GPS智能车辆监控管理系统.pdf

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1、G P S 智能车辆监控管理系统朱晓红王晓平程民利(上海同济大学，上海2 0()0 9 2)(西安铁路运输学校，西安7 1 0 0 1 4)摘要车辆监控技术是方便、快速正确引导汽车抵迭目的地的一种技术，它在提高汽车运行效率、节约能源方面具有重要意义。文中介绍了G P s 监控系统的原理与结构以及G P s 汽车导航的现状和前景。以南京市急救中心(1 2 0)为例，阐述了G P s 监控系统中各予系统的功能。关键词G P s，G I s，G s M，G P s 车辆监控。1 前言为了满足市民的需求以及在重大突发性事故和自然灾害中及时、有效地抢救，使损失减至最小，现代化的城市一定要有与之相适应的急

2、救中心(即1 2 0)。G P s(G l o 叫P o s 证0 1 1 1 I l gs W t e m)智能车辆监控调度系统是急救中心1 2 0 通信调度指挥系统中的一个重要部分，完成1 2 0 电话接人后通过无线通信手段进行崽捌目度，以便急救车辆在最短时间内迅速、准确地到达求救地点。G P S 系统所担当的任务是调度在全市范围内的救护车。G P s 智能车辆监控调度系统整合了全球定位系统、数字移动通信系统G s M(G】D b ds w t e m 南rM o b i l eP h o n e s)、计算机网络系统(N e t w o r k)、地理信息系统G I s(G e o 咿p

3、 l l i cI 岫d o ns y s c e m)和计算机应用软件，它能对车辆进行实时监控、跟踪、调度和管理，是投资少、覆盖面广、技术先进的车辆监控及调度系统。G I s 地理信息系统。美国国家地理信息与分析中心(N E G I A)将G I s 定义为：为了获取、存储检索、分析和显示空间定位数据而建立的计算机数据库管理系统。它是集计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、信息科学和应用科学为一体的新学科。在车辆定位中，G I s 是一种集城市地理信息系统和物标主题信息于体的面向车辆导航、跟踪的信息系统。本文以南京急救中心(1 2 0)车辆监控系统为例来分析G P s车辆监控系

4、统。南京市急救中心是全市唯一的院前急救专业机构，承担了全市的医疗急救和突发性灾害事故的现场急救任务。“1 2 0”急救电话作为急救中心的服务窗口，是广大市民收稿日期：2 0 0 3 1 2 0 5的生命热线，其重要性和必要哇已得到政府和广大市民的认同。2G P S 车辆控制系统的基本原理车载设备利用G P s 接收模块接受(灌s 卫星信号，经过解算后得到车辆的动态位置，通过车载内置G s M 模块经由G s M 网络的短消息平台传输到主控中心的G P s 服务器，利用T c p I P网络协议转发至各个受理台，将车辆位置实时显示在G I s 地理信息系统上。同时各个受理台与车载台之间，利用T

5、c P I P 网络协议通过G p s 服务器经由短消息中也进行信息传输可以发送和接收各种调度指令、一般信息、状态信息、任务时间节点等信息。其原理图如图1 所示。图1G P s 车辆监控管理系统原理图2 1G P s 系统G P s 是美国全球卫星导航定位系统的简称。由于G P s 卫星信号能覆盖全球，所以用G P s 进行导航定位具有全球性、全天候、定位速度快、定位精度高等特点，能用于汽车、轮船、飞机等的实时导航定位。G P s 系统由空间卫星、地面测控系统和 万方数据用户终端设备等组成，空间卫星系统是由平均分布于环绕地球的2 4 颗卫星组成，在地球上的任一点均能看到p 1 3 颗卫星。地面

6、测控系统主要功能是监测并控制卫星的运行轨道及卫星上下行广播数据。用户终端设备指安装在固定或移动目标上的G P s 接收器。G P s 接收器接收卫星的广播数据，当G P s 接收器能跟踪3 颗卫星时，就能利用几何学原理进行平面定位计算出G P s 接收器的位置、速度、方向。当G p s 接收器跟踪到4 颗以上的卫星时，就可以立体定位，解算出G P S 接收器所处的位置、速度及方向。2 2G s M 网络介绍G s M 系统是目前基于时分多址技术的移动通信体制中最成熟、最完善、应用最广的一种系统。我国目前已建成了覆盖全国的G s M 数字蜂窝移动通信网，它是我国公众陆地移动通信网的主要方式。接收

