【導讀】期，也是專家預測人均GDP2021美元～6000美元的事故高峰呈現(xiàn)期。由于國民經(jīng)濟和社會、文化事業(yè)發(fā)展，我國的城市化程度不斷提高。的提高；公共設施的巨型化。人口、財產(chǎn)密度的增加還使我們面臨更。這些趨向都導致危險源和隱患復雜性的增加，一旦。這是我們在構建社會主義和諧社會的過程中必須認真面對的。一旦發(fā)生災難性事故，容易對社會、經(jīng)濟、生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生長期。大限度地消除事故隱患，對重大危險源實施有效地監(jiān)控。先考慮從業(yè)人員和其他人員的人身安全，實行“安全優(yōu)先”的原則。在確保安全的前提下，努力實現(xiàn)生產(chǎn)的其他目標。事故發(fā)生的規(guī)律和特點，千方百計預防事故的發(fā)生，做到防患于未然，將事故消滅在萌芽狀態(tài)。雖然人類在生產(chǎn)活動中還不可能完全杜絕事。故的發(fā)生，但只要思想重視，預防措施得當，事故是可以大大減少的。強化安全生產(chǎn)管理和監(jiān)督，有效遏制重特大安全事故。規(guī)范行政執(zhí)法成為必然選擇。這就要求我們必須更新思維方式，

　　

【正文】 其檢測出來。偽隨機碼的成功運用是GPS 系統(tǒng)得以取得成功的一個重要基礎。海軍的計劃主要用于為艦船提供低動態(tài)的 2 維定位，空軍的計劃能供提供高動態(tài)服務，然而系統(tǒng)過于復雜。由于同時研制兩個系統(tǒng)會造成巨大的費用而且這里兩個計劃都是為了提供全球定位而設計的，所以 1973 年美國國防部將 2 者合二為一，并由國防部牽頭的衛(wèi)星導航定位聯(lián)合計劃局（ JPO)領導，還將辦事機構設立在洛杉磯的空軍航天處。該機構成員眾多，包括 美國陸軍 、 海軍 、 海軍陸戰(zhàn)隊 、 交通部 、國防制圖局、 北約 和 澳大利亞的代表。 2. GPS構成 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55176。 。 此外 ,還有 4 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 ,并能保持良好定位解算精度的幾何圖象。這就提供了在時間上連續(xù)的全球導航能力。GPS 衛(wèi)星產(chǎn)生兩組電碼 , 一組稱為 C/ A 碼 ( Coarse/ Acquisition Code11023MHz) 。一組稱為 P 碼 (Procise Code 10123MHz) ,P 碼因頻率較高 ,不易受干擾 ,定位精度高 ,因此受美國軍方管制 ,并設有密 41 碼 ,一般民間無法解讀 ,主要為美國軍方服務。 C/ A 碼人為采取措施而刻意降低精 度后 ,主要開放給民間使用。 2) 地面控制部分 地面控制部分由一個主控站 ,5 個全球監(jiān)測站和 3 個地面控制站組成。監(jiān)測站均配裝有精密的銫鐘和能夠連續(xù)測量到所有可見衛(wèi)星的接受機。監(jiān)測站將取得的衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù) ,包括電離層和氣象數(shù)據(jù) ,經(jīng)過初步處理后 ,傳送到主控站。主控站從各監(jiān)測站收集跟蹤數(shù)據(jù) ,計算出衛(wèi)星的軌道和時鐘參數(shù) ,然后將結果送到 3 個地面控制站。地面控制站在每顆衛(wèi)星運行至上空時 ,把這些導航數(shù)據(jù)及主控站指令注入到衛(wèi)星。這種注入對每顆 GPS 衛(wèi)星每天一次 ,并在衛(wèi)星離開注入站作用范圍之前進行最后的注入。如果某地面站發(fā)生故 障 ,那么在衛(wèi)星中預存的導航信息還可用一段時間 ,但導航精度會逐漸降低。 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(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，即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。接收機硬件和機內軟件以及 GPS 數(shù)據(jù)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 42 連續(xù)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(shù)據(jù)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。 