摘要： GPS（Global Positioning System）技術在物流領域有著極大的發展及應用潛力，本文對GPS在物流行業中的廣泛應用做了較為詳細的解析,GPS使得運輸行業中的貨主、第三方物流及接貸方都能直觀地看到車輛的實時運行情況,也保障了貨物及司機的安全,同時又能提高運輸效率,實現經濟和社會效益的最大化.

關鍵詞：GPS  全球定位系統  物流  運輸  車輛

 

1.全球定位系統GPS簡介

GPS是英文Global Positioning System（全球定位系統）的簡稱，而其中文簡稱為“球位系”。GPS是20世紀70年代由美國陸海空三軍聯合研制的新一代空間衛星導航定位系統 。其主要目的是為陸、海、空三大領域提供實時、 全天候和全球性的導航服務，并用于情報收集、核爆監測和應急通訊等一些軍事目的，經過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衛星星座己布設完成。在機械領域GPS則有另外一種含義：產品幾何技術規范(Geometrical Product Specifications)-簡稱GPS。

1.1組成部分

1.1.1空間部分

GPS的空間部分是由24顆衛星組成(21顆工作衛星；3顆備用衛星），它位于距地表20200km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°。衛星的分布使得在全球任何地方、任何時間都可觀測到4 顆以上的衛星，并能在衛星中預存導航信息，GPS的衛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。

1.1.2 地面控制系統

地面控制系統由監測站(Monitor Station)、主控制站(Master Monitor Station)、地面天線(Ground Antenna)所組成，主控制站位于美國科羅拉多州春田市(Colorado Spring)。地面控制站負責收集由衛星傳回之訊息，并計算衛星星歷、相對距離，大氣校正等數據。

1.1.3用戶設備部分

用戶設備部分即GPS 信號接收機。其主要功能是能夠捕獲到按一定衛星截止角所選擇的待測衛星，并跟蹤這些衛星的運行。當接收機捕獲到跟蹤的衛星信號后，就可測量出接收天線至衛星的偽距離和距離的變化率，解調出衛星軌道參數等數據。根據這些數據，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緯度、高度、速度、時間等信息。接收機硬件和機內軟件以及GPS 數據的后處理軟件包構成完整的GPS 用戶設備。GPS 接收機的結構分為天線單元和接收單元兩部分。接收機一般采用機內和機外兩種直流電源。設置機內電源的目的在于更換外電源時不中斷連續觀測。在用機外電源時機內電池自動充電。關機后機內電池為RAM存儲器供電，以防止數據丟失。目前各種類型的接受機體積越來越小，重量越來越輕，便于野外觀測使用。其次則為使用者接收器，現有單頻與雙頻兩種，但由于價格因素，一般使用者所購買的多為單頻接收器。

1.2工作原理  

GPS導航系統的基本原理是測量出已知位置的衛星到用戶接收機之間的距離，然后綜合多顆衛星的數據就可知道接收機的具體位置^[1]。要達到這一目的，衛星的位置可以根據星載時鐘所記錄的時間在衛星星歷中查出。而用戶到衛星的距離則通過記錄衛星信號傳播到用戶所經歷的時間，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星之間的真實距離，而是偽距（PR）：當GPS衛星正常工作時，會不斷地用1和0二進制碼元組成的偽隨機碼（簡稱偽碼）發射導航電文。GPS系統使用的偽碼一共有兩種，分別是民用的C/A碼和軍用的P(Y)碼。C/A碼頻率1.023MHz,重復周期一毫秒，碼間距1微秒，相當于300m；P碼頻率10.23MHz，重復周期266.4天，碼間距0.1微秒，相當于30m。而Y碼是在P碼的基礎上形成的，保密性能更佳。導航電文包括衛星星歷、工作狀況、時鐘改正、電離層時延修正、大氣折射修正等信息。它是從衛星信號中解調制出來，以50b/s調制在載頻上發射的。導航電文每個主幀中包含5個子幀每幀長6s。前三幀各10個字碼；每三十秒重復一次，每小時更新一次。后兩幀共15000b。導航電文中的內容主要有遙測碼、轉換碼、第1、2、3數據塊，其中最重要的則為星歷數據。當用戶接受到導航電文時，提取出衛星時間并將其與自己的時鐘作對比便可得知衛星與用戶的距離，再利用導航電文中的衛星星歷數據推算出衛星發射電文時所處位置，用戶在WGS-84大地坐標系中的位置速度等信息便可得知。

2.GPS在車輛中的應用

三維導航是GPS的首要功能，飛機、船舶、地面車輛以及步行者都可利用GPS導航接收器進行導航。汽車導航系統是在全球定位系統GPS基礎上發展起來的一門新型技術。汽車導航系統由GPS導航、自律導航、微處理器、車速傳感器、陀螺傳感器、CD—ROM驅動器、LCD顯示器組成。

