摘? 要: 依據(jù)珠海120系統(tǒng)的實(shí)際研制、開發(fā)，介紹了GPS系統(tǒng)在汽車監(jiān)控領(lǐng)域的一種應(yīng)用——車輛自動(dòng)追蹤系統(tǒng),重點(diǎn)介紹了系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)原理、系統(tǒng)功能、系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)及系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)。

　　關(guān)鍵詞: GPS處理器? 黑匣子? GSM? GIS

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1 系統(tǒng)主要組成

1.1 車載系統(tǒng)

1.1.1 GPS處理器(GPSPU)

　　它是安裝在車輛中的用于持續(xù)計(jì)算車輛位置的信息系統(tǒng),它具有體積小、表面不光滑、重量輕的特點(diǎn)。它可以與指揮中心進(jìn)行通信,也可作為獨(dú)立的數(shù)據(jù)記錄器(具有黑匣子)的功能。

　　GPSPU的構(gòu)成元器件:

　　高質(zhì)量的GPS接受器;一個(gè)微型處理器;黑匣子記憶體;通信用的調(diào)制解調(diào)器;為周邊設(shè)備提供的接口;為個(gè)人的轉(zhuǎn)發(fā)器(可選);差分的接受器(可選)。

　　它是針對(duì)移動(dòng)的物體設(shè)計(jì)的內(nèi)部GPS接受器,可接受12頻道和敏感的RF前端,科學(xué)的軟件運(yùn)算方法使該設(shè)備在苛刻環(huán)境下,例如在所屬區(qū)域存在高大建筑物、大樹等情況下,也有良好的性能。能夠快速定位,且在信號(hào)失去后,能很快地再獲得信號(hào)。

1.1.2 微型處理器

　　在GPSPU盒中有一個(gè)用于內(nèi)部操作系統(tǒng)的處理芯片。它從GPS的接受器中讀取位置輸出,并將當(dāng)前格式的信息存入主板的存儲(chǔ)器內(nèi)(或通過可選的內(nèi)部調(diào)制解調(diào)器將數(shù)據(jù)傳輸回控制中心)。系統(tǒng)GPSPU的多數(shù)功能是由其軟件提供的,系統(tǒng)可以最大限度地和使用者的系統(tǒng)相兼容。它可以控制輸入/輸出和周邊的附加設(shè)備。大部分的微型處理器的功能是由控制中心進(jìn)行控制。

1.1.3? 黑匣子(數(shù)據(jù)記錄)

　　GPSPU可持續(xù)地記錄車輛的位置信息并存儲(chǔ)到主板的存儲(chǔ)器內(nèi)。數(shù)據(jù)的記錄和記錄的頻率可以進(jìn)行設(shè)定以適應(yīng)不同的需要。因該固定的存儲(chǔ)器是一個(gè)固化內(nèi)存,即使GPSPU系統(tǒng)處于永久無電的情況下。它也能很好的保護(hù)數(shù)據(jù)。記錄在GPSPU存儲(chǔ)器中的位置信息一般包括交通工具的身份識(shí)別號(hào)、日期、時(shí)間、緯度、經(jīng)度、速度、GPS狀態(tài)等。

1.1.4? 通信選項(xiàng)

　　VTS系統(tǒng)使用了當(dāng)今最先進(jìn)的技術(shù),可與目前所有的標(biāo)準(zhǔn)通信網(wǎng)絡(luò)兼容。當(dāng)需要用通信連接設(shè)備(例如RF,GSM調(diào)制解調(diào)器)進(jìn)行遠(yuǎn)程的監(jiān)控和操作時(shí),任何一種標(biāo)準(zhǔn)的通信用的調(diào)制解調(diào)器都可以被使用。大部分通信用的調(diào)制解調(diào)器都可以加載到該GPSPU系統(tǒng)上。

1.1.5 周邊設(shè)備的接口

　　標(biāo)準(zhǔn)的GPSPU具有3個(gè)光阻接口和4個(gè)開放的電子輸出端口,它們可以被用于接收或傳回電子信號(hào)到其它的設(shè)備上,例如門鎖、警報(bào)、感應(yīng)器等等。同時(shí)還提供了2個(gè)串口通信和1個(gè)總線接口,用于可移動(dòng)的數(shù)字終端,顯示器/鍵盤,差分接受器,警報(bào)系統(tǒng),交通工具的控制設(shè)備等的連接。

