报警器_防盗器_家用防盗报警器_烟雾报警器_燃气报警器_防盗报警系统厂家-深圳市刻锐智能科技有限公司工业自动化 - DDK伺服拧紧机,压装系统,IMS步进电机,YASKAWA安川机器人,3D打印机,去毛刺工具- 广州市嘉铭工业自动化技术有限公司Android 手机自动化测试工具有哪几种_百度知道
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jenkins Monkey 等, Monkey 就是SDK中附带的一个工具，该工具用于进行压力测试。 然后开发人员结合monkey 打印的日志 和系统打印的日志，结局测试中出现的问题。1.标准的monkey 命令[adb shell] monkey [options] &eventcount& , 例如：adb shell monkey -v 500
产生500次随机事件，作用在系统中所有activity（其实也不是所有的activity，而是包含
Intent.CATEGORY_LAUNCHER 或Intent.CATEGORY_MONKEY 的activity）。上面只是一个简单的例子，实际情况中通常会有很多的options 选项。2：常用选项--help：打印帮助信息-v：指定打印信息的详细级别，一个 -v增加一个级别 ， 默认级别为 0 。3.事件选项-s：指定产生随机事件种子值，相同的种子值产生相同的事件序列。如： -s 200--throttle：每个事件结束后的间隔时间——降低系统的压力（如不指定，系统会尽快的发送事件序列）。如：--throttle 100--pct-touch：指定触摸事件的百分比，如：--pct-touch 5% ， 相关的还有以下option：--pct-motion &percent& （滑动事件）、 --pct-trackball &percent& （轨迹球事件） 、 --pct-nav &percent& （导航事件 up/down/left/right）、 --pct-majornav &percent& (主要导航事件 back key 、 menu key)、 --pct-syskeys &percent& (系统按键事件 Home 、Back 、startCall 、 endCall 、 volumeControl)、 --pct-appswitch &percent& （activity之间的切换）、 --pct-anyevent &percent&（任意事件）。4.约束选项-p：指定有效的package（如不指定，则对系统中所有package有效），一个-p 对应一个有效package， 如：-p com.ckt -p com.ckt.asura；-c：activity必须至少包含一个指定的category，才能被启动，否则启动不了。5.调试选项--dbg-no-events：初始化启动的activity，但是不产生任何事件。--hprof：指定该项后在事件序列发送前后会立即生成分析报告
—— 一般建议指定该项。--ignore-crashes：忽略崩溃--ignore-timeouts：忽略超时--ignore-security-exceptions：忽略安全异常--kill-process-after-error：发生错误后直接杀掉进程--monitor-native-crashes：跟踪本地方法的崩溃问题--wait-dbg：知道连接了调试器才执行monkey测试。6.一个简单的monkey命令：adb shell monkey -p com.xy.android.junit -s 500 -v 10000表示产生时间序列的种子值：500， 产生 10000个事件 。
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物流自动化技术
物流自动化技术B安徽工业大学管理科学与工程学院 主讲人:暴伟 1第一章 物流自动化技术概述内容提要：现代物流的发展历程、现代物流的发展方 向和现代物流的特点。 本节重点：现代物流的特点。 本节难点： 教学目标：通过本节教学，能够了解现代物流的发展 历程及现代物流的发展方向等基础知识。重点理解 现代物流的特点。物流自动化技术概述21.1 物流的概念一、物流的基本概念日，国家标准《物流术语》正式实施。在国家标 准《物流术语》中，物流(Logistics)被定义为“物品从供应地向 接收地的实体流动过程，并根据实际需要，将运输、储存、装卸、 包装、流通加工、．配送、信息处理等基本功能实施有机结合。” 物 流 又 可 分 为 狭 义 物 流 ( material flow ) 和 广 义 物 流 ( logistics )。物流自动化技术概述3狭义物流 ( material flow )是指物质资 料(原材料、半成品、产成品)从供应地向接 收地的实体流动过程。物流自动化技术概述4广义物流 ( logistics ) 是物质资料(原材料 、半成品、产成品)流动过程及其管理活动的 总称。物流自动化技术概述51.2 现代物流的发展历程61. 3 现代物流的发展方向我国物流业最近几年增长十分迅速，以2003年为例，根据 中国物流与采购联合会、中国物流信息中心统计分析，2003年 中国物流业的各项经济指标均高速增长。 1.全国社会物流总值29.5437万亿元，同比增长26.9%（按 现价计算）。物流总值的高速增长，表明经济增长对物流的需 求越来越大，经济发展对物流的依赖程度也越来越高。 2.社会物流总成本为24974亿元，同比增长13.6%，较同期 全国社会物流总值26.9%的增长速度低13.3个百分点，说明由于 物流运行条件的改善，社会物流总效益在提高。物流自动化技术概述71. 3 现代物流的发展方向3.物流业增加值稳步上升，为7880亿，同比增长10.5%。物 流业增加值占同期gdp的比重为6.8%，占第三产业增加值的比重 为20.7%。从物流业细分类增长情况看，配送、流通加工、包装 等发展最快，说明物流增值服务在加速发展。 4.中国企业信息化建设取得显著成效，企业信息化正在成为 企业增强活力与竞争力的推动力量。物流自动化技术概述81. 3 现代物流的发展方向美国学者J.A.White将自动化技术在物流中的发展 分为五个阶段，即人工物流、机械化物流、自动化物 流、集成自动化物流和智能自动化物流阶段。 在自动化物流阶段，自动化技术对仓储的发展起了 重要的促进作用。物流自动化技术概述91. 4 现代生产物流的特点1、科学化 2、系统化 3、自动化与智能化 4、标准化 5、准时化 6、物流反应快速化 7、柔性化 8、精益化 9、电子化 10、规模化 11、专业化与产业化 12、网络化 13、国际化、全球化、综合化 14、物流服务系列化与物流经营市场化 15、集成化 16、协同化 17、个性化 18、规范化、法制化和社会化物流自动化技术概述101. 4 现代生产物流的特点1、现代化的物流设备 （1）自动化立体仓库 （2）自动导引运输车AGV （3）自动上下料机器 2、计算机管理 3、系统化和集成化。物流自动化技术概述111. 5 PLC预备知识继电器：是根据某种输入信号来接通或断开小电流控制电路 ，实现远距离控制和保护的目的。 继电控制的基本原理：用 继电器把指令转化为动作。 常开触点（常断触点）： 当控制方式起作用时，接通。 常闭触点（常通触点）： 当控制方式起作用时，断开。物流自动化技术概述12本章内容小结：1、明确了这门课的课程定位、课程体系，介绍了本课程的考核办 法、教学方法和相关参考资料。 2 、回顾了物流的概念。在国家标准《物流术语》中，物流 (Logistics)被定义为“物品从供应地向接收地的实体流动过程，并根据实 际需要，将运输、储存、装卸、包装、流通加工、．配送、信息处理等 基本功能实施有机结合。”物流又可分为狭义物流 ( material flow ) 和广义物流 ( logistics )。 3、介绍了现代物流的发展方向。要求大家了解自动化技术在物流 中的发展分为五个阶段，即人工物流、机械化物流、自动化物流、集成 自动化物流和智能自动化物流阶段。 4、介绍了现代物流的特点。大家掌握教材上的内容：现代化的物 流设备（自动化立体仓库、自动导引运输车AGV\自动上下料机器）、 计算机管理、系统化和集成化。 5、介绍了PLC的一些预备知识。物流自动化技术概述13复习与思考：? 1 、自动化技术在物流中发展分为 哪几个阶段？ ? 2、现代生产物流的特点有哪些？ ? 3 、预习第二章可编程控制器的原 理和基本结构。（参2第1-23页）物流自动化技术概述14物流自动化技术课程体系第1章 现代物流自动化概述。 第2章 可编程序控制器的原理、基本结构。 第3章 可编程序控制器程序设计基础。 第4章 AS/RS的自动化技术。 第5章 条形码及标签识别。 第6章 GPS原理及应用。 第7章 无线局域网。 2学时 2学时 6学时 4学时 4学时 4学时 2学时返回物流自动化技术15基本参考资料[1]《现代物流设施与规划》，方庆g主编，北京：机械工业出 版社.2006。 [2]《PLC编程及应用》，廖常初主编，北京：机械工业出版 社.2007。TP332.3/H47 [3]《物流工程》齐二石，方庆g主编. 北京：机械工业出版社. 2005 . [4]《仓储自动化》丁立言，张锋主编. 北京：清华大学出版社. 2002 . [5]《现代电气控制及PLC应用技术》王永华主编.北京：北京 航空航天大学出版社.2003 。TM762/H8 [6]《电器及PLC控制技术》张万忠主编.北京：化学工业出版 社.2003。TM762/H4 返回物流自动化技术16第4章 物流AS/RS的自动化技术（1）内容提要：自动仓储系统AS/RS概述、AS/RS自动化系统的组成及功能、自动寻址技术。 本节重点： AS/RS自动化系统的功能和自动寻址技术。本节难点：自动寻址技术。 教学目标：通过本节教学，要求学生能够了解AS/RS的功能及发展趋势、AS/RS自动化系统的构成及常用认址编码系 统，理解AS/RS 的含义、自动寻址原理和认址器认址原 理，掌握AS/RS自动化系统的功能、相对数字认址系统和 绝对数字认址系统的认址原理和优缺点。物流AS/RS的自动化技术17第4章 物流AS/RS的自动化技术（1）4.1 自动仓储系统AS/RS概述1、含义 自 动 仓 储 系 统 (Automated Storage and Retrieval System，简称AS／RS)是指不用人工直接处 理，能自动存储和取出物料的系统。 自动化仓库技术是现代物流技术的核心，它集高架仓库及 规划、管理、机械、电气于一体，是一门学科交叉的综合性 技术。自动仓储系统的种类很多，其主流模式为有轨巷道堆 垛机高架自动仓储系统(AS/RS)，也称为自动化立体库。可 以说，自动仓储系统几乎涵盖了物流技术与设备的方方面 面，是高端、先进的物流技术的集中体现。物流AS/RS的自动化技术184.1 自动仓储系统AS/RS概述2、功能及发展自动化仓库的功能一般包括收货、存货、取货和发货等。 自动化仓库的发展趋势包括以下几点： 1）自动化程度不断提高。 2）与工艺流程结合更为紧密。 