全球卫星导航课程论文

Henan Polytechnic University
全球卫星导航课程论文
论文题目：车载GPS动态监控与智能交通平台
姓名：董斌
学号： 311108000710
学院：电气工程及其自动化学院
专业班级：电气信息类11-07班
摘要
随着我国汽车市场快速增长，针对车辆的定位、跟踪、导航等位置业务的需求将越发旺盛，车辆监控系统也日益受到市场的关注。

本文在总结前人的研究成果的基础上，对车辆监控系统及其相关技术进行了研究，提出了基于GIS／GPS／GPRS的车载GPS动态监控平台。

本文主要内容归纳为以下几点：
(1)论述了车辆监控系统目前的发展方向和关键技术，对比阐述了车载GPS动态监控平台集成原理。

(2)在相关理论研究的基础上，对车载GPS动态监控平台的作用进行分析和归纳,强调车载GPS动态监控平台的实用性。

(3)利用Web Service技术改良传统车辆监控系统的架构模式。

文中针对现有车辆监控系统的构建模式进行分析，指出了现有平台的局限性。

在文章的结尾部分，对全文进行了总结，提出了不足之处与改进意见，指出了车载GPS监控平台的巨大市场前景。

关键词：动态监控系统、GPS 、Web服务
一、车辆监控系统目前的发展方向和关键技术和集成原理
(一)车辆监控系统目前的发展方向和关键技术
全球定位系统(GPS)是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。

其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，是美国独霸全球战略的重要组成。

经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。

在国内，随着乘用车市场销售量及保有量逐年激增，中国的GPS市场潜力也J下在吸引众多厂商的目光—全国3000万的汽车保有量、仅2006年上半年乘用车销量就超过300万辆。

面对如此广阔的随市场，国内车载GPS动态监控平台亦逐渐运用到广大商业车辆及私家车辆当中。

此外随着电子技术的不断发展和消费水平越来越高，汽车用户对现有的车载电子产品已经不在满足于如今仅有的单一功能或是几个产品简单的功能设备组合。

如何将这些功能有机的结合起来，做成一个完善的车载电子系统，提供多位一体的智能平台，已成为车载电子产品的发展趋势和消费者的呼声。

将逐步成熟的Web Service技术引入车载智能平台之中将是一个重要的研究方向。

GPS车辆管理模块主要从车辆的定位、跟踪方面进行管理，对被监控车辆接收移动端发来的位置、速度等信息以图形方式显示在地图上，并以文本方式做详细记录；依据记录的数据在需要时进行回放，回放功能的设计上包括开始、暂停、继续、结束四个状态。

另外还包
括基本的车辆信息查询处理功能，如车辆信息查询、驾驶员信息查询、车辆监控查询、车辆调度等。

Web Service技术，采用ML语言的协议来描述要执行的操作或者要与另一个web服务交换的数据，转向了松耦合应用程序。

由于Web Service技术是在近几年才发展成熟，所以以往的车辆GPS监控系统对web Service技术运用不多。

（二）车载GPS动态监控平台集成原理
24颗GPS卫星在离地面1万2千公里的高空上，以12小时的周期环绕地球运行，使得在任意时刻，在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。

为提高定位精度，普遍采用差分GPS(DGPS)技术，建立基准站(差分台)进行GPS观测，利用已知的基准站精确坐标，与观测值进行比较，从而得出一修正数，并对外发布。

接收机收到该修正数后，与自身的观测值进行比较，消去大部分误差，得到一个比较准确的位置。

实验表明，利用差分GPS，定位精度可提高到5米。

二、车载GPS动态监控平台的作用
1、全天候全球卫星定位调度监控中心根据需要可随时了解所有车辆的实时位置，并能在中心的电子地图上准确地显示车辆当时的状态（如速度，运行方向等信息）。

本系统的电子地图采用矢量方式，对任意指定区域的车辆进行查询；可任意放大、缩小、移动电子地图；可进行同屏多窗口显示监控，或将目标锁定在某窗口，自动跟踪等；监控车辆的参数主要为：车辆位置（精确到15米）、运行速度（精确到1公里/小时）、运动方向（精确到1度）及时间信息（精确到1秒）。

2、紧急报警调度监控中心收到车载终端发来的报警信号(如主动紧急报警、非法破坏报警、非法入侵报警、非法移动报警)，系统进行自动分类处理，以声音的方式提示监控人员，同时报警的车辆在地图上以醒目方式显示报警状态和报警地点，并将报警目标的监视级别提升，同时自动记录轨迹。

监控人员可根据报警情况及时进行指挥调度和警情处理。

3、信息查询中心控制系统具备丰富的、全面的数据信息，可应客户要求，确认客户密码后提供下列服务：车辆信息查询：提供车辆的相关信息查询，例如车辆位置及运动状态、车牌号、车型、驾驶员名称、所属单位及通讯联系方式等；地理信息查询：提供地图信息、位置标定、道路检索、信息查询，例如沿途主要建筑物、加油站、酒店、火车站、飞机场、公安局、居民区等。

