■ 智能物流定位管理系统的需求分析

■智能物流定位管理系统的设计

■智能物流定位管理系统的开发方法和流程

■ 基于Android开发智能物流定位管理系统的环境设置

■ 智能物流定位管理系统关键代码编写和调试

【项目开发背景】

全球经济一体化的发展使得企业的采购、仓储、销售、配送等协作关系日趋复杂，企业间的竞争已不仅是产品性能和质量的竞争，也包含物流能力的竞争。也包含物流能力的竞争。利用信息技术代替实际操作，可以减少浪费，节约时间和费用，实现供应链无缝对接和整合，实现物流流程信息化管理。采用信息化管理手段对公司的仓储、物流信息等进行一体化管理，可促进数据共享，货物和资金的周转率，提高工作效率，达到与现代化物流企业管理同步的信息化流程。

物流行业不仅是国家十大产业振兴规划的其中一个，也是信息化及物联网应用的重要领域。它的信息化和综合化管理物流、流程监控，可有效提升物流效率，控制物流成本，从整体上提高物流行业的信息化水平，带动整个产业发展。江苏省作为物联网发展的先锋省份，大规模地利用产业信息化为传统产业带来先进的管理、生产以及人才培养方法。

目前国内物流行业的信息化水平并不高，企业方面缺乏系统的信息化解决方案。不能借助功能丰富的平台，快速定制解决方案。另外，跨地区物流在信息共享、传输网络方面也有障碍，地方壁垒较高。有一些第三方提供的行业信息化解决方案采用了局部物联网的技术，部分方案仅在接入层或业务层展开小规模的应用研究和方案演示，给行业示范性的智能发展带来一定困难，甚至在不少中小物流企业的仓储、配载管理中，还采用手工方式，既费时、费力，又容易产生错误。因此，效率低下的手工管理方式很难保证收货、验货及发货的正确性，从而产生库存、延迟交货、增加成本，以致失去为客户服务的机会；而且手工管理方式不能为管理者提供实时、快速、准确的仓库作业和库存信息。物流管理的最终目标是降低成本、提高服务水平，这需要物流企业及时、准确、全面地掌握运输车辆的信息，对运输车辆实现实时监控、调度。  

【项目开发目的与意义】

随着物流技术不断进步和人工智能应用领域不断扩大，人们对物流管理的智能化要求越来越高。智能化成为目前物流管理系统的主流方向之一。本项目旨在设计开发智能物流定位管理系统。该系统是能够应用于物流公司管理的应用程序软件，主要针对物流公司用户。该软件能够提高物流管理效率，为加强物流公司日常运营管理提供方便。

智能物流定位管理系统主要提供货物实时定位、货车实时定位和货物装车自动识别功能。整个软件定义包括服务器（计算机）和传感终端（车载终端和仓储终端）两部分，物流公司系统管理人员相对于使用服务器部分，货车用户相对于使用车载移动端部分。

智能物流定位管理系统软件具有很强的实用性．物流企业员工用户可以轻松管理仓库货物和相关信息，快速管理货物，并实时定位管理。同时，物流企业员工用户可以轻松管理货车和相关信息，快速定位货车和货车所装货物，提高了物流管理的效率。

智能物流定位管理系统的应用目标包括集记录仓库库存、查询货物当前状态和位置、查询货车当前状态和位置、二维码扫描、智能卡于一身的一款功能强大、方便、快捷的物流定位管理系统软件，它支持运行在多种系统平台上。

                     智能物流系统简图

【项目的特点】

①先进性：系统将运输作业流程与物流运输动态信息完美结合，实现了物流运输从单一的静态管理转向全面的实时动态管理。采用B/S+C/S混合结构，兼备两者优势。

②稳定性：合理的体系结构设计和系统配置，经过大量用户的实际应用与不断发展，无论是系统软件或硬件，已非常稳定和可靠。

③安全性：完善的安全保护措施，保证系统的运行安全；可靠的数据备份与恢复机制，保障系统的数据安全。

④灵活性：系统模块化设计，业务功能可以灵活组合，满足不同企业的管理需求，且能根据企业的需求进行二次开发。

⑤扩展性：系统设计充分考虑扩充、发展的需求，采用模块化构建方式，方便系统升级和功能的增加。

⑥开放性：该系统能够与其他物流信息系统，如仓储管理、销售管理、ERP等物流管理系统无缝对接，打破企业部门间的信息壁垒，满足企业信息共享的要求（需第三方提供接口协议）实现整个物流信息系统的高效运作。

⑦易操作：系统操作界面友好、直观，用户无需专业技能，经简单培训即可熟练应用。

⑧易维护：支持远程安装、维护，自动升级，无需专业维护人员。

【项目需求分析】

软件需求分析就是把软件计划期间建立的软件可行性分析求精和细化，分析各种可能的解法，并且分配给各个软件元素。需求分析是软件定义阶段中的最后一步，确定系统必须完成哪些共组，对目标系统提出完整、准确、清晰、具体的要求。为了方便客户和项目经理很好地沟通功能需求，更为了所有软件开发者、文档编写者、项目经理及营销人员等软件参与者能够有参照，按实际需求设计和修改相应功能，进行项目的需求分析十分必要。需求分析是获取用户需求的有效途径，是决定项目成功的关键因素，是系统分析和软件设计的桥梁，也是控制软件质量的重要阶段。