3. GPS原理 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 系統(tǒng)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 ,重復周期一毫秒，碼間距 1 微秒，相當于 300m； P 碼頻率 ，重復周期 天，碼間距 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(wèi)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(wèi)星信號中解調制出來，以 50b/s 調制在載頻上發(fā)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 3 數(shù)據(jù)塊，其中最重要的則為星歷數(shù)據(jù)。當用戶接受到導航電文時，提取出衛(wèi)星時間并將其與自己的時鐘做對比便可得知衛(wèi)星與用戶 43 的距離，再利用導航電文中的衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)推算出衛(wèi)星發(fā)射電文時所處位置，用戶在 WGS84 大地坐標系中的位置速度等信息便可得知。 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 接收機可接收到可用于授時的準確至納秒級的時間信息；用于預報未來幾個月內衛(wèi)星所處概略位置的預報星歷；用于計算定位時所需衛(wèi)星坐標的廣播星歷，精度為幾米至幾十米（各個衛(wèi)星不同，隨時變化）；以及 GPS 系統(tǒng)信息，如衛(wèi)星狀況等。 GPS 接收機對碼的量測就可得到衛(wèi)星到接收機的距離，由于含有接收機衛(wèi)星鐘的誤差及大氣傳播誤差，故稱為偽距。對 0A 碼測得的偽距稱為 UA 碼偽距，精度約為 20 米左右，對 P 碼測得的偽距稱為 P碼偽距，精度約為 2 米 左右。 GPS 接收機對收到的衛(wèi)星信號，進行解碼或采用其它技術，將調制在載波上的信息去掉后，就可以恢復載波。嚴格而言，載波相位應被稱為載波拍頻相位，它是收到的受多普勒頻 移影響的衛(wèi)星信號載波相位與接收機本機振蕩產(chǎn)生信號相位之差。一般在接收機鐘確定的歷元時刻量測，保持對衛(wèi)星信號的跟蹤，就可記錄下相位的變化值，但開始觀測時的接收機和衛(wèi)星振蕩器的相位初值是不知道的，起始歷 44 元的相位整數(shù)也是不知道的，即整周模糊度，只能在數(shù)據(jù)處理中作為參數(shù)解算。相位觀測值的精度高至毫米，但前提是解出整周模糊度，因此只有在相對定位、并有一 段連續(xù)觀測值時才能使用相位觀測值，而要達到優(yōu)于米級的定位 精度也只能采用相位觀測值。 按定位方式， GPS 定位分為單點定位和相對定位（差分定位）。單點定位就是根據(jù)一臺接收機的觀測數(shù)據(jù)來確定接收機位置的方式，它只能采用偽距觀測量，可用于車船等的概略導航定位。相對定位（差分定位）是根據(jù)兩臺以上接收機的觀測數(shù)據(jù)來確定觀測點之間的相對位置的方法，它既可采用偽距觀測量也可采用相位觀測量，大地測量或工程測量均應采用相位觀測值進行相對定位。 在 GPS 觀測量中包含了衛(wèi)星和接收機的鐘差、大氣傳播延遲、多路徑效應等誤差，在定位計 算時還要受到衛(wèi)星廣播星歷誤差的影響，在進行相對定位時大部分公共誤差被抵消或削弱，因此定位精度將大大提高，雙頻接收機可以根據(jù)兩個頻率的觀測量抵消大氣中電離層誤差的主要部分，在精度要求高，接收機間距離較遠時（大氣有明顯差別），應選用雙頻接收機 。 4. 相對論為 GPS 提供了所需的修正 全球定位系統(tǒng) GPS 衛(wèi)星的定時信號提供緯度、經(jīng)度和高度的信息，精確的距離測量需要精確的時鐘。因此精 確的 GPS 接受器就要用到相對論效應。 準確度在 30 米之內的 GPS 接受器就意味著它已經(jīng)利用了相對論效應。華盛頓大學的物理學家 Clifford M. Will 詳細解釋說： “ 如 45 果不考慮相對論效應，衛(wèi)星上的時鐘就和地球的時鐘不同步。 ” 相對論認為快速移動物體隨時間的流逝比靜止的要慢。 Will 計算出，每個 GPS 衛(wèi)星每小時跨過大約 萬千米的路程，這意味著它的星載原子鐘每天要比地球上的鐘慢 7 微秒。 而引力對時間施加了更大的相對論效應。大約 2 萬千米的高空，GPS 衛(wèi)星經(jīng)受到的引力拉力大約相當于地面上的四分之一。結果就是星載 時鐘每天快 45 微秒， GPS 要計入共 38 微秒的偏差。 Ashby 解釋說： “ 如果衛(wèi)星上沒有頻率補償，每天將會增大 11 千米的誤差。 ”( 這種效應實事上更為復雜，因為衛(wèi)星沿著一個偏心軌道，有時離地球較近，有時又離得較遠。 5. GPS前景 由于 GPS 技術所具有的全天候、高精度和自動 測量 的特點，作為先進的測量手段和新的生產(chǎn)力，已經(jīng)融入了國民經(jīng)濟建設、國防建設和社會發(fā)展的各個應用領域 。 隨著冷戰(zhàn)結束和全球經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，美國政府宣布 2021 年至2021 年期間，在保證美國國家安全不受威脅的前提下，取消 SA 政策，GPS 民用信號精度在全球范圍內得到改善，利用 C/A 碼進行單點定位的精度由 100 米提高到 20 米，這將進一步推動 GPS 技術的應用，提高生產(chǎn)力、作業(yè)效率、科學水平以及人們的生活質量，刺激 GPS 市場的增長。