GPS车辆监控调度系统方案设计01

GPS车辆定位系统方案设计第一章、 概述1、系统简介车载GPS监控系统，利用GPS全球卫星定位技术、GSM数字移动电话网络、GIS电子地图等先进技术，具有全球卫星定位、实时监控、防劫防盗、车载免提电话、车辆调度等功能。可广泛应用于公交车、私家车、出租车、租赁、物流、客运、工程机械以和特种车辆。1 2、 基础知识介绍 GPS定位技术 GPRS移动通讯系统 GIS地理信息系统 车台 1.2.1GPS定位技术 全球卫星定位系统（GlobalPositioningSystem简称GPS）是随着现代航天和无线电通讯科学技术的发展建立起来的一个高精度、全天候和全球性的无线电导航定位、定时的多功能系统。它利用位于距地球2万多公里高的由24颗人造卫星组成的卫星网，向地球不断发射定位和时间信号。地球上的任何一个GPS接收机，只要接收到四颗以上的卫星发出的信号，经过计算处理后，就可报出GPS接收机（目标）的位置（经度、纬度、高度）、时间和运动状态（速度、航向）。目前，没有任何一种传统的导航定位技术能够达到GPS这样的高精度、高速度、全天候和全球性的性能。 1.2.2GPRS移动通讯系统 GPRS的英文全称是：“GeneralPacketRadioService”（译作“通用分组无线服务”），它是利用“包交换”（PacketSwitched）的概念发展起来的一套无线传输方式。所谓“包交换”就是将Data封装成许多独立的封包，再将这些封包一一传送出去，形式上有点类似邮局中的寄包裹。其作用在于只有当有资料需要传送时才会占用频宽，而且可以以传输的资料量计价，这对广大用户来说是较合理的计费方式，因为像Internet这类的数据传输大多数的时间频宽是闲置的。GPRS网络是基于现有的GSM网络来实现的，相对于GSM的9.6kbps的访问速度而言，GPRS拥有171.2kbps的访问速度；在连接建立时间方面，GSM需要 10-30秒，而GPRS只需要极短的时间就可以访问到相关请求；而对于费用而言，GSM是按连接时间计费的，而GPRS只需要按数据流量计费；GPRS对于网络资源的利用率而相对远远高于GSM。 1.2.3 GIS地理信息系统 GIS（GeographicalInformationSystem）是近些年来迅速发展起来的一门新兴技术。它作为制图学、计算机技术、地理、遥感、统计、测绘、通讯、规划和管理学科交叉运用的产物广泛的运用在各个领域。在本系统中，主要用于在计算机系统中对地图的显示和管理以和城市受控目标信息的管理。 1.2.4 车台 通常是指安装过GPS设备的车辆。1.3、系统功能 本系统由服务管理系统、车辆管理系统、车台终端组成。 1.3.1服务管理系统 GPS服务管理器是车载GPS监控系统的一部分，用于配置监控系统应用服务器的各类网关信息和控制应用服务器的运行等。其功能主要有三部分：配置监控系统应用服务器的网关参数、服务器的控制和操作日志和在线用户的查看。共分为服务控制、联通网关、移动网关、GPRS、无线MODEM、中心服务器、日志查看、在线用户等八个查看项目。 1.3.2监控工作站 GPS监控工作站是系统的接收和处理车辆信息的工作终端，负责处理系统中出现车辆报警或求助等紧急情况下的处理工作。与通信服务器通过TCP/IP协议进行数据交互，每台终端负责处理各自管理范围内的车辆，包括接收车台上传的信息（报警信息、定位信息等）以和向车台下发命令（锁车、监听等）。它是监控中心与移动目标信息流通的接口之一。主要有车台参数设置、车辆监控、车辆报警、车辆控制、语音功能、调度功能、轨迹回放、日志显示等功能。 1.3.3车辆管理系统1.3.3.1车台参数设置 车台初始化设置 是车台与监控中心进行通讯、车台基本参数的设置，有三个方面的内容。 通讯方式 是指车台和监控中心采用何种方式进行通讯（混合方式、GPSR/CDMA、短信方式）。 