隨著中國北斗技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展逐漸成熟，更多的GPS定位市場空間將會出現(xiàn)，比如智慧交通和智慧城市結(jié)合的定位追蹤與車輛信息服務(wù)，城市公共資產(chǎn)管理，物流追蹤管理，農(nóng)業(yè)上的精準(zhǔn)定位，地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測與氣象監(jiān)測等。接下來就以GPS模塊在物流追蹤管理系統(tǒng)的應(yīng)用，詳細分析GPS模塊定位原理、特點。

GPS模塊是什么？

GPS 模塊就是GPS信號接收器,它是無線藍牙或有線方式與電腦或手機連接，將它接收到的GPS信號傳遞給電腦或手機中的GPS軟件進行處理。常見的GPS定位模塊稱為用戶部分，它像“收音機”一樣接收信號、解調(diào)衛(wèi)星的廣播C/A碼信號，中以頻率為1575.42MHz。GPS模塊并不播發(fā)信號，屬于被動定位。

GPS模塊的應(yīng)用關(guān)鍵在于串口通信協(xié)議的制定，也就是模塊的相關(guān)輸入輸出協(xié)議格式。它主要包括數(shù)據(jù)類型與信息格式，其中數(shù)據(jù)類型主要有二進制信息和NMEA全國海洋電子協(xié)會數(shù)據(jù)信息。這兩類信息可以通過串口與GPS接收機進行通信。

GPS模塊通過運算與每個衛(wèi)星的偽距離，采用距離交會法求出接收機的得出經(jīng)度、緯度、高度和時間修正量這四個參數(shù)，特點是點位速度快，但誤差大。初次定位的模塊至少需要4顆衛(wèi)星參與計算，稱為3D定位，3顆衛(wèi)星即可實現(xiàn)2D定位，但精度不佳。GPS模塊通過串行通信口不斷輸出NMEA格式的定位信息及輔助信息，供接收者選擇應(yīng)用。

GPS模塊定位原理

24顆GPS衛(wèi)星在離地面1萬2千公里的高空上，以12小時的周期環(huán)繞地球運行，使得在任意時刻，在地面上的任意一點都可以同時觀測到4顆以上的衛(wèi)星。

由于衛(wèi)星的位置精確可知，在GPS觀測中，衛(wèi)星到接收機的距離，利用三維坐標(biāo)中的距離公式，利用3顆衛(wèi)星，就可以組成3個方程式，解出觀測點的位置（X,Y,Z）。考慮到衛(wèi)星的時鐘與接收機時鐘之間的誤差，實際上有4個未知數(shù)，X、Y、Z和鐘差，因而需要引入第4顆衛(wèi)星，形成4個方程式進行求解，從而得到觀測點的經(jīng)緯度和高程。

事實上，接收機往往可以鎖住4顆以上的衛(wèi)星，這時，接收機可按衛(wèi)星的星座分布分成若干組，每組4顆，然后通過算法挑選出誤差最小的一組用作定位，從而提高精度。

由于衛(wèi)星運行軌道、衛(wèi)星時鐘存在誤差，大氣對流層、電離層對信號的影響，使得民用GPS的定位精度只有10米。為提高定位精度，普遍采用差分GPS(DGPS）技術(shù)，建立基準(zhǔn)站（差分臺）進行GPS觀測，利用已知的基準(zhǔn)站精確坐標(biāo)，與觀測值進行比較，從而得出一修正數(shù)，并對外發(fā)布。接收機收到該修正數(shù)后，與自身的觀測值進行比較，消去大部分誤差，得到一個比較準(zhǔn)確的位置。實驗表明，利用差分GPS，定位精度可提高到5米。

基于GPS模塊的物流追蹤管理應(yīng)用

在傳統(tǒng)的物流過程中，由于信息獲取及交流的不足，經(jīng)常導(dǎo)致不能充分發(fā)揮運輸資源。通過GPS模塊能對運輸圖中的車輛位置狀態(tài)進行監(jiān)測，便于調(diào)度管理中心掌握貨物實時的運輸進度，并將當(dāng)前位置信息通過網(wǎng)絡(luò)方式進行共享，便于物主進行查詢，掌握貨物到達時間，做好收貨準(zhǔn)備。另外，在運輸途中如出現(xiàn)行車故障、通行受阻等突發(fā)狀況時，可迅速通過GPS模塊獲知事發(fā)點，并調(diào)遣距離出事點最近的車輛進行援救，保證運輸進度不受影響。利用GPS模塊還能夠幫助構(gòu)建合理的行車路線，節(jié)約運輸成本，通過對車輛線路的監(jiān)控，可防止盜竊、劫掠事件的發(fā)生，保證車輛、貨物或駕駛?cè)藛T的安全。