全球定位系統(tǒng)GPS 及在交通信息工程中的應(yīng)用探討

（菏澤市交通運(yùn)輸綜合服務(wù)中心，山東 菏澤 274010）

引言：生活中的日常出行，離不開GPS 的幫助。它的高精確性、全能性等優(yōu)勢(shì)，讓其不斷在交通信息工程中得到應(yīng)用，為交通運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展做出突出貢獻(xiàn)。本文通過(guò)了解GPS 的發(fā)展歷程，熟悉特點(diǎn)，仔細(xì)分析GPS 在交通信息工程中的應(yīng)用之處。通過(guò)道路建設(shè)、導(dǎo)航、定位等幾個(gè)方面進(jìn)行探討，研究GPS 的用戶傳輸系統(tǒng)，如何將遠(yuǎn)在太空的衛(wèi)星得到的數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析處理最終傳輸?shù)接脩舻拿媲?，以精確、簡(jiǎn)捷的方式達(dá)到滿意答案。

一、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS

Global Positioning System——全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱：GPS），是利用24 顆衛(wèi)星定位功能，為全世界范圍全天候、高精確提供導(dǎo)航、定位、勘測(cè)、數(shù)據(jù)等服務(wù)的智能系統(tǒng)。GPS由三大部分組成：空間衛(wèi)星、地面監(jiān)控、用戶傳輸。

（一）空間衛(wèi)星

空間衛(wèi)星指通過(guò)人類研究發(fā)射，布置在6 條交點(diǎn)傾角互為55°的軌道面上的24 顆人造衛(wèi)星。這些衛(wèi)星組成系統(tǒng)，合理的研究計(jì)算得到的分布形式，使得全天候在全球任意位置都可以有四顆衛(wèi)星進(jìn)行覆蓋，從而保證了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)精確。

（二）地面監(jiān)控

地面監(jiān)控指通過(guò)在地球表面建立的信息站，實(shí)時(shí)接收衛(wèi)星傳回的數(shù)據(jù)，并且對(duì)空間衛(wèi)星進(jìn)行指揮、控制、調(diào)試及監(jiān)控。在信息監(jiān)測(cè)站，通過(guò)系統(tǒng)控制，將更多的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不斷儲(chǔ)存入衛(wèi)星系統(tǒng)，使得衛(wèi)星分析數(shù)據(jù)更加精確，應(yīng)對(duì)情況越來(lái)越多。與此同時(shí)，監(jiān)控衛(wèi)星狀態(tài)，檢測(cè)信息情況，及時(shí)的將誤差降到最低，保證24 顆衛(wèi)星的工作狀態(tài)，推動(dòng)整個(gè)GPS 系統(tǒng)的不斷應(yīng)用【1】。

（三）用戶傳輸

經(jīng)各種終端設(shè)備，將處理得到的信息數(shù)據(jù)展現(xiàn)在用戶面前。傳輸即為通過(guò)接收設(shè)備，記錄GPS 的傳輸信號(hào)，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)解析調(diào)整，實(shí)時(shí)的讓各類用戶得到所需精確度的終端信息。用戶系統(tǒng)中，包含接收設(shè)備和信號(hào)處理軟件，接收設(shè)備多種多樣，服務(wù)于各種用戶，信號(hào)處理方面功能不同，從而實(shí)現(xiàn)所需的導(dǎo)航、定位、勘測(cè)等不同要求。

二、交通信息工程中的運(yùn)用

GPS 在交通信息工程中應(yīng)用廣泛，交通運(yùn)輸是推動(dòng)國(guó)家發(fā)展的重大產(chǎn)業(yè)之一，近些年來(lái)我國(guó)對(duì)該行業(yè)的要求也不斷提高。信息時(shí)代，智能系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用才能保證行業(yè)的發(fā)展，GPS 的應(yīng)用大大提高了交通信息的處理效率。不論從道路建設(shè)，還是導(dǎo)航定位，GPS 做出了很大貢獻(xiàn)。

（一）GPS 在道路建設(shè)信息中的應(yīng)用

時(shí)代的快速發(fā)展，我國(guó)的交通運(yùn)輸事業(yè)大力發(fā)展，在道路建設(shè)過(guò)程中，GPS 得到了應(yīng)用。如今的道路建設(shè)要求水平高，，里程相對(duì)較長(zhǎng)，這對(duì)工程的勘察勘測(cè)提出了更高要求。通過(guò)傳統(tǒng)人工定位、布置點(diǎn)位進(jìn)行測(cè)量已經(jīng)滿足不了建設(shè)需求，不僅速度慢，而且精確度低。我國(guó)目前通過(guò)利用GPS 系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，在系統(tǒng)中建立點(diǎn)位，通過(guò)衛(wèi)星數(shù)據(jù)的處理，直接可以得到所需勘測(cè)數(shù)據(jù)。GPS 的應(yīng)用，建立了高精度一級(jí)控制網(wǎng)點(diǎn)，通過(guò)實(shí)施衛(wèi)星信號(hào)的接收，組成精密網(wǎng)絡(luò)，保證點(diǎn)位，得到了幾十公里范圍勘測(cè)細(xì)節(jié)到厘米的數(shù)據(jù)，這是傳統(tǒng)人工方式難以達(dá)到的高度，與此同時(shí)其處理速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)人工。通過(guò)其他計(jì)算機(jī)處理技術(shù)的輔助，GPS 在道路建設(shè)信息方面應(yīng)用范圍更廣，找到勘測(cè)誤差，建立起點(diǎn)位信息網(wǎng)絡(luò)，快速準(zhǔn)確的進(jìn)行定位，并且可以對(duì)今后的建設(shè)起到基礎(chǔ)指導(dǎo)作用。