3）储存货物品种多样化。 4）提高仓库出入库周转率。 5）提高仓库运转的可靠性与安全性及降低噪声。 6）开发可供实用的拣选自动化设备和系统。物流AS/RS的自动化技术19常见的自动仓储系统：物流AS/RS的自动化技术20常见的自动仓储系统：物流AS/RS的自动化技术21常见的自动仓储系统：22常见的自动仓储系统：物流AS/RS的自动化技术23常见的自动仓储系统：物流AS/RS的自动化技术24常见的自动仓储系统：物流AS/RS的自动化技术25常见的自动仓储系统：巷道式堆垛起重机物流AS/RS的自动化技术26常见的自动仓储系统：以货箱为单元的立体库物流AS/RS的自动化技术27常见的自动仓储系统：电信业备件立体库物流AS/RS的自动化技术284.2 AS/RS自动化系统的组成及功能1、AS/RS自动化系统的构成 自动化仓储系统主要有高层货架，巷道式堆垛起重机，出 入库输送系统，通讯系统，电气控制系统，计算机管理监控系 统，搬运小车，货箱或托盘等设备组成。采用变频调速，红外 通讯，载波通讯，射频数字通讯，光电检测，三维条形码识 别，现场总线，人机界面等技术。实现手动或自动控制，计算 机集中监管控制，并可与上级计算机联网组成内部局域网，从 而实现管理-监控-执行一体化的全自动仓储物流控制系统。 自动化仓库中的电气与电子设备主要指检测装置、信息识 别装置、控制装置、通信设备、监控调度设备、计算机管理设 备以及大屏幕显示、图像监视等设备。物流AS/RS的自动化技术29自动仓储系统组成：物流AS/RS的自动化技术304.2 AS/RS自动化系统的组成及功能物流AS/RS的自动化技术314.2 AS/RS自动化系统的组成及功能2、AS/RS自动化系统的功能 1）检测装置 功能：为了实现对自动化仓库中各种作业设备的控制，并 保证系统安全可靠地运行，系统必须具有多种检测手段能 检测各种物理参数和相应的化学参数。通过对这些检测数 据的判断、处理，为系统决策提供最佳依据，使系统处于 理想的工作状态。 检测内容： 货物的外观检测、称重、机械设备及货物运行 位置和方向检测、运行设备状态的检测、系统运行参数的 检测、设备故障检测 。物流AS/RS的自动化技术324.2 AS/RS自动化系统的组成及功能2）信息识别装置 功能：信息识别设备完成对货物品名、类别、货号、数量、 等级、目的地、生产厂乃至货位地址的识别。 识别技术：在自动化仓库中，为了完成物流信息的采集，通 常采用条形码、磁条、光学字符和射频等识别技术。条形 码识别技术在自动化仓库中应用最普遍 。物流AS/RS的自动化技术334.2 AS/RS自动化系统的组成及功能3）控制装置 功能：控制系统是自动化仓库运行成功的关键。为了实现自 动运转，自动化仓库内所用的各种存取设备和输送设备本 身必须配备各种控制装置。根据各自的设定功能，它们都 能完成一定的控制任务，如巷道式堆垛机的控制要求就包 括了位置控制、速度控制、货叉控制以及方向控制等。 种类：普通开关、继电器、微处理器、单片机和可编程序控 制器(PLC)等。物流AS/RS的自动化技术344.2 AS/RS自动化系统的组成及功能4）监控及调度系统 功能：监控系统是自动化仓库的信息枢纽，它负责 协调系统中各个部分的运行。有的自动化仓库系统 使用了很多运行设备，各设备的运行任务、运行路 径、运行方向都需要由监控系统来统一调度，按照 指挥系统的命令进行货物搬运活动。通过监控系统 的监视画面可以直观地看到各设备的运行情况。物流AS/RS的自动化技术354.2 AS/RS自动化系统的组成及功能5）计算机管理系统 计算机管理系统(主机系统)是自动化仓库的指挥 中心，相当于人的大脑，它指挥着仓库中各设备的 运行。它主要完成整个仓库的账目管理和作业管 理，并且负担与上级系统的通信和企业信息管理系 统的部分任务。一般的自动化仓库管理系统多采用 微型计算机为主的系统，比较大的仓库管理系统也 可采用小型计算机。物流AS/RS的自动化技术364.2 AS/RS自动化系统的组成及功能6）数据通信 在自动化仓库中，为了完成规定的任务，各系统 之间、各设备之间要进行大量的信息交换。例如， 自动化仓库中的主机与监控系统、监控系统与控制 系统之间的通信以及仓库管理机通过厂级计算机网 络与其他信息系统的通信。 信息传递的媒介有电缆、滑触线、远红外光、光 纤和电磁波等。物流AS/RS的自动化技术374.2 AS/RS自动化系统的组成及功能7）大屏幕显示设备（屏幕或模拟屏） 在操作现场，操作人员可以通过显示设备的指示进行各种 搬运、拣选；在中控室或机房，人们可以通过屏幕或模拟 屏显示，观察现场的操作及设备情况。 8）图象监视设备 工业电视监视系统是通过高分辨率、低照度变焦摄像装置 对自动化仓库中人身及设备安全进行观察，对主要操作点 进行集中监视的现代化装置，是提高企业管理水平，创造 无人化作业环境的重要手段。物流AS/RS的自动化技术384.2 AS/RS自动化系统的组成及功能9）特殊要求 比如，储存冷冻食品的立体仓库，需要对仓库中 的环境温度进行检测和控制；储存感光材料的立体 仓库，需要使整个仓库内部完全黑暗，以免感光材 科失效而造成产品报废；储存某些药品的立体仓 库，对仓库的温度、气压等均有一定要求，因此需 要特殊处理。物流AS/RS的自动化技术394.3 自动寻址技术立体仓库的自动寻址就是自动寻找存放/提取货物的位置。 计算机控制的自动化仓库都具有自动寻址的功能。自动控 制的堆垛机必须具有自动认址系统。自动认址系统可分为 数字式和非数字式两大类，而数字式认址又可分为相对数 字认址系统和绝对数字认址系统。 堆垛机的停位控制可通过使用光电开关、磁电式接近开关 或机械行程开关检测的位置信号来实现，也可通过在地址 编码上附加停位码的方法来实现。物流AS/RS的自动化技术404.3 自动寻址技术1、自动寻址原理 在同一巷道内的货位地址由三个参数组成：第几 排货架、第几层货格、左侧或右侧。当自动仓库接 收到上级管理机的存取指令和存取地址后，即向指 定货位的方向运行。运行中，安装在堆垛机上的传 感器不断检测位置信息，计算判断是否到位。物流AS/RS的自动化技术414.3 自动寻址技术2、认址器原理 认址装置由认址片和认址器组成。 认址器目前常用的是红外传感器。发送与接收红外光在同 侧时，用反射式的认址片，发送与接收红外光在两侧时， 用透射式，如图4-1所示。 传感器通过认址片时会接收到0或1的信息。0表示未接收 到红外光，1表示接收到红外光。由0、1组成的代码可以 用于地址的判断。物流AS/RS的自动化技术424.3 自动寻址技术物流AS/RS的自动化技术434.3 自动寻址技术3、相对数字认址系统 相对数字认址系统的实质是用计数的方法来表示堆垛机实 际走过的路程。 1) 认址原理 货格沿巷道纵长方向按列编成数序，沿垂直方向按层编成 数序。这样，每个货格有一个列号和一个层号。 当输入货格地址时，计数器里就记下了目的地址的列数和 层数。从中减去堆垛机在接受该作业命令时所处位置的列 数和层数后，其差值就分别代表堆垛机从目前所处位置走 到目的地址需沿巷道纵长方向经过的列数和沿垂直方向经 过的层数。物流AS/RS的自动化技术444.3 自动寻址技术堆垛机沿巷道纵长方向运行时，每经过1个货列 就计1个数。计够了一定的数(离目的地的距离)就 减速，到达了目的地就停止。在货台升降时，也用 同样的方法认址。 2) 优缺点 相对数字认址系统检测装置和地址运算程序都比 较简单，所以得到了广泛的应用。其缺点是因检测 元件失灵或外来干扰容易导致计数错误，走错地址。 为了提高相对认址的可靠性，可以增加奇偶校验。 物流AS/RS的自动化技术454.3 自动寻址技术4、绝对数字认址系统 1) 认址原理 每一个货位的列数和层数分别用编码表示。沿巷道纵长方向每一 列货位前均有一块认址片，用二进制码标出列数；沿垂直方向在 堆垛机立柱上对应于每一层货格的高度也均有一块认址片，用二 进制码标出层数。 堆垛机运行时就用相应的检测装置，对认址片进行读数，检测所 在的实际地址，然后送入地址运算程序与目的地址比较。 当其差值为一定数值时即进行减速，差值为零时，发出机构停止的信 号。 2) 优缺点 绝对数字认址系统可靠性高、不易出错，但设备复杂、比较昂贵， 必须从起点开始认起。不适于高速运行的堆垛机，因此用得比较 少。物流AS/RS的自动化技术464.3 自动寻址技术5、常用认址编码系统介绍 (1) 双排条形码认址编码系统（绝对认址）。 编码方法：上排条形码不变，用于校验；下排条码是货位 的地址编码，且仅出现在上排有条码的地方。当条码读入 计算机后，求取两排条码的逻辑积，作为货位编码。如图 4-2所示。474.3 自动寻址技术优点：这种编码方法使得信息检测过程与条形码 的宽窄无关，不必逐一对条码的宽度进行测量和比 较，因而具有最大的非匀速运动条件下的阅读适应 性，编码和译码过程简单、识读迅速、信息量大、 可靠性高、成本低廉。 系统的编码是由两个传感器的逻辑积构成的。因 此它可根据地址域扩大的需要，随意扩大信息容 量，实现绝对编码。物流AS/RS的自动化技术484.3 自动寻址技术停位精度 为了保证停位精度，在每组地址旁增加一个停位码。停位 码是一组加宽的且上下错位的条码。错位形成的编码由两 个传感器的状态组成，如10 、11 和01 ，11 是准确停位 点，10和01为前、后越位信息。增加停位码后，就可以准 确控制堆垛机的停位精度。 保证阅读的同步性 使用该系统时，保证两个传感器阅读的同步性十分重要。 要尽可能做到两个传感器同步垂直扫过条码。微小的倾斜 造成的误读可在软件设计中加以纠正。采用循环编码的方 法对提高可靠性十分有效。物流AS/RS的自动化技术494.3 自动寻址技术(2) 循环校验认址编码系统 定义：循环校验是在整个地址域中周期性地重复使用有效 地址编码来进行地址校验的。目的是以尽可能少的传感器 来获得足够高的可靠性。 循环校验的原理：认址过程是以累加计数来寻址，以循环 地址编码来校验的。如果地址域总数为K，用于标识地址的 有效地址编码数为m，则在整个地址域中有效地址码被重 复使用的次数为T=K/m 。物流AS/RS的自动化技术504.3 自动寻址技术对每一目的地址来说，由干扰信号引起的1至m-1次连 续或非连续的计数错误(漏计或多计)都可以被校验出 来。只有当校验计数(漏计的数减多计的数)为m的整数 倍时，才会发生校验错误。这里称m的整数倍Dm为校验 盲点。显然，m越大，盲点越少。实际上，一次寻址过 程中，出现多次计数错误的概率非常小。因此，m的选 取不必刻意求大，以免造成系统的复杂化。分析计算 证明，当m=5时，寻址可靠度已接近1。因此，认址检 测系统既可靠又简单的方案是N=3，m=5。N为传感器数 量。物流AS/RS的自动化技术51本节内容小结：一）自动仓储系统AS/RS概述（理解AS/RS的含义、了解 AS/RS的功能及发展趋势）自动仓储系统(Automated Storage and Retrieval System，简 称AS／RS)是指不用人工直接处理，能自动存储和取出物料的系统。二）AS/RS自动化系统的组成及功能（了解AS/RS自动化系 统的构成、掌握AS/RS自动化系统的功能）自动化仓库中的电气与电子设备主要指检测装置、信息识别装置、控制装 置、通信设备、监控调度设备、计算机管理设备以及大屏幕显示、图像监视 等设备。