需求分析的步骤如图3-2所示，主要包括获取用户需求→分析用户需求→编写需求文档→需求分析的评审。获取用户需求是一项重要的任务，为此必须做好以下几点：

①了解客户方的所有用户类型以及潜在类型，根据其要求确定系统的整体目标和工作范围。

②对用户进行访谈和调研，可以采用会议、电话、电子邮件、小组讨论、模拟演示等交流方式。

③需求分析人员对收集到的用户需求做进一步的分析和整理。

④需求分析人员将调研的用户需求以适当的方式呈交给用户方和开发方的相关人员。大家共同确认需求分析人员所提交的结果是否真实地反映了用户的意图。

在很多情形下，分析用户需求是与获取用户需求并行的，主要通过建立模型的方式来描述用户需求，为客户、用户、开发方等不同参与方提供交流的渠道。这些模型是对需求的抽象，以可视化的方式提供一个易于沟通的桥梁。用户需求分析与获取用户需求有着相似的步骤，区别在于分析用户需求时使用模型来描述。

                                   图3-2 需求分析的过程

获取用户需求

通过调研消费群体（客户）的特征，归纳出物流行业企业的特点如下所述：

①业务覆盖地域广，车辆众多，信息量大。

②区域与线路监控要求突出。

③与货运单据配合亲密。

④对货物安全保障要求高。

⑤对系统响应要求灵活、及时。

⑥需要位置服务信息的用户多。

⑦数据共享程度要求高。

⑧需要完善车辆统一信息管理。

分析用户需求

(1)整体分析

通过分析客户需求，发现客户对产品的功能性需求主要包括物流企业能够及时、准确、全面的掌握仓库货物信息；物流企业能够及时、准确、全面的掌握运输车辆的信息和车辆内货物信息；非功能性需求主要是易操作性等。为了满足物流行业企业和用户的需求，通过进一步分析发现’物流定位管理系统的核心功能必须包括货物实时GPS定位、货车实时GPS定位和货物装车自动识别功能。

(2)业务流分析

通过对物流企业的业务流分析得出，智能物流定位管理系统的业务流程如图3—3所示。

                                    图3-3 业务流分析

(3)数据分析

通过对物流企业中常用数据的分析，发现物流定位管理系统中的主要数锯包括以下几项：

    ①货物数据：货物号，、货物种类、重量、体积、目的地、始发地。

    ②货车／货物状态数据：各种环境感知传感器数据，例如温度、湿度等。

    ③货车数据：车辆号、车主、联系方式、载重、容积。

    ④定位数据：车辆号、经纬度、时间。

    ⑤运单数据：货单号、目的地、出发地、托运车辆、托运时间、计划达到时间、货物

号、联系人。

    ⑥运送记录：货物号、上车地点、时间、下车地点。

(4)技术分析

    根据目前物联网的特点和信息化物流的产业需求，有以下几大关键技术问题急需解决。

①有前景的应用方式。

物联网的价值在于“网”，而不是“物”。传感是容易的，关键是怎么感知。如果没有完整的网络体系，就不能整理和整合，整个网络就没有意义。信息拥塞在局部，没有有效地传输、管理和分析，这是一个大问题。现在很多物联网系统都可以提供传感设备，具体怎么应用，针对什么业务，提供什么行业的解决方案，没有具体说明。

因此本项目建设将最大化地结合物流行业应用，融合物联网系统各个环节中的重要技术，把前端采集的各类数据通过多种方式回传到控制处理中心，数据经由云平台进行转发、存储，并按照有效的数据挖掘方式实现不同的业务呈现，最终形成技术夯实、实践可用、展现度高的一体化实训平台。

②有效的数据模型。

物联网的价值不只是一个可传感的网络，而是必须各个行业参与进来应用的网络系统。为了迎合不同应用各异的需求，必须按照业务系统的感知需求、应用操作习惯、业务呈现方式来设计有效的数据模型，最大限度地挖掘和展现数据所包含的信息。目前大部分的应用开发集中在一些专门提供物联网系统的单位中，并没有深度结合物流行业的特点来设计数据模型。

本项目将针对上述问题，按照定义数据类型、内容、性质以及数据间的联系等，构建简洁、清晰的数据结构。

③可靠的传输链路。

现今的物联网方案通常集中在物联网系统的局部子系统，其中大部分侧重于传感接入侧，大量的社会力量涌入传感网络行业，造成了基本的传感网络方案缺失，并且相应的研发、实施以及维护人员逐渐从产业中流失。从宏观角度来看，就是当前各系统发展不均衡，其中的短板势必造成物联网推动行业发展的效应明显削弱。尤其在物流行业中，远程的通信回传方式以及移动式的网络接入能力是亟待解决的重要课题。

