GPS在及物流方面的应用.docx

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GPS在及物流方面的应用

GPS在物流方面的应用

陆尧13350200342013中美地信

河南大学

摘要：

GPS，即全球定位系统，在他被发明出来后就在各个方面有着广泛的应用，而本文着重介绍了GPS在物流方面的应用。

本文首先介绍了GPS在物流应用的核心，即最短路径算法。

然后又分为五个方面，分别介绍了车辆上的GPS接收机,GPS在车辆管理方的应用,GPS在运输方的应用（规划路径）,GPS在接货方的应用,GPS在货物配送的应用。

关键词：

GPS物流最短路径车载GPS

1、引言

GPS全球定位系统的简称。

GPS起始于1958年美国军方的一个项目，1964年投入使用。

主要目的是为陆海空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报搜集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的。

GPS目前已经广泛应用于军事领域和民用领域，进入实用阶段。

GPS技术具有全球性、全能性（陆地、海洋、航空与航天）、全天候性优势的导航定位、定时、测速系统。

现代GPS由三大子系统构成：

空间卫星系统、地面监控系统、用户接收系统。

随着网络购物的不断发展，物流业也随之进步。

更多的公司投身物流业，为了方便管理，物流公司将GPS引入物流管理系统。

用来方便管理物流公司的车辆、方便用户查询物流信息及有助于司机规划最短路径。

2、方法与原理

（1）最短路径的算法

对最短路问题的研究早在上个世纪60年代以前就卓有成效了,其中对赋权图的有效算法是由荷兰著名计算机专家E.W.Dijkstra在1959年首次提出的,该算法能够解决两指定点间的最短路,也可以求解图G中一特定点到其它各顶点的最短路。

后来海斯在Dijkstra算法的基础之上提出了海斯算法。

但这两种算法都不能解决含有负权的图的最短路问题。

因此由Ford提出了Ford算法,它能有效地解决含有负权的最短路问题。

Floyd算法适用于APSP（AllPairsShortestPaths，多源最短路径），是一种动态规划算法，稠密图效果最佳，边权可正可负。

此算法简单有效，由于三重循环结构紧凑，对于稠密图，效率要高于执行|V|次Dijkstra算法，也要高于执行V次SPFA算法。

简单介绍一下Floyd算法。

1，从任意一条单边路径开始。

所有两点之间的距离是边的权，如果两点之间没有边相连，则权为无穷大。

2，对于每一对顶点u和v，看看是否存在一个顶点w使得从u到w再到v比已知的路径更短。

如果是更新它。

把图用邻接矩阵G表示出来，如果从Vi到Vj有路可达，则G[i,j]=d，d表示该路的长度；否则G[i,j]=无穷大。

定义一个矩阵D用来记录所插入点的信息，D[i,j]表示从Vi到Vj需要经过的点，初始化D[i,j]=j。

把各个顶点插入图中，比较插点后的距离与原来的距离，G[i,j]=min（G[i,j],G[i,k]+G[k,j]），如果G[i,j]的值变小，则D[i,j]=k。

在G中包含有两点之间最短道路的信息，而在D中则包含了最短通路径的信息。

比如，要寻找从V5到V1的路径。

根据D，假如D（5,1）=3则说明从V5到V1经过V3，路径为{V5,V3,V1}，如果D（5,3）=3，说明V5与V3直接相连，如果D（3,1）=1，说明V3与V1直接相连。

（2）单点动态定位

单点动态定位的基本方程为

ρj=[（Xj-Xu）2+Yj-Yu2+Zj-Zu2]12+d

（1）

试中，Xu，Yu，Zu为动态用户在tk时刻的瞬时位置；（Xj，Yj，Zj是第j颗GPS卫星在其运行轨道上的瞬时位置，它可根据广播星历计算；ρj为码接收机所测得GPS信号接收天线和第j颗GPS微型之间的距离，即站星距离；d事由于接收机时钟误差等因素引起的站星距离偏差。

利用

（1）式解算用户位置时，不是直接求它的三维坐标，而是求各个坐标分量的修正量，即给定用户三维坐标的初始值（Xu0,Yu0,Zu0）,而求解三维坐标的改正值（∆Xu,∆Yu,∆Zu）和距离偏差do.对

（1）式中的Xu，Yu，Zu分别求微分，便得到线性方程

X=A-1B

（2）

式中，矩阵

X=∆Xu,∆Yu,∆Zu,dTA=X1-Xu0ρ10Y1-Yu0ρ10Z1-Zu0ρ10-1X2-Xu0ρ20Y2-Yu0ρ20Z2-Zu0ρ20-1X3-Xu0ρ30Y3-Yu0ρ30Z3-Zu0ρ30-1X4-Xu0ρ40Y4-Yu0ρ40Z4-Zu0ρ40-1B=ρ10-ρ10ρ20-ρ20ρ30-ρ30ρ40-ρ40（3）

