【正文】 、不限地點的全程跟蹤監(jiān)控 ,就可以徹底實現(xiàn)車輛運輸過程透明化 [7]?，F(xiàn)已經(jīng)有很多 GPS 廠商，推出了很多 GPS 導航系統(tǒng) 和導航設備，在交通管理方面已經(jīng)應用很多，很多城市的出租車和公交車都安裝了 GPS 設備，而在手機上也推出了很多 GPS 服務，但在物流領域的應用還很少，物流在國內(nèi)乃至國際都是至關重要的經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)。 全球定位系統(tǒng) GPS 是近年來開發(fā)的最具有開創(chuàng)意義的高新技術(shù)之一， 其全球性、全能性、全天候性的導航定位、定時、測速優(yōu)勢必然會在諸多領域中得到越來越廣泛的應用。 中國最大的論文知識平臺 第二章 GPS 概述 第一節(jié) GPS 概念 GPS 是“ Global Positioning System”即“全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)”的簡稱。其作用是為美軍方在全球的艦船、飛機導航并指揮陸軍作戰(zhàn)。人們普遍認為 GPS 技術(shù)在整個海灣戰(zhàn)爭中充分顯示了威力，起了至關重要的作用。海灣戰(zhàn)爭期間， GPS 系統(tǒng)尚未完全建成，初步使用已顯神威。而且美國 1994 年宣布在 10 年內(nèi)向全世界免費提供 GPS 全球定位系統(tǒng)的使用權(quán)，使世界各國都在爭相利用這一系統(tǒng)。由于 GPS 具有覆蓋范圍廣、精度高、全天候、接收信號免費等優(yōu)點，在全球范圍的各個領域內(nèi)得到了廣泛的應用。 第二節(jié) GPS 系統(tǒng)組成 GPS 系統(tǒng)主 要由三大部分組成 [9]：空間部分 —— GPS 衛(wèi)星星座；地面控制部分 —— 地面監(jiān)控系統(tǒng)；用戶設備部分 —— GPS 信號接受機。軌道高度 20183 公里。每個軌道平面內(nèi)各顆衛(wèi)星之間的升交角距相差 90 度，每個軌道平面上的衛(wèi)星比西邊相鄰軌道平面上的相應衛(wèi)星超前 30 度。位于地平線以上的衛(wèi)星顆數(shù)隨時間和地點的不同而不同，最少可見到4 顆，最多可見到 11 顆。這 4 顆衛(wèi)星在觀測過程中的幾何位置分布對定位精度有一定的影響。但這種時間間隙段是很短暫的，并不影響全球絕大多數(shù)地方的全天候、高精度、連續(xù)實時的導航定位測定。對于導航定位來說， GPS 衛(wèi)星是一動態(tài)己知點。每顆 GPS 衛(wèi)星所播發(fā)的星歷，是由地面監(jiān)控系統(tǒng)提供的。地面監(jiān)控系統(tǒng)另一個重要作用是保持各顆衛(wèi)星處于同一時間標準 —— GPS 時間系統(tǒng)。因此，地面監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能是：監(jiān)測 GPS 信號、收集有關數(shù)據(jù)、編算導航電文、注入導航電文、診斷系統(tǒng)狀態(tài)、調(diào)度衛(wèi)星等。靜態(tài)定位中， GPS 接收機在捕獲和跟蹤 GPS 衛(wèi)星的過程中固定不變，接收機高精度地測量 GPS 信號地傳播時間，利用 GPS 衛(wèi)星在軌的已知位置，解算出接收機天線所在位置的三維坐標。 GPS 信號接收機所位于的運動物體叫做載體。 GPS 衛(wèi)星發(fā)送的導航定位信號，是一種可供無數(shù)用戶共享的信息資源。接收機硬件和機內(nèi)軟件以及 GPS 數(shù)據(jù)后處理軟件包，構(gòu)成完整的 GPS 用戶設備。