（二）GPS 在導(dǎo)航定位信息中的應(yīng)用

三維導(dǎo)航是GPS 的首要功能，飛機(jī)、輪船、地面車輛以及步行者都可以利用GPS 導(dǎo)航器進(jìn)行導(dǎo)航。汽車導(dǎo)航系統(tǒng)是在全球定位系統(tǒng)GPS 基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一門新型技術(shù)。GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)與電子地圖、無(wú)線電通信網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)車輛管理信息系統(tǒng)相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)車輛跟蹤和交通管理等許多功能【2】。

在平時(shí)我們的日常生活中，我們已經(jīng)離不開GPS 的實(shí)時(shí)導(dǎo)航功能。它將衛(wèi)星傳輸?shù)男盘?hào)進(jìn)行接收，轉(zhuǎn)化入導(dǎo)航系統(tǒng)，對(duì)路線進(jìn)行定位規(guī)劃。不論是民眾的日常出行，還是用于軍事導(dǎo)航定位，GPS 都能利用衛(wèi)星信號(hào)，采用差分GPS 技術(shù)，快速分析出所在該點(diǎn)的坐標(biāo)位置，勘測(cè)目標(biāo)地點(diǎn)的距離，并進(jìn)行線路規(guī)劃。不同的規(guī)劃，精準(zhǔn)度都極高，誤差極小，還可以同時(shí)通過(guò)衛(wèi)星定位，得到速度、時(shí)間、狀態(tài)等信息。

另外，交通業(yè)中安全問(wèn)題尤為重要，通過(guò)GPS 的實(shí)時(shí)定位，可以檢測(cè)目標(biāo)的安全狀態(tài)，事故時(shí)準(zhǔn)確定位，保證迅速救援。通過(guò)GPS 的定位監(jiān)控系統(tǒng)，可以對(duì)遇到故障、事故的車輛等進(jìn)行緊急救援，可根據(jù)信號(hào)數(shù)據(jù)，對(duì)交通狀況進(jìn)行指揮調(diào)度，對(duì)整個(gè)區(qū)域進(jìn)行分析規(guī)劃。

（三）GPS 在定位勘測(cè)信息中的應(yīng)用

全球定位系統(tǒng)GPS 技術(shù)經(jīng)過(guò)信號(hào)傳輸，分析得到數(shù)據(jù)，監(jiān)控點(diǎn)位有靜態(tài)、動(dòng)態(tài)兩個(gè)類型。在地面工程測(cè)量中，采用定點(diǎn)位置固定不變的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，通過(guò)衛(wèi)星數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，得到精確固定數(shù)據(jù)；在動(dòng)態(tài)目標(biāo)的定位勘測(cè)中，監(jiān)測(cè)點(diǎn)位相應(yīng)位于運(yùn)動(dòng)載體上，位置的不斷變化，實(shí)時(shí)進(jìn)行處理【3】?？睖y(cè)信息如地面勘測(cè)中，數(shù)據(jù)的處理可以采取延后處理，這種定位勘測(cè)信息可以任務(wù)結(jié)束后，再進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄，靜態(tài)點(diǎn)位的工作效果精確度可以達(dá)到毫米，需要實(shí)時(shí)檢測(cè)的運(yùn)用動(dòng)態(tài)點(diǎn)位，精確度會(huì)降低，范圍是幾厘米之內(nèi)。

三、結(jié)束語(yǔ)

全球定位系統(tǒng)GPS 是近年來(lái)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(dǎo)航定位、定時(shí)、測(cè)速優(yōu)勢(shì)必然會(huì)在諸多領(lǐng)域中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。在發(fā)達(dá)國(guó)家，GPS 技術(shù)己經(jīng)開始應(yīng)用于交通運(yùn)輸和道路工程之中。目前，GPS 技術(shù)在我國(guó)道路工程和交通管理中的應(yīng)用還剛剛起步，相信隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高等級(jí)公路的快速修建和GPS 技術(shù)應(yīng)用研究的逐步深入，其在道路工程中的應(yīng)用也會(huì)更加廣泛和深入，并發(fā)揮更大的作用【4】。