三）自动寻址技术（理解自动寻址原理和认址器认址原理，掌 握相对数字认址系统和绝对数字认址系统的认址原理和优缺 点，了解常用认址编码系统）(1) 双排条形码认址编码系统。(2) 循环校验认址编码系统物流AS/RS的自动化技术52复习与思考：? 1 、AS/RS 自动化系统有哪几部分构 成？解释各部分的功能。 ? 2、什么是自动寻址技术？解释自动寻 址原理。 ? 3、简述绝对数字认址系统的认址原理 及其优缺点。 ? 4、简述双排条形码认址编码系统编码 方法，它有哪些优点？ ? 5、预习第四章AS/RS的自动化技术(2)： 控制方式。（参1：P172-176）物流AS/RS的自动化技术53第4章 物流AS/RS的自动化技术（2）内容提要： AS/RS自动化系统的控制方式、Profibus 现场总线、海尔国际自动化物流中心控制系统设计案例。 本节重点： 全自动控制方式的分类、结构和特点。 本节难点： Profibus 现场总线。 教学目标：通过本节教学，要求学生了解自动化仓库的运行 中的四种控制方式、Profibus 现场总线组成、Profibus通 信网络，重点掌握全自动控制方式的分类、结构和特点。物流AS/RS的自动化技术544.4 AS/RS自动化系统的控制方式在自动化仓库的运行中，控制方式可分为手动控 制、半自动控制、遥控和全自动控制。遥控是将仓库 内的全部作业机械(如堆垛机和运输设备等)的控制全 部集中到一个控制室内，控制室的操作人员通过电子 计算机进行仓库作业活动的远距离控制。全自动控制 指装运机械和存放作业都通过各种控制装置的控制,自 动进行操作。电子计算机对整个仓库的作业活动进行 控制。这是正常运行方式下使用的控制方式。物流AS/RS的自动化技术554.4 AS/RS自动化系统的控制方式全自动控制方式又可分为以下几种：集中控制方式、分层 分布控制方式、基于现场总线的控制系统、无线局域网络系统 结构。 1、集中控制方式 用一套容量大，I/O接口多的单板机系统进行控制，上接个 人计算机(图4-3)。所使用的硬件设备较少，物理上容易实现， 但对设备的可靠性要求高，因为一旦某设备发生故障，将影响 整个系统的运行 。对于比较小的系统，功能要求低，实时控制 易于实现，因此可采用这种方式。 提高系统可靠性的几种措施：一种是硬件冗余措施；另一 种办法是采用功能强、可靠性高的CPU；同时，在设计上提高软 件的可靠性。全自动控制方式564.4 AS/RS自动化系统的控制方式图4-3集中控制系统示意图57全自动控制方式2、分层分布控制方式图4-4分层分布控制系统示意图584.4 AS/RS自动化系统的控制方式分层分布控制方式优点： 分层分布式控制系统的一大优点就是全部系统功能不 集中在一台或几台设备上。因此，即使某台或某几台设备 发生故障，对其他设备也不会产生影响或影响很小。 控制方式也是分层次的，系统既可在高层次上运行， 也可在低层次下运行。 对系统中的主要设备可采取多种备份措施，如热备份、 及时备份和冷备份等。 这种控制系统结构目前在国内外使用较多，它适用于 大规模控制的场合。全自动控制方式594.4 AS/RS自动化系统的控制方式3、基于现场总线的控制系统 现场总线控制系统(FCS)是新一代分布式 控制结构，它将DCS中的“操作站-控制站-现场 仪表“三层结构简化成“工作站-现场总线智能仪 表 ” 二层结构，在自动仓储领域主要使用 Profibus 和 Interbus 等 现 场 总 线 系 统 。 图 4-5所示。全自动控制方式603、基于现场总线的控制系统图4-5 基于现场总线的自动仓储控制系统结构示意图614.4 AS/RS自动化系统的控制方式基于现场总线的控制系统连接及通信协议: 基于现场总线的自动仓储控制系统通过网络交换 机、网桥或路由器与企业骨干网相连，企业管理层可 通过网络监控仓储现场设备运行；中心计算机通过 Profibus―FMS总线协议实现与仓储各子系统之间的 信息交换；各子系统控制器通过Profibus―DP规范完 成对各种具有Profibus接口的现场仓储设备的数字通 信和控制。全自动控制方式624.4 AS/RS自动化系统的控制方式基于现场总线的控制系统优点： 降低了系统构成成本，提高了系统可靠性，并实 现了真正的开放式互连系统结构。这种系统结构简 单、布线方便、可扩展性和可维护性非常好。另 外，总线系统配置有完善的操作系统和组态软件， 系统软件开发周期短，成本低。因此，这种结构已 在各种新开发的大型自动仓储系统中得到广泛应用。全自动控制方式634.4 AS/RS自动化系统的控制方式4、无线局域网络系统结构 1）无线局域网络系统的产生 对于大型超市或物流配送中心，特别是在操作 区域分散、管理货品繁杂的情况下，不宜采用有线传 输方式。近年来，以RF技术为基础的无线局域网络 得到了普遍应用。全自动控制方式644.4 AS/RS自动化系统的控制方式图4-6 无线局域网络结构示意图全自动控制方式654.4 AS/RS自动化系统的控制方式2）无线局域网络的拓扑结构: 无线局域网采用的拓扑结构主要有网桥连接型、访问节点 连接型、HUB接入型和无中心型四种。 3）自动化仓储管理系统的拓扑结构 自动化仓储管理系统是以集中服务为核心，针对仓储管理 的需求，移动节点之间无须通信。物流中心内部，设计的无线 RF网络拓扑结构为访问节点连接型。 要求移动终端在仓库内部的任何地点，都能和服务器主机 保持实时的通讯。 储存与办公区之间也可以采用无线网桥连接，使之成为统 一的网络体系，便于网络的扩展和拆除。全自动控制方式663.5 Profibus 现场总线Profibus是由13家工业企业和5家科研机构在德国联邦研 技部的资助下，于1987年开始联合开发的生产过程现场总线 (Process Field bus)标准规范。 1、Profibus概貌 Profibus是一种国际化、开放式、不依赖于设备生产商的 现场总线标准。广泛适用于制造业自动化、流程工业自动化和 楼宇、交通、电力等其他领域自动化。 由 Profibus-DP(Decentralized Periphery) 、 Profibus-PA(Process Autmation) 、 ProfibusFMS(Fieldbus Message Specification)三个部分构成 了Profibus家族。物流AS/RS的自动化技术673.5 Profibus 现场总线Profibus-DP：是一种高速低成本通信，用于设备级控制系 统与分散式I/O的通信。使用Profibus-DP可取代24V(Dc)或420mA信号传输。直接数据链路映像(DDLM)提供的用户接口，使得 对数据链路层的存取变得简单方便。传输可使用RS-485传输技术 或光纤媒体。 Profibus-PA：专为过程自动化设计，可使传感器和执行机 构联在一根总线上，并有本征安全规范。根据IEC61158-2国际标 准，Profibus-PA可用双绞线供电技术进行数据通信。数据传输 采用扩展的Profibus-DP协议和描述现场设备的PA行规，使用电 缆耦合器，Profibus-PA装置能很方便的连接到Profibus-DP网络。物流AS/RS的自动化技术683.5 Profibus 现场总线Profibus-FMS：用于车间级监控网络，是一个令牌结构、 实时多主网络。与LLI(Lower Layer Inteface)构成应用层。 FMS包括了应用协议并向用户提供了可广泛选用的强有力的通信 任务，LLI协调了不同的通信关系并向FMS提供不依赖设备的数 据链路层访问接口。Profibus-FMS可使用RS-485和光纤传输技 术。 Profibus是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层 数据通信与控制的现场总线技术。可实现现场设备层到车间级 监控的分散式数字控制和现场通信网络，从而为实现工厂综合 自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案。物流AS/RS的自动化技术693.5 Profibus 现场总线现场总线Profibus通信网络703.5 Profibus 现场总线现场设备层：主要功能是连接现场设备，如分散式I/O、传感器、 驱动器、执行机构、开关设备等，完成现场设备控制及设备间连锁控 制；主站(PLC、PC机或其他控制器)负责总线通信管理及所有从站的 通信。总线上所有设备生产工艺控制程序存储在主站中，并由主站执 行。 车间监控层：车间级监控用来完成车间主生产设备之间的连接。车 间级监控包括生产设备状态在线监控、设备故障报警及维护等。通常 还具有诸如生产统计、生产调度等车间级生产管理功能。车间级监控 网络可采用Profibus-FMS，它是一个多主网，这一级数据传输速度 不是最重要的，而是要能够传送大容量信息。 工厂管理层：车间操作员工作站可通过集线器与车间办公管理网连 接，将车间生产数据送到车间管理层。车间管理层采用通常所说的以 太网，即IEC802.3、TCP／IP 的通信协议标准。现场总线Profibus通信网络713.5 Profibus 现场总线3、Profibus协议 结构 Profibus协议 结构是根据 IS07498 国 际 标 准，以开放式系统 互 联 网 络 (Open System Interconnectio n-OSI) 作 为 参 考 模型的。该模型共 有七层。如图所示。723.5 Profibus 现场总线（1）PROFIBUS－DP：定义了第一．二层和用户接口。第三到七层未加描 述。用户接口规定了用户及系统以及不同设备可调用的应用功能，并详细说 明了各种不同PROFIBUS－DP设备的设备行为。 （2）PROFIBUS－FMS：定义了第一．二．七层，应用层包括现场总线信 息 规 范 （ Fieldbus Message Specification - FMS ） 和 低 层 接 口 (Lower Layer Interface － LLⅠ)。FMS包括了应用协议并向用户提 供了可广泛选用的强有力的通信服务。LLⅠ协调不同的通信关系并提供不依 赖设备的第二层访问接口。 （3）PROFIBUS－PA：PA的数据传输采用扩展的PROFIBUS－DP协议。 另外，PA还描述了现场设备行为的PA行规。根据IEC1158－2标准，PA 的传输技术可确保其本征安全性，而且可通过总线给现场设备供电。使用连 接器可在DP上扩展PA网络。 注：第一层为物理层，第二层为数据链路层，第三－六层末使用，第七层 为应用层。Profibus协议结构733.5 Profibus 现场总线4、Profibus总线存取协议 三种Profibus(DP、FMS、PA)均使用一致的总线存 取协议。该协议是通过OSI参考模型第二层(数据链路 层 ) 来 实 现 的 。 介 质 存 取 控 制 (Medium Access Control，MAC)具体控制数据传输的程序，MAC必须确 保在任何一个时刻时只有一个站点发送数据。 Profibus总线存取协议，主站之间采用令牌传送 方式。