據(jù)有關專家預測，在美國，單單是汽車 GPS 導航系統(tǒng)， 2021年后的市場將達到 30 億美元，而在我國，汽車導航的市場也將達到50 億元人民幣?？梢?， GPS 技術市場的應用前景非常可觀。 46 6. GPS特點 全球定位系統(tǒng)的主要特點： ? 全天候； ? 全球覆蓋； ? 三維定速定時高精度； ? 快速省時高效率： ? 應用廣泛多功能。 7. GPS功用 全球定位系統(tǒng)的主要用途： (1)陸地應用，主要包括車輛導航、應急反應、大氣物理觀測、地球物理資源勘探、工程測量、變形監(jiān)測、地殼運動監(jiān)測、 市政規(guī)劃控制等； (2)海洋應用，包括遠洋船最佳航程航線測定、船只實時調度與導航、海洋救援、海洋探寶、水文地質測量以及海洋平臺定位、海平面升降監(jiān)測等； (3)航空航天應用，包括飛機導航、航空遙 感姿態(tài)控制、低軌衛(wèi)星定軌、導彈制導、航空救援和載人航天器防護探測等。 8. GPS應用 主要是為 船舶 ， 汽車 ， 飛機 等運動物體進行定位 導航。例如： ? 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 47 ? 地面車輛跟蹤和城市智能交通管理 ? 緊急救生 ? 個人旅游及野外探險 ? 個人通訊終端（與手機， PDA，電子地圖等集成一體） ? GPS 在道路工程中的應用 ： GPS 在道路工程中的應用，目前主要是用于建立各種道路工程控制網(wǎng)及測定航測外控點等。隨著高等級公路的迅速發(fā)展，對勘測技術提出了更高的要求，由于線路長，已知點少，因此，用常規(guī)測量手段不僅布網(wǎng)困難，而且難以滿足高精度的要求。目前，國內已逐步采用GPS技術建立線路首級高精度控制網(wǎng)，然后 用常規(guī)方法布設導線加密。實踐證明，在幾十公里范圍內的點位誤差只有 2 厘米左右，達到了常規(guī)方法難以實現(xiàn)的精度，同時也大大提前了工期。 GPS 技術也同樣應用于特大橋梁的控制測量中。由于無需通視，可構成較強的網(wǎng)形，提高點位精度，同時對檢測常規(guī)測量的支點也非常有效。 GPS 技術在隧道測量中也具有廣泛的應用前景， GPS 測量無需通視，減少了常規(guī)方法的中間環(huán)節(jié)，因此，速度快、精度高，具有明顯的經(jīng)濟和社會效益。 ? GPS 在汽車導航和交通管理中的應用 三維導航是 GPS 的首要功能，飛機、 輪船 、 地面 車輛以及步行者都可以利用 GPS 導航器進行導航。汽車導航系統(tǒng)是在全球定位系統(tǒng)GPS 基礎上發(fā)展起來的一門新型技術。汽車導航系統(tǒng)由 GPS 導航、自律導航、微處理機、車速傳感器、陀螺傳感器、 CDROM 驅動器、 LCD 48 顯示器組成。 GPS 導航系統(tǒng)與電子地圖、無線電通信網(wǎng)絡、計算 機車輛管理信息 系統(tǒng)相結合，可以實現(xiàn)車輛跟蹤和交通管理等許多功能 。 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，并可任意放大、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(xiàn)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。 提供出行路線規(guī)劃和導航 提供出行路線規(guī)劃是汽車導航系統(tǒng)的一項重要的輔助功能，它包括自動線路規(guī)劃和人工線路設計。自動線路規(guī)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(shù)最少 的路線的計算。人工線路設計是由駕駛員根據(jù)自己的目的地設計起點、終點和途經(jīng)點等，自動建立路線庫。線路規(guī)劃完畢后，顯示器能夠在電子地圖上顯示設計路線，并同時顯示汽車運行路徑和運行方法。 信息查詢 為用戶提供主要物標、如旅游景點、賓館、醫(yī)院等數(shù)據(jù)庫，用戶能夠在電子地圖上顯示其位置。同時，監(jiān)測中心可以利用監(jiān)測控制臺對區(qū)域內的任意目標所在位置進行查詢，車輛信息將以數(shù)字形式在控制中心的電子地圖上顯示出來。 話務指揮 49 指揮中心可以監(jiān)測區(qū)域內車輛運行狀況，對被監(jiān)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 。 緊急援助 通過 GPS 定位和監(jiān)控管理系統(tǒng)可以對遇有險情或發(fā)生事故的車輛進行緊急援助。監(jiān)控臺的電子地圖顯示求助信息和報警目標，規(guī)劃最優(yōu)援助方案，并以報警聲光提醒值班人員進行應急處理。 ? GPS 的其它應用 GPS 除了用于導航、定位、測量