GPRS参数 是当车台采用GPRS/CDMA方式和监控中心进行通讯时，设置的GPRS参数。 车台标志位 主要是控制车台某些功能的开启或者关闭。 监控中心号码设置 是指当客户第一次对车台进行使用时对车台进行的初始化设置，其中包括了对车台手机号码的设置和监控中心号码的设置。 修改监控中心号码设置 是指当GPS系统的监控中心号码更改之后，要通知车台其号码的改变，用此命令发送给车台。 语音报警电话设置 车台报警后即拨打此电话通过发送DTMF码将报警信息发送给监控中心，车台设备安装后必须设置语音报警电话。 监听电话设置 车台若检测到呼入的号码是该号码，就自动接听并进入被监听状态，车台设备安装后必须设置监听电话。 1.3.3.2车辆监控 位置查询 指只发一次的实时监控，只是为了查询车辆的位置。 实时监控 是车台按指定的次数、时长、距离发给监控中心汇报包含速度、车辆状态等参数的信息，执行的是实时监控命令。 压缩监控 是车台按设定的次数、时长、距离给监控中心汇报速度、车辆状态等参数，与实时监控不同的是压缩监控在每次间隔时间到时，收集一次信息，然后积累10个间隔时间的汇报信息用一条短信息发给监控中心，执行的是压缩监控命令。压缩监控没有位置查询功能。 停止监控 是停止车台发送信息给监控中心，执行的是停止监控命令，此命令车台不会有回应信息给监控中心。 1.3.3.3语音功能 如果没有安装语音卡，则除了播放系统录音功能能用以外，其他功能都将被禁用掉。 播放系统录音 GPS工作站将对每一通呼入/呼出电话进行自动录音，用户可以调出录音进行录音的播放 监听车台声音 车辆报警后，中心为了进一步了解案情或进行复核，可通过语音卡拨打车台手机号码，车台（必须已经事先设置中心监听录音电话号码）检测到拨入的电话号码是中心监听录音电话号码，则车台自动摘机，车内的声音被送到监控中心，而监控中心的声音被屏蔽掉，使得车上人员不察觉，进入监听状态，监听过程中的声音将被存储在计算机中。 拨打车台电话 操作员可以通过电话与车上的人员通话，并且全部通话内容将被存储在计算机中，执行呼车命令。 拨打外线电话 操作员需要与外界联系时，可以通过次功能，呼叫任意电话，并且全部通话内容将被存储在计算机中，执行呼外线命令。 挂断电话就是将电话用GPS工作站挂断，执行的是挂机命令。 1.3.3.4调度功能 若车台配有中文手柄，中心可发送文字信息，车台收到后显示在中文手柄上。 1.3.3.5地图附加功能 地图放大/缩小 指地图上的放大地图、缩小地图命令。 测量距离 指在地图上两点之间的直线距离进行测量。 移动地图 指在地图上进行的平移操作。 居中显示 指使地图上的某一点居中显示。 车辆轨迹清除 分为清除全部车辆轨迹和清除单辆车轨迹。 1.3.3.6日志显示 对GPS工作站所发出和接收到的信息均以日志形式显示在日志窗口。 日志查看 对在日志窗口显示的日志查看。 日志清除 清除在日志窗口显示的所有日志信息。 1.4 车辆管理系统 GPS车辆管理系统用于车辆、用户和区域的管理。通过区域视图浏览本级区域以和下级区域的所有信息，可查看下级共有多少区域、每个区域的基本信息、每个区域下的车辆和用户信息。通过车辆列表或用户列表可查看每辆车或每个用户的详细信息。第二章、系统设计2.1、全球卫星定位系统全球卫星定位系统（Global positioning system）是具有全球性、全能性、全天候优势的导航、定时、测速系统。GPS系统卫星均匀地分布在6个相对赤道夹角为55度近似圆形的轨道平面内，各轨道平面形成60度的夹角，轨道距地面高度20.2公里。它们11小时58分（12恒星时）绕地球一周，这种布局保证了地球上任何地点、任何时间最少可同时收到4颗卫星信号。地面导航定位时有3颗卫星信号即能实现定位和测速。2.1.1、GPS定位原理GPS系统的每颗卫星上都安装了标准频率的铯原子钟、计算机、存储器、信号收发器、太阳能电源等。