基于北斗高精度定位车辆监控平台设计与实现

基于北斗高精度定位车辆监控平台设计
与实现
摘要：传统的车辆监控和管理系统，因其定位精度、地图精度等原因，很难
将其与 GIS技术结合起来。

在一些重要情况下，无法更仔细地进行监督。

针对目
前交通发展现状，提出一种基于北斗定位、车道级高精度地图的交通监控平台，
通过北斗卫星定位、地理信息、视频监控技术，结合城市交通信息平台建设需求，实现交通信号协调控制、交通信息发布、视频监控、110接处警等多个系统间的
信息共享和综合分析，提高交通管理的信息化水平。

因此，本文基于视频监控与
实时定位技术，构建了一种具有实时性、系统性、广泛性的交通监控系统。

关键词：北斗；高精度定位；车辆监控平台
一、引言
随着我国运输大环境的改变，人们的出行需要也随之改变，因此，选择道路
的游客人数大幅减少，对交通工具的需求量也在不断增加，根据数据，2013年，
全国机动车总量已经超过了2.5亿辆，而汽车的保有量则达到了1.37亿辆。

另外，还有一项数据表明，2014年12月19号，全国公路运输车辆的运营管理和服
务平台，已有超过50万辆。

到2015年末，公路运输车辆的公共平台将达到约
500万辆。

随着我国机动车数量的增长，城市交通管理工作面临着巨大的压力，
迫切需要建立智能化的交通体系，从而使交通网络的规模不断扩大。

为了达到对
车辆的有效管理和使用，对车辆进行指挥调度，对安全进行全面的监控和协调，
要实现上述各项功能，除了需要建立健全的通信网络、完善的指挥、调度中心等，还需要对车辆进行准确的定位。

目前市场上有大量的汽车监测与导航产品，它们通常使用美国 GPS进行定位
和监测。

单纯的卫星定位精度通常在10米左右，难以支撑某些高精度的定位应用。

同时，也缺少相应的高准确度地图资料，以支持与回应。

这些问题已经成为
制约我国汽车运输企业对高精度监控管理水平不断提高的重要制约因素。

车辆导航与定位技术是车辆网络的核心技术，它既能为车辆提供定位服务，又能在突发事件中进行救援、车辆调度、车辆的安全管理等领域得到广泛的应用。

根据当前我国城市交通信息化的发展状况及发展的总体目标，利用 GPS、差分定位、 GIS、网络、现代通信、视频监控等技术，利用高精度的定位信息和高精度的地图信息，对汽车进行高精度监控。

该系统不仅可以为社会治安管理、城市运行管理、行业应用、公众出行服务等方面提供精准的技术支撑，还可以满足相关管理、社会服务的需要，还可以适应精准导航、公交优先、车道自由流、特殊车辆监控等现实应用。

它的迅速发展和应用，使我们的交通控制和管理方式发生了变化，为人们提供了更多的信息，并为人们解决了拥堵问题。

二、高精度北斗车辆监控关键技术
2.1地理信息系统
GIS是通过运用现代计算机技术获取、存储、检索、分析、显示等信息来获取、存储、检索、分析、显示等信息，从而建立起一个数据库。

地理信息能够将时空信息融合在一起，形成区域性、多维度、时序等多种信息。

目前， GIS技术的发展主要有：从二维 GIS发展到谷歌三维 GIS, GIS软件到构件 GIS ，桌面GIS从用户 GIS发展到了诸如公安 PGIS平台之类的网络GIS。

但由于GIS在国内起步较晚，90年代初期刚刚脱离测绘，理论基础、方法、应用都处于发展的初级阶段。

在未来 GIS的发展过程中，要坚持自主研发，并不断吸收国外的先进发展模式和经验，并引入相应的技术，以促进 GIS的发展。

2.2定位技术
由于卫星定位误差较大，常规民用卫星的定位精度通常在10米以上。

在误差构成上，星表误差如卫星时钟误差、星历表误差等；（公共）传送时延差（公共），如：离子层错误、对流层错误等；接收机固有的误差（非公共），如：内部噪声、通道时延、多路径影响，诸如此类。

通过微分定位技术，可以完全消除
前面部分的误差，并将大部分的第2部分剔除，而无法消除第3部分的错误。

差
分定位技术主要有米级/亚米级的伪距差和毫米载波位差分。

两种方法的共同点在于：通过参考站传送标定数据，用户台接收并修正，从
而得到准确的位置；不同之处在于，不同的是，不同的传输数据和终端的需求会
导致不同的差动定位精度。