因此，本项目利用卫星移动接入的方式来有效的解决物流车辆的信息回传问题，将先进的卫星通信技术引进到智能物流的概念中来，实现数据的广域传输。从设备维护，调配使用、异构网络对接等多个方向，为学生提供新的实训方向。

④安全的数据访问机制。

根据自身的特点，物联网除了要面对移动通信网络传统安全问题之外，还存在着一些与已有移动网络安全不同的特殊安全问题。这是由于物联网是由大量的机器构成，缺少人对设备的有效监控，并且数量庞大，设备集群等相关特点造成的。这些特殊的安全问题主要有以下几个方面：物联网机器／感知节点的本地安全问题，感知网络的传输与信息安全问题，核心网络的传输与信息安全问题，物联网业务的安全问题。

针对以上几个现有物联网安全问题的分析，本项目采用以下技术完成安全的数据访问机制：根据业务由谁来提供和业务的安全敏感程度来设计业务认证机制；采用逐跳加密的机制在各传送节点上对数据进行解密，各节点都有可能解读被加密消息的明文。

需求文档的编写

编写物流定位管理系统软件项目需求分析报告时，需要遵循以下几点要求：

①格式化——文档模板。

②通俗化一一自然语言。

③形象化一一图形语言。

④系统化——内容全面。

⑤准确化——细节准确。

物流定位管理系统软件项目需求规格说明书中的主要内容包括：

①功能要求。

②性能要求。

③用户界面要求。

④输入、输出要求。

⑤成本要求。

⑥进度要求。

⑦数据要求。

⑧环境要求。

⑨可靠性要求。

⑩安全性要求

⑪系统要求

请按照软件项目需求规格说明书的编写要求和应包括的主要内容，自己动手写一个物流定位管理系统软件项目需求文档。

【系统的总体方案】

本方案从计算机基础学科方向出发，面向智能化物流企业进行系统构建。在接入层方面，系统包括了智能物流车及车载的各类信息感知组件，其中包括车厢内环境感知、车辆状况实时视频监控、物品ID信息及安全信息感知。通过相应的传感设备、RFID设备、视频监控设备，将数据采集并汇聚到车内的物联数据处理平台进行统一的转换和发送，然后转发给卫星调制解调器。另一方面，借助公共网络的基站定位功能，智能物流车从宏基站获取定位信息，并通过固定或无线方式将GPS定位信息同步回传至物流企业管理信息中心。

由车载卫星通信收发设备发送上行的物流物联数据经由通信卫星，中继至物流企业管理信息中心的卫星地面接收站。所有的卫星下行物联数据经过卫星调制解调设备，还原成业务数据，并转存至云端服务器。

云端服务器的操作分为以下三类：

①物流企业管理人员通过云终端访问私有云，对私有云的数据进行分析、挖掘、开发以及维护，不需要冗余的存储和计算资源。

②云端数据在资源池中被指定的业务服务器调用，形成业务服务流数据，并通过物联移动核心网准备下发至终端。

③根据中央控制室的数据和业务请求，基于Web中央控制业务总成，将业务信息、管理功能呈现在中央控制室中，供工程师、企业管理人员管理。

利用企业现有的移动通信私有网络（或宏网），业务服务器推送的业务信息可以推送至指定的用户终端，实现随时随地的物流信息获取与物流过程管理。

智能物流体系图如图3-4所示。

简单来说，物流定位管理系统必须包括两大部分：第一部分基于Web服务器用户，

第二部分基于传感终端用户。两部分都有对应的管理员进行管理，并且各自根据自己想要的信息与数据库交互。物流公司员工将货物信息输入到Internet GPS物流管理系统平台中；当货物装到运输车辆后，将代表该车辆的SIM卡号与货物二维码联系起来。物流公司提供物流车辆，并提供每辆车的SIM卡，录入货单，将货单号与承担运输车辆的SIM卡号联系起来。这样，物流公司可以随时随地通过Internet查询货物当前的地理位置。

车载终端实时将当前所处位置的信息及各种传感数据及时传输到物流定位管理系统。

系统的建设及实施应遵循以下原则：

①坚持产学研用结合。覆盖产业、研究、应用各方面，根据物联网产业发展现状及企业需求分析定义传感器技术，传感技术、基于位置服务的定位技术及卫星通信技术的物流物联网系统，基于此进行物联网产业信息化人才培养，产出相应的研究成果，并为物联网产业公司的市场推广提供示范服务。

②坚持稳扎稳打，保证质量的原则，配合严谨的验证工作，保证从研发到实际部署的每一步都有质量保证，确保整个研发工作顺利进行。

                                    智能物流体系结构图

【系统主要模块分析与设计】

主要功能模块

根据系统的需求分析和总体方案设计，智能物流定位管理系统主要包括五大模块，每个模块又分别包括相应的功能，具体情况如表所示。

二维条码（二维码）是用某种特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向）分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的。二维码是DOI（DigitalObject Unique Identifier，数字对象唯一识别符）的一种，全球最大的二维码资源中心是“渡云” ，为全球用户统一提供了“唯一数据样本”的物品、人员、组织二维码识别信息。