令牌传递程序保证每个主站在一个确切规定的 时间内得到总线存取权(令牌)。在Profibus中，令牌 传递仅在各主站之间进行。 物流AS/RS的自动化技术743.5 Profibus 现场总线主站与从站之间采用主从方式,主站得到总线存取 令牌时可与从站通信。每个主站均可向从站发送或读 取信息。因此，可能有以下三种系统配置：纯主-从系 统、纯主-主系统、混合系统。 1) 站的分级 一类主站指PIC、PC或可做一类主站的控制器。一 类主站完成总线通信控制与管理。 二类主站指操作员工作站(如PC机加图形监控软 件)、编程器、操作员接口等。完成各站点的数据读写、 系统配置、故障诊断等。 Profibus总线存取协议753.5 Profibus 现场总线从站： （1）PLC(智能型I/O)：PLC可做Profibus上的 一个从站。PLC自身有程序存储，PLC的CPU部分执 行程序并按程序指令驱动I/O。作为Profibus主站的 一个从站，在PLC存储器中有一段特定区域作为与主 站通信的共享数据区。主站可通过通信间接控制从站 PLC的I/O。 （ 2 ） 分 散 式 I/O( 非 智 能 型 I/O) ： 通 常 由 电 源 部分、通信适配器部分、接线端子部分组成。 （3）驱动器、传感器、执行机构等现场设备。 Profibus总线存取协议76图4-9是一个由3个主站、7个从站构成的Profibus系统。 3个主站之间构成令牌逻辑环。Profibus总线存取协议77项目案例：海尔国际自动化物流中心控制系统设计1、项目概述 青岛海尔国际自动化物流中心是目前国内规模最大、水平 最先进的高架立体仓库之一。它由10台巷道堆垛机、近20000个 货位、10台AGV激光导引车、3辆高速环形穿梭车、1台六关节机 器人、约200台输送设备及计算机管理调度系统和电控系统组成。 该物流中心分为原料库和成品库，各自具有独立的控制子系统。 原料库分为原料出入库区(一层)和原料拣选搭配区(二层)；成 品库分为成品出入库区(一层)和成品拣选搭配区(二层)。控制 系统主要完成物流输送设备的自动控制运行、数据的自动采集、 信息流的自动跟踪及与其它单机设备的联锁和信息交换等。物流AS/RS的自动化技术78项目案例：海尔国际自动化物流中心控制系统设计2．电控系统配置及说明 系统选用当今在工业自动化领域流行的 Profibus-DP现场总线技术方案。 (1)总体设计要求 全线控制系统稳定、可靠、先进，具有完善的手动 ／自动控制功能、安全保护功能，操作简便的人机界 面，易于维护维修，同时根据情况考虑控制系统在计 算机集中监控、生产数据的计算机管理方面的应用。物流AS/RS的自动化技术79项目案例：海尔国际自动化物流中心控制系统设计(2)主要功能 两个子系统可以分别独立完成两个库的生产设备 运行、停机、故障报警等各种过程控制。通过现场操作 员终端可以实现单机／自动切换、对每台设备进行手动 操作及过热保护、超时报警等完善的报警保护功能。通 过上位监控系统可以监控整个自动化物流系统所有设备 的运行状况，货物的所在位置数据等。物流AS/RS的自动化技术80(3)控制系统配置示意图如图4-10所示。图4-10 控制系统配置示意图海尔国际自动化物流中心控制系统设计81项目案例：海尔国际自动化物流中心控制系统设计在系统方案设计中，为了充分发挥现场总线的优势，实现 无电控柜的控制方案，减少现场布线，降低安装成本，在每个 子系统中只设一组动力柜，实现各子系统的供配电，PLC也安装 在该动力柜内。由于物流系统中的设备相对而言比较标准，单 机设备的控制点数也较少，电机功率较小，因此，在设计时选 用防护等级为IP20的ET200S作为Profibus-DP总线系统的从站， 每个ET200S从站配置7～8个具有正反转功能的负载馈电模块和 少量的输入输出模块。这些器件安装在小型电控箱中，小型电 控箱安装在设备上或立于设备旁，以便安装、调试及系统维护。物流AS/RS的自动化技术82项目案例：海尔国际自动化物流中心控制系统设计3．主要控制器件选型 控制系统主要器件采用德国西门子公司的Profibus-DP工 业现场总线系列产品。 (1)PLC 处理器 选用S7-300系列产品中的CPU315-2DP，该处理器具 有一个内置的DP口，可以直接挂接Profibus-DP总线，作为 主站工作。配一块CP343-1 TCP通信模块，可以将各个子系 统的PLC通过工业以太网连接到上位管理、监控计算机系统。物流AS/RS的自动化技术83项目案例：海尔国际自动化物流中心控制系统设计(2)上位监控/调度计算机接口 在上位监控/调度计算机的插槽中插入以太网卡， 配以S7一OPC Server接口软件包，就可以在上位计算 机中对各个子系统进行数据采集和编制监控画面等。 在系统设计中，计算机监控系统可以配置相应的监控 组 态 软 件 ， 如 WinCC 、 CITECT 、 RSVIEW 、 WONDE 等，配置一台专用的监控计算机。物流AS/RS的自动化技术84项目案例：海尔国际自动化物流中心控制系统设计(3)ET200S从站模块 ET200S是Profibus分布式I/0从站，防护等级为 IP20，它具有配置灵活，安装位置小等特点。尤其是 创新的负载馈电模块的推出，使电机的控制也具备了 分布式及智能化的特点，特别适用于输送辊道的控制。 每个ET200S从站配置7～8个具有正反转功能的负载馈 电模块和少量的输入输出模块，可以控制数台设备的 运行，同时将这些设备上的本地开关的状态信号和各 种传感器、执行器信号接入该从站内。ET200S从站模 块安装在小型电控箱中。 物流AS/RS的自动化技术85项目案例：海尔国际自动化物流中心控制系统设计(4)操作员面板 在系统中选用了具有DP接口的人机界面产品TP27。用户 通过操作员面板，可以监控输送设备的运行状态和系统相关 的数据信息，可以实现设备的手动／自动切换。 (5)网关 由于在该物流系统中选用了许多其它厂商的产品，如条码 识别器、电子称、红外光通信器件等，这些产品只能提供标 准RS232C串行通信接口。按照传统的设计方案，需要在 PLC 机架上增加许多带标准RS232C 串行通信接口的模 块，实现点对点的通信。采用现场总线方案后，就可选用 Profibus-DP/RS232C链路模块，将带有RS232C串行 通信接口的器件和设备通过该链路模块连接到现场总线上。物流AS/RS的自动化技术86项目案例：海尔国际自动化物流中心控制系统设计(6)总线中继器 由 于 系 统 中 Profibus-DP 总 线 的 从 站 数 量 很 多 ， 超 过 了 Profibus-DP总线的每段站点数不得超过32个的要求以及总 线电缆长度与传输速率的关系，在每个子系统中根据实际从 站数量采用Profibus总线的RS485中继器进行扩展。 青岛海尔国际物流中心控制系统，由于采用了Profibus-DP 现场总线产品，大大简化了系统结构，提高了系统可靠性， 并使系统的开放性、可维护性和可扩展性达到了较好的统一。 目前，系统运行良好，各项性能指标完全满足设计要求。物流AS/RS的自动化技术87项目案例：海尔国际自动化物流中心控制系统设计物流AS/RS的自动化技术88项目案例：海尔国际自动化物流中心控制系统设计物流AS/RS的自动化技术89本章内容总结：一）自动仓储系统AS/RS概述（理解AS/RS的含义、了解 AS/RS的功能及发展趋势）自动仓储系统(Automated Storage and Retrieval System，简 称AS／RS)是指不用人工直接处理，能自动存储和取出物料的系统。二）AS/RS自动化系统的组成及功能（了解AS/RS自动化系 统的构成、掌握AS/RS自动化系统的功能）自动化仓库中的电气与电子设备主要指检测装置、信息识别装置、控制装 置、通信设备、监控调度设备、计算机管理设备以及大屏幕显示、图像监视 等设备。三）自动寻址技术（理解自动寻址原理和认址器认址原理，掌 握相对数字认址系统和绝对数字认址系统的认址原理和优缺 点，了解常用认址编码系统）(1) 双排条形码认址编码系统。(2) 循环校验认址编码系统物流AS/RS的自动化技术90本章内容总结：四）AS/RS自动化系统的控制方式（了解自动化仓库的运行中 的四种控制方式，掌握全自动控制方式的分类、结构和特点）全自动控制方式：1、集中控制方式；2、分层分布控制方式；3、基 于现场总线的控制系统；4、无线局域网络系统结构。 无线局域网采用的拓扑结构主要有网桥连接型、访问节点连接型、HUB 接入型和无中心型四种。五）Profibus 现场总线（了解Profibus 现场总线组成、 Profibus通信网络）Profibus家族由Profibus-DP 、Profibus-PA、Profibus-FMS 三个部分构成。 现场总线Profibus通信网络：现场设备层；车间监控层；工厂管理层六）项目案例：海尔国际自动化物流中心控制系统设计（知识 拓展，仅供了解）物流AS/RS的自动化技术91复习与思考：? 1 、在自动化仓库的运行中，自动化 系统的控制方式的有哪几种？其中全 自动控制方式又有哪些？ ? 2 、现场总线控制系统主要由哪些设 备组成？这些设备可分为哪些层？层 与层之间的通讯协议是什么？ ? 3 、无线局域网采用的拓扑结构有哪 几种类型？ ? 4 、预习第五章条形码及标签识别。 （参1：P230-247）物流AS/RS的自动化技术92第5章 条形码及标签识别 （1）内容提要：条形码及标签识别概述、一维条形码。 本节重点：条形码阅读器基本原理、EAN-13码的编码规则。 本节难点： EAN-13码的编码规则。 教学目标：通过本节教学，要求学生了解条形码的产生与发展、条形码的优越性及分类、条形码阅读器的结构及工作 过程、一位条形码的基本知识，理解条形码的含义及条形 码阅读器基本原理、物流条码的特点，掌握EAN-13码的 编码规则及条码的宽度、扫描器的扫描频率和输送机的工 作速度匹配的条件。条形码及标签识别935.1条形码及标签识别概述一、条形码的产生与发展 条 码 技 术 最 早 产 生 在 20 世 纪 20 年 代 ， 诞 生 于 Westinghouse 的 实 验 室 里 。 一 位 名 叫 John Kermode的发明家对邮政单据实现自动分 检。 此后不久，Kermode的合作者Douglas Young 在Kermode码的基础上作了些改进。新的条码符 号可在同样大小的空间对一百个不同的地区进行编 码，而Kermode码只能对十个不同的地区进行编 码。 条形码及标签识别945.1 概述:条形码的产生与发展20 世 纪 40 年 代 ， 美 国 乔? 伍德兰德(Joe Wood Land) 和 伯 尼 ? 尔 沃 西 (Berny Silver) 两 位 工 程师就开始研究用代码 表示食品项目及相应的 自动识别设备，于1949 年获得了美国专利。这 种代码的图案如图所示:条形码及标签识别955.1 概述:条形码的产生与发展20世纪60年代期西尔沃尼亚（Sylvania)发明的一个系统，被北 美铁路系统采纳。 1970年美国超级市场Ad Hoc委员会制定出通用商品代码UPC 码，许多团体也提出了各种条码符号方案。 