 GPS衛(wèi)星的測距碼和數(shù)據(jù)碼是采用調(diào)相技術(shù)調(diào)制到載波上，且調(diào)制碼的幅值只取0或1。如果碼值取0，則對應的碼狀態(tài)取+1；而碼值取1時，對應碼狀態(tài)為-1，載波和相應的碼狀態(tài)相乘后，即實現(xiàn)了載波的調(diào)制。GPS衛(wèi)星信號的解調(diào)

為進行載波相位測量，當用戶接收到衛(wèi)星發(fā)播的信號后，可通過以下兩種解調(diào)技術(shù)來恢復載波相位。 （1）復制碼與衛(wèi)星信號相乘：由于調(diào)制碼的碼值是用1的碼狀態(tài)來表示的，當把接收的衛(wèi)星碼信號與用戶接收機產(chǎn)生的復制碼，在兩碼同步的條件下相乘，即可去掉衛(wèi)星信號中的測距碼而恢復原來的載波。 （2）平方解調(diào)技術(shù)：將接收的衛(wèi)星信號進行平方，由于處于+1狀態(tài)的調(diào)制碼經(jīng)過平方后均為+1，而+1對載波相位不產(chǎn)生影響。故衛(wèi)星信號平方后，可達到解調(diào)目的。GPS接收機

天線前置放大器信號處理器微處理器導航計算機震蕩器用戶信息傳輸數(shù)據(jù)存儲器外部傳輸電源GPS用戶設(shè)備主要包括GPS接收機及其天線、微處理機及其終端設(shè)備和電源等。接收機和天線是核心部分，習慣上統(tǒng)稱為GPS接收機。主要功能是接收GPS衛(wèi)星發(fā)射信號，并進行處理，獲取導航電文和必要的觀測量。GPS接收機工作原理 當GPS衛(wèi)星在用戶視界升起時，接收機能夠捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測衛(wèi)星，并能夠跟蹤這些衛(wèi)星的運行；對所接收到的GPS信號，具有變換、放大和處理的功能，以便測量出GPS信號從衛(wèi)星到接收天線的傳播時間，解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導航電文，實時地計算出測站的三維位置，甚至三維速度和時間。 GPS信號接收機不僅需要功能較強的機內(nèi)軟件，而且需要一個多功能的GPS數(shù)據(jù)測后處理軟件包。接收機加處理軟件包，才是完整的GPS信號用戶設(shè)備。GPS內(nèi)涵GPS簡史GPS的主要目的GPS構(gòu)成GPS原理GPS簡史GPS是GlobalPositioningSystem（全球定位系統(tǒng)）的簡稱，中文簡稱為“球位系”。GPS是20世紀70年代由美國陸?？杖娐?lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。經(jīng)過20余年的研究實驗，耗資300億美元，到1994年3月，全球覆蓋率高達98%的24顆GPS衛(wèi)星星座己布設(shè)完成GPS的主要目的 為陸、海、空三大領(lǐng)域提供實時、全天候和全球性的導航服務(wù)，并用于情報收集、核爆監(jiān)測和應急通訊等一些軍事目的，是美國獨霸全球戰(zhàn)略的重要組成。GPS構(gòu)成（1/3）

1.空間部分

GPS的空間部分是由24顆工作衛(wèi)星組成,它位于距地表20—200km的上空,均勻分布在6個軌道面上(每個軌道面4顆),軌道傾角為55°。此外,還有3顆有源備份衛(wèi)星在軌運行。衛(wèi)星的分布使得在全球任何地方、任何時間都可觀測到4顆以上的衛(wèi)星,并能在衛(wèi)星中預存的導航信息。GPS的衛(wèi)星因為大氣摩擦等問題，隨著時間的推移，導航精度會逐漸降低。

GPS構(gòu)成（2/3）

2.地面控制系統(tǒng)地面控制系統(tǒng)由監(jiān)測站(MonitorStation)、主控制站(MasterMonitorStation)、地面天線(GroundAntenna)所組成,主控制站位于美國科羅拉多州春田市(ColoradoSpring)。地面控制站負責收集由衛(wèi)星傳回之訊息,并計算衛(wèi)星星歷、相對距離,大氣校正等數(shù)據(jù)。