(1)二维码的由来

国外对二维码技术的研究始于20世纪80年代末，已研制出多种码制，常见的有PDF417、QR Code、Code 49、Code 16K、Code One等。这些二维码的信息密度比传统的一维码有了较大提高，如PDF417的信息密度是一维码CodeC39的20多倍。在二维码标准化研究方面，国际自动识别制造商协会(AIM)、美国标准化协会(ANSI)已完成PDF417、QRCCode、Code 49、Code 16K、Code One等码制的符号标准。国际标准技术委员会和国际电工委员会还成立了条码自动识别技术委员会（ISO/IEC/JTC1／SC31），制定了QR Code国际标准（ISO/IEC 18004：2000（自动识别与数据采集技术一条码符号技术规范— QR码），起草了PDF417、 Code 16K、 Data Matrix、Maxi Code等二维码ISO/IEC标准草案。在二维码设备开发研制、生产方面，美国、日本等国的设备制造商生产的识读设备、符号生成设备广泛应用于各类二维码应用系统。二维码作为一种全新的信息存储、传递和识别技术，自诞生之日起就得到了世界上许多国家的关注。美国、德国、日本等国家不仅将二维码技术应用于公安、外交、军事等部门管理各类证件，而且将二维码应用于海关、税务等部门管理各类报表和票据，用于商业、交通运输等部门管理商品及货物运输，用于邮政部门管理邮政包裹，在工业生产领域用于工业生产线的自动化管理。

我国对二维码技术的研究开始于1993年。中国物品编码中心对几种常用的二维码 PDF417, QRCCode、Data Matrix、 Maxi Code、Code 49、Code 16K、Code One的技术规范进行了翻译和跟踪研究。随着我国市场经济不断完善，信息技术迅速发展，对二维码这一新技术的需求与日俱增。中国物品编码中心在原国家质量技术监督局和国家有关部门的大力支持下，对二维码技术的研究不断深入。在消化国外相关技术资料的基础上，制定了两个二维码国家标准：二维码网格矩阵码(SJ/T 11349 - 2006)和二维码紧密矩阵码(SJ/T 11350-2006)，促进了我国具有自主知识产权技术的二维码的研发。

(2)二维码分类与原理

二维条码／二维码分为矩阵式二维条码和堆叠式／行排式二维条码。矩阵式二维条码以矩阵的形式组成，在矩阵相应元素的位置上用“点”表示二进制“1”，用“空”表示二进制“o”，“点”，和“空”，的排列组成代码；堆叠式／行排式二维条码在形态上由多行短截的一维条码堆叠而成。

①矩阵式二维码的原理。

矩阵式二维条码（又称棋盘式二维条码）是在一个矩形空间通过黑、白像素在矩阵中的不同分布进行编码。在矩阵相应元素的位置上，用“点（方点、圆点或其他形状）的出现”表示二迸制“1”，“点的不出现”表示二进制的“0”，点的排列组合确定了矩阵式二维条码代表的意义。矩阵式二维条码是建立在计算机图像处理技术、组合编码原理等基础上的一种新型图形符号自动识读处理码制。具有代表性的矩阵式二维条码有Code One、MaxiCode、 QR Code、 Data Matrix、 Han Xin Code、 Grid Ma-trix等，如图3-6所示。

                       图3-6 具有代表性的矩形式二维码

 ②行排式二维码的原理。

堆叠式／行排式二维条码又称堆积式二维条码或层排式二维条码，其编码原理建立在一维条码基础之上，按需要堆积成两行或多行。它在编码设计、校验原理、识读方式等方面继承了一维条码的一些特点，识读设备与条码印刷与一维条码技术兼容。但由于行数增加，需要对行进行判定，其译码算法与软件与一维条码不完全相同。具有代表性的行排式二维条码有Codc 16K、Cocle 49、PDF417、MicroPDF417等，如图3—8所示。

                     图3-8   具有代表性的行排式二维码

（3)二堆码的特点

①高密度编码，信息容量大：可容纳多达1850个大写字母，或2710个数字，或1108个字节，或500多个汉字，比普通条码信息容量高几十倍。

②编码范围广：可以把图片、声音、文字、签字、指纹等可以数字化的信息进行编码，用条码表示出来；可以表示多种语言文字；可表示图像数据。

③容错能力强，具有纠错功能：这使得二维条码因穿孔、污损等引起局部损坏时，照样可以正确识读。损毁面积达50%，仍可恢复信息。

④译码可靠性高：它比普通条码译码错误率百万分之二要低得多，误码率不超过千万分之一。

⑤可引入加密措施：保密性、防伪性好。

⑥成本低，易制作，持久耐用。

⑦ 条码符号形状、尺寸大小比例可变。

⑧ 二维条码可以使用激光或CCD阅读器识读。

(4）二维码的发展

智能手机和平板电脑的普及应用催生了之前并不被看好的二维码应用，大家竞相投入大量资源进行技术研发。马化腾说：“二维码是移动互联网入口”。

二维码的应用，似乎一夜之间渗透到人们生活的方方面面，包括地铁广告、报纸、火车票、飞机票、快餐店、电影院、团购网站以及各类商品外包装上。作为物联网浪潮产业中的一个环节．二维码的应用从未这么受到关注。有专家甚至预测，将在两三年内形成上千亿的二维码市场空间。