星体上装有12单元的螺旋天线阵，向地面不间断地发送1.57542GHZ(L1波段)和1.22760GHZ(L2波段)的导航电文信号，导航电文包含星历参数、时间参数等信息。对于导航定位来说，卫星是个动态已知点（三维坐标已知），地面接收机收到这些信息后，通过得到的各卫星的三维坐标（星历参数）、各星的时间参数等信息，便可计算出卫星到达接收机的时间，进而求出接收机的三维坐标X，Y，Z。GPS接收机可接收到可用于授时的准确至纳秒级的时间信息；用于预报未来几个月内卫星所处概略位置的预报星历；用于计算定位时所需卫星坐标的广播星历，精度为几米至几十米（各个卫星不同，随时变化）；以和GPS系统信息，如卫星状况等。 GPS接收机对码的量测就可得到卫星到接收机的距离，由于含有接收机卫星钟的误差和大气传播误差，故称为伪距。对0A码测得的伪距称为UA码伪距，精度约为20米左右，对P码测得的伪距称为P码伪距，精度约为2米左右。 GPS接收机对收到的卫星信号，进行解码或采用其它技术，将调制在载波上的信息去掉后，就可以恢复载波。严格而言，载波相位应被称为载波拍频相位，它是收到的受多普勒频移影响的卫星信号载波相位与接收机本机振荡产生信号相位之差。一般在接收机时钟确定的历元时刻量测，保持对卫星信号的跟踪，就可记录下相位的变化值，但开始观测时的接收机和卫星振荡器的相位初值是不知道的，起始历元的相位整数也是不知道的，即整周模糊度，只能在数据处理中作为参数解算。相位观测值的精度高至毫米，但前提是解出整周模糊度，因此只有在相对定位、并有一段连续观测值时才能使用相位观测值，而要达到优于米级的定位 精度也只能采用相位观测值。 按定位方式，GPS定位分为单点定位和相对定位（差分定位）。单点定位就是根据一台接收机的观测数据来确定接收机位置的方式，它只能采用伪距观测量，可用于车船等的概略导航定位。相对定位（差分定位）是根据两台以上接收机的观测数据来确定观测点之间的相对位置的方法，它既可采用伪距观测量也可采用相位观测量，大地测量或工程测量均应采用相位观测值进行相对定位。 在GPS观测量中包含了卫星和接收机的钟差、大气传播延迟、多路径效应等误差，在定位计算时还要受到卫星广播星历误差的影响，在进行相对定位时大部分公共误差被抵消或削弱，因此定位精度将大大提高，双频接收机可以根据两个频率的观测量抵消大气中电离层误差的主要部分，在精度要求高，接收机间距离较远时（大气有明显差别），应选用双频接收机。 在定位观测时，若接收机相对于地球表面运动，则称为动态定位，如用于车船等概略导航定位的精度为30一100米的伪距单点定位，或用于城市车辆导航定位的米级精度的伪距差分定位，或用于测量放样等的厘米级 的相位差分定位（RTK），实时差分定位需要数据链将 两个或多个站的观测数据实时传输到一起计算。 在定位观测时，若接收机相对于地球表面静止，则称为静态定位，在进行控制网观测时，一般均采用这种 方式由几台接收机同时观测，它能最太限度地发挥GPS的定位精度，专用于 这种目的的接收机被称为大地型接 收机，是接收机中性能最好的一类。目前，GPS已经能 够达到地壳形变观测的精度要求，IGS的常年观测台站已经能构成毫米级的全球坐标框架。2.1.2、定位精度目前GPS系统提供两种导航电文服务：一种是高精度定位服务的P码，只供美国和盟国的军方和特许民用部门使用；另一种为普通精度的C/A码，向全球免费开放。为防止GPS系统用于军事目的，美国政府曾一度采取SA政策（即人为降低GPS的定位精度）。取消SA政策后，C/A民用码的定位精度可在10米以内，采用差分技术后精度可达1米以内。改进型的GPS BLOCK2R型卫星更强化了新的功能：在L2频率上加载C/A码、在L2和L1播发P码的同时，实验性地在这两个频率上加载新的M码，专供美国军方使用。 BLOCK2F型卫星的功率在两个通道上都有很大提高 ，并加M码的功率和增加第三个频率（L5）。2008年空中运行的卫星至少有18颗BLOCK2F型卫星，以证M码的全球覆盖。