在汽车监测方面，常用的伪距差分法，以米/亚米级
的精度已能满足市场的主要要求。

但是在实际工程中，由于定位信号要通过滤波
电路进行处理，而且在处理过程中会出现相位延时，所以必须对其进行相位补偿。

2.3车道级高精度地图
通过采用差分定位等技术，可以很好地解决定位精度问题，而下一步要解决
的就是精度问题。

好马配好鞍，精确的位置要求精确的地图数据.如果没有精确
的地图，只有高精度的定位，就会影响到定位技术的推广，使高精度的位置信息
失去了效用。

由于受技术、管理等因素的制约，传统的电子地图往往只能达到公
路级别，而这些精度往往不能满足更多的实际需求（比如公交站台提示、违规变道）。

为了满足高精度的交通监控要求，将普通道路等级提升为车道等级，以确
保信息的安全。

利用高精度的米级/亚米级定位数据和高精度的道路线数据，可
以对各类车辆进行更加准确的监控和管理。

同时，基于边缘计算、云计算、大数据、车道级 GIS引擎等技术，能够为高
速公路管理系统提供动态资产管理、车道级路网监测、精准应急救援、模拟决策
服务，为政企和行业实现更精细的道路管理效果提供支撑。

与此同时，随着地图
智能化的不断发展，很多以前不为人所知的地理位置、地理位置也将为人们的信
息消费与社会发展提供新的动力。

三、高精度车辆监控平台实现
该系统支持 PC浏览器、手机 APP、微信等多种终端显示，满足智慧城市、
平安城市、智能交通等各行各业对智慧监控的应用需求。

该系统可以实时地获得
车辆的位置、状态等信息，对车辆进行监控和管理，并对各种突发事件进行指挥、调度。

3.1系统总体界面
系统总接口是指用户获得访问权限后所看到的接口。

该系统的菜单主要由三
个部分组成：初始化、重启、退出。

地图的主要特点有：地图的扩展、转换、缩小、层次管理、地图匹配等。

监控系统包括速度变化曲线、远程监控、报警记录
查看等。

它具有显示、操作、管理、远程监控等功能，能够最大程度地方便了使
用者的操作。

在系统运行过程中，通过远程登录，实现对系统的远程升级，并在
系统发生故障时进行远程维护。

3.2系统要求
按照交通运输部《道路运输车辆卫星定位系统平台技术要求》的要求，该平
台的主要业务特点是：实时提供车辆位置信息、状态信息、驾驶员、车辆管理者
等信息服务，能反映车辆实时动态数据，满足政府监管部门及运营企业对系统信
息使用要求，能对服务范围内的车辆进行管理和控制的综合性信息处理的系统。

车辆的调度，采用 GPS/GIS技术，可以对车辆的位置、状态、历史轨迹等进行实
时监测。

本系统以计算机及通信技术为基础，运用卫星定位技术，对所辖区域的车辆
及使用者进行管理，并对其进行安全监控。

针对各行业的具体运作情况，总结出
车辆监控系统的主要业务要求：定位服务：对各时段区域的位置、状态信息进行
历史汇总、综合呈现；统计分析：对大量的历史资料进行综合统计、分析，为交
通运输企业的管理决策提供智能的依据；高准确度的特殊商业需求：尤其是在诸
如公交行业等运输行业中，对高精度监控服务的需求尤为突出。

3.3系统的职能设计
根据上述基本要求，对本系统的主要核心功能进行了如下的设计：
3.3.1汽车监测系统的设计
车辆显示状态、轨迹回放、地面物体、车辆跟踪、车辆异常报警等是车辆监
控的主要内容。

它能实时、准确地反映车辆的坐标、速度和采样频率，从而间接
的实时、准确地检测车辆的运行状态，为车辆的实时检测提供了一种有效的方法。

3.3.2地质类型
地物类可以全面地显示出地图的元素，间接地对车辆的路况进行分析，是获
取道路信息全面、有效的方法。

其主要工作是通过环境感知信息、车辆当前状态
和任务计划层面的任务目标来实现车辆的安全运行。

因此，城市道路交通状况的
变化是非常复杂的，司机必须能够及时地了解道路状况，提高对道路状况的认识，才能有效地改善道路交通的安全性和效率。

3.3.3追踪车辆
在智能监测功能中，对每个员工的工作内容、时间、时间等进行详细的记录。

选择好跟踪基础信息，点击“功能”键，跟踪车辆即可绘制出行驶路径，并由监
测人员绘制出行驶路径。

在用户端完成了汽车的选择和跟踪，并将其作为一张地图。

接下来，我们会仔细观察下一条路线的细节，并把最新的位置发送给监测中心，再将这些数据全部删除，最后在地图上画出一个最接近的点。

再将这些数据
抽取出来，绘制出一个点，形成一条直线，就可以绘制出追踪的路线。

3.3.4重播记录
在日常的车辆管理中，因为缺乏信息化，所以驾驶员可以驾驶公司的车进行
私人的事情，但是公司高层并不清楚驾驶员的行踪，甚至还会给郑敏一个理由，
让她不要私自开车。