1971年布莱西公司研制出布莱西码及相应的自动识别系统，用以 库存验算。 1972 年蒙那奇? 马金（Monarch Marking) 等人研制出库德巴 （Code bar)码，到此美国的条形码技术进入新的发展阶段。 1973年美国统一编码协会（简称UCC）建立了UPC条码系 统，实现了该码制标准化。 1974年Intermec公司的戴维? 阿利尔（Davide? Allair)博士研制 出39码，很快被美国国防部所采纳，作为军用条码码制。 39码 是第一个字母、数字式想结合的条码，后来广泛应用于工业领域。条形码及标签识别965.1 概述:条形码的产生与发展1977年，欧洲共同体在UPC-A码基础上制定出欧洲物品 编码EAN-13和EAN-8码，签署了“欧洲物品编码”协议备忘 录，并正式成立了欧洲物品编码协会（简称EAN）。 1978年,日本在EAN基础上制定出日本物品编码JAN。同 年加入了国际物品编码协会。 从80年代中期开始，我国一些高等院校、科研部门及一些 出口企业，把条形码技术的研究和推广应用逐步提到议事日 程。日，经国务院批准，国家技术监督局 成立了“中国物品编码中心”。该中心的任务是研究、推广条 码技术；同意组织、开发、协调、管理我国的条码工作。 1991.4 “中国物品编码中心”代表中国加入“国际物品编 码协会”。条形码及标签识别975.1条形码及标签识别概述二、条形码概述 条形码是由宽度不同、反射率不同的条和空，按照 一定的编码规则（码制）编制成的，用以表达一组 数字或字母符号信息的图形标识符。即条形码是一 组粗细不同，按照一定的规则安排间距的平行线条 图形。常见的条形码是由反射率相差很大的黑条 （简称条）和白条（简称空）组成的． 条形码系统是由条形码符号设计、制作及扫描阅读 器组成的自动识别系统。条形码及标签识别985.1条形码及标签识别概述二、条形码概述 1、条形码的优越性 （1）可靠准确。 （2）数据输入速度快。 （3）经济便宜。 （4）灵活、实用。 （5）自由度大。 （6）设备简单。 （7）易于制作。条形码及标签识别995.1条形码及标签识别概述2、常用的条形码分类 一维条形码：只在一维方向上表示信息的条形码符 号。 二维条形码：在二维方向上表示信息的条形码符号。 特种条形码：特殊材料制成的条形码。条形码及标签识别1005.1条形码及标签识别概述3、条形码的重要参数 （1）密度（Density）：条形码的密度指单位长度的条形码 所表示的字符个数。高密度的条形码通常用于标识小的物 体，如精密电子元件，低密度条形码一般应用于远距离阅读 的场合，如仓库管理。 （2）宽窄比：对于只有两种宽度单元的码制，宽单元与窄单 元的比值称为宽窄比，一般为2-3左右。 （3）对比度（PCS）：条形码符号的光学指标，PSC值越大 则条形码的光学特性越好。 PCS=（RL-RD）/RL×100%（RL：条的反射率,RD： 空的反射率）。条形码及标签识别1015.1条形码及标签识别概述三、 条形码阅读器 1、条形码阅读器基本原理 条形码阅读器的结构通常为以下几部分：光源、 接收装置、光电转换部件、译码电路、计算机接口。 基本工作原理为：条形码符号反射回来的光经过 光电转换器，使之产生电信号，它与照射到条形码 符号上被反射回来的光成正比，再经过滤波、整 形，形成对应的方波信号，经译码器解释为计算机 可以直接接受的数字信号。条形码及标签识别1025.1条形码及标签识别概述条形码阅读器通常有以下三种：光笔、CCD、激 光阅读器条形码及标签识别1035.1条形码及标签识别概述2、条形码阅读设备主要技术参数 （1）分辨率。 （2）扫描景深。 （3）扫描宽度。 （4）扫描速度。 （5）一次识别率。 （6）误码率。条形码及标签识别1045.1条形码及标签识别概述3、常用条形码扫描器工作方式匹配条件 使用时应注意使条码的宽度与扫描器的扫描频率和输送机 的工作速度匹配，必须符合下式的要求： L=10v/a 式中 L――条码宽度； v――输送机工作速度，m/s； a――扫描器的扫描频率，1/S。 例题：输送机工作速度为60米/分，条形码扫描器扫描频率为 每秒800次，求符合匹配要求的输送机上商品条形码的最 小宽度？条形码及标签识别1055.1条形码及标签识别概述四、 物流条码 国际上常用的一维物流条码有：39码、储运单元条码、交叉25 码、贸易单元EAN-128条码及EAN-13条码几种。 与商品条码相比较，物流条码具有如下特点： 物流条码是储运单元的惟一标识，通常标识多个或多种商 品的集合。 服务于供应链全过程。 信息多。通常，商品条码是一个无含义的13位数字条码； 物流条码则是一个可变的，可表示多种含义、多种信息的条码。 可变性。物流条码随着国际贸易的不断发展，贸易伙伴对 各种信息需求的不断增加，内容也在不断丰富。 维护性。条形码及标签识别1065.2 一维条形码5.2.1一维条形码简介 一维条形码是由一个接一个的“条”和“空”排列组成的，条形码信 息靠条和空的不同宽度和位置来传递，这种条形码技术只能在一 个方向上通过“条”与“空”的排列组合来存储信息，所以叫它“一 维条形码”。 EAN 码：是国际通用的符号体系，是一种长度固定、无含意的 条形码，所表达的信息全部为数字，主要应用于商品标识。 39码和128码：为目前国内企业内部自定义码制，它编码的信 息可以是数字，也可以包含字母，主要应用于工业生产线领域等。 93码：类似于39码，它的密度较高，能够替代39码。 25码：应用于包装、运输以及国际航空系统的机票顺序编号等。 Coda bar码：应用于血库、图书馆、包裹等的跟踪管理。条形码及标签识别1075.2 一维条形码1、一维条形码的基础术语 （1）条（BAR）。 （2）空（SPACE）。 （3）静区(空白区)（CLEAR AREA）。 （4）条形码元素。用以表示条形码的条和空，简称元素。 （5）条形码字符。 （6）起始符（START CHARACTER）。 （7）终止符（STOP CHARACTER）。 （8）中间分隔符。 （9）数据符。条形码及标签识别1085.2 一维条形码2、一维条形码的结构 一个完整的一维条形码的组成次序依次为：静区（前）、 起始符、数据符、（中间分割符，主要用于EAN码）、(校验 符)、终止符、静区（后）。条形码及标签识别1095.2 一维条形码5.2.2 常用的一维条形码 1、EAN条形码符号 EAN 码 的 全 名 为 欧 洲 商 品 条 码 (European Article Number)，源于西元1977年，由欧洲十二个工业国家所共同 发展出来的一种条码。EAN码具有以下特性： 1）只能储存数字。 2）可双向扫瞄处理，即条码可由左至右或由右至左扫瞄。 3）必须有一检查码，以防读取资料的错误情形发生，位於EAN 码中的最右边处。 4）具有左护线、中线及右护线，以分隔条码上的不同部分与撷 取适当的安全空间来处理。 5）条码长度一定，较欠缺弹性，但经由适当的管道，可使其通 用於世界各国。条形码及标签识别1105.2 一维条形码依结构的不同，可区分为： EAN-13码：由13个数字组成，为EAN的标 准编码型式。 EAN- 8码：由8个数字组成，属EAN的简易编 码型式。 EAN-128码：可表示从ASCⅡO到 ASCⅡ127的128个字符。条形码及标签识别1115.2 一维条形码（ 1 ） EAN-13 码。 表示13位 数 字 的 EAN 条 形 码 （ EAN13 ）称为标准 版 的 EAN 条 形 码。其结构如 图所示。条形码及标签识别1125.2 一维条形码： EAN-13码EAN-13码的编码方式如下： 1）系统码(导入值)：为EAN-13的最左边第一个数字，即 国家代码的第一码，是不用条码符号表示的，其功能仅做为 左资料码的编码设定之用。条形码及标签识别1135.2 一维条形码： EAN-13码EAN-13码的编码方式如下： 2）起始码（左护线）：为辅助码，不代表任何资料，列印 长度较一般资料长，逻辑型态为101，其中1代表细黑，0 代表细白。 3）左资料码：即左护线和中线间的条码部分，共有六个数 字资料，其编码方式取决於导入值之大小。条形码及标签识别1145.2 一维条形码： EAN-13码EAN-13 码 左资料码 逻辑值：条形码及标签识别1155.2 一维条形码： EAN-13码EAN-13码的编码方式如下： 4）中间码（中线）：为辅助码，作者区分左资料码与右 资料码之用。中线长度较一般资料为长，逻辑型态为 01010。 5）右资料码：即位於右护线与中线之间的部份。包括五位 数产品代码与一位检查码。其编码方式采为C类编码规则， 如表所示。条形码及标签识别1165.2 一维条形码： EAN-13码EAN-13码右资料码逻辑值：1175.2 一维条形码： EAN-13码EAN-13码的编码方式如下： 6）终止码（右护线）：为辅助码，列印长度与左护线、 中线相同，逻辑型态亦为101。 7）EAN-13码的检查码的算法 假设一EAN-13码各码代号如下：检查码之计算步骤如下： C1 = N1+ N3+N5+N7+N9+N11 C2 = (N2+N4+N6+N8+N10+N12)× 3 CC = (C1+C2) 取个位数 C (检查码) = 10 - CC (若值为10，则取0)条形码及标签识别1185.2 一维条形码： EAN-13码EAN-13码的编码方式如下： 8）国别码：我国的国别码为690～691。其他主要地区 和国家的国别码如表所示。条形码及标签识别1195.2 一维条形码（2）EAN-128码。 目前我国所推行的128码是EAN-128码，EAN-128码 是根据EAN/UCC-128 码定义标准将资料转变成条码符 号，并采用128码逻辑，具有完整性、紧密性、连结性及高 可靠度的特性。辨识范围涵盖生产过程中一些补充性质且易 变动之资讯，如生产日期、批号、计量等。可应用於货运栈 版标签、携带式资料库、连续性资料段、流通配送标签等。 EAN-128码可表示从ASCⅡ0到ASCⅡ127的128个字 符，但起始码是由起始码A、B或C加上FUNCl所构成的双 字符的起始码，允许双向的扫描处理，可自行决定是否要加 上检验码，条码长度可自由调整，但包括起始码和终止码在 内，不超过48位字符，长度不超过165mm。条形码及标签识别1205.2 一维条形码： EAN-128码EAN-128码的结构如图所示，每一个条码的由双字符起 始码(起始码A、B、C+FUNC1)、资料码、检验码、终止 码、安全空间五个部分组成。条形码及标签识别1215.2 一维条形码： EAN-128码例如：EAN-128码的资料码结构如下图示。条形码及标签识别1225.2 一维条形码： EAN-128码EAN-128码条形码及标签识别1235.2 一维条形码2、其它一维物流条码 1）交叉25码。 交叉25码是所有一维条码中的密度最高的条码，广泛应用 于商品批发、仓库、机场、生产／包装识别和工业中，是一 种长度可变，条和空都能表示信息的条码。条形码及标签识别1245.2 一维条形码：交叉25码交叉2 5码的每一个字符由五个单元组成，其中二个宽单 元，三个窄单元，其字符集包括了数字0到9。条码字符从 左到右，奇数位置字符用条编码，偶数位置字符用空编码。 