GPS车辆监控系统技术方案

前言

　　随着无线通信技术和计算机技术的发展，为各个行业中交通物流的管理提供了新的技术手段,从而可以有效提高现有的行业管理与服务效率，GPS车辆监控系统充分利用了现代科学技术的最新成果，综合利用计算机网络、全球卫星定位（GPS）、无线通信、地理信息系统(GIS）等多学科的前沿技术，与行业的应用特点紧密结合，提供基于GPS位置服务的车辆监控管理平台。它可广泛应用于交通物流行业，为城市交通管理、出租车安全防范、公交车业务调度、公共卫生急救调度、社会货运物流配送、大型企业物流、公共信息导航、海关贸易监管等领域提供一种新的管理技术手段.同时也可以在防范车辆被盗、被抢、杀人越货等恶性犯罪方面提供一定的帮助，具有很好的经济和社会效益。

一GPS基本原理

　　GPS是Navigation Satellite Timing and Ranging/ Globle Position System的字头缩写词NAVSTAR/GPS 的简称。其含义是：利用导航卫星进行测时和测距，以构成全球定位系统。GPS全球定位系统通过在轨的24颗在轨卫星向地面不间断发射定位信号，通过地面接收机的计算获得实时三维位置、速度的时间信息从而实现全球性、全天候、连续的卫星无线电导航服务.它最早用于军事领域，1995年GPS系统正式投入商用运行后，已经应用在大地测绘、海上车辆导航、车辆定位监控、建筑、农业等各个领域，获得了极高的效益。由于GPS定位技术具有定位精度高、速度快和成本低的显著优点，因而成为世界上广泛应用的全球精密授时、测距、导航、定位系统.2000年5月美国取消了民用GPS定位的精度干扰措施，从而使民用GPS的定位精度大大提高,使全球的民用GPS应用市场得到巨大的推动，并迅速扩大其应用的领域和范围。　　　

GPS卫星定位车辆管理系统，系统采用GPS卫星定位、GSM/GPRS通信技术，计算机存储技术，Internet互联共享技术最直观地显示车辆运行状态信息，同时对车辆及货物实时定位跟踪，将运输行业中的货主、第三方物流及司机等各环节的信息有效、充分地结合起来，达到充分调度货物及车辆的目的,保障货物及司机的安全，提高运输效率。　

　　GPS车辆监控系统一方面利用GPRS\\CDMA等信道，将车辆的位置信息、报警信息和服务信息实时传送到监控系统; GPS监控平台是车辆监控系统的核心，提供GPS信息的采集、格式转换与分发服务，响应用户的各种命令请求，提供数据库应用与存储服务,完成用户身份识别与安全控制.它包括：用户服务代理（UAS）、派发中心（EGF)、数据库应用服务器（DAS）、通讯接口(CI）及系统信息管理（MIS）软件包等.

　　各监控分中心根据相应权限安装监控端，通过INTER网络接入GPS车辆监控系统，也可通过专线方式接入。为保证系统的安全性，可在客户服务器上加上防火墙以保证系统不受外部侵入和损害。

二  工作原理 

物流运输车辆GPS管理系统将自动分析数据,将车辆全程运行轨迹、停车地点、停车时间及运行速度,在精确的全国电子地图上一览无余，全息再现. 

    本系统同时结合了 GPS-GSM/GPRS 技术， GPS 用于确定车辆所处的位置及速度等相关的信息，通过 GSM/GPRS 网络将GPS车载终端采集的信息传送回监控中心，控制中心的软件平台将在电子地图上显示所查询的车辆及货物的相关信息. 