根據(jù)使用目的的不同，用戶可以選擇不同的 GPS 信號接收機。 第三節(jié) GPS 定位原理 GPS 定位的基本原理是衛(wèi)星不間斷地發(fā)送自身的星歷參數(shù)和時間信息，用戶接收到這些信息 后，經(jīng)過計算求出接收機的三維位置、三維方向以及運動速度和時間信息 [10]。GPS 系統(tǒng)實時導航定位的基本方法是偽距法。 因此，測出每顆可視 GPS 衛(wèi)星的導航信號從衛(wèi)星到用戶接收設備天線的傳播時間，乘上電磁波傳播速度，即可計算出衛(wèi)星到用戶天線之間的距離。第一個時鐘在衛(wèi)星上，記錄信號接收時間；第二個時鐘在接收機上，記錄信號接收時間。 GPS 接收機就是根據(jù)這些信息去計算它與上空衛(wèi)星的距離。假設 t 時刻在地面待測點上安置 GPS 接收機，可以測定 GPS 信號到達接收機的時間Δ t ，再加上接收機所接收到的衛(wèi)星星歷等其它數(shù)據(jù)可以確定以下四個方程式： [(x1 x)2 + ( y1 y)2 + (z1 z)2]1/ 2 + c(Vt1 Vt0) = d1 (22) [(x2 x)2 + (y2 y)2 + (z2 z)2]1/2 + c(Vt2 Vt0) = d2 (23) [(x3 x)2 + ( y3 y)2 + (z3z)2]1/ 2 + c(Vt3Vt0) = d3 (24) [(x4x)2 + (y4 y)2 + (z4 z)2]1/2 + c(Vt4 Vt0) = d4 (25) 上述四個方程式中待測點坐標 x、 y、 z 和 Vt0為未知數(shù)，其中 di=c Δ ti (i=1, 2, 3, 4)。Δ ti (i=1, 2, 3, 4)分別為衛(wèi)星 衛(wèi)星 衛(wèi)星 衛(wèi)星 4 的信號到達接收機所經(jīng)歷的時間。 四個方程式中各個參數(shù)意義如下： x, y, z 為待測點坐標的空間直角坐標； xi、 yi、 zi(i=1, 2, 3, 4)分別為衛(wèi)星 衛(wèi) 星 衛(wèi)星 衛(wèi)星 4 在 t 時刻的空間直角坐標，可由衛(wèi)星導航電文求得； Vti(i=1, 2, 3, 4)分別為衛(wèi)星 衛(wèi)星 衛(wèi)星 衛(wèi)星 4 的衛(wèi)星鐘的鐘差，由衛(wèi)星星歷提供； Vt0 為接收機的時鐘差。 GPS 接收機可接收到能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(nèi)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 接收機對收到的衛(wèi)星信號進行解碼或才用其它技術(shù)，將調(diào)制在載波上的信息去掉后，就可以恢復載波。 在 GPS 定位中， GPS 衛(wèi)星是高速運動 的衛(wèi)星，其坐標值隨時間快速變化著。依據(jù)測距的原理，其 中國最大的論文知識平臺 定位原理與方法主要有偽距法定位、載波相位測量定位以及差分 GPS 定位等。靜態(tài)定位指的是對于固定不動的待定點，將 GPS 接收機安置于其上，觀測數(shù)分鐘乃至更長的時間，以確定該點的三維坐標，又叫絕對定位。而動態(tài)定位則至少有一臺接收機處于運動狀態(tài)，測定的是各觀測時刻 (觀測歷元 )運動中的接收機的點位 (絕對點位或者相對點位 )。 RFID( 射頻識別 )系統(tǒng)由兩部分組成 :讀 /寫單元和電子收發(fā)器。實際上 , 這就是對存儲器的數(shù)據(jù)進行非接觸讀、寫或刪除處理。通常 ,在這個標簽上還粘一個紙標簽 ,在紙標簽上可以清晰地印上一些重要信息 。這意味著收發(fā)器適合于惡劣的環(huán)境 ,收發(fā)器對潮濕、骯臟和機械影響不敏感 [11]。 