ρj0为对应于第j颗GPS卫星的伪距观测值。

利用

（2）式解算运动载体的实时定位时，后续点位的初始坐标值可以依据前一个点位坐标来假定，因此，关键是要确定第一个点位坐标的初始值，才能精确求得第一个点位的三维坐标

3、实例介绍

（1）车辆上的GPS接收机

就目前的车载GPS接收机而言，主要像下图的形式存在。

图1外置式车载导航仪

或

图2内嵌式车载导航仪

这两种形式，这两种的导航仪本质上没有区别，都可以用来接收GPS信号和进行路径规划。

只是一种是外置的，一种是内嵌式的。

现如今的车载导航仪不光可以了解车辆所在位置，导航。

还集成了许多其他的功能，像路面限速信息，路面监控信息，前方信号灯提醒，路程规划，还有音乐播放器等功能。

功能上可谓越来越强大。

（2）GPS在车辆管理方的应用

运输物流公司可以通过自己公司旗下的汽车上的车载GPS设备发送的信息可以实时监控货车的行踪。

从而实现动态的管理和货物的合理调配，从而大大的提高了公司的管理效率。

同时，公司可以将其有关车辆的信息在网页等地方开放给客户，供客户及时了解并选择合理的方案，减少了中间不必要的环节，大大提高了公司的经济效率。

例1，客户想将一批货物从北京运往上海，本来想选择A物流公司，在上该公司网页查询过后发现A公司的运输车辆已经出发，下次的车辆要明天才能出发。

由于客户需要赶快运送货物，他就在此上B物流公司的网站进行查询，从而使用了B公司的物流系统。

这样一来大大节省了客户的时间，不用在白白的等待。

例2，

客户在货物运输后，想了解下货物的运输情况。

可以在网页上输入自己的货物单号后就能准确的查询到货物所在地址，还能看到货物的行动轨迹，方便顾客掌握信息。

图3物流管理网页

（3）GPS在运输方的应用

因为车载GPS装置的存在，司机的运输旅途体验也得到了极大地优化。

车载GPS装置上一般会预下载全国的地图，这方便司机在外地不认识路的情况下的运输，也不用每到一处地方再去购买当地的地图。

车载GPS会有路线规划的模块，仪器内部有完善的算法支持。

（专业设备事用的算法应该是经过优化过后的算法，在方法原理部分提到的算法只是基本的算法，优化后的算法更加简便，方便驾驶员）驾驶员可以选择走高速还是走国道，在哪个地方进行停靠。

线路规划完毕后，会在显示器上显示路径，司机只要跟着路径开就好，还可以提醒司机各种路况请况，帮助司机提前规避路况高峰。

图4路线规划

当今的手机地图的导航软件，还有着利用自己的GPS定位来搜索周边信息的功能。

每当司机在外地运输，不一定熟悉当地的情况，如若想要住店，吃饭这些都能成为司机的问题。

运用搜索功能，可以按照自己的喜好，自己设定索搜索距离，来寻找附近的酒店，餐厅等设施。

这样一来就能极大地方便了司机的工作。

图5周边搜索

（4）GPS在接货方的应用

很多人在网上购物后，都想知道自己的包裹运到了什么地方，想要实时追踪自己的包裹物流信息。

这是大多数消费者都会有的想法。

利用GPS系统这样的想法可以很完美的实现。

物流公司给每个货物都编上号码，方便管理。

在货物进行分拣之后，物流公司的分拣员可以登记每辆车上的货物编号，将编号与车辆相结合，利用车载GPS的定位系统，实时向公司发送该汽车的位置信息。

这样一来，如果客户想查询货物信息，完全可以通过车辆的定位信息来确定位置。

具体的操作就是，客户通过自己的货物编号，进入物流公司的网站的查询页面，在查询页面中输入自己的货物单号。

公司的数据库系统在接到指令后可以在网页上反馈该货物的物流信息，如在那里收货，在那里分拣等。

而且，也可以反馈给客户当前的货物位置信息。

既可以以地图的形式也可以以文字的形势进行反馈。

客户在查到信息后就可以大概地估计货物到达时间等信息。

图6物流信息查询

（5）GPS在货物配送的应用

在货物到达目的地的城市后，分区域配送又是一个可以用到GPS及GIS技术的应用领域。

货物在城市的分拣中心分拣后送到各个物流公司的门市店，在快递小哥去送快前，可以先通过公司的数据库调出每个货物送达地点的位置信息，利用软件可以拟定一条送货的最短路径，从而大量的节省送货的时间，提高送货的效率。

当然，开发出一个管理软件是更好的选择。

管理软件可以直接从数据库中调出位置信息，不用在一个一个位置的手动输入，在货物运达物流门店时，就能将计算好的路径呈献给快递小哥，更加方便快递小哥送快递的效率。

图7送货快递小哥

4、总结

随着社会和经济的发展，物流的发展越来越需GPS行业的发展来支撑。

GPS在越来越多的方面得到了广泛的应用。

本文详细介绍了车辆上的GPS接收机,GPS在车辆管理方的应用,GPS在运输方的应用（规划路径）,GPS在接货方的应用,GPS在货物配送的应用。

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。

GPS技术在中国处于一个冉冉升起的阶段，他的巨大潜力需要我们不断努力来实现，它的前景非常诱人。

在信息社会，对于各种信息的获取及处理要求快速、准确、在不久的将来GPS技术就将同其它识别技术一样深入我们的生活、改善我们的生活。

对于这样一个新技术，我们应当加强宣传力度，希望能够尽早普及它，利用它，提高我们的工作效率和经济效益。

参考文献：

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【2】白钢.一种交互式GPS物流信息终端:

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【4】王燕.GIS/GPS技术在物流信息系统设计中的应用[J].物流技术:

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【5】彭诚.基于GPS的物流车辆监控系统的设计和实现[D].上海交通大学,2013.