7、短消息可用G s M 用户终端(如手机，车载台)，也可以用I s D N 方式直接连接到主控中心的短消息服务中心，这样接收短消息更迅捷，系统容量可以更大。G s M 作为国家公用数字无线通讯网，网络覆盖面广，不同程度地覆盖了全国大部分地区。G s M 网络功能以话音为主，同时提供短消息、数据承载业务等其它增值服务。G P s 车辆监控管理系统利用短消息平台进行车辆定位数据和调度命令及其它短信息的传输，数据承载业务可用来传输数字医疗仪器上的数据和静止或低速率活动图像。G P s 车辆监控管理系统是选用中国电信或中国联通的G s M 短消息平台传送G p s 定位数据，调度信息及其它信息=定位信息

8、的传输过程是：G P s 接收器根据卫星广播的数据，计算出自己的位置，高度，速度、方向等，通过G s M 车载模块，以短消息的方式发送至G s M 基站，基站将短消息传到移动通讯公司的G s M 交换机，再传至短消息中心短消息中心先将收到的短消息存在数据库中，再根据短消息的目标号码，以反向线路，发给控制中心的G s M 接收器(点对点通讯)，或通过D D N专线传到控制中心进行数据处理。其传输过程原理图如图1 所刁R。短消息是以存储转发的方式发送信息的，加之G s M 无线通讯本身的特性，因此有时短消息在传输过程中会有一定的延时现象，具体延时时间取决于当地的网络容量和短消息中心的处理能力。在车

9、辆静态情况下，下行由控制中心向车载设备下发短消息，采用专线连接方式所需时间般在4 s 之内，但当车辆处于行驶中时，G s M 通讯模块有时需进行小区切换，所需传输时间会长一些。上行由车载设备向控制中心发送信息，一般情况在4 1o s 以内。由于车载设备工作时还要开销一些资源，例如拨打或接听电话、接收短消息，从经济实用、节省资源的角度出发，因此建议定位信息发送频率时间间隔的设置最好大于或等于2 0 s(具体要视网资源的情况及业主的实际需求)。综台短消息会有延时、信息丢失、发送不成功等因素，在设计本系统时采用专线与短消息中心(s M s c)直连的方式，以减少延时、丢失的概率，同时要求s M s

10、c 提供信息发送成功与否的系统标识符f 吨)，供系统提示。此外，在车载设备上添加了收到信息后能自动发送握手确认信息到监控调度中心的功能，这样可保证本系统的可靠性、稳定性和实用性。3 车辆监控系统的结构3 1 系统基本构成车辆监控系统由车载设备子系统、通讯子系统、受理调度子系统、地理信息子系统、G P s 授时子系统、数据管理子系统、系统维护子系统等组成，如图2 所示。图2 车辆控制系统组成图3 2 各系统功能3 2 1 车载设备子系统对于不同用途的车辆，车载系统的配备有所不同，但通常G P s 车载终端由显示器、控制器、G P s 天线、G s M 天线等构成。用户使用时通过显示器上的按键操作

11、车载终端，收发信息。其功能框图如图3 所示。车载设备在核心c P u 的控制下，完成定位、信息收发、电话、考勤管理、安全控制、智能菜单无线下载及远程系统设置、外部数据传送及防盗等功能。3 2 2 通讯子系统监控中心与短消息中心的通讯采用有线方式。有线方式指从短消息中心与监控及调度中心的G P s 服务器之间建立的D D N 专线可光缆直接连接，通过向电信部门申请特服号码，所 万方数据厂=l熙=：=ll磊(厂=1 二二=lI JE=：l厂厂=：lf：二二f厂_：=。二二：l1l：二二】一一R 磊习I：!：二二二：I黧图3 车载设备劝能框图有发往该特服号码的短消息，均通过D D N 专线发往1 2