GPS構(gòu)成（3/3）

3.用戶設(shè)備部分用戶設(shè)備部分即GPS信號接收機。其主要功能是能夠捕獲到按一定衛(wèi)星截止角所選擇的待測衛(wèi)星，并跟蹤這些衛(wèi)星的運行。當接收機捕獲到跟蹤的衛(wèi)星信號后，就可測量出接收天線至衛(wèi)星的偽距離和距離的變化率,解調(diào)出衛(wèi)星軌道參數(shù)等數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，接收機中的微處理計算機就可按定位解算方法進行定位計算，計算出用戶所在地理位置的經(jīng)緯度、高度、速度、時間等信息。接收機硬件和機內(nèi)軟件以及GPS數(shù)據(jù)的后處理軟件包構(gòu)成完整的GPS用戶設(shè)備。GPS接收機的結(jié)構(gòu)分為天線單元和接收單元兩部分。GPS原理1/3

GPS導航系統(tǒng)的基本原理是測量出已知位置的衛(wèi)星到用戶接收機之間的距離，然后綜合多顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)就可知道接收機的具體位置。要達到這一目的，衛(wèi)星的位置可以根據(jù)星載時鐘所記錄的時間在衛(wèi)星星歷中查出。而用戶到衛(wèi)星的距離則通過紀錄衛(wèi)星信號傳播到用戶所經(jīng)歷的時間，再將其乘以光速得到(由于大氣層電離層的干擾，這一距離并不是用戶與衛(wèi)星之間的真實距離，而是偽距（PR）：當GPS衛(wèi)星正常工作時，會不斷地用1和0二進制碼元組成的偽隨機碼（簡稱偽碼）發(fā)射導航電文。GPS原理2/3

可見GPS導航系統(tǒng)衛(wèi)星部分的作用就是不斷地發(fā)射導航電文。然而，由于用戶接受機使用的時鐘與衛(wèi)星星載時鐘不可能總是同步，所以除了用戶的三維坐標x、y、z外，還要引進一個Δt即衛(wèi)星與接收機之間的時間差作為未知數(shù)，然后用4個方程將這4個未知數(shù)解出來。所以如果想知道接收機所處的位置，至少要能接收到4個衛(wèi)星的信號。GPS原理3/3GPS種類

——按接受機用途分1/41.導航型接收機

此類型主要用于運動載體的導航，它可以實時給出載體的位置和速度。一般采用C/A碼偽距測量，單點實時定位精度較低(±10m)，有SA影響時為±100m。價格便宜，應用廣泛。根據(jù)應用領(lǐng)域不同，還可以進一步分為：車載型——用于車輛導航定位；航海型——用于船舶導航定位；航空型——用于飛機導航定位。要求適應高速運動星載型——用于衛(wèi)星的導航定位。要求更高。

GPS種類

——按接受機用途分2/42.

測地型接收機測地型接收機主要用于精密大地測量和工程測量。這類儀器主要采用載波相位觀測值進行相對定位，定位精度高。儀器結(jié)構(gòu)復雜，價格較貴。GPS種類

——按接受機用途分3/43.授時型接收機

這類接收機主要利用GPS衛(wèi)星提供的高精度時間標準進行授時，常用于天文臺及無線電通訊中時間同步。

GPS種類

——按接受機用途分4/44.車載GPS

當通過硬件和軟件做成GPS定位終端用于車輛定位的時候，稱為車載GPS,但光有定位還不行，還要把這個定位信息傳到報警中心或者車載GPS持有人那里，我們稱為第三方。所以GPS定位系統(tǒng)中還包含了GSM網(wǎng)絡(luò)通訊（手機通訊），通過GSM網(wǎng)絡(luò)用短信的方式把衛(wèi)星定位信息發(fā)送到第三方。通過微機解讀短信電文，在電子地圖上顯示車輛位置。這樣就實現(xiàn)了車載GPS定位。