物联网的应用离不开自动识别，条码、二维码以及RFID被人们应用得更普遍。二维码相对于一维码，具有数据存储量大，保密性好等特点，能够更好地与智能手机等移动终端相结合，形成更好的互动性和用户体验。与RFID相比较，二维码不仅成本优势凸显，其用户体验和互动性具有更好的应用前景。

在移动互联业务模式下，人们的经营活动范围更加宽泛，因此更需要适时地进行信息交互和分享。随着3G/4G移动网络环境下智能手机和平板电脑的普及，二维码应用不再受到时空和硬件设备的局限。对产品基本属性、图片、声音、文字、指纹等可以数字化的信息进行编码捆绑，适用于产品质量安全追溯、物流仓储、产品促销以及商务会议、身份、物料单据识别等。可以通过移动网络，实现物料流通的适时跟踪和追溯；帮助进行设备远程维修和保养；产品打假防伪及终端消费者激励；企业供应链流程再造等，进一步提高客户响应度，将产品和服务延伸到终端客户。厂家也能够适时掌握市场动态，开发出更实用的产品满足客户需求，并最终实现按单生产，大幅度降低生产成本和运营成本。

 随着国内物联网产业的蓬勃发展，相信更多的二维码技术应用解决方案被开发出来，并应用到各行各业的日常经营活动中。届时，二维码作为移动互联网的入口将真正成为观实。

GPS（GlobalPositioning System）即全球定位系统，是随着现代科学技术的迅速发展，而建立起来的新一代精密卫星导航定位系统。利用该系统，用户可以在全球范围内实现全天候、连续、实时的三维导航定位和测速；另外，利用该系统，用户还能够进行高精度的时间传递和高精度的精密定位。

(l) GPS的由来

GPS的前身是美国军方研制的一种子午仪卫星定位系统(Transit)。它于1958年研制，1964年正式投入使用。该系统用5或6颗卫星组成的星网工作，每天最多绕地球13次，并且无法给出高度信息，在定位精度方面不尽如人意。然而，子午仪系统使得研发部门在卫星定位方面取得了初步的经验，并验证了由卫星系统进行定位的可行性，为GPS的研制做好铺垫。由于卫星定位显示出在导航方面的巨大优越性，而子午仪系统在对潜艇和舰船导航方面存在巨大缺陷，美国海、陆、空三军及民用部门都感到迫切需要一种新的卫星导航系统。

为此，美国海军研究实验室(NRL)提出了名为Tinmation的用12～18颗卫星组成10000km高度的全球定位网计划，并于1967年、1969年和1974年各发射了一颗试验卫星，在这些卫星上初步试验了原子钟计时系统。这是GPS精确定位的基础。美国空军提出了621-B的以每星群4或5颗卫星组成3或4个星群的计划，这些卫星中除1颗采用同步轨道外，其余的都使用周期为24h的倾斜轨道。该计划以伪随机码(PRN)为基础传播卫星测距信号，其功能强大，当信号密度低于环境噪声的1%时，也能将其检测出来。伪随机码的成功运用是GPS取得成功的一个重要基础。海军的计划主要用于为舰船提供低动态的二维定位；空军的计划能提供高动态服务，然而系统过于复杂。由于同时研制两个系统会造成巨大的费用，而且这两个计划都是为了提供全球定位而设计的，所以1973年美国国防部将二者合二为一，并由国防部牵头的卫星导航定位联合计划局(JPO)领导，将办事机构设立在洛杉矶的空军航天处。该机构成员众多，包括美国陆军、海军、海军陆战队、交通部、国防制图局、北约和澳大利亚的代表。

最初的GPS计划在美国联合计划局的领导下诞生了。该方案将24颗卫星放置在互成120°的三条轨道上。每条轨道上有8颗卫星，地球上饪何一点均能观测到6～9颗卫星。这样，粗码精度可达lOOm，精码精度为lOm。由于预算压缩，GPS计划不得不减少卫星发射数量，改为将18颗卫星分布在互成60°的6条轨道上，然而这一方案使得卫星的可靠性得不到保障。1988年进行了最后一次修改：21颗工作卫星和3颗备用卫星工作在互成60°的6条轨道上。这也是GPS卫星使用的工作方式。

GPS导航系统是以全球24颗定位人造卫星为基础，向全球各地全天候地提供三维位置、三维速度等信息的一种无线电导航定位系统。它由三部分构成，一是地面控制部分，由主控站、地面天线、监测站及通信辅助系统组成；二是空间部分，由24颗卫星组成，分布在6个轨道平面；三是用户装置部分，由GPS接收机和卫星天线组成。民用的定位精度可达10m内。