GPS導航是由GPS接收機接收GPS衛星信號（三顆以上），求出該點的經緯度坐標、速度、時間等信息。為提高汽車導航定位精度，通常采用差分GPS技術。當汽車行駛到地下隧道、高層樓群、高速公路等遮掩物而與捕獲不到GPS衛星信號時，系統可自動導入自律導航系統，此時由車速傳感器檢測出汽車的行進速度，通過微處理單元的數據處理，從速度和時間中直接算出前進的距離，陀螺傳感器直接檢測出前進的方向，陀螺儀還能自動存儲各種數據，即使在更換輪胎暫時停車時，系統也可以重新設定。

由GPS衛星導航和自律導航所測到的汽車位置坐標數據、前進的方向都與實際行駛的路線軌跡存在一定誤差，為修正這兩者的誤差，與地圖上的路線統一，需采用地圖匹配技術，加一個地圖匹配電路，對汽車行駛的路線與電子地圖上道路誤差進行實時相關匹配作自動修正，此時地圖匹配電路是通過微處理單元的整理程序進行快速處理，得到汽車在電子地圖上的正確位置，以指示出正確行駛路線。CD-ROM用于存儲道路數據等信息，LCD顯示器用于顯示導航的相關信息。

GPS導航系統與電子地圖、無線電通信網絡及計算機車輛管理信息系統相結合，可以實現車輛跟蹤和交通管理等許多功能，這些功能包括：

（1）車輛跟蹤

利用GPS和電子地圖可以實時顯示出車輛的實際位置，并任意放大、縮小、還原、換圖；可以隨目標移動，使目標始終保持在屏幕上；還可實現多窗口、多車輛、多屏幕同時跟蹤。利用該功能可對重要車輛和貨物進行跟蹤運輸。

（2）提供出行路線規劃和導航

　　提供出行路線規劃是汽車導航系統的一項重要輔助功能，它包括自動線路規劃和人工線路設計。自動線路規劃是由駕駛者確定起點和目的地，由計算機軟件按要求自動設計最佳行駛路線，包括最快的路線、最簡單的路線、通過高速公路路段次數最少的路線等的計算。人工線路設計是由駕駛者根據自己的目的地設計起點、終點和途經點等，自動建立線路庫。線路規劃完畢后，顯示器能夠在電子地圖上顯示設計線路，并同時顯示汽車運行路徑和運行方法。

（3）信息查詢

為用戶提供主要物標，如旅游景點、賓館、醫院等數據庫，用戶能夠在電子地圖上根據需要進行查詢。查詢資料可以文字、語言及圖象的形式顯示，并在電子地圖上顯示其位置。同時，監測中心可以利用監測控制臺對區域內的任意目標所在位置進行查詢，車輛信息將以數字形式在控制中心的電子地圖上顯示出來。

（4）話務指揮

指揮中心可以監測區域內車輛運行狀況，對被監控車輛進行合理調度。指揮中心也可隨時與被跟蹤目標通話，實行管理。

（5）緊急援助

通過GPS定位和監控管理系統可以對遇有險情或發生事故的車輛進行緊急援助。監控臺的電子地圖顯示求助信息和報警目標，規劃最優援助方案，并以報警聲光提醒值班人員進行應急處理。

GPS技術在汽車導航和交通管理工程中的研究與應用目前在中國剛剛起步，而國外在這方面的研究早已開始并已取得了一定的成果。加拿大卡爾加里大學設計了一種動態定位系統，該系統包括一臺捷聯式慣性系統，兩臺GPS接收機和一臺微機，可測定已有道路的線形參數，為道路管理系統服務。美國研制了應用于城市的道路交通管理系統，該系統利用GPS和GIS建立道路數據庫，在數據庫中包含有各種現時的數據資料，如道路的準確位置、路面狀況、沿路設施等，該系統于1995年正式運行，為城市道路交通管理起到重要作用。近些年來國外研制了各種用于車輛誘導的系統，其中車輛位置的實時確定以往主要依據慣性測量系統以及車輪傳感器，隨著GPS的發展和所顯示出的優越性，有取代前兩種方法的趨勢。用于城市車輛誘導的GPS定位一般是在城市中設立一個基準站，車載GPS實時接收 基準站發射的信息，經過差分處理便可計算出實時位置，把目前所處位置與所要到達的目標在道路網中進行優化計算，便可在道路電子地圖上顯示出到達目標的最優化路線，為公安、消防、搶修、急救等車輛服務。

3.GPS在物流領域中的應用

3.1物流及其發展

物流就是物質實體從供給者向需求者的物理性移動。如果從“物體的流動”來理解，物流是一種古老又平常的現象。自從人類社會有了商品交換，就有了物流活動（如運輸、倉儲、裝卸搬運等）。而將物流作為一門科學，從系統的角度來分析研究，卻僅有幾十年的歷史。順此說物流是一門新學科。從現代物流的發展軌跡看，物流是一門在不同時代承擔著不同需求和任務的科學。20世紀60年代，作為現代物流學起源地的日本，社會化物產規模不斷擴大，生龍活虎成本以每年2%的增長率上漲，而流通成本的增長率卻達到5%。為降低商品在流通領域里的成本，日本開始了對物流方面的研究。實踐證明，物流不僅可以大大節約流通成本，而且可以提供大量就業機會。據美國20世紀末的一項調查表明，美國每提供10個就業機會中，就有7個是由物流物業的發展創造的。據上海浦東地區對物流行業職工就業人數的調查預測表時，2000年服務牧業職工人數在物流行業職工總人數中占40%。因此，物流以其流動快、覆蓋面廣、增殖多、效率高、可持續發展能力強等特征，被稱為與高科技、現代金融業共同成為21世紀新經濟的支柱產業和新經濟增長源。經過20年來的改革開放和經濟的快速成發展，目前我國已具備了發展物流和配送技術的經濟環境和市場條件。在激烈的市場競爭中，物流企業需要做好以下幾主面工作：