三、功能简介 

1.        任何一辆车在任何时间是“空载"还是“满载”或是“停车"或是“以多少公里的速度向什么方向行驶、向什么路段行驶”，控制中心一目了然。

2。        货主可用自用手机随时查询送货车辆的位置，可以了解到货物的运行状态信息及货物运达目的地的整个过程，增强物流企业和货主之间的相互信任。

3.        物流企业可以充分了解司机送货路线、送货情况、货物配送情况，任何辆车运送的货品一目了然。

4。        司机什么时间开车、什么时间停车、开多久、停多久，开车地点、停车地点、行驶路线全部自动记录，中心随时知道。

5.        司机低速度和超速度行驶时都会自动向控制中心报警。

6.        司机什么时间送货到达目的地、什么时间离开目的地；不按公司规定超时间进入或离开预定区域都自动向控制中心报警。有效地掌握司机的用车频率、载货、卸货的实际情况，提高车辆使用周转值。

7.        司机什么时间在任何一个收费站交纳路桥费时都会自动向控制中心汇报登记，有效杜绝司机乱报费用。

8.        司机什么时间在任何一个加油站加油时都会自动向控制中心汇报登记，有效杜绝司机偷油.

9。        车辆每天行驶的路线和里程、油耗都详细记录在控制中心并自动形成报表。杜绝司机拉私货和不良驾驶行为、 减少各种燃油费、路桥费、违章罚款、车辆损耗如轮胎损耗等不必要的费用支出。

10。    强大的防盗、防抢、求助功能预防外人或司机偷窃车辆，避免连车带货品一起损失。

11.    每天每月的工作报表有效的对司机和内部工作人员的工作能力和态度提供有依据的考核惩罚 , 有效地提高经济效益和管理水平.

12。    由摄像头获取移动目标现场的视频图像信息，经压缩编码（可变压缩比高达20—40:1)后通过GSM网以GPRS方式发到控制中心,控制中心接收,并进行解压缩处理，图像最终显示在控制中心的大屏幕上。可方便直接看到现场交通状况.

13.    破坏车载GPS系统的任何一部分（连接电线、电源、接收机）,系统向监控中心报警并锁车。

14.    控制中心 24 小时配合当地 110 指挥中心服务.

四 系统方案的具体技术介绍和功能

　　GPS综合服务平台是车辆调度服务中心的核心,提供GPS信息的采集、格式转换与分发服务，响应用户的各种命令请求，提供数据库应用与存储服务，完成用户身份识别与安全控制。它包括:用户服务代理(UAS)、派发中心（EGF)、数据库应用服务器（DAS)、通讯接口（CI)及系统信息管理（MIS)软件包等。系统采用模块化设计，运行平台为UNIX\\LINUX\\WINDOWS操作系统，数据库采用目前最流行最稳定的ORACLE数据库。GPS综合服务平台与各种车载终端相连接的接口为的通信接口（CI），可以实现专网终端、公网终端并网运行，并可以任意扩充终端种类，无需修改服务程序。其另一个重要部分是GPS专用GIS控件，专注于快速、形象、生动的显示GPS信息。在每一个模块快速、高效、稳定运行的基础上，各模块间可实现无缝连接,完成不同监控应用;不同GPS移动单元，不同通讯方式在同一个系统上的统一运行.

　　由于GPS定位派发的特殊性,要求系统能够尽可能快地将GPS定位数据分发到不同的监控端，而丢失一两个定位数据是可以容忍的。在应用中，监控用户向系统发出的登录、呼车、车辆控制等命令相对有限，而网络中最大流量的数据是GPS定位数据包，所以系统间各个部分之间相连采用TCP/IP网络，并大量采用UDP协议传输数据。由于UDP是无连接传输，系统开销小，适合于大数据量的传输，而对于系统中命令的传输,采用命令确认机制，使保证命令正确传输，这样使系统以最高的效率转发GPS定位数据包，同时能够保证命令信息的正确传输。

　　由于科技发展的日新月异,特别是无线通讯发展迅速,而GPS定位派发系统要与无线通讯系统连接，所以系统的可扩展性也影响到了系统的使用，只有方便升级和扩展的系统才能适应当前的用户需求，因此系统采用服务器分布模块式设计，以不同的服务器实现不同的功能，使系统功能的增加不需要对整个系统做修改.