这也是美国军事霸权优势的需要。2.1.3地面监控系统 卫星上的设备工作状态、卫星的轨道运行状态，都由地面设备进行监测和控制。地面监控系统由一个主控站、三个注入站、五个监测站组成。主控站的功能： 对空中的卫星进行监控，向卫星发布测控指令。当某个卫星出现故障时，主控站可调度空中备用卫星；根据各监控站对GPS的观测数据，求出时钟误差值，指挥控制注入站将修正值发给卫星。注入站的功能： 当卫星通过其上空时，将主控站计算出的卫星星历和卫星的时间修正参数和控制指令注入到卫星上去。监控站的功能： 接收卫星信号，监测卫星的工作状态，检测卫星是否处于同一标准时间。2.1.4、卫星接收机 GPS接收机由收信单元的硬件部分、微处理器、软件构成。接收机时实接收GPS导航电文，并对其放大、变换、处理，解译出卫星所发导航电文，进而测算出卫星天线到接收机天线的时间，计算出接收机的三维位置、速度、和时间。2.2、GPRS通讯技术2.2.1、GPRS通讯技术简介GPRS是通用分组无线业务(General Packet Radio Service)的英文简称，是一种新的分组数据承载业务。相对原来GSM的拨号方式的电路交换数据传送方式，GPRS是分组交换技术，具有“实时在线”、“按量计费”、“快捷登录”、“高速传输”、“自如切换”的优点。它突破了GSM网只能提供电路交换的思维方式，只通过增加相应的功能实体和对现有的基站系统进行部分改造来实现分组交换，这种改造的投入相对来说并不大，但得到的用户数据速率却相当可观。GPRS(General Packet Radio Service)是一种以全球手机系统（GSM）为基础的数据传输技术，可说是GSM的延续。GPRS和以往连续在频道传输的方式不同，是以封包（Packet）式来传输，因此使用者所负担的费用是以其传输资料单位计算，并非使用其整个频道，理论上较为便宜。GPRS的另一个特点，就是其传输速率可提升至56甚至114Kbps。而且，因为不再需要现行无线应用所需要的中介转换器，所以连接和传输都会更方便容易。GPRS能给客户带来什么？GPRS移动数据业务能够为用户提供丰富的应用服务，如：（1）移动商务：包括移动银行、移动理财、移动交易（股票、彩票）等。（2）移动信息服务：信息点播、天气、旅游、服务、黄页、新闻和广告等。（3）移动互联网业务：网页浏览、Email等。（4）虚拟专用网业务：移动办公室、移动医疗等。（5）基于位置的业务：位置查询、饭店和类似的服务行业导航等。（6）多媒体业务：可视电话、多媒体信息传送、网上游戏、音乐、视屏点播等。（7）利用GPRS平台开发出更多服务于各行业的遥控、遥测、数据传输的无线信息终端产品。GPRS (General Packet Radio Service) 通用分组无线业务 GPRS (General Packet Radio Service)是一种基于包的无线通讯服务。它将使得通讯速率从56一直上升到114Kbps，并且支持计算机和移动用户的持续连接。较高的数据吞吐能力使得可以使用手持设备和笔记本电脑-电脑进行电视会议和多媒体页面以和类似的应用。GPRS是基于Global System for Mobile(GSM)，并且能完成现有的一些服务，例如：蜂窝电话电路交换（circuit-switched）连接和短消息服务(SMS)。在理论上，GPRS包服务的花费将比电路交换服务所花的费用要少。信道是共享使用的，是需要的时候才有包产生。那么比专用的连接要节省很多资源。它将使得为用户提供应用服务更加简单。因为以往为了适应终端设备的缓慢速度而增加的缓冲中间件(middleware)已经没有必要了。一旦GPRS成为现实，移动用户就可以随时访问自己的虚拟专用网络(VPN)，而不是每次都需要拨号上网。GPRS将完善Bluetooth技术(成为一种标准，代替现有的有线和无线连接技术)。另外对于Internet协议(IP), GPRS支持X.25（一种基于包的协议，主要在欧洲地区广泛应用）。