(1)及時跟蹤貨物的運輸過程；

(2)了解庫存的準確信息；

(3)合理調度使用車輛、庫房、人員等各種資源；

(4)為貨主提供優良的客戶服務，提供實時的信息查詢以及物品承運的各種指標數據。同時，物流企業還要注重配送功能要素：備貨、儲存、分檢及配貨、配貨、配送運輸、送達服務。

3.2 GPS在物流行業中的各應用模塊

就應用而言，我們主要使用的是GPS信息接收終端，而就GPS終端來說它只是具備采集經緯度、GPS時間與終端運行速度的功能設備而已，即信息采集的終端^[2]。在物流的程序中，信息流占據著主導地位，是很多物流企業的制勝關鍵。GPS在物流中的應用更確切地說明GPS在物流信息中的應用。就現在的GPS系統與終端所具備的功能來講，主要有以下幾點：

(1)車輛分布

點擊車輛分布，要從操作電子地圖上察看自己用戶名上所有車輛的分布情況，了解到所有車輛在各區域分布的具體位置、行駛狀況。通過對該功能的使用，可以查到在某個地域內哪些車輛可供使用，也可以了解公司所有在途運輸車貨的分布情況以及可供使用的車輛依據。

(2)歷史軌跡

通過對歷史軌跡的查詢，可以看出車輛在行駛過程中的狀態、路線，從而規定行駛線路、中途隨意停車。根據該車的行駛軌跡，公司與客戶都可對貨物在途的運輸過程有相應的了解，并可將此作為考評依據。

(3)當前位置

通過好時位置的查詢可以看出車輛當前準確的位置所在、運行的方向和運行速度。一般這個功能只有在意外或特殊情況發生時才會用到，如：有報警信息發生需進行救援、急于查看車輛的具體位置進行實時調度等。

(4)連續監控：

可根據實際情況設置對車輛進行監控的時間段和位置點上發生的條件。如：在車輛出發前先預計設置行駛的時間對車輛進行監控的上發條件及時間。這樣可達到對車輛進行全程的監控目的，以使有據可查。

(5)區域看車

可根據車輛預計行駛的范圍或路線在電子地圖上定一個或多個報警區域，當車輛駛出和駛入該區域時終端就會向系統發出報警信息，報警信息會以手機中文短信的方式發送到指定的手機上，告訴手機的持有都是何時、何地、何車因何原因發生了報警^[3]。這項功能可用于車輛按

(6)接貨方

接貨方只需要通過發貨方所提供的相關資料和權限，就可在互聯網實時查看到貨物信息，掌握貨物在途的情況和大概的運輸時間，以此來提前安排貨物的接收、停放以及銷售等環節，使貨物的銷售鏈可提前完成。指定路線行駛中。設置車輛行駛路線和定點上報功能，即可用于公司也可開放給客戶。

通過對GPS這些功能的應用，在物流中可及時進行調度和配載，降低車輛空駛率，可對承運貨物的車輛進行全程跟蹤以保證其安全性，也可實時掌握車貨的所在位置提前完成對應工作的安裝，加強對司機的管理，徹底解決私拉亂運問題。

4.結語 

綜觀全球衛星定位系統的發展，GPS在物流上的應用已逐漸深入民眾的生活中，帶來生活很大的便利，而“時間就是金錢”的名諺，成為在物流業界中爭取時間，提升效率一直是業者競爭力強弱的重要指標^[4]。根據IMF的調查報告，臺灣地區物流成本占國內生產總毛額(GDP)的13.1％，只要能把物流成本降低一個GDP的百分點，每年就可以幫廠商省下驚人的成本支出，物流業者在講求精致化管理與提供更有效率也更低成本的營運績效，同時也致力于提升服務的附加價值，所以在運輸配送的物流環節中，應用GPS、PDA與行動無線通訊技術，不但使得物流業者能充分掌握車輛、訂單、貨物資料的時效性，同時亦能即時滿足客戶對貨物即時查詢之需求，有效強化企業后勤支援能力，讓物流交易能順暢進行，充分掌握時間以節省成本并創造極佳的效益^[5]。

 

參考文獻:

[1]王惠南.GPS導航原理與應用[M].北京:科學出版社,2003

[2]王晶.GPS在現代物流中的應用及題分析[期刊論文]-商場現代化2009(1)

[3]劉華.現代物流管理實務[M].北京：清華大學出版社，2008.106-112

[4]張洪革.物流倉儲與配送管理[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2006.269-274

[5]張宇賓.GPS與GIS及其在現代物流中的應用[J].使用物流技術，2010,4:26-28