RFID 技術(shù)可以作為物流調(diào)度系統(tǒng)信息采集的有效手段 , 在車輛調(diào)度管理系統(tǒng)中得以應用。 在商品運輸過程中，可以在在途運輸?shù)呢浳锖蛙囕v貼上 RFID 標簽，同時在運輸路線上的一些檢查點安裝 RFID 接收轉(zhuǎn)發(fā)裝置。這可使企業(yè)直接了解目前有多少貨箱處于轉(zhuǎn)運途中、轉(zhuǎn)運的始發(fā)地和目的地，以及預期的到達時間等信息，方便對在途貨物進行管理，同樣便于貨物的發(fā)貨人 或收貨人掌握貨物行進狀況，相應調(diào)整收貨時間。RFID 以其強大的優(yōu)勢廣泛應用于生產(chǎn)、物流、交通等需要收集和處理數(shù)據(jù)的應 中國最大的論文知識平臺 用領域 , 并被認為是條形碼標簽的未來替代品。 (二 ) 條形碼 條形碼 (BarCode)技術(shù)是隨著計算機與信息技術(shù)的發(fā)展和應用而誕生的它是集編碼、印刷、識別、數(shù)據(jù)采集和處理于一身的新型技術(shù)。條形碼技術(shù)是在計算機應用的實踐中產(chǎn)生和發(fā)展起來的自動識別技術(shù) , 它是為實現(xiàn)對信息的自動掃描而設計的 , 在實際物流管理中應用十分廣泛。主要的區(qū)別如下 :有無寫入信息或更新內(nèi)存的能力。射頻標簽不像條形碼 , 它特有的辨識器不能復制。由于條形碼成本較低 , 有完善 的標準體系 , 已在全球散播 , 所以已經(jīng)被普遍接受 , 從總體來看 , 射頻技術(shù)只被局限在有限的市場份額之內(nèi)。 射頻技術(shù)與條形碼是兩種不同的技術(shù) , 有不同的適用范圍 , 有時會有重疊。相比之下 , 射頻識別不要求看見目標。條形碼本身還具有其他缺點 , 如果標簽被劃破 , 污染或 是脫落 , 掃描儀就無法辨認目標。 二、藍牙技術(shù) 藍牙技術(shù)是一種無線數(shù)據(jù)與數(shù)字通信的開放性全球規(guī)范，它以近距離無線連接為基礎，為固定與移動通信環(huán)境建立一個接入點。藍牙技術(shù)順應了現(xiàn)代通信技術(shù)和應用發(fā)展的潮流，被認為是無線數(shù)據(jù)通信領域重大進展之一，將對未來的無線移動數(shù)據(jù)通信業(yè)務產(chǎn)生巨大的促進作用。藍牙網(wǎng)絡是一個開放的網(wǎng)絡 ,非法用戶可以利用假冒、竊聽、未授權(quán)訪問、耗能攻擊和拒絕服務等手段對網(wǎng)絡進行攻擊 [12]。 第二節(jié) GPS 技術(shù)與其它物流跟蹤技術(shù)的比較 一、 GPS 技術(shù)與條形碼技術(shù)比較 盡管條形碼存在著技術(shù)簡單 ,成本低廉 ,可靠性高 ,讀取速度快的優(yōu)點。另外它保密性差，無防偽功能，需可視識讀，抗惡劣環(huán)境能力差。然而在現(xiàn)代物流業(yè)當中，實現(xiàn)對產(chǎn)品的惟一識別、并追蹤供應鏈上的每一件單品是非常重要的。 二、 GPS 技術(shù)與射頻技術(shù)比較 盡管 RFID 的優(yōu)點很多 , 但是 RFID 商品化的過程中仍然存在種種阻力 , 直接制約著 RFID 的發(fā)展： 。RFID 應用技術(shù) , 被提及最多的擔憂是成本問題。而使用技術(shù) , 則要面對芯片、天線、讀取器等一系列新的成本問題 , 無論是從幾美元下降到 1 元人民幣 , 還是成本要降低至 元人民幣 , 真正使用起這種技術(shù)來 , 必然要有一方持續(xù)地付出成本。而超市提高采購成本 , 銷售價格必定提高 , 這又是消費者不愿意面對的現(xiàn)實。 