*用户代理服务—UAS

　　UAS（User Agent Service）主要提供监控用户的管理功能，它提供用户登录、用户权限认证、密码修改等功能.同时它将用户对移动单元的指令发送到EGF—派发中心，并将EGF发送来的GPS数据包转发给相应的用户。UAS同时认证监控用户对移动单元所做的操作的权限，只有有权限的操作才会发送给EGF，否则返回错误。UAS同时分发EGF过来的GPS数据包，将它分发给相应的监控终端.所有的用户认证操作都是由UAS通过与数据库应用服务器(DAS）完成的.

　　将UAS单独做成模块，可以简化核心功能和负载，是核心专注于数据的转发，其次，为系统的兼容性考虑,可以使用不同的UAS将不同的监控系统容入到GLDC中来，可以实现向前和向后兼容，同时为WEB、WAP的扩展提供良好的接口.

定位派发中心-EGF

　　EGF（Expedite GPS Forward）是整个GPS综合服务平台的核心，它实现数据、消息的转发，EGF维护被监控移动的单元列表，负责管理移动单元的状态，处理监控端发给移动单元的消息、命令，转发GPS状态信息，将相应的命令根据不同的移动单元类型发送到相应的通讯接口（CI），并将所有的命令和GPS状态信息存入数据库。

　　一个EGF可以与多个通讯接口（CI)相连，将不同的无线通讯方式的GPS移动单元统一在同一个系统中监控管理。

数据库应用服务—DAS

　　数据库应用服务(DataBase Application Service）接收用户的查询,并返回查询结果，DAS实现的查询有：用户名、密码认证、用户对GPS移动单元操作权限的认证、用户密码修改等。

通信接口—CI（Commumication Interface)

　　通信接口是针对每一种通信方式而实现的接口，是一个协议转换接口，一个EGF可以带30多个CI,每一个CI负责一种无线通讯方式的GPS移动单元的通讯：将EGF发送来的命令转换成移动单元识别的命令发送给移动单元，接收GPS状态信息,并将它们翻译成EGF接收的统一的消息格式,发送给EGF。

　　采用CI模块是为了无缝连接到新的无线通信方式，如GPRS、CDMA等,使用CI可使系统平滑地过度到新的无线通讯方式,保护投资。

信息管理软件包（MIS）

　　信息管理软件包是对GPS综合服务平台数据库的管理,包括对监控用户，监控车辆及GPS移动台的管理,用户权限的配置等.

GPS专用显示控件

　　GIS显示控件需要处理大量的地理信息，必须实现优化算法，对地图的查询,编辑,分析,显示和打印等操作具有较高的执行效率。GIS显示控件作为主要的监控窗口，其显示必须精美。图形元素显示精细、平滑、优美,在刷新显示时平稳、快速、无闪烁。监控系统有连续运行的要求，GIS显示控件需尽量减少内存的占用,无内存泄漏，无运行冲突。在长期运行中不会出现死机和变慢现象。思壮公司总结多年在GPS监控应用领域的经验，充分利用先进成熟的GIS专用显示控件，该控件具有显示速度快、动态标注、道路自动匹配、自动换图等特点，满足了GIS现实的各项需要。

电子地图

　　电子地图是地理信息的数字化的重要元素,它将地理信息通过数字方式存储起来,同时与GPS全球定位系统的坐标系统一起来，方便地理信息系统相关信息进行查询、调用、管理修改等。一般采用国际通用的标准来制作和存储，其相应的要求如下

　　坐标系：WGS84坐标系，Longitude/Latitude投影，经纬度表示。

　　数据格式: MapInfo的Tab或Mif格式;ArcInfo的E00或Shape；Microstation的dgn（带数据库表）.其中以Mapinfo的Tab或Mif格式为首选.