在这段时间里，有问题的车辆会在特定的时间、路线和位置
上停留。

通过对驾驶员主观违规行为的分析，可以为驾驶员提供直观的辅助手段，从而增强监控的准确性，增强可信性和可信性。

3.4交通工具的管理
车辆管理包括：道路记录、区域查询、车辆报警、数据分析等。

使用车辆的
人要到本部门办理，如使用车辆的地区在本部门，则须经主管批准。

否则的话，
他们就会上报给上级，由上级批准，然后再进行分配。

在完成了汽车工作之后，
将各种工序的表格进行存档。

如果不能通过考核。

要用车的人，要么要申请，要
么不要。

3.4.1轨道重播
本系统能自动保存行车记录，方便日后查询、回溯，查询过往车辆的历史档案。

在汽车出现故障时，该系统会自动转换成后备方案，提醒驾驶员及时进行替
换或维修。

当有安全隐患时，适时调整行车方式，确保行车安全。

3.4.2地区调查
在具体区域内，可以查看当前或过往车辆信息，包括现有的查询和历史查询。

同时，用户可以通过点击 GPS来获取这个区域的准确位置，并且在地图上清楚的
标注出它的位置。

同时，用户还能及时了解到相关的交通状况。

3.4.3交通信号
用户可以通过设置报警条件、报警阈值、报警方式等多种报警方式，并根据
报警的判断、计算和预警结果，为用户提供个性化报警信息。

目前最常见的报警
方法有：电子围栏报警，包括：进入报警（当终端从围栏外面进入围栏时）、驶
离报警（当终端离开围栏时触发报警）、出入报警（终端离开围栏后触发报警）；超速警告：当车速超过最大时速时，会有报警信号；疲劳驾驶警告：在车辆持续
行驶超过最高限值时，会有警报器响起。

3.4.4数据的分析
为了使分析的结果更具科学性、标准化，往往需要使用多种分析模式来进行
数据分析。

但是，目前的研究还处于理论水平，实证分析的方法和结论也存在着
许多共性，缺少可以借鉴的视角和方法。

由于其精度不能很好地满足工程应用的
要求，有些模型的建模方法也不够完善。

3.5车道级别的高精确度
和常规的车辆监测技术一样，在车道级高精度的前提下，根据环保、公共交
通等特定领域的实际业务，也出现了很多新兴的、重要的业务应用，其中包含：
车道一级专线行车监测：进行在规定车道限内的行车监测和多媒体监控，对车辆
在规定车道内进行监测，如对车辆实时变道、越线监控等；车道一级专线限速报
警监控：按照车道线规定速度，对某一路段的超限车辆实施智能警示；车辆状态
提醒功能：对进入专用车道内，或者在容易出现事故的范围内经过的车辆，能够
实现语音提醒或者视频监控；可以对在拐弯处经过的机动车，实施智能提醒；对
特种交通工具实施高精度的监控。

3.6体系结构设计
汽车监测系统是一个典型的车载终端，一个是监测平台，另一个是卫星导航、电脑通信网络、电子地图。

通过系统各个部件的连接，进行业务的管理，并进行
数据的交流与共享。

在现有的基础上，基于差分定位技术的北斗地基加强网络
（提供高精度的位置信息）和高精度的道路地图（提供高精度的地图显示和运行
监测）。

计算机通信系统、电子地图。

利用系统不同部分的联系，实现信息的控制，从而实现信息的交换和资源共享。

在现有的服务平台上，发展采用差分定位技术的北斗地面加强服务系统（提
供高精度的位置信息）和高精度的道路地图（提供高精度的地图显示和运行监测）。

在其中，综合监测服务的重要部分就是对道路精确位置信息与系统实际运
行信息的收集，并将高精度的道路地图信息和实际系统的运行信息相结合，向客
户提供完整的车辆监测与管理服务业务，以完成大开发、大规模的服务连接，以
及可扩展的服务能力。

四、结束语
总之，随着我国经济社会的不断发展，机动车的社会占有越来越多，同时也
带来了对经营单位的管理和管理能力的挑战，同时也带来了城市交通的巨大压力。

针对目前我国城市交通发展的实际情况，采用高精度的北斗定位系统和道路等级
高精度地图，该系统不仅可以为社会治安管理、城市运行管理、行业应用、公众
出行服务等提供精准服务，还可以满足相关管理、社会服务的需要，还可以适配
精准导航、公交优先、车道自由流、特殊车辆监控等实际场景，为当前社会交通
环境作一定的参考作用。

参考文献
[1]陈戈,赵晨.基于北斗高精度定位车辆监控平台设计与实现[J].电子设计
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[2]仲跻炜,陈大吾,朱峰.基于北斗高精度定位和车道级高精度地图的车辆监控平台设计与实现[J].全球定位系统,2015,40(04):50-55.。