编码时，每两个数字为一组，交叉编码。当字符数为奇数 时，应在左侧补0变为偶数，对第一组数“12”，“1”的编码 是WNNNW(宽条、窄条、窄条、窄条、宽条)，“2”的编 码是NWNNW(窄空、宽空、窄空、窄空、宽空)。利用条 形码条、空交叉的特点，交叉编码得“12”的编码如下：如 果用“1”代表窄条，“11”代表宽条，“0”代表空，“00”代 表宽空，则可得“1 2”的编码00。同理 也可得第“34”的编码00、“56”的编码 10的编码。条形码及标签识别1255.2 一维条形码2）ISBN码 国 际 标 准 书 号 ( International Standard Book Number,简称 ISBN )，是为因应图书出版、管理的需 要，并便於国际间出版品的交流与统计所发展的一套国际统 一的编号制度，由一组冠有“ISBN”代号(978)的十位数 码所组成，用以识别出版品所属国别地区或语言、出版机构、 书名、版本及装订方式。这组号码也可以说是图书的代表号 码。国际标准书号有助於简化图书发行及管理手续，便於出 版品统计及国际交流。世界各地的出版机构、书商、及图书 馆都可以利用国际标准书号迅速而有效的识别某一本书及其 版本、装订形式。不论原书是以何种文字书写，都可用电报 或电话传真订购，并以电脑作业处理。条形码及标签识别1265.2 一维条形码： ISBN码ISBN码结构示意图条形码及标签识别1275.2 一维条形码3）ISSN码 国际标准期刊号 ( International Standard Serial Number，简称 ISSN )，是根据国际标准组织 1975年 制订之 ISO-3297 的规定，由设於法国巴黎的国际期刊 资料系统中心 ( International Serial Data System - ISDS International Centre)所赋予申请登记的每 一种刊物一个具有识别作用且通行国际间的统一编号。条形码及标签识别1285.2 一维条形码ISSN码结构图 ：条形码及标签识别129本节内容小结：一）条形码及标签识别概述（了解条形码的产生与发展、条 形码的优越性及分类、条形码阅读器的结构、技术参数及工作 过程，理解条形码的含义及条形码阅读器基本原理、物流条码 的特点，掌握条码的宽度、扫描器的扫描频率和输送机的工作 速度匹配的条件：L=10v/a） 条形码是由宽度不同、反射率不同的条和空，按照一定的 编码规则（码制）编制成的，用以表达一组数字或字母符号信 息的图形标识符。 二）一维条形码（了解一维条形码的含义、结构和常见的一 位条形码，掌握EAN码的特性和EAN-13码的编码规则）EAN-13码、EAN-128码、交叉25码、ISBN码、ISSN码。条形码及标签识别130复习与思考： ? 1 、条形码的含义是什么？解释 条形码阅读器的基本原理。 ? 2 、相对于商品条码，物流条码 有哪些特点？ ? 3 、常见的一维条形码有哪些？ EAN码具有哪些特性？ ? 4 、预习第五章条形码及标签识 别（2 ）：二维条形码及条形码 的应用。（参1：P242-247）条形码及标签识别131条形码及标签识别132物流自动化技术安徽工业大学管理科学与工程学院 主讲人:暴伟
133课前知识回顾:第5章条形码及标签识别（1）一）条形码及标签识别概述（了解条形码的产生与发展、条 形码的优越性及分类、条形码阅读器的结构、技术参数及工作 过程，理解条形码的含义及条形码阅读器基本原理、物流条码 的特点，掌握条码的宽度、扫描器的扫描频率和输送机的工作 速度匹配的条件） 条形码是由宽度不同、反射率不同的条和空，按照一定的 编码规则（码制）编制成的，用以表达一组数字或字母符号信 息的图形标识符。 二）一维条形码（了解一维条形码的含义、结构和常见的一 位条形码，掌握EAN码的特性和EAN-13码的编码规则）EAN-13码、EAN-128码、交叉25码、ISBN码、ISSN码。物流AS/RS的自动化技术134第5章 条形码及标签识别 （2）内容提要：二维条形码及其应用、条形码技术在物流中应用实例。本节重点：二维条形码的特点及分类方式。 本节难点：二维条形码的分类方式。 教学目标：通过本节教学，要求学生了解典型的二维条形码、二维条形码的识别及应用，了解经济型仓库管理方案和立 体仓库的管理方案、物料搬运系统中应用的条形码识别技 术，理解二维条形码的特点及分类方式，理解保证物料搬 运系统条形码扫描技术取得成功的要素。条形码及标签识别1355.3 二维条形码一维条形码的不足之处： （1）数据容量较小。 （2）只能包含字母和数字。 （3）条形码尺寸相对较大。 （4）条形码遭到损坏后便不能阅读。条形码及标签识别1365.3 二维条形码某些产品，例如半导体器件、计算机芯片、医疗药品、晶片 等微小型产品本身无足够的空间来容纳条形码；过大过长的条 形码标记又将在某种程度上影响商品的包装效果；交叉25码的 信息密度较高，也才达到17.7字符／英寸。 相比之下二维条 形码能有效解决上述问题，提高信息密度，有利于条形码技术 应用到微小型产品的自动识别上。 从应用的观点来看，一维条码偏重于「标识」商品，而二维 条码则偏重于「描述」商品。因此相较于一维条码，二维条码 （2D）不仅只存关键值，并可将商品的基本资料编入二维条码 中，达到资料库随着产品走的效益，进一步提供许多一维条码 无法达成的应用。条形码及标签识别1375.3 二维条形码一、二维条形码简介 1、二维条码的特点 （1）高密度。二维条码通过利用垂直方向的尺寸来提高条码 的信息密度。 （2）具有纠错功能。 （3）编码范围广：图片、声音、文字、签字、指纹；多种语 言文字；图像数据。 （4）译码可靠性高。 （5）可引入加密措施。 （6）成本低，易制作，持久耐用。 （7）条码符号形状、尺寸大小比例可变。条形码及标签识别1385.3 二维条形码2、二维条形码的分类 二维条形码的研究在技术路线上从两个方面展开，一是 在一维条形码基础上向二维条形码方向扩展；二是利用图 像识别原理，采用新的几体形体和结构设计出二维码制。 （1）堆叠式二维条码(2D Stacked Code) 堆 叠 式 二 维 条 码 是 一 种 多 层 符 号 (Multi-Row Symbology)，由多行短截的一维条形码堆叠而成，通常 是将一维条码的高度截短再层叠起来表示资料。有代表性 的堆叠式二维条码有：Code 16K、Code 49、PDF417 等 。条形码及标签识别1395.3 二维条形码:二维条形码的分类（2）矩阵式二维条码(2D Matrix Code) 矩阵式二维条形码以矩阵的形式组成，在矩阵相应元 素位置上用点的出现表示二进制“1”，空的出现表示二进制 “0”，由点的排列组合确定了代码表示的含义。矩阵式二维 条码是建立在计算机图像处理技术、组合编码原理等基础 上的一种新型图形符号自动识读处理码制。矩阵式二维条 形码只能被二维的CCD图像式阅读器识读。具有代表性的 矩 阵 式 二 维 条 码 有 ： Code One 、 Maxi Code 、 QR Code、 Data Matrix等。条形码及标签识别1405.3 二维条形码二、典型的二维条形码1、PDF417二维条形码 （1）简介: PDF417是美国符号科技(Symbol Technologies, Inc.) 发明的二维条码，发明人是台湾赴美学者王寅君博 士，王博士在1988年进入符号科技进行二维条码的研发工 作，于1992年底推出PDF417。 目 前 PDF417 被 美 国 国 家 标 准 协 会 (American National Standards Institute, ANSI) 选为二维条码国 际标准制定范围，主要是应用于运输包裹与商品资料标签。 PDF417不仅具有错误侦测能力，且可从受损的条码中读回 完整的资料，亦即「错误复原能力」，其错误复原率最高可 达50%，如图所列各种情形，皆可将资料复原。条形码及标签识别1415.3 二维条形码: PDF417码PDF417的错误复原能力条形码及标签识别1425.3 二维条形码: PDF417码（2）PDF417的结构 DF417是一个公开码，任何人皆可用其演算法而不必 付费，因此是一个开放的条码系统。PDF417的PDF为可 携性资料档(Portable Data File)的缩写，取其条码类似 一个资料档，可储存较多资料，且可随身携带或随产品走 而得名。正如其名，每一个PDF码的储存量可高达1,108 个数字(Bytes)，若将数字压缩则可存放至2,729Bytes。 每一个PDF417码是由3~90横列堆叠而成，而为了扫瞄 方便，其四周皆有静空区，静空区分为水平静空区与垂直 静空区，至少应为0.020寸，其结构如下图所示。条形码及标签识别1435.3 二维条形码: PDF417码PDF417码的结构条形码及标签识别1445.3 二维条形码: PDF417码除了起始码和结束码外，左标区、资料区和右标区 的组成字元皆可称为字码 (Codeword)，每一个字码 由17个模组(Modules)所构成，每一个字码又可分成 4线条(或黑线)及4空白(或白线)，每个线条至多不能 超过6个模组宽。每个417码因资料大小不同，其行数 及每行的资料模组数与字码数都可以从1至30不等。 字码的组成如下图所示。条形码及标签识别1455.3 二维条形码: PDF417码PDF417字码的组成条形码及标签识别1465.3 二维条形码: PDF417码（3）PDF417的尺寸 因为符号的组合较有弹性，每一个PDF417条码可因应不同 的实体设备印成不同的长宽比例与密度，以适应印刷条件及扫 瞄条件的要求。其中每个模组宽X是PDF417码中最重要的尺寸 之一，X值的最小限制为0.0075英寸(约0.191mm)，在同一 个条码符号中，X的值是固定不变的。 PDF417的最小宽度与高度可由下列算式算出： W＝ (17C＋69)X＋ 2Q H ＝ R ×Y＋ 2Q 其中：W= 条码宽度，H=条码高度，X=条码模组宽，Y=层数, C=每层符号字元的总数(含左右标区)，R=层高，Q=静空区大 小条形码及标签识别1475.3 二维条形码: PDF417码（4）PDF417的错误纠正能力1485.3 二维条形码: PDF417码条形码及标签识别1495.3 二维条形码2、Maxicode二维条码 （1）外观 Maxi code是一种中等容量、尺寸固定的矩阵式二维条 码，它由紧密相连的六边形模组和位于符号中央位置的定 位图形所组成。Maxicode是特别为高速扫瞄而设计，主要 应用于包裹搜寻和追踪上。1505.3 二维条形码: Maxi code码（2）Maxicode的基本特征Maxicode外观与中心放大图条形码及标签识别1515.3 二维条形码: Maxi code码（2）Maxicode的基本特征 ① 符号大小固定。Maxicode的图形大小与资料容量大小都 是固定的，图形固定约1平方英寸，资料容量最多93个字元。 ② 定位图形。Maxicode具有一个大小固定且唯一的中央定 位图形，为三个黑色的同心圆，用于扫瞄定位。条形码及标签识别1525.3 二维条形码: Maxi code码③ 模式：是一种允许符号有不同结构的机制， Maxicode共有7种模式(模式0~模式6)。 (3) 错误纠正能力 Maxicode具有复杂而坚固的错误纠正能力，以确保 符号中的资讯是正确的，就算条码受到部份损毁，内部 储存的资讯仍可完整读出。条形码及标签识别1535.3 二维条形码3、QR Code码（GB/T ） QR Code（Quick Response Code ）码是由日本 Denso公司于1994年9月研制的一种矩阵式的二维码，它 最多可容纳2509个数字或1520个字符并提供了三种纠错 方式，在标签因破损、污损等引起局部损坏达30％时，还 能正确得到阅读。QR Code码的结构如下图所示。条形码及标签识别1545.3 二维条形码：QR Code码QR Code码的结构条形码及标签识别1555.3 二维条形码三、二维条形码的识别 二维条码的识别有两种方法：(1) 透过线型扫瞄器逐层 扫瞄进行解码，(2) 透过照相和图像处理对二维条码进行 解码。二维条码的识别条形码及标签识别1565.3 二维条形码四、二维条形码的应用范围条形码及标签识别1575.3 二维条形码五、二维条形码的应用案例：以松岗电脑图书股份有限公司为例书 号： 1101195 I S B N ： 957-22-2057-8 书 名： 资料处理与资料自动收 集 作 者： 黄庆祥．洪宝环． 龚文仪．锺若君 出 版 社： 松岗电脑图书资料股份 有限公司 版 次： 初版三刷 出版日期： 1996年8月 定 价： 280元 登 记 证： 局版台业字第3196号条形码及标签识别1585.4条形码技术在物流中应用实例5.4.1条形码技术与仓库管理采用条码技术并与信息处理技术结合，可确保库存量 的准确性，保证必要的库存水平及仓库中物料的移动。与 进货发货协调一致，保证产品的最优流入、保存和流出仓 库。 今天在仓库中最普遍的技术话题是条码化，伴之以数 据存储、传输、智能软件、计算机平台以及通讯网络等。 不论物流流向那里，我们都可以自动地记录下物流的流 动，条码技术与信息处理技术的结合帮助我们合理地，有 效地利用仓库空间，以最快速、最正确、最低成本的方式 为客户据供最好的服务。条形码及标签识别1595.4条形码技术在物流中应用实例一、经济型仓库管理方案 1、操作方案 仓库员用手持式条形码终端对货位进行扫描，扫入货 位号后，对其上的货物相应的物品号（如零件号）进行扫 描，并键入该物品的数量，然后对第二个货位及其上的货 物进行扫描，重复上述步骤，直到把仓库中的货物全部点 清。然后将条形码终端中采集到的数据通过通讯接口传给 PC机。条形码及标签识别1605.4条形码技术在物流中应用实例2、系统配置： 软件：系统使用的软件分为两部分：一部分驻留在条 形码终端中，另一部分在PC机上。条形码终端中的软件只 完成数据采集功能，比较简单，一般用户都能自己编程。 而PC机中的软件应包括数据库系统和仓库管理软件。 硬件：对完成数据采集功能的条形码终端的要求并不 高，不需要很复杂的功能（例如ZZ9801机）。有一个4行 xl6个字符的显示器来显示所采集到的数据和程序菜单；一 个键盘输人物品数量；一定容量的数据存储器；条形码扫 描部分通常应选用激光枪；一个RS-232串口作为与PC机 的双向通讯接口。终端中的程序由PC机下载，而终端采集 到的数据则上传到PC机中去。条形码及标签识别1615.4条形码技术在物流中应用实例二、立体仓库管理系统 入库作业：货箱从集装箱上卸下后，用叉车每次2箱按 指定方位放在入库站台的空托盘上。货物由条形码识别系 统识别托盘号，由计算机系统控制输送系统将托盘送到指 定的巷道的入库货格上，再由巷道车将托盘上的货箱送到 指定的货位。 出库作业：根据出库作业单将数据输入到仓库管理系 统中去，按出库原则（例如先进先出等）下达出库作业指 令，巷道车按指令将指定货位上的货物送到出库货格上， 再由输送系统将其送到指定的出库站台上。条形码及标签识别1625.4 条形码技术在物流中应用实例系统采用固定式条形码阅读器（例如TLMS- 3500 RV） 自动识别入库／出库输送系统上通过的托盘标号，并实时 将信号上传到计算机系统，经确认无误后由系统指挥输送 线将托盘上的货箱送入／出相应的巷道和库位。 系统以计算机监控机为中心，通过RS-232口直接连接 输送线控制系统。通过一个8口通讯管理器连接出库条形码 阅读器，并直接与可编程控制器的串口模块相连；通过一 个16口通讯管理器连接入库及巷道条形码阅读器，并通过 RS-232口直接和监控机相连。条形码及标签识别1635.4 条形码技术在物流中应用实例5.4.2 在物料搬运系统中应用的条形码识别技术 1、物料搬运系统的特点 （1）货品种类繁多，信息量大 。 （2）包装规格不一 。 （3）经常不能确定条形码标签的方向和位置。 （4）货品通过扫描器的速度比较快 ，可达2.5m／s。条形码及标签识别1645.4 条形码技术在物流中应用实例2、物料搬运系统条形码扫描技术要点 （1）一般采用氦氖激光器。这种激光的波长为633nm，其强度 符合劳动安全规范的要求。 （2）一般每秒扫描500次以上。 如果条形码宽度是25mm，运输机的速度是2.5m/sec， 则激光束能扫到条形码的时间只有0.01秒。如果每秒扫描500 次，则在货品运行通过扫描器时，扫描器可完整地扫描条形码 5次。为了保证识读准确性，至少要求3次。 （3）DRX技术的使用。 由于条形码标签可能与激光束成一个角 度，一条激光束不能扫描到完整的条形码，为此，Accu-Sort 公司开发了数据重组技术(Data Reconstruction)。 （4）二维条形码的应用。条形码及标签识别1655.4 条形码技术在物流中应用实例３、保证物料搬运系统条形码扫描技术取得成功的要素 （１）要合理地确定条形码所应包含的信息量。 （２）要明确货品包装所允许的条形码尺寸，选择合适的码 制。 （３）要明确货品通过扫描器时的位置偏差和相对速度。 条形码标签有三个方向的偏角： 1）平面偏角。 2）纵向编角。 3）横向偏角。条形码及标签识别166本章内容小结：一）条形码及标签识别概述（了解条形码的产生与发展、条 形码的优越性及分类、条形码阅读器的结构、技术参数及工作 过程，理解条形码的含义及条形码阅读器基本原理、物流条码 的特点，掌握条码的宽度、扫描器的扫描频率和输送机的工作 速度匹配的条件：L=10v/a） 二）一维条形码（了解一维条形码的含义、结构和常见的一位 条形码，掌握EAN码的特性和EAN-13码的编码规则） 三）二维条形码及其应用（理解二维条形码的特点及分类方式、 了解典型的二维条形码、二维条形码的识别及应用） 四）条形码技术在物流中应用实例（了解经济型仓库管理方案 和立体仓库的管理方案、物料搬运系统中应用的条形码识别技 术，理解保证物料搬运系统条形码扫描技术取得成功的要素）条形码及标签识别167复习与思考：? 1、二维条形码有哪些特点？ ? 2 、二维条形码可以分为哪几种？解 释各自的构成方式。 ? 3 、保证物料搬运系统条形码扫描技 术取得成功的要素有哪些？ ? 4 、 预 习 第 六 章 GPS 原 理 及 应 用 。 （参1：P248-262）条形码及标签识别168第6章 GPS原理及应用（1）内容提要： GPS的含义、兴起与特点、GPS系统的构成、GPS系统的应用领域和其它一些定位系统介绍。 本节重点： GPS的特点及系统构成。 本节难点：无。 教学目标：通过本节教学，要求学生了解GPS的含义、兴起 与应用领域；重点记忆掌握GPS的特点及系统构成。GPS原理及应用169第6章 GPS原理及应用（1）6.1 概述 6.1.1 GPS简介一、什么是GPS？ GPS的英文全称是：Navigation Satellite Timing And Ranging Global Position System简称GPS。 其意为“导航卫星测时与测距全球定位系统”，或简称全球 定位系统。是美国从20世纪70年代开始研制，历时20 年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有在海、 陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星 导航与定位系统。 全球定位系统由空间部分、地面监控部分和用户接收机三 大部分组成。GPS原理及应用1706.1.1 GPS简介二、ＧＰＳ的兴起与特点1、GPS的建立 1973年由美国国防部（DOD）开始建立，目的是用于 美国军队的定位、导航、武器制导等。称为全球定位系统。 拟定由２１＋３颗卫星组成。到今天为止经历了４个阶段： （1）1973年12月~日为理论研究阶段； （2）年2月14日为建设阶段； （3）为建成运行阶段， 1993年满24颗， 1994年达预定工作能力； （4）日~2030为改进更新阶段。GPS原理及应用1716.1.1 GPS简介2、GPS测量的特点与问题 1）特点 （1）定位精度高。在小于50km的基线上，其相对定位精 度可达1~2×10-6，在100km~500km的基线上可达 10-6 ~ 10-7。在大于1000km的距离上，相对定位精 度可达到或优于10-8。 （2）观测时间短。20KM以内相对静态定位，仅需15-20 分钟。 （3）测站间无须通视。GPS测量不要求观测站之间相互通 视，必须保持观测站的上空开阔。GPS原理及应用1726.1.1 GPS简介:GPS测量的特点（4）可提供三维坐标。GPS测量，在精确测定观测站平面 位置的同时，可以精确测定观测站的大地高程。GPS测量 的这一特点，不仅为研究大地水准面的形状和确定地面点 的高程开辟了新途径，同时也为其在航空物探，航空摄影 测量及精度导航中的应用，提供了重要的高程数据。 （5）全天候作业。 （6）操作简便。 （7）功能多、应用广。GPS系统不仅可用于测量、导航， 还可用于测速、测时。GPS原理及应用1732）问题 军民两用。无安全承诺。三维精度不一致。1746.1 概述6.1.2 GPS系统的构成 GPS系统包括三大部分：空间部分―GPS卫星星座；地面 控制部分―地面监控系统；用户设备部分―GPS信号接收 机。GPS原理及应用175GPS系统的构成1766.1.2 GPS系统的构成一、空间部分―卫星星座 GPS工作卫星及其星座由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫 星组成GPS卫星星座，记作（21+3）GPS星座。24颗卫 星均匀分布在6个轨道平面内，轨道倾角为55度，各个轨 道平面之间相距60度。对于地面观测者来说，最少可见到 4颗， 最多可见到11颗。在用GPS信号导航定位时，为了 结算测站的三维坐标，必须观测4颗 GPS卫星，称为定位 星座。GPS原理及应用1776.1.2 GPS系统的构成空间部分―卫星星座GPS原理及应用1786.1.2 GPS系统的构成二、地面控制部分―监控系统。 对于导航定位来说，GPS卫星是一动态已知点。星的位 置是依据卫星发射的星历―描述卫星运动及其轨道的参数 算得的。每颗GPS卫星所播发的星历，是由地面监控系统 提供的。卫星上的各种设备是否正常工作，以及卫星是否 一直沿着预定轨道运行，都要由地面设备进行监测和控制。 