GPS卫星定位原理及其应用GPS定位技术的应用

2020/2/101GPS卫星定位原理及其应用GPS定位技术的应用2020/2/102GPS车辆导航监控系统介绍卫星卫星卫星卫星卫星信号移动用户移动用户车辆导航、定位、监控系统信号传输图位置、报警等信息差分信号、调度命令Radiotower监控中心移动用户2020/2/103概述车载GPS监控调度系统采用了GPS（全球卫星定位系统）技术、GSM（全球移动通讯系统）技术、GIS（地理信息系统）技术和计算机网络通信技术，它是在GSM（移动公众网）的基础上开发的一套社会综合防范和远程监控、通讯、管理、调度系统。利用本监控系统，可以远程无线监控、调度所有在GSM网覆盖范围内的移动目标如警用车辆、出租车辆、租赁车辆、民用车辆等。2020/2/104车载部分硬件部分：GPS信号接收设备与监控中心的通讯设备计算机等控制设备软件部分GPS数据处理与分析软件GIS应用软件（包含报警等特殊功能）交通信息数据库、地图数据库2020/2/105监控中心部分硬件部分：电台等通讯设备计算机等相关设备GPS设备软件部分：GPS数据处理与分析软件GIS应用软件部分交通信息数据库（道路信息、车流信息等）相关的电子地图2020/2/106基本功能模块监控中心部分：1.基本的GIS功能图层的管理、地图浏览、车辆位置的实时显示与轨迹回放最优路径选择（最短路程或最短时间）（可据目标位置选择车辆）搜索功能（搜索指定车辆、指定区域内的车辆、指定单位(地点)附近的所有车辆，指定组号的所有在网车辆）定位功能（车辆与目的地的）地图的编辑功能2020/2/1072．基本的GPS功能GPS信号的接收与处理计算并向移动用户发送差分改正量（伪距或位置）3．其他功能接收并处理移动用户发送过来的信息向移动用户发送各种监控与调度信息报警处理：1.显示报警车辆的信息。2.显示报警车辆附近的警力情况。3.对报警车辆进行单屏专门跟踪，轨迹回放分析案情。4.进行遥控熄火。2020/2/108车载（移动用户）部分：1.基本的GIS功能最优路径选择（最短路程或最短时间）（可据目标位置选择最佳道路）路口转向与待行距离的多媒体提示（数据与语音）2．基本的GPS功能GPS信号的接收与处理计算并向监控中心发送位置信息接收监控中心的差分改正信息并进行位置修正或直接接收监控中心改正后的位置信息3．其他功能向监控中心报警或发送求助等信息2020/2/109几个需要关注的问题：差分方式的选择通讯方式的选择(无线通讯链路的选择)：建立专用网，单频点电台或集群电话；租用公众网，GSM网，微波网，调频幅载波等接收机的选择（使用在低信噪比S/N下仍然能工作的接收机，采用你能够同时接受GPS与Glonass卫星信号的接收机）信号中断（信号屏蔽）时导航定位的解决方式（使用GPS与惯导系统INS结合（较贵）或用GPS与船位推算系统DR相结合），即如何保证车辆连续准确导航。GIS开发工具的选择：控件式（MapInfo公司的Mapx或Esric公司的MapObject控件等）2020/2/1010用途：1．进行车辆的定位导航2．进行车辆的有效调度与安全管理防盗监控管理3．交管部门进行交通管理采用GPS导航监控系统可以有效地利用现有道路设施,减少拥挤,便于集中管理调度,为驾驶员提供足够的交通、服务、公安、娱乐等信息,特别是动态交通信息,还可进行特殊车辆的不间断跟踪监控和重要车辆的安全报警等2020/2/1011系统设计1.系统设计的目标2.系统组成与原理3.数据库系统设计4.系统设计主要功能5.电子地图数据制作2020/2/10121.系统设计的目标综合利用动态GPS定位技术、GSM无线通信技术、GIS技术，开发建设一套基于网络运行于计算机软硬件的基础上，按照规范化的信息分类标准和统一的地理空间关系，对移动车辆进行实时精确的定位，远程控制和车辆动态监控服务体系。利用本系统实现车辆的各种数据信息的分析、处理、反馈，它可协助车辆的调度监控人员及时准确合理地调度车辆，有效处理车辆紧急事件，从而有效监控与管理车辆。2020/2/10132.系统的组成原理（1）组成监控调度中心：整个系统的通信核心，负责与移动智能终端的信息交换，提供友好界面，满足监控调度高效管理要求。无线通讯网络：监控调度中心与移动目标之间的数据传输通道，利用现有GSM网络既保证数据传输稳定性，又减少投资。移动智能终端:用于接收GPS定位信号与调度信息，发送车辆状态检测信息，它是通过GSM短信通道与监控调度中心间实现数据双向传输。2020/2/1014（2）原理本系统采用以端对端和端对中心互联网通信共存的两种方式来实现GPS智能终端与监控调度中心之间信息相互传输，借助于GIS软件平台和数据平台按照一定的算法作出决策判断，发出监控调度指令，响应、处理调度结果，并将有关数据汇总、存档、输出、检查与分析。2020/2/10153.数据库系统的设计数据库系统车辆数据库客户资料库司机数据库命令信息数据库GPS信息数据库电话号码数据库用户数据库2020/2/1016各模块设计作用车辆数据库：用于管理和存储车辆的信息；客户资料库：管理车辆和车主的详细资料；司机数据库：对监控车辆的司机信息进行管理和维护；命令信息数据库：对监控调度中心的监控调度信息与指令进行管理；用户数据库：对操作用户的权限进行管理和维护；GPS信息数据库：管理和维护有关的GPS定位记录信息；电话号码数据库：管理和维护入网的移动电话号码信息。