移动目标的轨迹跟踪技术

信 设备的 性能 指标 ，只传 数据 ，可 以做到 单信 道每 分钟 监控 ３ ０ ０个 目标 。
６ 数 据 处 理
数据处 理包括 ６ Ｐ Ｓ接 收 机 数 据 的 合 理 性 检 验 和 实 时 差 分
６ 、 １ 数据合理 性检验 由于城 市 高楼 林立 ，车辆在 市 内行 驶 时 ，街道 两侧 的高大建筑 对仰 角卫 星信 息存在 严 重遮 挡 ，使接收 的部分卫星 中断 ，可能 导致 Ｇ Ｐ Ｓ接收机 导航所用 卫星更换 ，甚至造 成 Ｇ Ｐ Ｓ接 收机 失锁 ，失去 定位 能力 。 当换星时 ，定位数据会 出现 突跳 ，尤其 是仅剩 三颗卫星 参与定位
关 键 词 垡 ｉ 旦
１ 概述
电 子 地 图 ， 墼 奎 堕
对 于 跟 踪 远 距 离 的 移 动 目标 ，主 控 室必 须 实 时 掌 握 目标所 处 的位 置 、动 作 情 况 等状 态 信
息 ，由 Ｇ Ｐ Ｓ系统 、卫星通信和 计算机软 、硬件 技术相 结合，构成 一套实时 、远距 离的监控 系 统 ，完成对 移动 目标 的轨迹跟踪
损 耗＜ ３ ｄ Ｂ ） ；
电源 ：直 流 ５ Ｖ４ － ０ ． ２ ５ Ｖ ，抗 ｌ Ｏ Ｏ ｍ Ｖ（ 晟 大 ）峰 峰 纹波 电压 干扰 ； 功 耗 ：在 ５ ｖ ±０ ２ ５ Ｖ时 ，典 型 ２ ０ ５ ｍ Ａ ／ ｌ Ｏ ２ ５ ｍ Ｗ ，最大 ２ ４ ０ ｍ Ａ ／ １ ２ ０ ０ ｍ Ｗ ； 尺 寸／ 重量 ：４ １ ｍ ｍ×７ ｌ Ⅱ Ｉ ｎ ｌ ×１ １ ｍ ｍ．２ ５克 ；
垫
高度 ： 一１ ０ ０ ０英 尺 ～ ６ ０ ０ ０英 尺 ：
皇 王 垫查 兰耋
竺 ！ 兰苎 塑
基准 面 ：１ ８ ９种 标 准 基 准 面 ， ５种 用 户 自定 义 基 准 面 ，缺 省 为 ￣ ＇ ６ Ｓ － ８ ４ ：
天线 ：可配 有 源微 带扁片 天线 模块 ，接 收扳 提供 电源 （ ２ ５ ｍ Ａ ， ５ Ｖ ）或配 无源 天 线 （ 电缆
图像 的动态显 示 ．可形象 、直接 地描述 目标 的位 置及状态 ．从而 更好地起 到跟踪 监控作 用 在利用数 字地 图对 目标位 置进行 匹配 时， 目标在数 字地图上 的定位误差 由 Ｇ Ｐ ｓ系统固有 误差 和数字地 图的偏 差两部 分构 成，只有 获取 高精度数 字地 图，降低地 图偏 差带来 的影响 ，才可 真实地 反映用 户位置 ，分离 Ｇ Ｐ ｓ系统定位 误差 。对 监控中心的功 能要求 不 同，数 字地 图所 含 信息 的侧重则 不同 ，在 无法直接 获取数字 地 图时．用户需 自己生成所需 的数字地 图。生成 ～ 副精确美 观的数 字地 图需 以下的步 骤 ：
息。
３ 通 信 系 统
整 个 通信 系统 是 由卫星 电话 、海 事卫 星及 调制解 调器组 成 。Ｇ Ｐ Ｓ接 收机 把 实时 定位 数 据送给 调制解 调器 ，调制解调器把 送来 的数字信号 调制成模拟信 号 ，送 卫星 电话 。卫星 电话 把 信息发 送给海 事卫星 ，通过海 事卫 星再送 给监控 中心的卫星 电话 ，调制解 调器把送 来 的数 字 信号还 原成数 字信号送 到主监控 计算机 串 口。
４ 监 控 中 心