4、防劫（防盗）、远程断油断电控制功能该功能突出的特点之一是能最大程度地保护驾驶员的生命财产安全。

当车辆被盗抢时，驾驶员可避免与劫匪正面发生冲突，只要悄悄按下报警开关，或脱险下车后用电话向中心报警，十秒钟左右中心就能收到报警信号（车辆被盗即移动50米时，调度管理中心即可收到报警信号），管理系统根据车辆档案库，显示出报警车辆的各种数据（如编号、车型、车牌、颜色、驾驶员姓名、年龄、性别等），同时，中心的电子地图上能立即显示出报警车辆的位置、速度、运行方向等信息，使车辆和罪犯无处遁形。

调度监控中心经授权后可随时对车辆进行实时监听（需sim卡开通语音功能）和控制（遥控熄火），锁定车辆位置，配合警方快速
出动警力，跟踪捕捉罪犯，解救遇险司机，缴回被盗抢的车辆。

5、历史数据记录、分析、回放系统自动记录各车辆的运行轨迹、请求服务的次数及具体时间、紧急报警的次数及具体时间、失窃报警的次数及具体时间，根据所保存的历史数据，可在电子地图上回放所选车辆的实际行车过程，也可在电子地图上快速再现所选车辆的行车路线轨迹及时间，为事后处理乘客投诉、路上事故、被盗被抢等事件提供有力证据。

6、实时调度功能安装本系统后，网内所有车辆的分布位置和实时运行状况，调度中心能一目了然，尽收眼底，随时可由调度中心采取有效措施，对网内车辆进行合理调度。

本系统的管理功能还能为车辆管理部门加强行业管理提供方便、有效的帮助。

7、越界报警功能对于按一定路线（区域）运行的车辆，调度管理中心可以设定车辆的运行界限，当车辆超出界限时，车载设备将自动向调度管理中心发出车辆越界报警，中心将自动打开实时跟踪程序进车辆进行监控，监控人员可用短消息（发指令）或以语音形式通知司机到相关的监控站点进行登记或行驶回正确的运行道路上。

8、超速报警功能调度管理中心可对各种不同的车辆设定速度限制，当司机行车速度超过此限制值时，车载系统将自动向调度中心报警，控制中心可通过调度系统提醒司机减速行驶。

9、偏离路线报警划定一条路线，车辆偏离此路线达到一定值则中心显示偏离报警。

10、断电报警车辆遇到强制断电或电压不稳时显示报警信息。

11、电子围栏设置电子围栏的最大/最小经纬度，形成一个方形的电子围栏，以便系统监控报警。

车辆进入或则离开电子围栏生成报警状态。

12、分级管理本系统可实现分级管理功能，如在济南建立一个监控中心，可在青岛、烟台等多个地方建立分监控中心，实现分级管理。

13、远程维护可对监控中心软件进行远程维护、检测、安装等功能；可对车载终端进行远程更改IP地址，更新车机程序。

14、油量损耗可对车辆油箱内的油量进行检测，将油箱内的油量值实时的传输到监控中心，使管理员对车辆的耗油量进行实时检测，当油箱内的油量突然发生变化时监控中心会收到报警信息。

三、利用Web Service技术改良传统车辆监控系统的架构模式
Web Services架构由三个参与者和三个基本操作构成。

三个参与者分别是服务提供者、服务请求者和服务代理。

三个基本操作分别是发布(publish)、查找(find)和绑定(bind)。

服务提供者将其服务发布到服务代理的一个目录上；当服务请求者需要调用该服务，它首先利用服务代理提供的目录去搜索该服务，得到如何调用该服务的信息；然后根据这些信息去调用服务提供者发布的服务。

当服务请求者从服务代理得到调用所需服务的信息后，通讯是在服务请求者和提供者之间直接进行的，而无须经过服务代理。

Web服务体系使用一系列标准协议实现相关的功能，例如：使用UDDI来发布、查找服务，而SOAP 被用来执行服务调用。

将Web Service技术引入新型的车载GPS动态监控平台，构建Web
Service框架设计。

基于GML和Web Service的空间数据发布可简述为：GML和web服务都是以)(ML技术为基础，GML为空间数据共享提供了存储、建模、传输和交换的工具和手段；同时Web Service为空间数据共享提供了新的应用模式和解决方案。

因此，GML和Web服务是进行空间数据发布的理想技术。

其次将基本的Web Service框架应用于现今车载GPS监控平台，对其进行扩展和改良。

框架中GIS服务可以提供矢量地图数据信息，地图缩放、漫游，空间数据分析等GIS功能；车辆监控服务可在地图上实时显示车辆的位置，对车辆发送监控命令，提供实时信息；客户管理服务支持用户认证与管理功能，提供用户车辆基本属性信息；GPS服务提供定位信息、历史轨迹的查询、回放等功能。

总之，车载GPS动态监控与智能交通平台的成功开发，将大大提高车辆运行的安全性，增强处理突发事件的能力；增强客、货运输业的竞争能力，有效降低车辆空载率，提高车辆的运营效益，具有显著的社会效益和经济效益。

参考文献
【1】谭述森《卫星导航定位工程》 2010年7月
【2】《GPS测量与数据处理》（武汉大学出版社）
【3】吴朝阳许志华《GPS测量原理及应用简介》中国矿业大学环境与测绘学院
【4】《车载GPS终端的设计与实现》----李新,包剑 (辽宁工程技术大学学报)。