摘? 要: 依據(jù)珠海120系統(tǒng)的實際研制、開發(fā)，介紹了GPS系統(tǒng)在汽車監(jiān)控領域的一種應用——車輛自動追蹤系統(tǒng),重點介紹了系統(tǒng)的整體結構、系統(tǒng)原理、系統(tǒng)功能、系統(tǒng)的優(yōu)點及系統(tǒng)的技術指標。
關鍵詞: GPS處理器? 黑匣子? GSM? GIS
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1 系統(tǒng)主要組成
1.1 車載系統(tǒng)
1.1.1 GPS處理器(GPSPU)
它是安裝在車輛中的用于持續(xù)計算車輛位置的信息系統(tǒng),它具有體積小、表面不光滑、重量輕的特點。它可以與指揮中心進行通信,也可作為獨立的數(shù)據(jù)記錄器(具有黑匣子)的功能。
GPSPU的構成元器件:
高質量的GPS接受器;一個微型處理器;黑匣子記憶體;通信用的調制解調器;為周邊設備提供的接口;為個人的轉發(fā)器(可選);差分的接受器(可選)。
它是針對移動的物體設計的內部GPS接受器,可接受12頻道和敏感的RF前端,科學的軟件運算方法使該設備在苛刻環(huán)境下,例如在所屬區(qū)域存在高大建筑物、大樹等情況下,也有良好的性能。能夠快速定位,且在信號失去后,能很快地再獲得信號。
1.1.2 微型處理器
在GPSPU盒中有一個用于內部操作系統(tǒng)的處理芯片。它從GPS的接受器中讀取位置輸出,并將當前格式的信息存入主板的存儲器內(或通過可選的內部調制解調器將數(shù)據(jù)傳輸回控制中心)。系統(tǒng)GPSPU的多數(shù)功能是由其軟件提供的,系統(tǒng)可以最大限度地和使用者的系統(tǒng)相兼容。它可以控制輸入/輸出和周邊的附加設備。大部分的微型處理器的功能是由控制中心進行控制。
1.1.3? 黑匣子(數(shù)據(jù)記錄)
GPSPU可持續(xù)地記錄車輛的位置信息并存儲到主板的存儲器內。數(shù)據(jù)的記錄和記錄的頻率可以進行設定以適應不同的需要。因該固定的存儲器是一個固化內存,即使GPSPU系統(tǒng)處于永久無電的情況下。它也能很好的保護數(shù)據(jù)。記錄在GPSPU存儲器中的位置信息一般包括交通工具的身份識別號、日期、時間、緯度、經(jīng)度、速度、GPS狀態(tài)等。
1.1.4? 通信選項
VTS系統(tǒng)使用了當今最先進的技術,可與目前所有的標準通信網(wǎng)絡兼容。當需要用通信連接設備(例如RF,GSM調制解調器)進行遠程的監(jiān)控和操作時,任何一種標準的通信用的調制解調器都可以被使用。大部分通信用的調制解調器都可以加載到該GPSPU系統(tǒng)上。
1.1.5 周邊設備的接口
標準的GPSPU具有3個光阻接口和4個開放的電子輸出端口,它們可以被用于接收或傳回電子信號到其它的設備上,例如門鎖、警報、感應器等等。同時還提供了2個串口通信和1個總線接口,用于可移動的數(shù)字終端,顯示器/鍵盤,差分接受器,警報系統(tǒng),交通工具的控制設備等的連接。
1.1.6 表帶式轉發(fā)/接受器
它是針對個人安全而設計的,車載系統(tǒng)可以接受由表帶式轉發(fā)/接受器發(fā)送的信號完成多項任務。有效作用的直線距離為100m以內。
1.2 控制中心
控制中心為操作員提供了在中心就可以對所有的車輛進行管理的能力。一個控制中心可以同時操作多個通信網(wǎng)絡來對多個車隊進行管理。控制中心提供了可選的客戶服務器設置,還可以提供一個管理用的SQL數(shù)據(jù)庫,包括小組、車輛的種類、車輛的識別、車輛的位置、駕駛員等信息。
如果控制中心的管理員需要或已經(jīng)進行了自動設定的話,位置信息將會通過通信網(wǎng)絡傳輸?shù)娇刂浦行摹Ｔ诟挛恢眯畔⒁院?控制中心將處理這些信息并顯示車輛位置的數(shù)字化的電子地圖。并且在電子地圖中還可以提供改良的周圍環(huán)境地圖。
控制中心可以對車輛進行管理并在電子地圖上顯示其運動軌跡。所有傳入的信息將記錄在控制中心的SQL數(shù)據(jù)庫中,以便日后進行查找,顯示和分析。控制中心的操作員可以即時查詢GPSPU模塊的狀態(tài)或記錄的位置信息,并可以控制GPSPU的基本功能,以及周邊的外圍設備。
1.2.1 即時跟蹤
控制中心可以根據(jù)車隊、車輛的種類、車輛的識別號或以上全部信息查詢車輛的位置信息對其進行即時跟蹤。所有收集到的信息將被儲存在數(shù)據(jù)庫中,以備將來進行查找和分析。
1.2.2 記錄信息
控制中心可以根據(jù)車隊,車輛的種類、車輛的識別號或以上全部信息查詢車輛的位置信息,并將全部的位置信息儲存到數(shù)據(jù)庫中。