GPRS要逐渐迈向高性能数据GSM环境(Enhanced Data GSM Environment,EDGE)和通用移动电话服务(Universal Mobile Telephone Service,UMTS)。软件环境需求 软件要求 操作系统Win2000Professional，Windows2000（Advance）Server和所有更高版本的windows操作系统车辆智能监控调度系统中心屏幕墙监控界面第三章. 产品介绍一 产品简介1 GPS终端主要功能与特点如下：使 用 说 明 书 产品介绍 SYT-R800B防盗型定位器内部安装有GPS模块和GSM通信模块；内置GSM、GPS天线；低功耗设计，待机时间长；多个设置，一条短信完成，简单快捷；可监听；多种定位方式，定位结果可短信回复、数据上传；体积小巧、多点强磁吸附，是一款便于携带，可隐蔽安装的定位器，适合宠物、贵重物品防盗、家居安防、车辆监控、刑侦等领域使用。本终端有普通版、在线版、人员版、车载免安装四个软件版本。技术参数通讯模块：采用SIMCOM300 GSM工业模块通信频段：900/1800/1900MHz接收灵敏度：30dBm工作电压：DC 3.4V-4.2V关机静态功耗：50uA开机待机功耗：3mA定位模块：采用进口2合一专用GPS模块工作电流40mAGPS天线：内置,工作电流20mA定位传输模式最大功耗：280mA （GPS天线+GPS模块+GSM模块+CPU）跟踪模式最小功耗： 终端终端手机返回方式：短信本终端仅接受G网、C网的手机号码作为管理号码，各地区短信中心号码不同，应设置为终端卡相应地区的短信中心号码。例深圳卡短信中心号码为：86。100；86终端设置成功为终端卡号/ID号86为终端卡所在地的13位短信中心号码。指令仅需要编辑到要修改的项目为止，需要更改管理号码则仅编辑100即可。4、 定位（指令均为管理手机发起，发送至终端号码）呼叫定位任意号码呼叫终端，终端自动挂机、上报定位数据，默认5次，间隔20秒。此模式若未完成，在下次开机后终端将自动检测并继续执行，定位结束后立即转换为条件触发初始状态。呼叫上传设置820AABB终端设置成功AA=1059（秒） BB=0599设置呼叫触发的频率和次数，AA为时间间隔，BB为次数。中文位置查询810AABBAA为时间间隔，单位：分钟BB为次数限制返回方式：短信例8100305,为3分钟回复一次中文信息，5次结束。分级定位200AAAA =上报频率参数单位：分钟取值范围 ：0159登陆平台后即可查看终端位置信息。返回方式：上传数据发送指令后立即定位。发送此指令终端存储定位方式信息，在下次开机后，终端自动依此设置上报数据。此定位模式需发999停止停止定位999定位结束返回方式：短信发送此指令后，终端停止所有定位模式并恢复为非定位状态。5、 监听转监听模式换手机终端终端手机返回方式：短信发送600后，终端自动暂停其他任务，等待3分钟。3分钟后自动检测上一任务并执行。600允许监听监听管理号码打终端号码，嘟。5下后即可监听。终端只有管理中心号码才能监听，且终端的SIM卡须开通来电显示功能。停止监听发送600，终端停止3分钟，3分钟后自动转为禁止监听状态。6、 定时工作（与定位功能不能同时使用）定时工作第1时段手机终端终端手机AA代表开机时间，BB为关机时间，均为24小时格式，如发送，代表每天上午8点开机，下午16点关机。注意：24点应表达为00点。1161AABB定时1设置成功。设置完成自动启动该时段定时控制。有定时开机/关机提示。开启=11711定时1开启关闭后不影响已设置工作时段。关闭=11710定时1关闭第2时段1162CCDD定时2设置成功。设置完成自动启动该时段定时控制。有定时开机/关机提示。请勿将两个工作时段重叠，否则第2个时段将失效，如设置为，则终端只进行的控制。