GPS種類

——按接收機的載波頻率分類>單頻接收機

單頻接收機只能接收L1載波信號，測定載波相位觀測進行定位。由于不能有效消除電離層延遲影響，單頻接收機只適用于短基線（<15km）的精密定位。>雙頻接收機雙頻接收機可以同時接收L1，L2載波信號。利用雙頻對電離層延遲的不一樣，可以消除電離層對電磁波信號的延遲的影響，因此雙頻接收機可用于長達幾千公里的精密定位。

GPS種類

——按接收機通道數(shù)分類 GPS接收機能同時接收多顆GPS衛(wèi)星的信號，為了分離接收到的不同衛(wèi)星的信號，以實現(xiàn)對衛(wèi)星信號的跟蹤、處理和量測，具有這樣功能的器件稱為天線信號通道。根據(jù)接收機所具有的通道種類可分為：多通道接收機序貫通道接收機多路多用通道接收機

GPS種類

——按接收機工作原理分類1/2碼相關(guān)型接收機

碼相關(guān)型接收機是利用碼相關(guān)技術(shù)得到偽距觀測值。平方型接收機 平方型接收機是利用載波信號的平方技術(shù)去掉調(diào)制信號,來恢復完整的載波信號，通過相位計測定接收機內(nèi)產(chǎn)生的載波信號與接收到的載波信號之間的相位差，測定偽距觀測值。GPS種類

——按接收機工作原理分類2/2混合型接收機這種儀器是綜合上述兩種接收機的優(yōu)點，既可以得到碼相位偽距，也可以得到載波相位觀測值。干涉型接收機這種接收機是將GPS衛(wèi)星作為射電源，采用干涉測量方法，測定兩個測站間距離。

GPS全球定位系統(tǒng)原理GPS定位原理GPS定位原理

GPS絕對定位原理利用GPS進行絕對定位的基本原理，是以GPS衛(wèi)星和用戶接收機天線之間的距離觀測量為基準，根據(jù)已知的衛(wèi)星瞬時坐標，來確定用戶接收機天線所在的位置。實質(zhì)是空間距離后方交會。又稱偽距離測量。1、動態(tài)絕對定位：當用戶接收設(shè)備安置在運動的載體上，確定載體瞬時絕對位置的定位方法；2、靜態(tài)絕對定位：當接收機天線處于靜止狀態(tài)時，來確定觀測站絕對坐標的方法。由于偽距有測碼偽距和測相偽距之分，所以，絕對定位又可分為測碼偽距絕對定位和測相偽距絕對定位。GPS相對定位原理（差分GPS定位）1/2靜態(tài)相對定位：用兩臺接收機分別安置在基線的兩端點，其位置靜止不動，同步觀測相同的4顆以上GPS衛(wèi)星，確定基線兩端點在協(xié)議地球坐標系中的相對位置。采用載波相位觀測量為基本觀測量。優(yōu)點：精度高。缺點：觀測時間長。

動態(tài)相對定位：用兩臺GPS接收機，將一臺接收機安設(shè)在基準站上固定不動，另一臺接收機安置在運動的載體上，兩臺接收機同步觀測相同的衛(wèi)星，通過在觀測值之間求差，以消除具有相關(guān)性的誤差，提高定位精度。而運動點位置是通過確定該點相對基準站的相對位置實現(xiàn)的定位方法。

GPS相對定位原理（差分GPS定位）2/2動態(tài)相對定位又分以測距碼偽距為觀測值的動態(tài)相對定位和以載波相位為觀測值的動態(tài)相對定位。1）、測碼偽距相對動態(tài)定位，是由安置在基準點的接收機測量出該點到GPS衛(wèi)星的偽距，利用衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)計算出基準站到衛(wèi)星的距離求差，將差值作為距離改正數(shù)傳送給用戶接收機，用戶就得到了一個偽距改正值，可有效地消除或削弱一些公共誤差的影響的方法。2）、載波相位動態(tài)相對定位法，是通過將載波相位修正值發(fā)送給用戶站來改正其載波相位實現(xiàn)定位的，或是通過將基準站采集的載波相位觀測值發(fā)送給用戶站進行求差解算坐標實現(xiàn)定位。其定位精度在小區(qū)域范圍內(nèi)(<30km)可達1-2cm，是一種快速且高精度的定位法。動態(tài)相對定位分類靜態(tài)相對定位的觀測方程及其解算