监 控 中心主要 由系 统计 算机 及软件组 成 。监控 中心软件包括 自检软件 、系统 管理软件 、 用户管 理软件 、信 息收发控制软 件 、信息解 调处理软件 、地 图显 示漫游 软件 等 。中心 软件采 用 模块化 设计 ，各模块功 能 明确 ．操 作灵活 ，便于用 户使用 和维 护。 监控 中心实 时接收监控 区域 内核 查 目标 发来的信息 ，接 收后存贮 ，经计算 机处理 后 ，给 出用 户 的准 确位 置 ，并标 绘到矢量地 图上 ，通过监视 器或大屏幕 直观地 显示所在 区域 的地 理 环 境 、 目标 位置和 运动轨迹 ，对 目标 的运动轨迹具有 事后重放 功能 ；对 各类 目标 进行归档 ， 建 立核查 目标 的档案 ，根据 目标送 来 的状态信息 ，实时监视 目标 的工作情 况 ，对有 约定 的 目 标 ，中心能迅速做 出判 断 ｔ并在屏幕 上显示 ，及 时做 出处理。处理结果 可 由计 算机记入档 案 ，
ｎ 是 当前给 定 的一个 常系数 ，不同的移动 目标 ， ｎ 有所不 同。
６ 、 ２ 实 时 差 分
由于误差源 的影响 ，Ｇ Ｐ Ｓ接 收机 单机 实 时定位精 度仅能达 到 １ ０ ０ 米左右 ，不 能满 足一些 有着较 高精度 需求 的用户 需要 ．同时监控 中心在数 字地图上精确显示 目标轨迹 也要求 获取精 确 的用 户位置信 息。采用 差分技 术可 以得 到优于 ５ 米 的定位 精度 ，能满足绝 大部分用 户 的需
捕 获 时 间 ：Ｔ Ｔ Ｆ Ｆ的 典 型 重 捕 获 时 间 ２ ． ０秒 ， 典型 温 启 动 １ ５秒 ， 典型 初 始 化 启 动 ４ ５秒 ，
典型冷 启动 １ ２ ０ 秒 （ 测试温度 一３ Ｏ ℃～＋ ８ ５ ℃） ： 定位 精度 ：小 于 ２ ５米 （ 无ｓ Ａ时 ） ，小于 １ ０ ０米 ２ ｄ Ｐ ￣ Ｉ Ｓ（ 有Ｓ Ａ时 ） ； 定 时精度 ：ｌ ｐ ｐ ｓ秒脉 冲输 出，精 度 ｌ ｓ 频 率输 出：ｌ Ｏ ｋ Ｈ ｚ 频 率输 出，与 ｌ ｐ ｐ ｓ 信 号 同步 ，精度 １ ｐ ｓ ； 输 出信息 ： 经度 、 纬度 、 高度 、 速度 、 航向、 时 间、 载波相位 、 自检 等几 十个 数据 （ Ｒ ｏ ｃ ｋ ｗ ｅ ｌ １ 二 进制格式 ） ，输 出间隔可调 ：
接 口：数 据／ 电源 ：国际标准 ２ ０ 针 （ ２ ×１ ０ ）插头 ；
射 频 ：Ｏ Ｓ Ｘ（ 或Ｍ Ｃ Ｘ型 ， 超 小 型 ，搭 锁 式 ） ； 操 作环 境 ： 温 度 ： 一４ Ｏ ℃ ～ ＋８ ５ ℃ ，９ ５ ％ 不冷 凝 。
Ｇ Ｐ Ｓ接 收机根 据 当前 空 中 Ｇ Ｐ Ｓ可见卫星 情况 ，选择 四颗晟佳导航 卫星 ，通 过接 收这 ４个 卫星信 号 ，实 时定位监控 目标 的位 置 、时间 、高度 、加 速度等 为了保证 目标在市 区街道行 驶时， 不 囡楼 房 等建筑 物 遮挡 ， 造成 Ｇ Ｐ Ｓ接 收机 收不 到信 号 ， 必须选用 高性能 、 多通道 Ｇ Ｐ Ｓ Ｏ Ｅ Ｍ 产 品及 高增 益 Ｇ Ｐ Ｓ天线 ，在 恶劣环境 下 Ｇ Ｐ Ｓ 接 收机仍能 正常工作 ，为用户提 供连续 的定位信
要。