开启=11721定时2开启关闭后不影响已设置工作时段。关闭=11720定时2关闭7、 初始化初始化手机终端终端手机返回方式：短信此功能删除终端所有注册信息。此功能也可通过手动操作实现，具体见手动操作部分。000初始化成功8、 其他短信指令小区编号查询手机终端终端手机9523为基站编号，4282为小区编号。通过基站和小区编码信息，可查询终端位置。发送指令只回复一次小区编号信息。8009523，4282GPS信号测试500GPS有效时蜂鸣器发出“滴滴”响声，红色LED闪烁。长按开机键到绿色LED亮起，可退出测试状态。GPS信号也可以通过手动操作测试终端状态查询160M=SYT-R800B;A=;S=;CM=86;ID=8016666625;SM=T;GM=2;XY=1;IP=219.149.64.89;P=9999;T=59;B=377;R=024;G=0001;SC=168;S=0;SA=0;Q1=0;Q2=0;K1=0;K2=0;IM=353358016666625;GN=8192,7317;CT=1503;V=SYT-R800B-PV5-SV2-20090518A.返回方式：短信M=产品型号A=管理员号码S=终端卡号CM=短信中心号码13位SM=UDP/TCPGM=定位上报方式IP=IP地址P=IP端口T=终端自检间隔B=电池电量R=信号值G=GPS定位次数累计ID=终端上报IDSC=短信息发送累计S=工作模式 （0=普通；1=节电）SA=设防状态 （0=撤防；1=设防）Q1/Q2=定时工作时间K1/K2=定时工作状态（0=关闭；1=开启）IM=设备电子串号 15位GN=设备入网后的基站号、小区号CT=呼叫触发的频率、次数V=软件版本号。短信定位400AABB400 指令代码AA 时间间隔 取值范01-59分钟BB 定位次数 取值范01-99GPRMC,034953.000,A,22.543386,N,113.937390,E,0.00,250808,A*75;,031注意：经纬度为十进制数，0812220343为GPS原始时间值，需要加8调整为北京时间。031表示信号值。中断返回时间值与北京时间相差8小时。返回方式：短信发送指令后立即定位，定位期间可执行查询、监听、定位方式转换功能。此模式若未完成，在下次开机后终端将自动检测并继续执行，定位结束后立即转换为一般模式9、 其他手动操作部分手动测试GPS信号拔出卡壳，按住开机键不放；插入卡壳，待LED转为绿色且蜂鸣器响一声时立即放开开机键，进入GPS信号测试程序。GPS有效时蜂鸣器叫；红色LED闪烁。再次按开机键可退出测试。注意：如响一声后继续按住开机键，待响第2声时放开，则为终端初始化操作，此时将删除已经注册的各项数据。请小心操作。手动初始化拔出卡壳，按住开机键不放；插入卡座，待LED转为绿色且蜂鸣器响两声时放开，则为终端初始化操作，此时将删除已经注册的各项数据。二 GIS工作站软件简介1. 系统登录在系统桌面双击管理平台图标打开登录窗口如下：（图1-1）帐号：服务端分配的用户名。密码：为该帐号对应的密码。服务器：安装服务端的服务器IP地址。端口：服务默认TCP/IP端口为2031。2. 主界面菜单栏标题栏工具栏主显示窗口操作窗口膺图窗口状态栏信息窗口车辆全部信息窗口（图2-1）从上到下、从左到右依次为：标题栏、菜单栏、工具栏、操作窗口、主显示窗口、车辆全部信息窗口、信息窗口、膺图窗口、状态栏。四、 设备清单报价序号名称提供商单位单价数量价格备注1定位器SYT-R800B索易通台1200.002024000.002数据平台租用费索易通台/终身360207200.00终身免费使用，按月交每月40元3控制计算机PC台4200142004合计35400.005安装费*20%7080.006税金*6%2548.87总计45028.88GSM卡使用费中国移动月30来点显示、GPS数据流量费。自理9联网使用费中国电信月1ADSL拨号上网费自理