GPS觀測誤差對兩個觀測站或多個觀測站同步觀測相同衛(wèi)星具有較強的相關(guān)性，因此，一種簡單有效消除或減弱誤差影響的方法是將這些觀測量進行不同的線性組合。在GPS相對定位中，通常采用的組合方式有三種，即單差、雙差和三差。單差觀測模型

單差(Single-Different-SD)是指不同觀測站，同步觀測相同衛(wèi)星所得觀測量之差。

分析數(shù)據(jù)處理過程，測站間求單差的模擬觀測模型具有下列優(yōu)點。（1）、消除了衛(wèi)星鐘誤差的影響。（2）、大大削弱了衛(wèi)星星歷誤差的影響。（3）、大大削弱了對流層折射和電離層折射的影響，在短距離內(nèi)幾乎可以完全消除其影響。雙差(Doppel-Different-DD)即不同觀測站，同步觀測同一組衛(wèi)星，所得單差觀測量之差。雙差模型

三差模型三差(Triple-Different-TD)，即于不同歷元，同步觀測同一組衛(wèi)星所得雙差觀測量之差。三個球面相交理解定位原理

假設(shè)某顆衛(wèi)星在空中的位置為W1，GPS接收機離W1的距離為D1，則接收機必定在以W1為圓心、以D1為半徑的球面上。D1W1

如果同時接收兩顆衛(wèi)星的信號，則兩個球面相交成一條圓弧，點位被限制在這條曲線上。D1D2W1W2 同理，三個球面相交在一點，即根據(jù)3段距離值可確定一點的空間位置（坐標）。D1D2D3W3W1W2

經(jīng)過20余年的實踐證明，GPS系統(tǒng)是一個高精度、全天候和全球性的無線電導航、定位和定時的多功能系統(tǒng)。GPS技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為多領(lǐng)域、多模式、多用途、多機型的國際性高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。GPS的應用GPS在交通運輸中的應用GPS在公安工作中的應用GPS在軍事上的應用GPS在生活上的應用GPS的其他應用GPS在交通運輸中的應用1/2GPS在道路工程中的應用主要用于建立各種道路工程網(wǎng)及測定航測外控點等，如滬寧、滬杭告訴公路的上海段就是利用GPS建立了首級控制網(wǎng)，然后用常規(guī)方法布設(shè)導線加密.也應用于特大橋梁的控制測量中，如在江陰長江大橋的建設(shè)中，首先用常規(guī)方法建立了高精度邊角網(wǎng)，然后利用GPS對該網(wǎng)進行檢測.GPS在交通運輸中的應用2/2車輛跟蹤提供出行路線規(guī)劃和導航信息查詢話務(wù)指揮緊急援助GPS在汽車導航和交通管理中的應用三維導航：GPS的首要功能，為船舶,汽車,飛機等運動物體進行定位導航。船舶遠洋導航和進港引水飛機航路引導和進場降落汽車自主導航地面車輛跟蹤和城市智能交通管理GPS在公安工作中的應用

將跟蹤定位、報警、監(jiān)控、指揮調(diào)度系統(tǒng)融為一體，形成現(xiàn)代化、動態(tài)化的公安通信指揮系統(tǒng) 采用GPS技術(shù)裝備了定位追蹤報警指揮系統(tǒng)和部分巡邏警車，建立警用移動目標衛(wèi)星定位指揮系統(tǒng) 金融保衛(wèi)部門中建立了運鈔車等運動目標和金庫等固定目標的衛(wèi)星定位跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)，提高了處理突發(fā)事件的快速反應能力GPS在軍事上的應用1.GPS在海灣戰(zhàn)爭中的應用2.GPS應用于B-52、F-163.精確標定戰(zhàn)場重點設(shè)施的位置4.用于空戰(zhàn)指揮和控制5.GPS用于地面部隊6.用于掃雷GPS在生活上的應用教育應用地圖坐標網(wǎng)格比例尺方位GPS原理地理實察結(jié)合GIS結(jié)合RS系統(tǒng)地理區(qū)域/世界地理游戲?qū)W習小區(qū)制圖

空間分析

鄉(xiāng)土教育

環(huán)境教育驗證影像判釋導航

資料收集與展示地點型學習數(shù)據(jù)庫整合應用導航系統(tǒng)