（2）GPS的特点

全球全天候定位。

GPS系统的卫星数目较多，且分布均匀，保证了地球上任何地方在任何时间至少可以同时观测到4颗GPS卫星，确保实现全球全天候连续的导航定位服务（除打雷、闪电不宜观测外）

定位精度高。

应用实践证明，GPS相对定位精度在50km以内可达10^-6，100～500km可达10^-7，lOOOkm可达10^-9。在300～1500m精密定位中，1小时以上观测时，其平面位置误差小于1mm，与ME-5000电磁波测距仪测定的边长比较，其边长校差最大为0.5mm,校差中误差为0.3mm。

·实时单点定位（用于导航）：P码1～2m；C/A码5～lOm。

·静态相对定位：50km之内误差为几毫米；50km以上可达0.1～0.Olmm。

·实时伪距差分(RTD)：精度达分米级。

·实时相位差分(RTK)：精度达1～2cm。

③观测时间短。

随着GPS系统不断完善，软件不断更新，20km以内相对静态定位仅需l5～20min;快速静态相对定位测量时，当每个流动站与基准站相距15km以内时，流动站观测时间只需l-2min；采取实时动态定位模式时，每站观测仅需几秒钟。

因而，使用GPS技术建立控制网，可以大大提高作业效率。

④测站间无需通视。

GPS测量只要求测站上空开阔，不要求测站之间互相通视，因而不再需要建造视标。这一优点既可大大减少测量工作的经费和时间（一般造标赞用占总经费的30%～50%），同时使选点工作非常灵活，也可省去经典测量中传算点、过渡点的测量工作。

⑤仪器操作简便。

随着GPS接收机的不断改进，GPS测量的自动化程度越来越高，有的已趋于“傻瓜化”在观测中，测量员只需安置仪器，连接电缆线，量取天线高，监视仪器的工作状态；其他观测工作，如卫星的捕获、跟踪观测和记录等均由仪器自动完成。结束测量时，仅需关闭电源，收好接收机，便完成了数据采集任务。

如果在一个监测站上需做长时间的连续观测，还可以通过数据通信方式，将所采集的数据传送到数据处理中心，实现全自动化的数据采集与处理。另外，接收机体积越来越小，重量越来越轻，极大地减轻了测量工作者的劳动强度。

⑥可提供全球统一的三维地心坐标。

GPS测量可同时精确测定测站平面位置和大地高程。GPS水准可满足四等水准测量的精度。另外，GPS定位是在全球统一的WGS-84坐标系统中计算的，因此全球不同地点的测量结果是相互关联的。

⑦应用广泛。

GPS可以提供车辆定位、防盗、反劫、行驶路线监控及呼叫指挥等功能。

(3) GPS的组成

GPS主要有三大组成部分，即空间部分、地面控制部分以及用户设备部分。

①空间部分：GPS的空间部分由24颗卫星组成（21颗工作卫星，3颗备用卫星），它位于距地表20200km的上空，运行周期为12h。卫星均匀分布在6个轨道面上（每个轨道面4颗）'轨道倾角为55°。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4颗以上的卫星，并能在卫星中预存导航信息。GPS的卫星因为大气摩擦等问题，随着时间的推移，导航精度逐渐降低。

GPS卫星星座如图所示。

 ②地面控制系统：地面控制系统由监测站(Monltor Station)、主控制站(MasterMonitor Station)、地面天线(Ground Antenna)组成。主控制站位于美国科罗拉多州春田市(Colorado,Springfield)。地面控制站负责收集由卫星传回的讯息，并计算卫星星历、相对距离，大气校正等数据。

③用户设备部分：用户设备部分即GPS信号接收机，其主要功能是捕获按一定卫星截止角选择的待测卫星，并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信号后，可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率，解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据，接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算，得出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。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。GPS接收机的结构分为天线单元和接收单元两部分。接收机一般采用机内和机外两种直流电源。设置机内电源的目的在于更换外电源时不中断连续观测。在用机外电源时，机内电池自动充电。关机后，机内电池为RAM存储器供电，防止数据丢失。各种类型的接收机体积越来越小，重量越来越轻，便于野外观测使用。使用者接收器有单频与双频两种，但由于价格因素，一般使用者购买的多为单频接收器。

(4)GPS的发展

由于GPS技术具有的全天候、高精度和自动测量的特点，作为先进的测量手段和新的生产力，已经融入国民经济建设、国防建设和社会发展的各个应用领域。

随着“冷战”结束和全球经济的蓬勃发展，2000年5月美国宣布取消SA政策，GPS民用信号精度在全球范围内得到改善，利用C/A码进行单点定位的精度由100m提高到10m，这进一步推动GPS技术的应用，刺激GPS市场的增长。

