全球定位系统在物流中的应用
GPS在现代物流中的应用现状与展望
[摘要]本文介绍了GPS技术的概念、GPS的构成和主要特点，同时对GPS技术在物流系统应用进行需求分析，介绍GPS技术在现代物流中的应用，并指出其在目前GPS在物流系统应用中存在的四大问题，并对GPS在现代物流中的应用前景进行了展望。
[关键词]GPS 物流系统物流配送导航
前言
近年来，物流行业迅速发展，我国的物流基础设施和装备条件已有较大的发展和改善，但营运水平不高的物流企业仍然存在着产品脱销、订单流失、货损及货漏等现象。而GPS技术的应用，一方面会提升物流企业的运作水平和车辆监控的能力，从而提高其自身竞争能力；另一方面，也会给客户产品的运送提供保障，降低事故出现的概率。
一 GPS技术概述
1.1 GPS技术简介
GPS (G lobal P ositioning S ystem 全球定位系统) 是美国70年代初推出的具有全球、全天候、连续实时、自动化、高效益优势的导航、定位、定时、测速系统，能为用户提供高精度的七维信息( 三维位置、三维速度、时间)。GPS早先用于军事，可跟踪野外士兵和装备，为飞机、军舰导航。后来美国国防部和交通部达成协议，交付民用。但美国长期对外实行SA(Selective Availability)政策将国外
GPS定位精度降低到50-100米。直到2000年5月1日克林顿才宣布取消SA，取消SA 干扰后GPS定位精度提高十多倍，真正达到实用程度，全球民用市场得到全面开放，GPS迅速扩大应用范围，成为一种全球公用设施，同时产生巨大社会效益与经济效益，是近年来最具开创意义的实用高新技术。
1.2 GPS的主要构成和基本原理
GPS定位系统是以全球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，包括空间部分、地面控制系统、用户设备系统。
1.2.1 空间部分
GPS空间部分由21颗工作卫星和3颗备用卫星组成，这些卫星均匀分布在等间隔的6个近似圆形的轨道面上，轨道高度为2. 02万km，卫星运行周期为11小时58 分。因此，在地球上或近地，空间上任何一点、任何时间，至少能观测到4 颗卫星，为各类用户提供连续三维位置、三维速度和精确时间信息，实施全球、全天候连续导航定位。
1.2.2 地面控制系统
地面控制系统由监测站(Monitor Station)、主控制站(Master Monitor Station)、地面天线(Ground Antenna)所组成，主控制站位于美国科罗拉多州春田市(Colorado Spring)。地面控制站负责收集由卫星传回之讯息，并计算卫星星历、相对距离，大气校正等数据。
1.2.3 用户设备部分
用户设备部分即GPS 信号接收机。其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星，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，就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，计算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，以防止数据丢失。目
前各种类型的接受机体积越来越小，重量越来越轻，便于野外观测使用。其次则为使用者接收器，现有单频与双频两种，但由于价格因素，一般使用者所购买的多为单频接收器。
1.3 GPS技术的主要特点
GPS系统的主要特点主要包括高精度、全天候、高效率、多功能、操作简便、应用广泛等。
二物流系统的GPS技术需求分析
物流就是物质实体从供给者向需求者的物理性移动。从系统的角度来分析研究，普遍认为物流起源于二次世界大战美国对军需物资的配送物流，被广泛接受为降低产品成本和提高产品质量以外的第三个利润源泉。现代物流的核心目标就是在物流全过程中以最小的综合成本来满足客户的要求做到高效率、实时化，达到规范化、科学化管理。