2020 年以后伴隨著 GPS 產(chǎn)業(yè)的不斷擴大 ,GPS 硬件接收 芯片的價格一路走跌 , 帶動了整個硬件設備價格的“ 平民化” .對于 GPS 中國最大的論文知識平臺 來說，買入一臺 GPS 設備在 10002020 元左右，使用期限長， GPS 設備供應商直接負責設備的安裝，維修以及相關的培訓，對于使用方來說，投入的只是購買成本。全球現(xiàn)存兩大標準 : 歐美的 EPC 和日本的 UID。到過德國杜伊斯堡市的麥德龍“未來商店” 的人 , 都會被現(xiàn)代化的技術(shù)手段帶來的便捷所征服。有分析師如此評價。就連“未來商店” 的一位副總經(jīng)理自己都承認 , 如果要形成大規(guī)模應用 ,至少需要五年到十年時間。雖然目前 GPS 也沒有制定相應的標準，但是卻不影響它的大規(guī)模應用。由于 RFID 的微型化、適形性及穿透性 , 以及主動標簽不可預測的電波發(fā)送信息、時間及區(qū)域 , 不僅有可能透露消費者購買的物品信息 ,甚至有可能侵犯消費者其他隱 私權(quán)，消費者擔心把東西買回家時 ,會造成個人財務以及身份信息的泄漏。總的來說 , 我國目前研究和發(fā)展射頻識別技術(shù)及其應用仍處于初級發(fā)展階段 , 存在需求意識不高、技術(shù)水平弱、標準規(guī)范不完整等諸多問題，而 GPS 應用已被廣泛的應用在汽車，手機等領域。但是對于貨物在運輸途中的情況卻無法得 知，傳統(tǒng)的物流公司對司機和車輛的管理主要是靠電話，抗干擾能力差，致使運輸過程管理基本上是一塊盲區(qū)，車輛發(fā)出以后連物流公司內(nèi)部也不清楚貨物和車輛的精確位置，調(diào)度水平極其低下，而且對在途貨物沒有監(jiān)控，易出現(xiàn)貨物丟失情況。并且可以通過對貨物和車輛的精確定位，進行公司遠程調(diào)度管理，提高時效性和靈活性 [14]。 藍牙技術(shù)的缺陷 [15]： RFID 一樣，藍牙技術(shù)同樣存在成本高的問題，因硅半導體價格的昂貴 , 藍牙芯片過于昂貴 ,以致一時難以普及。第一代藍牙產(chǎn)品的困 惑是不同制造商的產(chǎn)品間存在著兼容性方面的問題，這意味著藍牙產(chǎn)品的大規(guī)模面世將被推遲。盡管可以通過頻道更換、加密匙和授權(quán)密碼可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的保密，還可以附加更多實用的安全措施，但實際上要做到很難。加密匙和頻道更換可以防止數(shù)據(jù)被中途攔截，但是藍牙裝置本身的開放使用性又增加了泄密的危機。藍牙技術(shù)中，每個微網(wǎng)絡的最大容量是 8個主動裝置（包括 1個主控器和 7個附屬器），標準傳輸距離是 10米，在可能的情況下，要合理利用藍牙技術(shù)，就必須使用獨立的微網(wǎng)絡和寬大的擴大網(wǎng)。 藍牙系統(tǒng)所提供的安全技術(shù)是藍牙的關鍵技術(shù)，將是影響藍牙技術(shù)能否得到廣泛應用的關鍵因素。 GPS 在物流跟蹤中的應用已日漸成熟，任何一個在發(fā)展中的技術(shù)，都要經(jīng)歷很多問題，一步步完善，從投資風險來說 GPS無疑是最保險的。 四種物流跟蹤技術(shù)各有優(yōu)缺點，對這幾種跟蹤技術(shù)的總結(jié)對比如表 31 所示： 中國最大的論文知識平臺 表 31 GPS技術(shù)與其它物流跟蹤技術(shù)的綜 合比較 從表中可以看出，綜合幾種因素， GPS 具有其它技術(shù)不可比擬的獨特優(yōu)勢，在未來物流行業(yè)特別是電子商務的物流配送中將起著越來越重要的作用。為順應物流信息化、網(wǎng)絡化、綠色化、快速化、可視化的發(fā)展趨勢 , 滿足客戶日益增長的差異化和個性化需求 , 構(gòu)建自己的核心競爭力 , 物流企業(yè)紛紛開始