學習導覽系統(tǒng)小區(qū)安全

生態(tài)調(diào)查

歷史古跡調(diào)查

校園環(huán)境調(diào)查GLOBE計劃

土地覆蓋調(diào)查輔助地形氣候解說多媒體數(shù)據(jù)庫

旅行日志大地尋寶

獵點計劃

玉米田迷宮

生活圈制圖

旅行圖創(chuàng)作GPS在生活上的應用個人通訊終端（與手機，PDA，電子地圖等集成一體）GPS在生活上的應用人身安全系統(tǒng)應用 科技業(yè)者研發(fā)出GPS智慧鞋(350$，將2"*3"的芯片裝置在鞋底，方便追蹤穿著鞋子的主人目前的行蹤)。GPS的其他應用1/2電力，郵電，通訊等網(wǎng)絡(luò)的時間同步準確時間的授入準確頻率的授入獲得氣象數(shù)據(jù)GPS用于救援，緊急救生GPS用于森林防火GPS用于地震預報GPS用于大壩及地面沉降的監(jiān)測個人旅游及野外探險GPS的其他應用2/2各種等級的大地測量，控制測量道路和各種線路放樣水下地形測量地殼形變測量，大壩和大型建筑物變形監(jiān)測GIS應用工程機械（輪胎吊，推土機等）控制精細農(nóng)業(yè)GPS在物流信息系統(tǒng)中的作用現(xiàn)狀1/2

物流作為一個新生產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展速度是驚人的，但是物流信息系統(tǒng)的發(fā)展卻相對滯后。

目前，比較流行的物流管理信息系統(tǒng)有：基于C／S架構(gòu)的硬盤安裝版基于B／S架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)版現(xiàn)狀2/2兩種物流信息系統(tǒng)的比較信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)開發(fā)語言優(yōu)點缺點共同點C/S結(jié)構(gòu)VB、VC等C/S架構(gòu)開發(fā)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)功能完善、系統(tǒng)穩(wěn)定性高，而且開發(fā)進度比較容易控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫更新過程中不容易做到同步都是一個基于物流管理業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，基本模塊與功能相似B/S結(jié)構(gòu)Java、C++等很好地解決了數(shù)據(jù)庫頻繁更新的問題能夠?qū)崿F(xiàn)的功能目前來說還比較有限，同時對網(wǎng)絡(luò)條件的依賴度也非常高利用GPS技術(shù)構(gòu)建完善物流信息系統(tǒng)

對于上述種種缺陷，都可以通過在物流信息系統(tǒng)中引入GPS技術(shù)得到解決。

GPS在衛(wèi)星定位、車輛導航方面的應用已比較成熟。從GPS本身的技術(shù)體系來說，在車輛定位方面它有著得天獨厚的優(yōu)勢。

建成后的物流信息系統(tǒng)的主要功能車輛定位、實時監(jiān)督、車輛跟蹤功能；GPS導航功能；軌跡回放功能。車輛定位、實時監(jiān)督、車輛跟蹤功能

GPS技術(shù)的應用能夠?qū)崿F(xiàn)實時快速的定位，這對于現(xiàn)代物流的高效率管理來說是非常核心和關(guān)鍵的，將能夠方便的實現(xiàn)總部對于車輛運輸情況的實時監(jiān)控，隨時了解最新的情況； 結(jié)合GIS技術(shù)，可以利用網(wǎng)絡(luò)分析和路徑分析等功能，科學快速地預先設(shè)定最佳路徑，當利用GPS信號反饋回來的汽車運行路徑偏離原定路線時，就可以發(fā)出系統(tǒng)警告，以便決策層針對實際情況快速反應。GPS導航功能

GPS在車輛導航方面的技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟，主要是結(jié)合GIS技術(shù)，利用車載GPS接收機獲取車輛位置信息，使用車載電子地圖進行圖上定位等。 在現(xiàn)代物流信息系統(tǒng)中的城市配送子系統(tǒng)中，這種技術(shù)有非常高的實用價值，將能很好的解決物流配送效率不高的這一瓶頸。軌跡回放功能