近年来，物流行业中的配送和快递业务在总体业务中的地位日益提高，在物流生产和经营过程中，需要对运递车辆、人员进行监控和调度，一方面提高生产效率，另一方面能够实现货物的跟踪查询，提高服务质量；同时，物流行业存在人员流动性大、区域广等特点，所以工作人员之间的信息交互对移动性的要求很高，因此有必要建立一个信息化、图形化、网络化的移动作业服务平台，以满足车辆、人员的调度监控，提高效益，有效地减少资源浪费、降低成本；还能使广大客户享受到更迅速、及时的服务，满足人员之间的移动数据交换等移动生产作业的需求。
物流系统的GPS技术需求体现在以下几个方面：
（1）运单信息化的需求
配送和快递企业客户来自各行各业，运单的流量大、变动性强，且不同类型货物的运输时间、路线等的要求也不一样，加大了运单管理的难度。
（2）车辆调度监控需求
实现车辆的调度跟踪，发送调度指令、报告调度数据、通过电子地图实时跟踪车辆位置等。
（3）人员定位需求
发件和收件双方都能即时了解接件货物、配送人员的所在位置，有效地调度
人员和车辆，提高服务的可靠性。
（4）调度、导航的需求
目的地的变动性和任务的临时性要求路线和人员的最优化，使快递车辆及人员能在最短的时间内到达目的地，最大限度地节约资源，降低运营成本。
（5）开放性的需求
物流信息化管理包括快递运输管理系统、EPR、财务管理系统等一系列的管理业务，所以快递运输管理系统必须具备很好的开放性，即具有开放的接口。三 GPS技术在现代物流中的应用
根据市场经济发展变化的需求，物流也和能源流、信息流一样，是人类社会的一大动脉，物流管理的进步直接影响交通运输业、商贸以及公用事业等各个领域的管理、生产技术和经济效益。推动物流管理、物流技术和物流科技的进步已经成为当今知识经济全球经济一体化的重要内容。我国物流行业应借鉴和引进国际先进的信息及管理技术，有计划有步骤地发展高科技物流，加速实现物流业的现代化。GPS全球定位系统不仅能够提供物流配送和动态调度功能，还可以提供货物跟踪、车辆优选、路线优选、紧急救援、预约服务、军事物流等功能。
3.1 物流配送
GPS对车辆的状态信息(包括位置、速度、车厢内温度等)以及客户的位置信息快速、准确地反映给物流系统，由特定区域的配送中心统一合理地对该区域内所有车辆做出快速地调度。这样便大幅度提高了物流车辆的利用率，减少了空载车辆的数量和空载的时间，从而减少物流公司的运营成本，提高物流公司的效率和市场竞争能力，同时增强物流配送的适应能力和应变能力。
3.2 动态调度
运输企业可进行车辆待命计划管理。操作人员通过在途信息的反馈，车辆未返回车队前即做好待命计划，提前下达运输任务，减少等待时间，加快车辆周转，以提高重载率，减少空车时间和空车距离，充分利用运输工具的运能，提前预设车辆信息及精确的抵达时间，用户根据具体情况合理安排回程配货，为运输车辆排解后顾之忧。
3.3 货物跟踪
通过GPS和电子地图系统，可以实时了解车辆位置和货物状况(车厢内温度、
空载或重载)，真正实现在线监控，避免以往在货物发出后难以知情的被动局面，提高货物的安全性。货主可以主动、随时了解到货物的运动状态信息以及货物运达目的地的整个过程，增强物流企业和货主之间的相互信任。
3.4 车辆优选
查出在锁定范围内可供调用的车辆，根据系统预先设定的条件判断车辆中哪些是可调用的。在系统提供可调用的车辆的同时，将根据最优化原则，在可能被调用的车辆中选择一辆最合适的车辆。
3.5 路线优选
地理分析功能可以快速地为驾驶人员选择合理的物流路线，以及这条路线的一些信息，所有可供调度的车辆不用区分本地或是异地都可以统一调度。配送货物目的地的位置和配送中心的地理数据结合后，产生的路线将是整体的最优路线。
3.6 报警援救
在物流运输过程中有可能发生一些意外的情况。当发生故障和一些意外的情况时，GPS系统可以及时地反映发生事故的地点，调度中心会尽可能地采取相应的措施来挽回和降低损失，增加运输的安全和应变能力GPS系统的投入使用，过去制约运输公司发展的一系列问题将迎刃而解，为物流公司降低运输成本、加强车辆安全管理、推动货物运输有效运转发挥了重要作用。此外，GPS系统的网络设备还能容纳上千车辆同时使用，跟踪区域遍及全国。物流企业导人GPS系统，是物流行业以信息化带动产业化发展的重要一环，它不仅为运输企业提供信息支持，并且对整合货物运输资源、加强区域之间的合作具有重要意义。