　　数据内容:电子文档，包括图形数据、分层对照表、Table表结构及使用说明等。

　　电子地图的内容要求：应包括乡级以上（含乡级）居民地、乡级以上公路（分级表示）、铁路、重要的桥梁、水系、植被、山峰、区界（含国界、省界、地区界、县界、乡镇界等）、车站、码头、机场、旅游胜地、有影响或有重要意义的古迹、牌坊等。1：5万、1：5000或更大比例尺的地图还应包括街道中心线、街道路边线（街区线）、立交桥、加油站、驻地以及商场、工厂、公司、大厦、学校、医院、宾馆、花园、电信邮电部门、新闻出版、公检法、渡口等标志性建筑。

五系统功能

　　合众思壮的GPS车辆监控系统提供功能强大的系统功能，包括车载电台管理，车辆信息管理,操作员管理，报警信息管理,地图信息管理等等.为用户提供了丰富的管理功能，并可根据用户的实际使用情况为用户定制一些特殊功能。

基本的功能如下:

1、车台信息管理： 

　　对车台信息进行查询、统计、打印报表及增、删、改的维护工作。可进行车台装车操作。

2、车辆信息管理:

　　可对车辆信息进行查询、统计、打印报表及增、删、改的维护工作。可进行车辆装车台操作。

3、操作员信息管理：

　　对操作员信息进行查询、统计、打印报表及增、删、改的维护工作.可对操作员进行权限分配。

4、日志管理：

　　对日常操作（如工作站登录、车辆查询、区域报警设定、消息发送等)进行查询、统计、打印和删除.

5、轨迹信息管理：

　　车辆轨迹，历史数据回放，指定回放速度。

6、监控窗口管理:

　　增加监控窗口，删除监控窗口，排列监控窗口，选择目标符号

7、地图管理：

　　选择地图,地图地物查询，如地图路径,经度偏移，纬度偏移

8、监控状态管理：

　　区域监控，多目标监控，单目标监控,非监控状态

9、目标查询:

　　呼叫目标，中止呼叫，连续跟踪,取消连续跟踪，刷新车台表，车台统计，取上线车台表

10、车辆查询：

　　输入车牌，车号等,查询车辆

11、设置目标属性

　　* 去零漂设置：速度（公里/小时），是否去零漂

　　＊ 车辆符号：正常目标名称字体颜色，正常目标名称背景颜色，激活目标名称字体颜色，激活目标名称背景颜色，符号宽度，符号高度，最大显示比例，最小显示比例，目标名称显示位置（尾部,左上角，正上方，右上角，右侧，右下角,正下方，左下角，左侧）

　　＊ 误差圈设置：误差圈颜色，误差圈半径（米),误差圈密度

12、设置窗口属性：

　　是否自动换图，是否显示标尺，是否显示比例，是否显示影像图，

13、设置目标显示属性：

　　是否平滑移动目标，是否显示车辆名称,是否显示轨迹，是否显示误差圈,是否是绝对运动，是否进行道路匹配。

14、显示图形显示属性

　　* 标尺设置：标尺背景颜色，标尺前景颜色,窗口背景颜色

　　* 放大镜设置：放大镜密度，放大镜高度，放大比例

　　＊ 轨迹设置：轨迹点颜色，轨迹线颜色，轨迹点半径,轨迹线宽度，是否显示轨迹连线,是否显示轨迹点

六 系统构成

本系统主要由监控调度导航显示终端和指挥中心服务指挥导航系统构成

1监控调度导航GPS车载定位终端：

GPS车载定位终端-白鸽

白鸽HK—G05J

白鸽HK-G05J外观精致，线条简洁,底部微微的弧线设计有利于产品的快速散热.该产品除去不能控制开关车门，不能外接出租车计价器，无模拟输入外，几乎具备“车行健”增强型终端HK—G05A的基本功能和扩展功能.