随着2000年1 0月3 1日第一颗北斗导航卫星成功发射，我国逐渐建立北斗卫星定位系统。2011年，中国GPS导航终端全年的总销售量突破4500万台，产值接近700亿元，参与企业超过6800家。截止到2012年底，中国卫星导航应用市场产业规模达到了1346.6亿元，其中主要以GPS产品为主。截止到2013年，北斗在军用及民用邻域均已开展应用，对GPS形成了一定程度的冲击。如在军用领域，北斗二代军用终端已达到厘米级的定位精度；在更广泛的民用领域，三星公司推出支持北斗卫星定位功能的手机，凯立德公司推出支持北斗的车载导航仪。根据《国家卫星导航产业中长期发展规划》，到2020年，我国卫星导航系统产值将超过4000亿元，国内以往由GPS垄断市场的局面就此改变。

GIS定位与导航应用如图所示。

以移动互联网为支撑、以智能手机或平板电脑为终端、结合北斗、GPS或基站为定位手段的GIS系统，是继桌面GIS、WEBGIS之后又一新的技术热点，移动定位、移动办公等越来越成为企业或个人的迫切需求，移动GIS就是其中最核心的部分，使得各种基于位置的应用层出不穷。

(1)移动GIS的组成

①无线通信网络：移动GIS的无线通信网络包含以下几个方面：

·20世纪90年代初期移动GIS刚形成时的个人移动电台。

·GPS卫星系统的通信网络。

·基于蜂窝通信系统的GSM、GPRS、CDMA（移动GIS运行的主要通信网络之一）。

目前发展移动无线互联网，主要是从蜂窝移动电话向移动数据业务演化，从第二代的GSM（CDMA）经过2.5代的GPRS (CDMAIX)向第三代(3G)的WCDMA（CDMA2000\TD-SCDMA)演化。

②移动终端设备：

·便携式、低功耗，适合于地理应用，并且可以用来快速、精确定位和地理识别的设备。

·便携计算机、PDA.WAP手机等，还有手持GPS机等。

·移动GIS的应用是基于移动终端设备的。随着科技进步，移动通信服务由以前简单的通话、短信业务转变成位置服务、移动地理信息查询服务等。

③地理应用服务器：移动GIS中的地理应用服务器是整个系统的关键部分，也是系统的GIS引擎。它位于固定场所，为移动GIS用户提供大范围的地理服务，以及潜在的空间分析和查询操作服务。

地理应用服务器应具备以下作用和特征：

·提供高质量地图数据下载及各种空间查询与分析等服务功能。

·能同时处理大量请求服务以及不间断的访问请求。·能同时处理巨大数据集以及大数据量的应用请求，并在不中断操作的情况下增加处理能力。

④空间数据库：

·空间数据库用于组织和存储与地理位置有关的空间数据及相应的属性描述信息。移动GIS中的空间数据库称为移动空间数据库，它是移动GIS的数据存储中心，并且能对数

据进行管理，为移动应用提供各种空间位置数据，是地理应用服务器实现地理信息服务的数据来源。

·移动空间数据库还充当数据泵的作用，它使得移动设备可以和参种数据库交互，屏蔽固定网络环境的差异，优化查询条件，提供无线长事务处理，，使整个移动GIS具有良好的灵活性和适应性。

(2)移动GIS的特点

移动GIS最核心的部分是地图。地图由不同图层叠加而成，每个图层对应一张数据表，表中的每条记录对应这个图层上的一个要素，每个要素由属性信息和几何信息构成。移动GIS地图分为矢量地图和已渲染好的瓦片地图。甚至是遥感影像图。这些地图数据可以是在线访问，也可以是离线存储在移动端设备上。移动GIS行业应用以离线矢量地图或离线瓦片叠加离线矢量为主。以OGC为代表的在线地图服务是未来的发展趋势。

移动GIS结合了地图、实时定位、拍照摄像、视频浏览等多媒体功能，同时与其他移动信息相互集成，进一步提高了信息获取、分析、决策的效率，实现了移动数字化生活、办公全覆盖。

与传统的WebGIS、桌面GIS一样，移动GIS的核心技术依然是空间数据的存储、索引、浏览交互、编辑、分析等，但更侧重考虑各种算法的效率、服务端的通信交互以及与其他信息的集成。

(3)移动GIS在物流行业的应用

通过与流动装置的结合，GIS可以为用户提供即时的地理信息。一般汽车上的导航装置都是结合了卫星定位设备(GPS)和地理资讯系统(GIS)的复合系统；汽车导航系统是GIS的一个特例，它除了一般GIS的内容以外，还包括各条道路的行车及相关信息的数据库。这个数据库利用矢量表示行车的路线、方向、路段等信息，又利用网络拓扑的概念决定最佳行走路线。地理数据文件(GDF)是为导航系统描述地图数据的ISO标准。汽车导航系统组合了地图匹配、GPS定位来计算车辆的位置。地图资源数据库也用于航迹规划、导航，可能还有主动安全系统、辅助驾驶及位置定位服务(LBS,Location BasedServices)等高级功能。汽车导航系统的数据库应用了地图资源数据库管理。通过对运输设备的导航跟踪，提高车辆运作效率，降低物流费用，抵抗风险。GIS/GPS和无线通信的结合，使得流动在不同地方的运输设备变得透明而且可以控制。