1.1.6 表帶式轉(zhuǎn)發(fā)/接受器

　　它是針對(duì)個(gè)人安全而設(shè)計(jì)的,車載系統(tǒng)可以接受由表帶式轉(zhuǎn)發(fā)/接受器發(fā)送的信號(hào)完成多項(xiàng)任務(wù)。有效作用的直線距離為100m以內(nèi)。

1.2 控制中心

　　控制中心為操作員提供了在中心就可以對(duì)所有的車輛進(jìn)行管理的能力。一個(gè)控制中心可以同時(shí)操作多個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)來對(duì)多個(gè)車隊(duì)進(jìn)行管理?？刂浦行奶峁┝丝蛇x的客戶服務(wù)器設(shè)置,還可以提供一個(gè)管理用的SQL數(shù)據(jù)庫(kù),包括小組、車輛的種類、車輛的識(shí)別、車輛的位置、駕駛員等信息。

如果控制中心的管理員需要或已經(jīng)進(jìn)行了自動(dòng)設(shè)定的話,位置信息將會(huì)通過通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)娇刂浦行?。在更新位置信息以?控制中心將處理這些信息并顯示車輛位置的數(shù)字化的電子地圖。并且在電子地圖中還可以提供改良的周圍環(huán)境地圖。

　　控制中心可以對(duì)車輛進(jìn)行管理并在電子地圖上顯示其運(yùn)動(dòng)軌跡。所有傳入的信息將記錄在控制中心的SQL數(shù)據(jù)庫(kù)中,以便日后進(jìn)行查找,顯示和分析?？刂浦行牡牟僮鲉T可以即時(shí)查詢GPSPU模塊的狀態(tài)或記錄的位置信息,并可以控制GPSPU的基本功能,以及周邊的外圍設(shè)備。

1.2.1 即時(shí)跟蹤

　　控制中心可以根據(jù)車隊(duì)、車輛的種類、車輛的識(shí)別號(hào)或以上全部信息查詢車輛的位置信息對(duì)其進(jìn)行即時(shí)跟蹤。所有收集到的信息將被儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫(kù)中,以備將來進(jìn)行查找和分析。

1.2.2 記錄信息

　　控制中心可以根據(jù)車隊(duì),車輛的種類、車輛的識(shí)別號(hào)或以上全部信息查詢車輛的位置信息,并將全部的位置信息儲(chǔ)存到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

　　一個(gè)功能強(qiáng)大的系統(tǒng)工具,允許操作員可以通過選擇可變的回應(yīng)率和操作員所選擇的日期/時(shí)間,按文本方式或電子地圖的方式,查詢記錄在GPSPU或控制中心的數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息。

1.3? 通信網(wǎng)絡(luò)

　　系統(tǒng)使用當(dāng)今最先進(jìn)的通信技術(shù)可以和當(dāng)今任何標(biāo)準(zhǔn)的通信網(wǎng)絡(luò)相連接。該通信網(wǎng)絡(luò)提供了GPSPU系統(tǒng)和控制中心的連接,以及操作員對(duì)GPSPU系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制等許多功能。當(dāng)操作員對(duì)GPSPU系統(tǒng)的歷史位置進(jìn)行查詢時(shí),或?qū)囕v的即時(shí)工作進(jìn)行即時(shí)跟蹤時(shí),車輛的位置信息會(huì)通過通信網(wǎng)絡(luò)傳回給控制中心。附加的周邊設(shè)備也可以通過通信網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。系統(tǒng)提供多種通信網(wǎng)絡(luò)以適應(yīng)多種不同通信選項(xiàng)以及語音通信選項(xiàng)。

　　通信網(wǎng)絡(luò)接口

　　·現(xiàn)存的個(gè)人無線電網(wǎng)絡(luò)(數(shù)字或模擬的網(wǎng)絡(luò))

　　·數(shù)字網(wǎng)絡(luò)—數(shù)字蜂窩網(wǎng)絡(luò)

　　·專用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)

　　·現(xiàn)存的集群無線電網(wǎng)絡(luò)

　　·衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)