（1）产品功能

◆ 定位监控　　◆ 远程设置　　◆ 信息通信

◆ 省电功能　　◆ 超速报警　　◆ 里程统计

◆ 远程控制　　◆ 输出控制　　◆ 远程监听

◆ 盲区补偿　　◆ 输入检测　　◆ 握手间隔设置

◆ 语音播报　　◆ 屏幕显示　　◆ 断电报警（须内置电池）

◆ 手动报警　　◆ 车载电话　　◆ 现场程序更新(通过串口）

◆ 电话禁止拨打接听　　　　　 ◆ 位置锁定报警(设防功能）PLA

(2）定位监控功能：

　* 信息交互　　　　* 实时跟踪   

　　＊ 位置查询　　　　* 定位导航   

　　＊ 通话功能　　　　* 远程设置

　　* 用户管理　　　　＊ 超速报警   

　　＊ 报警鉴别　　　　＊ 紧急报警   

（3)产品特点:

32位CPU，1MB的flash

采用高级嵌入式技术，iSys实时多任务操作系统;

采用目前最新的GPS技术，定位灵敏度高达-155。5dBm；

高效的电源保护、提高稳定性；

断线报警功能，防止人为损坏；

支持多监控中心切换、远程维护。

（4）监控功能 

定　　位：利用GPS全球定位系统,实现全天候24小时定位监控，定位精度8米;

跟　　踪:按照设定的间隔时间，让终端向监控中心回传车辆数据；

定距回传:可按照设置的固定距离向中心回传车辆数据；

参数设置：设置IP地址、端口、速度报警参数等；

线路设置：可在系统软件中设置车辆运行的线路参数。

（5）报警功能 

紧急报警：紧急情况下可手动报警，立即上报监控中心，使监控中心立刻知道车辆所在的位置及状态；

超速报警:在监控中心对车辆设定限速后，车载监控单元将在车辆违规超速后自动向中心报警并回传车辆位置、速度、航向信息；

区域报警：在监控中心对车辆设定禁区后,车载监控单元将在车辆违规(驶入禁区或驶离禁区）后自动向中心报警并回传车辆位置、速度、航向信息；

线路报警：在监控中心对车辆设定行驶路线后，在车辆违规后监控中心将自动触发偏航报警；

拖车报警:非法移动车辆时，设备自动报警

电源报警：在车载终端外部电源被切断后,终端自动向监控中心上报电源报警(选配后备电池)。

（6）管理功能

自动里程统计：车载终端每秒计算一次车辆累积行驶里程,随回传数据上报监控中心；

监　　听：报警状态下，可由监控中心启动监听功能（选择配件）;

调　　度：通过显示屏可收发文字信息，实现车辆的管理调度(选配手柄）;

视频监控：通过摄像头监控中心可进行远程视频监控实时获得远程图象（选配摄像头）；

轨迹回放：监控中心可对车辆运行保存历史轨迹在电子地图上进行显示回放。

断电断油：当车辆被偷或被抢时，监控中心可以对车辆进行断电、断油，使车辆熄火(选配熄火继电器）；

远程维护:可通过远程的方式对设备进行维护。

定位方式:GPS全球卫星定位

定位位置精度：≤15m

定位速度精度:≤0。1m/s

数据传送方式：GPRS

电　　源：DC10V～36V

工作电流：≤150mA

峰值电流：≤400mA

备用电池：镍氢电池组 4。8V/500mA

工作温度：—20℃～+60℃

存贮温度:—40℃～+85℃

相对湿度：93％（常温)

机型尺寸：95mm×70mm×33mm

重　　量：240g

2指挥中心服务指挥导航系统

综合应用平台—优易思

综合管理平台结合用户的实际应用，通过业务分析和系统应用模型的设计，并且集合GPS、GIS、通信技术、计算机网络技术将经过处理的信息准确、清晰、合理的显示给用户，为用户的信息化管理和科学决策提供技术手段和帮助。

主要功能

·参数设置：可实现登录服务器、更改密码、地图参数设置等功能

·视图设置:具有鹰眼功能、显示或隐藏目标车辆的详细信息窗口、实现位置查询、车辆跟踪、发送消息、历史回放、停止跟踪、信息显示及更换页面风格等功能    

·车辆设置：具有车辆跟踪、停止跟踪、位置查询、发送消息、开车门/锁车门、通油路/断油路、报警处理、刷新信息等功能

·地图操作:可实现放大、缩小、平移、放大镜、测距离、测面积、选目标、选取、显全图、清除车等功能

·查　　询：可实现命令历史查询、报警查询、历史回放等功能