利用GPS和GIS技术可以实时显示出车辆的实际位置，并任意放大、缩小，还原、换图；可以随目标移动，使目标始终保持在屏幕上；利用该功能，可对重要车辆和货物进行跟踪运输。对车辆进行实时定位，跟踪，报警、通信等的技术，能够满足掌握车辆基本信息，对车辆进行远程管理的需要，有效避免车辆空载现象；客户也能通过互联网技术，了解货物在运输过程中的细节情况。比如，在草原牧场收集牛奶的车辆在途中发生故障，传统物流企业往往不能及时找到故障车辆而使整车的原奶坏掉，损失惨重。而GIS/GPS能够方便地解决这个同题。Geotools是一个开源的Java GIS工具包，可利用它来开发符合标准的移动GIS。

利用移动GIS显示雨情信息的示例如图所示。

卫星通信系统由卫星端、地面端、用户端三部分组成。卫星端在空中起中继站的作用，即把地面站发上来的电磁波放大后再返送回另一地面站，卫星星体又包括两大子系统：星载设备和卫星母体。地面站则是卫星系统与地面公众网的接口，地面用户也可以通过地面站出入卫星系统形成链路，地面站还包括地面卫星控制中心，及其跟踪、遥测和指令站。用户端即是各种用户终端。

从地面站或车载卫星通信天线发出无线电信号。信号被卫星通信天线接收后，首先在通信转发器中完成放大、变频和功率放大，再由卫星的通信天线把放大后的无线电波发回地面站，实现物流车辆在任意位置远程传输数据至信息中心的功能。

在微波频带，整个通信卫星的工作频带约有500MHz,为了便于放大和发射及减少变调干扰，一般在卫星上设置若干个转发器，每个转发器被分配一定的工作频带。目前的卫星通信采用频分多址技术、时分多址技术和码分多址技术：频分多址技术适用于对点大容量的通信；时分多址技术适合数字通信、随业务量的变化分配传输带宽；码分多址技术比较适合于容量小、分布广、有一定保密要求的系统使用。

(l)卫星通信系统的分类

按照工作轨道区分，卫星通信系坑一般分为低轨道卫星通信系统（LEO），中轨道卫星通信系统(MEO)和高轨道卫星通信系统(GEO)。目前，同步轨道卫星通信系统主要用于VSAT系统、电视信号转发等，较少用于个人通信。

按照通信范围区分，卫星通信系统可以分为国际通信卫星、区域性通信卫星、国内通信卫星

按照用途区分，卫星通信系统可以分为综合业务通信卫星、军事通信卫星、海事通信卫星、电视直播卫星等。

按照转发能力区分，卫星通信系统可以分为无星上处理能力卫星、有星上处理能力卫星。

（2)卫星通信系统往物流行业的应用

车载卫星移动通信系统的主要目标是解决当前车联网、物联网联网的一个重要问题，也就是远程移动信息回传的难题。当前解决该问题的方向有两个：一个是基于公网运营商的方式来传输，这种方式的缺点是需要通过运营商开辟专线来提供传输通道，降低了系统运营的性价比、安全性以及可定制的灵活程度。另一方面，就是通过卫星链路实现无盲区的移动数据接入能力，这样，运输车汇集的全部信息都可以通过动态或静态接入的方式发送上星，通过卫星的中继传输，数据可以跨市、跨省、跨国界地捌选信息中心；加上卫星信号的高安全性、频段的独立保密性，为物流物联网长期难以解决的统一管理、远程管理问题提供了解决方案。

卫星通信天线和卫星通信调制解调设备分别安装在车顶和车体内部，提供卫星接入的能力。根据系统建设和业务灵活性的需要来选用“动中通”或“静中通“天线完成射频收发。

“动中通”通信卫星天线具有以下特点：

①多路况复杂环境移动接入。

②低场强正常通信。

③低临星干扰。

④高增益。

⑤支持50km移动接入速度。

⑥多轴稳定杆总结构。

⑦支持360°旋转。

⑧天线增益大于30dBi

⑨功放功率2～40W。

静中通通信卫星具有以下几个特点：

①静态接入。

②天线增益不小于30dBi。

③高带宽支持。

④自动对星。

⑤功耗小于200W。

⑥机动性高。

⑦支持360°旋转。

1.安装Android开发环境

2.训练内容：车载GPS追踪系统 

车载GPS追踪系统包括车辆实时定位模块、车辆路径显示和规划功能。系统开发的关键是以下两个模块：

GPS定位模块：利用GPS在全球范围内提供准确的定位、测量、和高精度的时间标准功能。

GIS显示模块：基于google的地图显示和利用开源库Google Map的API进行开发。

在下面的引导训练中，先讲解GPS定位模块在Android系统中的开发方法和步骤，主要涉及GPS常用的API类使用和获取位置GPS数据的步骤，说明如何利用模拟器实现GPS的定位和临近区域警告等效果。在同步训练中，将带领学生一起完成基于Google Map的GPS显示模块开发；学习基于位置的服务的原理；了解地图秘钥的申请方法；掌握获取位置信息的方法；掌握Map View和 MapFragment对象的使用方法。