2020/2/10174.系统设计主要功能（1）远程调度功能监控调度中心实时掌握被监控车辆的的位置、运行轨迹和运行速度，在有效范围内实现计算机智能化调度管理车辆；（2）跟踪监控功能监控调度中心能对其管辖的车辆进行实时跟踪,能随时掌握跟踪车辆的行踪；（3）GIS的电子地图功能实现地图放大、地图缩小、地图漫游、距离测量、中心定位等操作；（4）车辆历史数据查询功能数据库系统，按照先进的科学统计方法保存车辆的信息，方便实现信息查寻；2020/2/1018（5）车辆轨迹回放功能根据历史纪录动态回放轨迹，有利于管理或安全部门掌握车辆历史运行轨迹；（6）防盗功能车辆非正常开门将引发防盗器工作，移动智能终端自动向监控调度中心发出报警信息，监控中心通知车主而免于被盗；（7）远程无线报警功能司机遇险（抢劫或盗窃）时，可按动紧急报警按钮将报警信号通过GSM网络发送监控调度中心。监控调度中心通过计算机网络系统和GIS电子地图，在地图上显示报警点并实现自动监听，这样监控调度中心清楚掌握车内情况，联合110迅速有效打击犯罪分子；2020/2/1019（8）断油断电功能当监控调度中心收到报警信号时，根据实际情况通过发送遥控熄火指令，强制熄灭机动车发动机，这样实现远程控制车辆的功能；（9）双向通话功能车载移动端具备车载电话功能，控制中心与司机可进行双向通话；（10）空间分析功能通过GIS平台实现指定范围内的车辆位置分析功能，从而完成辅助决策。（11）地名定位功能通过GIS平台实现地名定位。2020/2/10202020/2/10212020/2/1022主要界面设计2020/2/10232020/2/10242020/2/10252020/2/10262020/2/1027电子地图数据制作（1）通车道路体系及附属设施桥梁、隧道、道路中心线、道路边线、道路形状（面）、铁路；（2）水系河流（主干、次级河流）、湖泊水库；（3）行政区划与绿地主城区行政区划图、公园、动植物园、体育场；（4）注记市、区级政府机关驻地名称：街道办事处、乡镇政府、区属政府机关驻地、公安局、分局、派出所驻地、学校、宾馆酒店、医院、大型商场、银行等。2020/2/1028车载GPS监控调度系统的软件开发系统结构系统开发的特点2020/2/1029系统结构本系统采用的是组件式GIS和万维GIS(WebGIS)结合的开发模式采用目前成熟的C/S和B/S结合的网络计算机模式。2020/2/1030车载GPS监控调度系统WEB浏览器客户端服务器端GPS消息服务器数据库系统WINDOWS2000SERVERGPS监控调度中心软件MAPX数据库系统GPS车载终端GSM协议Tcp/ipTcp/ip2020/2/1031系统开发的特点（1）使用组件式GIS开发技术MapX作为空间数据操作的基础软件，采用组件式GIS技术将其集成到本系统中；组件式GIS是基于标准的组件式平台，各个组件之间不仅可以进行自由、灵活的重组，而且具有可视化的界面和使用方便的标准接口，允许跨语言应用的组件提供的GIS。2020/2/1032（2）信息传输多方式性车载GPS监控调度系统不仅是一套GIS与GPS的应用系统，同时也是GSM的应用系统。本系统的稳定运行需要短信通讯畅通，从而保证信息的及时性。目前的短信通信因用户量庞大，其堵塞可能性很大，解决办法是多种短信传输方式进行信息传输。具体实现包括两种方式：一种是利用ISMG（互联网短信网关）收发消息，另一种是利用移动电话点对点方式。二者结合能够确保数据传输畅通与及时性。2020/2/1033（3）消息查询专用线程技术GSM短信是本系统的主要消息载体,短消息的获取工作是服务器端重要环节。由于《中国移动通信互联网短信网关接口协议》(CMPP)提供短消息查询函数是一个无限循环函数，在等待消息时，整个程序的主线程都被这个循环独占，这使其他的函数无法执行。GPS消息服务器，既要从中国移动网关获取短消息，又要把获取的短消息发送到各个GPS服务端，这要求为短消息查询函数提供一个单独线程，经过多次试验和相关问题研究论证，最后采用多线程编程技术，为短消息的获取函数单独创建一个线程即不管短消息等待与否，程序的主线程都能够顺利的进行。2020/2/1034消息查询专用线程技术示意图GPS车辆GSM基站短消息服务中心GSM消息接收发送模块（硬件）GSM消息接收发送控件（本地模式）网络服务类模块GPS客户端控件IP协议GSM消息接收发送模块控件（专线接入模式）控制指令控制指令控制指令GPS数据GPS数据GPS数据GPS数据GPS数据控制指令控制指令发送与接收的短信专线无线电波传送消息GPS数据获取方式结构图2020/2/1035（4）消息缓冲技术在利用ISMG（互联网短信网关）收发消息情况下，随着监控车辆增多消息可能出现涌进情况，如果短消息服务器读取速度慢，就有可能出现数据丢失。因此，我们在获取一定消息数量后，在内存中开辟缓冲区，并且在其中建立一个序列，将得到的消息往序列中发送。短消息服务器就从此序列中读取收到的短消息，然后将得到的短消息发送给各个客户端。采用消息缓冲技术后，ISMG（互联网短信网关）消息不会出现丢失的情况。