　　并且它可以同時(shí)提供兩種通信選項(xiàng)。

2 系統(tǒng)原理

　　車載系統(tǒng)接收衛(wèi)星(共24顆,平均分布在6條衛(wèi)星軌道上運(yùn)行)每秒種發(fā)來的有關(guān)衛(wèi)星本身坐標(biāo)位置的數(shù)據(jù),用戶接收機(jī)可根據(jù)三顆衛(wèi)星發(fā)給的數(shù)據(jù)計(jì)算出自己的位置數(shù)據(jù),對(duì)于移動(dòng)車輛,則需要第四顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù),以配合計(jì)算出移動(dòng)車輛的移動(dòng)速度與運(yùn)動(dòng)方向。坐標(biāo)數(shù)據(jù)經(jīng)調(diào)制解調(diào)器發(fā)射,通過通訊網(wǎng)絡(luò),控制中心通過調(diào)制解調(diào)器將車載系統(tǒng)發(fā)回的坐標(biāo)數(shù)據(jù)等信息還原后,與工作站上的電子地圖匹配,并在地圖上顯示被跟蹤車輛的現(xiàn)時(shí)正確位置,于是監(jiān)控中心就可非常清楚的掌握車輛的宏觀動(dòng)態(tài)位置信息和運(yùn)行狀況。

3 系統(tǒng)功能

　　·即時(shí)的跟蹤系統(tǒng)

　　·數(shù)據(jù)載入

　　·智能分配

　　·貨物和駕駛員的監(jiān)管

　　·移動(dòng)通信

　　·交通工具的監(jiān)管

　　·線路的顯示和分析

　　·自動(dòng)緊急跟蹤和通信

　　·個(gè)人安全保障

　　·駕駛員輔助導(dǎo)航

　　·公路上的援救

　　·遠(yuǎn)程控制

4 系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

　　·高品質(zhì),技術(shù)先進(jìn),低功耗,模塊化設(shè)計(jì)

　　·多種網(wǎng)絡(luò)通信接口(具有兩元選項(xiàng))

　　·可轉(zhuǎn)換的通信調(diào)制解調(diào)器的選項(xiàng)

　　·GIS工作站

　　·記錄數(shù)據(jù)的更新率和記錄率的選項(xiàng)

　　·在沒有衛(wèi)星信號(hào)的地方,能提供最近的位置信息

　　·GPSPU模塊體積小、質(zhì)量輕,并可以重新編程

　　·功能齊全的顯示和分析工具

　　·數(shù)據(jù)壓縮和加密的選項(xiàng)

　　·控制中心通知GPS失敗的功能

　　·遠(yuǎn)程控制交通工具的功能(亮燈、鎖門、警報(bào)、鳴等)

　　·24小時(shí)對(duì)交通工具進(jìn)行監(jiān)管和聯(lián)系

　　·連接多種外部設(shè)備

5 系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)

　　·系統(tǒng)容量為一臺(tái)圖控計(jì)算機(jī)可控制2048輛車

　　·電子地圖的切換達(dá)到地圖的消隱時(shí)間<2s

　　·定位精度為車輛的位置精度30m RMS(SAon),15m(SAoff)

　　GPS數(shù)據(jù)查詢速度為1個(gè)車/s。

6 系統(tǒng)的性能指標(biāo)

　　· 整個(gè)車載系統(tǒng)的防震符合MIL-STD-883的標(biāo)準(zhǔn)

　　· GPS衛(wèi)星接收機(jī)

　　接收方式:12通道并行接收

　　跟蹤方式:全視場(chǎng)(All-In-View)

　　協(xié)議標(biāo)準(zhǔn):NMEA-0183

　　接收頻率:L1(1575.42MHz)C/A碼

　　信號(hào)電平:TTL

　　動(dòng)態(tài)速度:極限速度:1800km/h加速度:5g

　　精度:單點(diǎn)定位:26m RMS(SA on)

????差分定位:小于1m

　　溫度:工作溫度:-30°C～70 °C

??? 關(guān)機(jī)溫度:-40°C～80°C

　　濕度:工作濕度:20%～98%

??? 關(guān)機(jī)溫度:20%～99%

　　功耗:50mA

　　電源電壓:直流12V

　　典型熱啟動(dòng)時(shí)間:<10s

　　自動(dòng)初始化時(shí)間:<1min

　　重新捕捉時(shí)間:1.6s

　　· 通信網(wǎng)絡(luò)

　　GSM(900MHz)的性能標(biāo)準(zhǔn)

　　系統(tǒng)實(shí)際傳輸效率:12輛車的信息/s

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參考文獻(xiàn)

1 差分GPS定位技術(shù)與應(yīng)用.北京:電子工業(yè)出版社

2 差分GPS技術(shù)及其應(yīng)用.通信產(chǎn)品世界,1997(3)

3 衛(wèi)星定位器瞄準(zhǔn)大眾化市場(chǎng).中國(guó)無線通信,1997(6)