差分 有多种 方法 ，例如位置 差分 、伪距差 分 、载 波相位 差分 等，有 多种实 现途径 ，即可 在 用户机上 完成 ，也可 以在监控 中心完 成 根 据移 动 目标监控 的具体 需要 ，由监控 中心对 各 移动 目标 进行位置差 分 比较适宜 。该方法 主要 有 以 Ｆ 优 点： ａ ）用 户机 器可 以使用普通 的 Ｇ Ｐ Ｓ接 收机 ，不 需要有差 分输 入接 口，简化 了用户机 的软 硬件 ，降低 了用户机 的成本 ｉ ｂ ）不需要 通过监 控 中心 至用 户 的下 行信 道 向用 户传送差 分信息 ，减 少 了下行传 输的 数
定 的门限 ，则认 为野值 ，剔 除不用 ，再接收新 的数据 。即设 当前 时刻和前一 时刻接 收机输 出
的位置， 速度数据分别为 （ ｔ ． Ｌ 。 Ｂ Ｖ ） 、 （ ｔ 一 ，Ｌ 一 １ Ｂ Ｖ 一 ， ） ， 如果 一 一 Ｉ ｌ ＜ 、 ｌ Ｂ— Ｂ ｔ — Ｉ １ ＜ 、Ｅ ＝ｎ（ Ｖ ＋ ｖ ） （ ｔ ｉ － ｔ ， ）则认为当 前位置数据合理，否则认为是野值。
据量。
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３ Ｏ
电 技 术参 考
２ ０ ０ ０年 第 ３期
监控 中心要求配 置 一多通道基准 Ｇ Ｐ Ｓ接收机 ，接 收视 野 内所有 卫星 信 号，输 出各星 的伪 距和 伪距变 化 率。 中心根据 当前用户 导航 所 用 的星座 ．利用基准接 收机输 出的伪 距和伪距 变 化 率计 算各 组星座 的定位 结果 ．与基 准值 比较 ，得到 差分量 ，修正用 户送来 的 定位数 据 。差
时 ，会 出现 很 大 的 定 位 误 差 ，这 些误 差 很 大 的 数 据 称 为 野 值 。若 不 剔 除 野 值 的 定 位 误 差 ，在 监 控 中 心 显 示 目标 移 动 轨 迹 时 ，将 不 再 是 一 条 较 平 稳 的 曲线 ，会 出现 跳 动 ， 影 响显 示 质 量 。 野 值 剔 除 方 法 是 根 据 目标 的运 动 速 度 ，将 当前 位 置 和 前 一 时 刻 位 置 比 较 ，若 变 化 大 于 预 先 确
２ Ｇ Ｐ Ｓ系统
Ｇ Ｐ Ｓ 是一种全球 卫星定位 导航 系统 ．具有 定位精度 高，实时性 强，全球 全天候定位 且成
本 便 宜 等 优 点 ，受 到 移 动 定 位 用户 的 青 睐 。 该 系 统 使 用 的 Ｇ Ｐ Ｓ接 收 机 是 美 国 Ｒ ｏ ｃ ｋ ｗ ｅ １ ｌ公 司
生产的 Ｊ ｌ Ｏ ０型 ，有 以 Ｆ主要技 术特・ 陛： 结构 ：】 ２通 道 ，Ｌ ｌ 波段 （ ５ ７ ５ ． ４ ２ Ｘ ￣ Ｉ ｚ ） ，Ｃ ／ Ａ码 （ １ ０ ２ ３ Ｍ Ｈ ｚ码速率 ） ＋载 波跟踪 （ 载波 辅 助跟踪 ） ； 跟踪性 能 ：同时跟 踪 １ ２颗卫星 ： 动态性 能 ：速度 ９ ５ ０米／ 秒 ．加速度 ９ ｇ ：
分 精度 与 用户 距 中 心 的远 近 、 差 分 的 时 问 间 隔有 关 。 通常 可 见 卫 星 中 Ｐ Ｄ Ｏ Ｐ 值 小 于某 － ｒ ］ 限
的 星座组合 不是很 多 ，一台微机 完全 可 以胜任这 些计算 工作。
７ 监 控 中心 数 字 （ 矢量 ）地 图的 形成
监 控 中 心 计 算 机 为 了对 用 户 进 行 管 理 、 监 控 ， 需将 用 户位 置 匹配 至 数 字 地 图 通 过 图 形
Ｎ Ｍ Ｅ Ａ － Ｏ １ ８ ３ ，Ｔ Ｔ Ｌ接 口 ：
差分 Ｇ Ｐ Ｓ ：Ｒ Ｔ Ｃ Ｍ Ｓ Ｃ 一 １ ０ ４（ Ｒ ｏ ｃ ｋ ｗ ｅ ｉ ｉ二进制和 Ｎ Ｍ Ｅ Ａ 两 种格 式 ） ；