3.7 军事物流
全球卫星定位系统首先是因为军事目的而建立的，在军事物流中，如后勤装备的保障等方面应用相当普遍。尤其是在美国，其在世界各地驻扎的大量军队无论是在战时还是在平时都对后勤补给提出很高的需求，在战争中，如果不依赖GPS，美军的后勤补给就会变得一团糟。目前，我国军事部门也在逐步开始运用GPS。
四 GPS技术应用在物流系统中存在的问题
我国是个GPS应用大国，在GPS车辆跟踪系统的应用面和规模上，处于国际的
先行者地位。但从目前看，同国外发达国家相比，在系统的技术水平产品质量和成熟程度，特别是在现代物流系统中的应用方面，我们还处在初期发展时期。主要存在以下几个问题：
（1）物流信息化水平较低
信息化是现代化物流的基础，与世界发达国家相比，我国物流信息化的程度差距明显，物流作业环节和流通环节，都缺少必要的行业标准和行业规范，导致物流效率普遍不高。
（2）自有技术不成熟
我国在GPS应用水平和产业化水平与发达国家还有很大差距，虽然中国也有自己的卫星定位，但只能定位自己国家和附近的地区，而且还没到民用化阶段。现在GPS模块和几乎所有的GPS设备所需的大规模集成电路芯片都要从国外进口，当汽车行驶到地下隧道、高层楼群等遮掩物而捕捉不到GPS卫星信号而存在接收信息盲区。
（3）生产厂家缺乏经验积累
GPS车辆应用产品是集GPS技术、GIS、通讯技术和计算机网络技术为一体的高科技产品，而应用于汽车上的产品，更需要其在技术上、质量上适用于汽车的恶劣环境。20世纪90年代中后期，GPS车辆应用系统，尤其是车辆监控系统领域，只是一些技术、资金、人才实力并不很强的中小型公司，以小作坊式形式进行产品的设计规划、研究开发、生产制造。系统集成、施工服务，其生产周期长、产品质量差、总装车量低。
（4）商家应用推广不力
由于GPS应用在国内发展较慢真正开发卖点的力度不够，规范化和规模化问题长期不能解决，造成消费者就对GPS产品认识不足，因此要加强针对GPS产品的销售推广。如果消费者对GPS产品的需求增加了，它也能相应地促进GPS技术水平的提升。
五结语与展望
GPS现实的应用已经使GPS技术从专业化领域走向了大众化的应用范畴，以GPS为核心的卫星导航定位技术应用在中国已经有近20年的发展历程，正向更高
层次、更广阔领域发展。GPS技术已经融入到了国防建设和社会发展的各个领域，它已成为国民经济建设的重要支撑技术，是具有较高实用价值的系统工程，是近年来发展的最具有开创意义的高新技术之一，已在物流领域产生了极其深刻的影响。随着技术的进步，这些设备的功能越来越完善，创新的应用技术将不断涌现，GPS技术在人们生产、生活中的应用将是一个难以用数字预测的广阔天地。
随着现代科学的蓬勃发展和经济全球化趋势的不断增强，GPS在现代物流中得到越来越广泛的应用。物流管理是一项复杂、系统化的工作，需要物流企业能够及时、准确、全面地掌握物流系统的相关信息并实时监控调度。GPS的应用，使物流管理变得轻松而高效。本文重点介绍了GPS技术的概念、GPS的构成和主要特点，同时对GPS技术在物流系统应用进行需求分析，介绍GPS技术在现代物流中的应用，并指出其在目前GPS在物流系统应用中存在的四大问题。随着相关技术的发展和人们认识的提高，GPS将在现代物流业的发展中发挥越来越重要的作用。
物流作为“第三利润源”对于社会经济生活的重要性是不言而喻的，我国在物流领域和国外先进水平相比有很大差距，物流及物流管理发展滞后已经成为我国国民经济发展的主要制约因素。当前，信息化已经成为现代物流配送必然的发展方向和趋势，加强对于信息技术在物流领域的应用和应用研究，以信息技术为中心全面更新和装备我国物流产业，对实现国家经济可持续高速发展具有不可估量的作用，GPS以其独特的性能和应用，在物流信息化建设中有其重要的位置。同时还要提高我国GPS技术应用水平和产业化水平，促进行业间GPS应用的交流，加深消费者对GPS的认识，大力推广GPS技术应用。国外物流业在GPS的应用上已经取得了许多成功的经验和范例，它山之石可以攻玉，借鉴国外经验并结合我国具体实际，探索实践GPS在我国物流领域的应用，增强国内物流企业竞争能力和服务功能是当务之急。