全球定位系統與交通運輸

一、GPS在交通運輸中的應用

航海是GPS導航應用的最大用戶，現在很難想象哪艘船舶不裝備GPS導航系統和設備。其中，GPS自助導航系統，可向用戶提供位置、航速、航向和時間信息以及海涂航跡顯示等。而港口管理和進港引導系統，主要用于港口、碼頭的船舶高度整理、進港船舶引導，以確保航行安全和秩序。航路管理系統則主要用于近海和內河船舶導航和管理。有了跟蹤監視系統，一旦發生海難，船舶可將有關信息及時準確地送到有關救援中心，以便實施海上緊急搜救工作。

GPS還在陸地和空中有很大作用。GPS導航系統與電子地圖、無線電通信網絡及計算機車輛管理信息系統相結合，可以實現車輛跟蹤、提供出行路線和導航、信息查詢、話務指揮、緊急救援等許多功能。

GPS在公共交通車輛導航中的作用可具體地例證它的功能，如其智能調度功能，使裝有GPS的出租車配備合理，能最大程度地滿足乘客需求，減少空載率，降低能源消耗，節省運行成本，并使行車、乘車安全系數大大提高等。

二、GPS在道路工程中的應用

目前，GPS在道路工程中主要用于建立各種道路工程控制網及測定航測外控點等。隨著高等級公路的迅速發展，對勘測技術提出了更高的要求，由于線路長，已知點少，用常規測量手段不僅布網困難，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，如滬寧、滬杭高速公路的上海段就是利用GPS建立了首級控制網，然后用常規方法布設導線加密。實踐證明，在幾十千米范圍內的點位誤差只有2厘米左右，達到了常規方法難以實現的精度，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。由于無需通視，可構成較強的網形，提高點位精度，同時對檢測常規測量的支點也非常有效。如在江陰長江大橋的建設中，首先用常規方法建立了高精度邊角網，然后利用GPS對該網進行了檢測，GPS檢測網達到了毫米級精度，與常規精度網符合較好。GPS技術在隧道測量中具有廣泛的應用前景，其測量無需通視，減少了常規方法的中間環節，因此，速度快、精度高，具有明顯的經濟和社會效益。

三、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、船舶、地面車輛以及步行者都可利用GPS導航接收器進行導航。汽車導航系統是在全球定位系統GPS基礎上發展起來的一門新型技術，由GPS導航、自律導航、微處理器、車速傳感器、陀螺傳感器、CD—ROM驅動器、LCD顯示器組成。

GPS導航是由GPS接收機接收GPS衛星信號(三顆以上)，求出該點的經緯度坐標、速度、時間等信息。為提高汽車導航定位精度，通常采用差分GPS技術。當汽車行駛到地下隧道、高層樓群、高速公路等遮掩物而捕獲不到GPS衛星信號時，系統可自動導入自律導航系統，此時由車速傳感器檢測出汽車的行進速度，通過微處理單元的數據處理，從速度和時間中直接算出前進的距離，陀螺傳感器直接檢測出前進的方向，陀螺儀還能自動存儲各種數據，即使在更換輪胎暫時停車時，系統也可以重新設定。

由GPS衛星導航和自律導航所測到的汽車位置坐標、前進的方向都與實際行駛的路線軌跡存在一定誤差，為修正這兩者間的誤差，使之與地圖上的路線統一，需采用地圖匹配技術，加一個地圖匹配電路，對汽車行駛的路線與電子地圖上道路的誤差進行實時相關匹配，并做自動修正，此時，地圖匹配電路通過微處理單元的整理程序進行快速處理，得到汽車在電子地圖上的正確位置，以指示出正確行駛路線。CD-ROM用于存儲道路數據等信息，LCD顯示器用于導航的相關信息。

導航系統與電子地圖、無線電通信網絡及計算機車輛管理信息系統相結合，可以實現車輛跟蹤和交通管理等許多功能，如車輛跟蹤、出行路線的規劃和導航、信息查詢、話務指揮、緊急援助等。

車輛跟蹤即利用GPS和電子地圖可以實時顯示出車輛的實際位置，并任意放大、縮小、還原、換圖;可以隨目標移動，使目標始終保持在屏幕上;還可以實現多窗口、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。

出行路線規劃和導航主要包括以下幾方面。

自動線路規劃。由駕駛員確定起點和終點，由計算機軟件按照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最少的路線等。

人工線路設計。由駕駛員根據自己的目的地設計起點、終點和途經點等，自動建立線路庫。線路規劃完畢后，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、醫院等數據庫，用戶能夠在電子地圖上根據需要進行查詢。查詢資料可以文字、語言及圖象的形式顯示，并在電子地圖上顯示其位置。同時，監測中心可以利用監測控制臺對區域內任意目標的所在位置進行查詢，車輛信息將以數字形式在控制中心的電子地圖上顯示出來。

話務指揮。指揮中心可以監測區域內車輛的運行狀況，對被監控車輛進行合理調度。指揮中心也可以隨時與被跟蹤目標通話，實行管理。

緊急援助。通過GPS定位和監控管理系統可以對遇有險情或發生事故的車輛進行緊急援助。監控臺的電子地圖可顯示求助信息和報警目標，并以報警聲、光提醒值班人員進行應急處理。▲