一個功能強大的系統(tǒng)工具,允許操作員可以通過選擇可變的回應率和操作員所選擇的日期/時間,按文本方式或電子地圖的方式,查詢記錄在GPSPU或控制中心的數(shù)據(jù)庫中的信息。
1.3? 通信網(wǎng)絡
系統(tǒng)使用當今最先進的通信技術可以和當今任何標準的通信網(wǎng)絡相連接。該通信網(wǎng)絡提供了GPSPU系統(tǒng)和控制中心的連接,以及操作員對GPSPU系統(tǒng)的遠程控制等許多功能。當操作員對GPSPU系統(tǒng)的歷史位置進行查詢時,或對車輛的即時工作進行即時跟蹤時,車輛的位置信息會通過通信網(wǎng)絡傳回給控制中心。附加的周邊設備也可以通過通信網(wǎng)絡來進行遠程控制。系統(tǒng)提供多種通信網(wǎng)絡以適應多種不同通信選項以及語音通信選項。
通信網(wǎng)絡接口
·現(xiàn)存的個人無線電網(wǎng)絡(數(shù)字或模擬的網(wǎng)絡)
·數(shù)字網(wǎng)絡—數(shù)字蜂窩網(wǎng)絡
·專用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡
·現(xiàn)存的集群無線電網(wǎng)絡
·衛(wèi)星網(wǎng)絡
并且它可以同時提供兩種通信選項。
2 系統(tǒng)原理
車載系統(tǒng)接收衛(wèi)星(共24顆,平均分布在6條衛(wèi)星軌道上運行)每秒種發(fā)來的有關衛(wèi)星本身坐標位置的數(shù)據(jù),用戶接收機可根據(jù)三顆衛(wèi)星發(fā)給的數(shù)據(jù)計算出自己的位置數(shù)據(jù),對于移動車輛,則需要第四顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù),以配合計算出移動車輛的移動速度與運動方向。坐標數(shù)據(jù)經(jīng)調制解調器發(fā)射,通過通訊網(wǎng)絡,控制中心通過調制解調器將車載系統(tǒng)發(fā)回的坐標數(shù)據(jù)等信息還原后,與工作站上的電子地圖匹配,并在地圖上顯示被跟蹤車輛的現(xiàn)時正確位置,于是監(jiān)控中心就可非常清楚的掌握車輛的宏觀動態(tài)位置信息和運行狀況。
3 系統(tǒng)功能
·即時的跟蹤系統(tǒng)
·數(shù)據(jù)載入
·智能分配
·貨物和駕駛員的監(jiān)管
·移動通信
·交通工具的監(jiān)管
·線路的顯示和分析
·自動緊急跟蹤和通信
·個人安全保障
·駕駛員輔助導航
·公路上的援救
·遠程控制
4 系統(tǒng)優(yōu)點
·高品質,技術先進,低功耗,模塊化設計
·多種網(wǎng)絡通信接口(具有兩元選項)
·可轉換的通信調制解調器的選項
·GIS工作站
·記錄數(shù)據(jù)的更新率和記錄率的選項
·在沒有衛(wèi)星信號的地方,能提供最近的位置信息
·GPSPU模塊體積小、質量輕,并可以重新編程
·功能齊全的顯示和分析工具
·數(shù)據(jù)壓縮和加密的選項
·控制中心通知GPS失敗的功能
·遠程控制交通工具的功能(亮燈、鎖門、警報、鳴等)
·24小時對交通工具進行監(jiān)管和聯(lián)系
·連接多種外部設備
5 系統(tǒng)的技術指標
·系統(tǒng)容量為一臺圖控計算機可控制2048輛車
·電子地圖的切換達到地圖的消隱時間<2s
·定位精度為車輛的位置精度30m RMS(SAon),15m(SAoff)
GPS數(shù)據(jù)查詢速度為1個車/s。
6 系統(tǒng)的性能指標
· 整個車載系統(tǒng)的防震符合MIL-STD-883的標準
· GPS衛(wèi)星接收機
接收方式:12通道并行接收
跟蹤方式:全視場(All-In-View)
協(xié)議標準:NMEA-0183
接收頻率:L1(1575.42MHz)C/A碼
信號電平:TTL
動態(tài)速度:極限速度:1800km/h加速度:5g
精度:單點定位:26m RMS(SA on)
????差分定位:小于1m
溫度:工作溫度:-30°C～70 °C
??? 關機溫度:-40°C～80°C
濕度:工作濕度:20%～98%
??? 關機溫度:20%～99%
功耗:50mA
電源電壓:直流12V
典型熱啟動時間:<10s
自動初始化時間:<1min
重新捕捉時間:1.6s
· 通信網(wǎng)絡
GSM(900MHz)的性能標準
系統(tǒng)實際傳輸效率:12輛車的信息/s
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參考文獻
1 差分GPS定位技術與應用.北京:電子工業(yè)出版社
2 差分GPS技術及其應用.通信產品世界,1997(3)
3 衛(wèi)星定位器瞄準大眾化市場.中國無線通信,1997(6)