12、 0 中心的G p s 服务器，经处理后发往受理调度子系统、数据管理子系统和地理信息子系统。G P S 服务器没有自动检测专线连接状态和连接中断报警提示功能。在物理连接良好的状态下，系统有自动连接恢复功能，同时设有远程恢复连接功能，如图4 所示。图4G s M 有线传输方式3 2 3 地理信息于系统地理信息子系统安装运行在各受理台上，与急救中心(1 2 0)信息系统进行连接，可以实现一机双屏，主要实现以下功能。(1)能显示娥市的矢量电子地图，申子地图具有局部放大、缩小、平移功能，能根据路名(汉字或拼音)、建筑物名称在图上查出其所在的位置，能根据车辆当前的位置确定其所在的道路。(2)利用G I

13、s 管理工具，能根据车辆运行轨迹生成新的道路，改动新的道路以后，即改即用。(3)地图分为道路层、重要标志建筑物层、医疗机构层、门牌号码层、车辆运行层等，能对各层分别控制其特性。(4)在电子地图的背景上显示车辆位置，并以不同颜色表示车辆的状态：前往现场、任务中、任务结束、待命车辆、不可用车辆等：(5)呼救地址、接车地点、送往地点的自动、手工定位及重定位。(6)实时显示指定车辆位置、状态、时间。(7)实时显示指定车辆的行车轨迹及历史出车轨迹。(8)根据呼救地址自动提供推荐车辆、推荐医院、呼救区域。(9)推荐出车地点到现场以及现场到送往地点的最佳行车路线。(1 0)显示呼救地址附近指定范围内的急救车

14、辆、急救站、医院、其他重点单位。(1 1)提供导航索引图。(1 2)在地图上可显示车辆、医院、急救站、急救实力及通讯信息，并可进行电话调度。(1 3)可任意缩放、拖动地图，并可进行地图打印。3 2 4 调度管理子系统调度管理子系统安装运行在各调度终端上，与南京1 2 0 信息系统有效集成，无缝连结，共同完成调度功能。调度员通过电话系统接到急救请求后，调度员将录入相关电话信息，系统自动生成调度单；同时，根据呼救点在地图上的位置，地理信息系统自动找出距离往救地点最近的三台车辆，在地理信息系统辅助下，找出车辆，将调度单发往目标车辆，目标车辆接到调度命令后，向调度员返回接受命令或拒绝命令的反馈信号。如

15、调度人员接到拒绝命令，重新安排新的车辆往救。同时调度人品能够进行车辆状态跟踪和车辆轨迹回放。(1)车辆跟踪车辆可以根据不同情况进行分组，按各救护站、各任务状态、不同地区、最优范围进行单独或复合分组，实行跟踪监控，同时将车辆情况传输至信息系统。(2)轨迹回放系统能够回放特定车辆在某个时匿、某个急救事件中的运行勒迹，同时显示其不同的事件节点。(3)受理任务执行状态动态查询。3 2 5G P s 授时子系统(1)G P s 授时基准站的建立通过现场调查，南京1 2 0 办公大楼楼顶视界良好，地平线以上1 5 度天空基本全可视，因此我们拟在新楼楼顶建立G P s授时基准台。(2)授时处理 万方数据基准

16、站G P s 按投机剖殳卫星信号，其中包括星上时钟信号，由于G P s 卫星上的原子钟具有极高的稳定性，因此，利用该信号源作为系统统一时基，其高精确度可以达到秒级。基准站G P s 接4 姘q 接收发送时间信号(每秒一次)军G P s 短消息控制器后，短消息控制器将此时间信号以I P 包封装后，通过T c P，I P 网络广播：各受理台信息系统接收广播信息，作为信息处理时|1；I】基准。同时受理台信息系统可以每天一次以此时间基准校正P c 机的机上时钟。其处理过程如图5 所示。图5时间基准处理过程图3 2 6 数据管理子系统监控中心对所有数据具有收集、存储、分析、处理和智能检索的功能。(1)数