收稿 日期 ：２ ０ ０ ０ — ５ — ２ ４
ห้องสมุดไป่ตู้
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电子技 术参 考
２ ０ ０ ０ 年 第 ３期
２ ７
移 动 目标 的 轨 迹 跟 踪 技 术
１
传 输 ，进 给 主 控 室计算 机 进 行 实时 监控 在 电子 地 图 上进行 轨 迹 跟 踪显 示 ．并 在 实际 系统
中获 得应 用 。
随 时 可 调 出显 示 。
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移动 目标 的轨 迹跟 踪 技术
５ 系统 可 监 控 的 目标 数
系统 可 监控 的 目标 数 ，取 决 于信 道 数量和 每一 个 目标 要 求的采样 间 隔 信道数 愈 多 ，
对 每 一 个 目标 要 求 的采 样 间 隔 愈 长 ．则 监 控 的 目标 就 愈 多 ，从 原 理 上 讲 ，只要 有 足 够 的 信 道 ， 采 用 时 分 加 频 分 体制 ，可 以完 成 对 大 量 目标 的 监 控 ， 监 控 的 目标 数 没 有 限 制 。据 目前 移 动 通
７ ． １ 地 图的录入
首 先用户需选择 － Ｎ 合适 的地 图进 行扫描 ． 地 图要求 比例精 确， 所反 映 的信 息清晰 可靠 地 图晟好 为最新 的城 市交 通 图。城市 的一 些街 道 、建筑物 可能有较大 变化 ，老 的市区地 图往 往 与实际情 况不符 ． 不 能反映被 监控 目标所 处的真实 环境 为避 免地 图失真 带来 的定位误 差 ， 应将 所选地 图与标准 地 图进 行核对 ，确定地 图的精确性后方可 使用 ，得到合适 的地 图后 ，通 过扫描 仪将地 图录入计 算机 。若 地 图小 于扫描仪 的最 大扫描 幅面 ．经 过一 次扫 描可得 到地 图 的原 始图 形，否 则用 户还 需对地 图分块扫 描再经 多次拼接来 获取一副 原始 的数 字地图 在 进 行 扫描 时要注 意必须使 地图保持 垂直 ，如果 地图 正北 方 向发生倾斜 ，用户 须重新扫 描或使用 图形编 辑软件 进行校 正。 多幅地 图 的拼接要 注意 使接 合处相吻合 。在制作 原始地 图时 ．扫 描 仪 本身及制 作过程 不 当都会 带来地 图的偏 差 ．用户应尽量避 免 由此 带来的偏差 。在获取 一幅 精 确 的原始数字地 图后 ，要对 图形进 行修整 对 图形 的精修 可依托 图形编辑软 件 、用户 具体 算法 、手工 修整等方 法相结合 来完成 。 ７ ． ２ 图形矢量 化，建 立相应数 据库 数字地 图可用 点阵图形或矢量 化 图形 来表示 。点阵图形表示 直接 ，用 户算法简单 ，但存 在数据量 大 ，放 大 、缩 小会引起 图形失真 的缺 点 使用矢量 化图形可 对其进行 无级缩放 而不 失真 ，对大 的数 字地 图而 言 ．图形 经矢量化 后数据量会大 大减小 ，但 也增加 了处理方法 的复 杂 度 。用 户可根据 实 际情况选 择点 阵地 图或对 点阵地 图进 行矢量 化。对 图形矢量 化，可按 标 准 算法或采 用用 户 自定义 的算法进行 。监控 中心 在获 取用 户位 置后 ，往往 还要根据 位置 获取