軌跡回放功能是GIS和GPS相結(jié)合的產(chǎn)物，也可以作為車輛跟蹤功能的一個重要補充。GPS技術(shù)與物流信息系統(tǒng)的結(jié)合

將GPS、GIS、WAP與Web集成一體，應用于物流和供應鏈管理信息技術(shù)領(lǐng)域，國內(nèi)還沒有完全成熟。但隨著人們的重視和技術(shù)的進步，GPS、GIS、WAP和WEB技術(shù)必將逐漸結(jié)合，進一步構(gòu)建國內(nèi)透明物流企業(yè)，減少物流黑洞，增強企業(yè)核心競爭力。GPS在物流企業(yè)應用的優(yōu)勢

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提升物流企業(yè)的信息化程度，使企業(yè)日常運作數(shù)字化，包括企業(yè)擁有的物流設(shè)備和客戶的貨物都能用精確的數(shù)字來描述，不僅提高企業(yè)運作效率，而且提升企業(yè)形象，爭取更多的客戶。GPS在物流企業(yè)應用的優(yōu)勢

2/3GPS無線通信的結(jié)合，使得不同地方的流動運輸設(shè)備變得透明而且可控。結(jié)合物流企業(yè)決策模型庫的支持，根據(jù)實際倉儲情況，由GPS獲取的實時道路信息，可以計算出最佳物流路徑，給運輸設(shè)備導航，減少運行時間，降低運行費用。對車輛進行實時定位、跟蹤、報警、通信,掌握車輛基本信息、對車輛遠程管理，避免空載，監(jiān)控司機行為?？蛻裟芡ㄟ^互聯(lián)網(wǎng)，了解自己貨物在運輸過程中的細節(jié)情況。GPS在物流企業(yè)應用的優(yōu)勢3/3

通過對物流運作的協(xié)調(diào)，促進供應鏈發(fā)展，讓物流企業(yè)向第三方物流角色轉(zhuǎn)換。 由于物流企業(yè)能實時地獲取每部車輛的具體位置、載貨信息，因而就能用系統(tǒng)的觀念運作企業(yè)業(yè)務(wù)，降低空載率，如果為某條供應鏈服務(wù)，則能夠發(fā)揮第三方物流的作用，把整個供應鏈上的業(yè)務(wù)操作變得透明，為企業(yè)供應鏈管理打下基礎(chǔ)。GPS對物流產(chǎn)業(yè)所起的作用1/4

1．實時監(jiān)控功能

在任意時刻通過發(fā)出指令查詢運輸工具所在的地理位置（經(jīng)度、緯度、速度等信息）并在電子地圖上直觀地顯示出來。GPS對物流產(chǎn)業(yè)所起的作用2/4

2．雙向通訊功能

GPS的用戶可使用GSM的話音功能與司機進行通話或使用安裝在運輸工具上的移動設(shè)備的漢字液晶顯示終端進行漢字消息收發(fā)對話。駕駛員通過按下相應的服務(wù)、動作鍵，將該信息反饋到GPS，監(jiān)督員可在GPS工作站的顯示屏上確認其工作的正確性，了解并控制整個運輸作業(yè)的準確性（發(fā)車時間、到貨時間，卸貨時間、返回時間等等）。GPS對物流產(chǎn)業(yè)所起的作用3/4

3．動態(tài)調(diào)度功能

調(diào)度人員能在任意時刻通過調(diào)度中心發(fā)出文字調(diào)度指令，并得到確認信息?？蛇M行運輸工具待命計劃管理，操作人員通過在途信息的反饋，運輸工具未返回車隊前即做好待命計劃，可提前下達運輸任務(wù)，減少等待時間，加快運輸工具周轉(zhuǎn)速度。GPS對物流產(chǎn)業(yè)所起的作用4/4

4．數(shù)據(jù)存儲、分析功能

實現(xiàn)路線規(guī)劃及路線優(yōu)化，事先規(guī)劃車輛的運行路線、運行區(qū)域，何時應該到達什么地方等，并將該信息記錄在數(shù)據(jù)庫中，以備以后查詢、分析使用。GPS技術(shù)的商業(yè)前景總體的GPS商業(yè)前景預測

GPS導