地面监控系统另一重要作用是保持各颗卫星处于同一时间 标准DDGPS时间系统。GPS原理及应用1796.1.2 GPS系统的构成地面监控部分由一个主控站、三个注入站和五个监测站组成：GPS原理及应用1806.1.2 GPS系统的构成二、地面控制部分―监控系统 1、监控站： 监控站是无人值守的数据采集中心，其位置经精密测定； 主要设备包括1台双频接收机，1台高精度原子钟，1台电 子计算机和若干台环境数据传感器。 2、主控站： 主控站拥有以大型电子计算机为主体的数据收集、计算和 传播设备，作用如下：1：数据收集；2：数据处理；3： 协调时间；4：卫星控制。 3、注入站： 注入站设有3.66m的抛物面天线，1台C波段发射机和一 台电子计算机。GPS原理及应用1816.1.2 GPS系统的构成4、地面监控系统的工作程序为： 由监控站连续接收GPS卫星信号，不断积累测距数据， 并将这些测距数据以及气象数据、卫星状态数据等发送到 主控站； 主控站对测距数据进行包括电离层、对流层、相对论效 应、天线相位中心的偏移以及地球自转和时钟改正等的传 播时间延迟改正，并用卡尔曼滤波器进行连续数据平滑及 最小二乘与多项式拟合，以提供卫星的位置和速度的六个 轨道根数的摄动，每个卫星的三个太阳压力常数、卫星的 时钟偏差； 最后注入站将主控站的导航电文注入到卫星的存储器中。GPS原理及应用1826.1.2 GPS系统的构成三、用户设备部分―GPS信号接收机 GPS接收机一般有硬件和软件两大部分，其中硬件又包 括：主机、电源和天线三个部分。GPS原理及应用1836.1.2 GPS系统的构成三、用户设备部分―GPS信号接收机 1、GPS 信号接收机的任务 GPS 信号接收机的任务是能够捕获到按一定卫星高度截 止角所选择的待测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行， 对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理，以便测量 出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间，解译出GPS 卫星所发送的导航电文，实时地计算出测站的三维位置， 甚至三维速度和时间。GPS原理及应用1846.1.2 GPS系统的构成三、用户设备部分―GPS信号接收机 说明： 静 态 定 位 中 ， GPS 接 收 机 固 定 不 变 ， 高 精 度 地 测 量 GPS信号传播时间，利用GPS卫星在轨的已知位置，解算 出接收机天线所在位置的三维坐标。 动态定位则是用GPS接收机测定一个运动物体的运行轨 迹。GPS信号接收机所位于的运动物体叫做载体。载体上 的GPS接收机天线在跟踪GPS卫星的过程中相对地球而运 动，接收机用GPS信号实时地测得运动载体的状态参数。 GPS卫星发送的导航定位信号，是一种可供无数用户共 享的信息资源。GPS原理及应用1856.1.2 GPS系统的构成三、用户设备部分―GPS信号接收机 2、GPS接收机的分类 1)按接收机的用途分类 （1）导航型接收机：此类型接收机主要用于运动载体的导 航，它可以实时给出载体的位置和速度。 车载型；航海型；航空型；星载型。 （2）测地型接收机：测地型接收机用于精密大地测量。定 位精度高。 （3）授时型接收机：授时型接收机主要利用GPS卫星提 供的高精度时间标准进行授时，常用于天文台及无线电通 讯中时间同步GPS原理及应用1866.1.2 GPS系统的构成三、用户设备部分―GPS信号接收机 2) 按接收机的载波频率分类 ①单频接收机：单频接收机只能接收L1载波信号,只适用于 短基线的精密定位。 ②双频接收机：双频接收机可以同时接收L1，L2载波信号。 利用双频对电离层延迟的不一样，可以消除电离层对电磁 波信号的延迟的影响，因此双频接收机可用于长达几千公 里的精密定位。GPS原理及应用1876.1.2 GPS系统的构成三、用户设备部分―GPS信号接收机 3) 按接收机通道数分类 为了分离接收到的不同卫星的信号，以实现对卫星信号的 跟踪、处理和量测，具有这样功能的器件称为天线信号通 道。根据接收机所具有的通道种类可分为： 多通道接收机、 序贯通道接收机、多路多用通道接收机。GPS原理及应用1886.1.2 GPS系统的构成车载型接收机24通道双频测地型接收机 （F90 动态双频RTK接收机）GPS原理及应用1896.1.2 GPS系统的构成PENTAX Smart 88/78 GPS 接收机（26通道）GPS原理及应用1906.1.2 GPS系统的构成1916.1.3 GPS系统的应用领域GPS最初用于军事目的，后来该技术也逐步向民 间开放使用。 “GPS的应用只受人们想象力的限 制”。 GPS系统的应用的主要领域： 1、GPS在军事中的应用 2、GPS在交通运输业中的应用 3、GPS在测量中的应用 4、GPS在其他领域中的应用GPS原理及应用1926.1.3 GPS系统的应用领域GPS在军事中的应用美国海军核潜艇配备GPS的士兵GPS导航的舰载飞弹GPS原理及应用193GPS在交通运输业中的应用? 航运、航空搜索 ? 陆路交通（车辆导航、监控） ? 船舶远洋导航和进港引水车辆导航管理对航空器的定位及导航车辆导航配备 GPS 的巡警194GPS在测量中的应用1、建立和维持全球性的参考框架195GPS在测量中的应用2、板块运动和监测GPS原理及应用196GPS在测量中的应用3、建立各级国家平面控制网GPS原理及应用1974 、布设 城市控制 网、工程 测量控制 网，进行 各种工程 测量定向天线Modem全向天线基准站1市话网基准站3 市话网用户基准站2 用户市话网 基准站4 市话网FM电台监控分析中心卫星定位信号 发射台进入移动电 话系统市 电 信 局基准站5市话网深圳市连续运行卫星定位导航服务系统结构及通信网络示意图198GPS在测量中的应用4、布设城市控制网、工程测量控制网，进行各种工程测量GPS原理及应用199GPS在测量中的应用5、在航空摄影测量、地籍测量、海洋测量中的应用GPS原理及应用200GPS在其他领域中的应用精细农业、遥感、卫星定轨、资源勘探、个人旅游及野外探 险；电力、广播、电视、通讯等网络的时间同步急时间传递等。2016.2 其它定位系统介绍1、GLONASS： 与GPS相似，因技术、经济原因，目前只有11颗工作卫 星； 2、Galileo： 2005 年12 月28 日发射第一颗试验卫星，06~07 建 成，08年使用。 星数：30，轨道数：6， 高度：23616km。 特点：比GPS精度高，纯民用，不保密，对用户安全负 责。GPS原理及应用2026.2 其它定位系统介绍3、中国北斗导航定位系统。 3颗地球同步卫星 快速定位：北斗导航系统可为服务区域内用户提供全天候、 高精度、快速实时定位服务 简短通信：北斗系统用户终端具有双向数字报文通信能 力，可以一次传送超过100个汉字的信息。 精密授时：北斗导航系统具有单向和双向两种授时功能。 根据不同的精度要求,利用授时终端,完成与北斗导航系统之 间的时间和频率同步,可提供数十纳秒级的时间同步精度 4、北斗星二代：2008年发射试验卫星。GPS原理及应用203本节内容小结：一）GPS系统概述（了解GPS系统的含义、兴起与应 用领域，记忆掌握GPS系统的特点和构成） GPS系统的特点：（1）定位精度高。（2）观测时间短。（3）测站间无须通视。（4）可提供三维坐标。 （5）全 天候作业。 （6）操作简便。 （7）功能多、应用广。 GPS系统包括三大部分：空间部分―GPS卫星星座； 地面控制部分―地面监控系统；用户设备部分―GPS信号接收 机。二）其它定位系统介绍（知识拓展，仅供了解）。1、GLONASS。 2、Galileo“伽利略”系统。 3、中国北斗导航定位系统。 4、北斗星二代。GPS原理及应用204复习与思考：? 1、GPS系统有哪些特点？ ? 2 、GPS 系统有哪几部分构成？各 有什么作用？ ? 3 、 预 习 第 六 章 GPS 原 理 及 应 用 （ 2 ） ： GPS 定 位 及 应 用 实 例 。 （参1：P254-262）GPS原理及应用205第6章 GPS原理及应用（2）内容提要： GPS定位的一般原理、定位方式及定位误差，GPS的实际应用。 本节重点： GPS定位的一般原理和差分定位。 本节难点： GPS定位的一般原理。 教学目标：通过本节教学，要求学生了解观测量的一些术语、 GPS定位方式分类、定位误差来源；了解GPS车辆监控调 度系统组成及GPS在物流运输中应用的优势；理解GPS定 位的一般原理、差分定位原理及分类。GPS原理及应用2066.3 GPS定位前言：观测量术语解释 1、几何距离――星站间的真实距离。 2、伪距――由接收机观测的带有钟差的星站距离。 3、码相位观测（如图1），得测码伪距（简称伪距）； 4、载波相位观测（如图2） ，得测相伪距（简称相位）。 5、观测量：伪距。 6、单位权中误差――伪距观测中误差。GPS原理及应用2076.3 GPS定位6.3.1 GPS定位的一般原理 GPS定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作 为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测 点的位置。GPS原理及应用2086.3 GPS定位6.3.1 GPS定位的一般原理 假设t时刻在地面待测点上安置GPS接收机，可以测定GPS 信号到达接收机的时间△t，再加上接收机所接收到的卫星星历 等其它数据可以确定以下四个方程式： [(x1-x)2+(y1-y)2+(z1-z)2]1/2+c(Vt1-Vt0)=d1 [(x2-x)2+(y2-y)2+(z2-z)2]1/2+c(Vt2-Vt0)=d2 [(x3-x)2+(y3-y)2+(z3-z)2]1/2+c(Vt3-Vt0)=d3 [(x4-x)2+(y4-y)2+(z4-z)2]1/2+c(Vt4-Vt0)=d4GPS原理及应用2096.3.1 GPS定位的一般原理四个方程式中各个参数意义如下：di=c△ti(i=1,2,3,4)。 di(i=1,2,3,4) 分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4到 接收机之间的距离。 △ti(i=1,2,3,4) 分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4的 信号到达接收机所经历的时间。 c为GPS信号的传播速度（即光速）。 x、y、z 为待测点坐标的空间直角坐标。 xi 、yi 、zi (i=1,2,3,4) 分别为星1、星2、星3、星4 在t时刻的空间直角坐标。 Vti (i=1、2、3、4) 分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫 星4的卫星钟的钟差，由卫星星历提供。 Vt0为接收机的钟差。GPS原理及应用2106.3.1 GPS定位的一般原理GPS接收机对码的量测就可得到卫星到接收机的距离，}