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为全系统提供时间基准，收集各监控站对GPS卫星的全部观测数据，利用这些数据计算每颗 GPS卫星的
轨道和卫星钟改正值，编制各卫星星历，当卫星失效时及时调用备用卫星等。上行注入站也设在美国范
登堡空军基地，它的任务主要是在每颗卫星运行至上空时把这类导航数据及主控站的指令注入到卫星。
这种注入对每颗 GPS卫星每天进行一次，并在卫星离开注入站作用范围之前进行最后的注入。
GPS 信号接收接收机的任务是：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
9…14
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，甚至三
维速度和时间。 GPS信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信
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。目前，各种类型的 GPS接收机体积越来越小，重量越
来越轻，便于野外观测；而精度越来越高。
如果说空间部分和地面监控系统均由美国控制，那么用户接收机则由各国的用户自行设计和实施。
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，就可在任何
时候实现 GPS的各种用途。
GPS的基本定位原理是：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不同而不同，最少可见到 4颗，最多可见
到 11颗。在用 GPS信号导航定位时，为了计算测点的三维坐标，必须观测 4颗 GPS卫星，称为定位星
座。定位星座不间断地发送自身的星历参数（描述卫星运动及其轨道的参数）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；如图 9…5所示。
卫星 1
（x1；y1；z1）
卫星 2卫星 3
卫星 4
（x2；y2；z2）
（x3；y3；z3）
（x4；y4；z4）
Z
Y 若t0为各卫星时间
（0；0；0）
t为接收机时间
X
2 222 2
（x
。
x）
＋（y
。
y）
＋（z
。
z）＋
c
。（t
。
t
）=
d
111 011
2 222 2
（x
。
x）
＋（y
。
y）
＋（z
。
z）＋
c
。（t
。
t
）=
d
222 022
2 222 2
（x
。
x）
＋（y
。
y）
＋（z
。
z）＋
c
。（t
。
t
）=
d
333
033
x
）
（y
y）
（
）
（
）（24042242424dttczzx=。。＋。＋。＋。
求解未知数
（
x，y，z，t）
定位定时
图 9…5 GPS定位原理
2。GPS在物流中的应用
全球卫星定位系统主要用于定位导航、授时校频以及高精度测量等，特别是在物流领域，可以广泛
用于导航、实时监控、动态调度、货物跟踪、运输线路的规划与优化分析等。
9…15
（1）海空导航。GPS系统的出现克服了 TRANSIT和路基无线电航海导航系统系统的局限性，利用
其精度高、可连续导航、有很强的抗干扰能力的特点，可有效开展海洋、内河以及湖泊的自主导航、港
口管理、进港引导、航路交通管理等。而在航空导航方面， GPS的精度远优于现有任何航空航路用导航
系统，可实现最佳的空域划分和管理、空中交通流量管理以及飞行路径管理，为空中运输服务开辟了广
阔的应用前景，同时也降低了营运成本，保证了空中交通管制的灵活性，可以说从航空进场 /着陆、场
面监视和管理、航路监视、飞行试验与测试到航测等各个领域，GPS都发挥着巨大的作用。
（2）实时监控。应用 GPS技术，可以建立起运输监控系统，在任何时刻查询运输工具所在地理位
置和运行状况（经度、纬度、速度等）信息，并在电子地图上显示出来，同时系统还可自动将信息传到
运输作业的相关单位，如中转站、接车单位、物流中心、加油站等，以便做好相关工作准备，提高运输
效率。还可监控运输工具的运行状态，了解运输工具是否有故障先兆并及时发出警告，是否需要较大的
修理并安排修理计划等。
（3）动态调度。通过应用GPS 技术，调度人员能在任意时刻发出调度指令，并得到确认信息。可
进行运输工具待命计划管理，操作人员通过在途信息的反馈，运输工具未返回车队前即做好待命计划，
提前下达运输任务，减少等待时间，加快运输工具周转速度。将运输工具的运能信息、维修记录信息、
车辆运行状况登记处、司机人员信息、运输工具的在途信息等到多种信息进行采集，并进行分析辅助调
度决策，以提高重车率，尽量减少空车时间和空车距离，充分利用运输工具的运能。
（3）货物跟踪。在运输货物中，可以时刻记录和传送货物位置等数据到控制中心，及时获取货物
的状态，如货物品种、数量、货物在途情况、交货期间、发货地和到达地、货物的货主、送货车辆和人
员等，可以跟踪查看货物是否按预定路线接送，中间有无停车，在哪里停的车，停了多少次等，是否在