17、据采集系统通过车载G P s 接收机、驾驶员按键操作、I c 卡、调度员操作等形式，收集各种数据，提高数据采集的实时性、准确性和自动化程度，经处理后提交数据库系统存储。(2)基本资料数据库车辆轨迹数据库：存放所有车辆的运行勒迹，包括车辆运行位置、速度、方向、当时驾驶员等信息，调度人员可以利用该数据库进行历史任务执行情况的回放。任务状态数据库：记录车辆任务执行及任务变化情况以及任务各节点时间。调度命令数据库：记录车载装置和控制中心进行调度下达、回答、变更等短消息交流情况的资料。其它相关信息数据库：车辆、车载设备、司机、医务人员、急救病种、急救药、急救措施、地区、医院等等。(3)数据分析与检索系统

18、以事件为基础，对所有相关数据进行综合管理与检索。系统管理人员可以查询某任务时间中的所有综合信息，包括执行任务驾驶人员、调度人员、调度命令下达时间、调度命令下达与反馈的交互情况，以及各事件节点时间和地点、任务变更情况、车辆运行轨迹、车辆备时间点位置等告息。3 2 7 系统维护子系统(1)远程维护童霞舔；系统配置有线M o D E M，同时在操作系统w i n d o wN Tt配置R A s(远程登录服务)，公司技术人员可以远程登录至系统，对系统数据、程序进行更新、升级、排故等处理。其连接方式如图6 所示。图6 系统远程堆护图(2)数据备份系统对数据库中的数据进行在线备份，通过执行不同的备份策略

19、，对数据库中的数据利用光盘刻录机备份到光盘中，当系统数据库损坏时，能及时快速地将数据恢复。(3)系绕恢复当系统发生崩溃或硬件故障时，保证系统能快速有效恢复，而不必一步步进行安装，系统维护子系统能够直接、快速将系统恢复至可用状态。4 结束语G P s 车辆监控管理系统在南京急救中心已经运行，整体运行情况良好。随着企业对G P S 的认识加深，越来越多的企业希望能拥有自己的G P s 系统以促进企业管理现代化，通过对车辆进行合理的监控和调度以降低企业经营成本。随着科技的发展和普及，G P s 卫星定位系统已从以前的单一军事应用逐渐延伸到社会各行各业中。G P s 车载移动定位系统更是其中的代表者，

20、除了急救中心外，其它还被广泛地应用在如公安、银行、邮政等大型国家机关及拥有车辆调度、监控管理需求的各企事业单位。G p s 车载移动定位系统的应用提高了车辆和驾驶员安全系数并加强了单位对车辆的管理和监督。参考文献1 刘基余等全球定位系统原理及其应用北京：测绘出版社2 周忠谟，易杰军G p s 卫星测量原理与应用北京：测绘出版社3 孙泷汽车G P s 导航的现状厦发展上海汽车，2 0 0 1，(5)：2 4 吨84 陶棚基于(m s G I s 的车辆监控系统的设计与实现微型机与应用，2 0 0 1f 6、4 0 _ 1。储簿羚莽黎目曝摹黪铡鬻雌漭袋蝴哥骘信息处理专业在瓣巍生誊。=i 誊蠹。：；

21、：!i 曩j，?_ r_。万方数据GPS智能车辆监控管理系统GPS智能车辆监控管理系统作者：朱晓红，王晓平，程民利作者单位：上海同济大学,上海,200092,西安铁路运输学校,西安,710014刊名：电子科技英文刊名：IT AGE年，卷(期)：2003(24)被引用次数：4次 参考文献(4条)参考文献(4条)1.陶棚 基于GPS/GIS的车辆监控系统的设计与实现期刊论文-微型机与应用 2001(06)2.孙汯 汽车GPS导航的现状及发展期刊论文-上海汽车 2001(05)3.周忠漠;易杰军 GPS卫星测量原理与应用4.刘基余 全球定位系统原理及其应用 引证文献(4条)引证文献(4条)1.陈永华 基于GIS、GPS、GSM的电网巡视监控系统期刊论文-微计算机信息 2007(25)2.秦心华 基于ARM9的GPS车载平台的开发期刊论文-自动化技术与应用 2007(11)3.贾睿萌 多媒体车载导航系统的设计与实现学位论文硕士 20054.孙大鹏 GPS/GIS集成系统中通信平台的研究与实践学位论文硕士 2005 本文链接：http:/