规定时间内把货物交付给顾客手中，防止中间拉私货或怠工等。
（4）路线优化。根据 GPS数据，获取路网状况，如通畅情况、是否有交通事故等，应用运输数学
模型和计算机技术，进行路线规划及路线优化，规划设计出车辆的优化运行路线、运行区域和运行时段，
合理安排车辆运行通路。
（5）智能运输。所谓智能运输（ITS），就是通过采用先进的电子技术、信息技术、通信技术等高
新技术，对传统的交通运输系统及管理体制进行改造，从而形成一种信息化、智能化、社会化的新型现
代交通系统。ITS强调的是运输设备的系统性、信息交流的交互性、以及服务的广泛性。在智能交通系
统中，应用 GPS技术可以建立起视觉增强系统、汽车电子子系统、车道跟踪/变更/交汇系统、精确停车
系统、车牌自动识别系统、实时交通/气象信息服务系统、碰撞告警系统等。
9。2。4 GIS技术
GIS（Geographical Information System，地理信息系统），是 20世纪 60年代开始迅速发展起来的地
理学研究新成果，它以地理空间数据库为基础，采用地理模型分析方法，适时地提供多种空间的和动态
的地理信息，是一种为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。GIS将图形管理系统和数据管理系
统有机地结合起来，对各种空间信息进行收集、存储、分析，形成一种可视化表达的信息处理与管理
系统。GIS的基本功能是将表格型数据（无论它来自数据库、电子表格文件或直接在程序中输入）转换
为地理图形显示，然后对显示结果浏览、操作和分析。其显示范围可以从洲际地图到非常详细的街区地
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图，显示对象包括人口、销售情况、运输线路以及其他内容。在物流信息管理中， GIS可用于如下领域：
1。数字物流的建立。
由于 GIS的特点在于能够将文字和数据信息转化为地理空间图形或图象，大到地球、国家、省市，
小到村镇、街道乃至地面上的一个点位，GIS都能以直观、方便、互动的可视化方式，实现地理数据信
息的快速查询、计算、分析和辅助决策。因此，GIS是构建数字地球、数字中国、数字城市的核心应用
技术，它与无线通信、宽带网络和无线网络日趋融合在一起，为人类社会和生活提供了一种立体的、多
层面的、可视化的信息服务体系。“十五”期间，近 1/3的城市将要建成数字城市地理空间基础框架，到
2010年前后，要在全国所有城市建立起较为完善的城市地理空间基础框架，较好地满足城市规划、建设、
管理、服务以及未来发展的需求。在数字城市的基础上，可以建立起系统化的物流空间数据基准，实现
物流数据形式的形象化、标准化和可视化，进行物流供应链的数字化控制和管理，建立起精确化的数字
物流体系，促进以客户为中心的物流目标的完美实现。
2。物流分析与模拟
GIS可以将数字高程模型、数字正射影像与常规的矢量数据和各种属性信息集成在一起，建立起一
体化的三维数据输入、操作与可视化机制，为物流空间数据处理、查询与分析和各种三维模型操作提供
了更加有力的支持。GIS可对单副或多副图件及其属性数据进行分析和指标量算，以原始图为输入，而
查询和分析结果则是以原始图经过空间操作后生成的新图件来表示，在空间定位上仍与原始图一致，如
叠置分析、缓冲区分析、拓扑空间查询、空集合分析（逻辑交运算、逻辑并运算、逻辑差运算）等。运用
摄影测量、地面测量的数据或既有地图数字化、扫描数字化后形成的数据， GIS可以建立起具有高逼真
度和灵活方便的物流空间动态模型，并应用可视化、渲染以及动画等手段模拟出存在于真实世界中任意
复杂虚拟真三维实体，进行仿真运行，为实际物流运作提供依据。
3。路况管理
将传统的办公自动化系统（OA）和地理信息系统（GIS）有机结合起来，可以把分散的文档、图纸
以及与道路有关的各种数据进行分类、组织，建立一系列的地理数据和属性数据合一管理的数据库，通
过路况管理信息系统就可以为管理人员提供快速准确、图文并茂的数据查询功能，并能将查询和分析结
果直观的显示和输出，为道路设施的维护、改扩建，提供路况管理提供原始数据和辅助决策。
4。交通指挥与控制
为了解决复杂的交通指挥控制中出现的管理以及技术等问题，建立和应用基于 AM/FM/GIS技术的
城市交通指挥控制系统，可提供高效率的工作方式和全新的解决方案，如实现对交通设施的管理，对立
交桥、岗亭、电子警察、交通信号控制器等交通设施进行三维真实景观模拟显示和管理；实现对交通的
监控管理，获取实时交通流量及控制信息（如信号灯相位、相位差、周期绿比、道路饱和率、延误率等
参数以及闭路电视信息）在动态电子地图上直观显示，提供与用户车辆、驾驶员数据库相互通讯的接口，
并通过该接口查询、检索相关信息等；对交通警力调度进行指挥，实时给出报警地址或事故现场的交通
流量、建筑、警力分布等情况，显示现场道路、建筑的航空照片，三维立体图像等，提供 GPS接口，实
时连接到指挥中心大屏幕以及各个终端，辅助指挥员快速制定交通输导方案；对道路管制进