华软GPS卫星监控管理系统文档格式.docx

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GPS全球定位系统简介

GPS是英文NavigationSatelliteTimingandRanging/GlobalpositioningSystem的字头缩写词Navstar/GPS的简称。

它的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。

现在国际上已经公认，将这一全球定位系统简称GPS。

这套定位系统是由美国国防部出资约100亿美元开发的一种最新无线电导航系统。

该系统是继“阿波罗”号登月飞船和航天飞机之后的第三大航天工程。

它具有高精度、全天候、全球覆盖能力。

美国政府将于本世纪末用它取代现有的绝大部分无线电导航系统，目前GPS系统的全部24颗卫星已经部署完毕。

尽管系统是由美国国防部提供资金的，但是国防部和运输部达成协议，提供一个面向民用用户的标准定位服务（SPS），定位精度约为100米（95%）。

这就意味着全球所有人均可免费享受GPS提供的导航服务。

　　GPS系统包括三个部分：

空间段、地面段和用户段。

空间段由24颗分布在6个等间隔轨道上的卫星组成。

卫星分布可保证全球任何地区，任何时刻都有不少于四颗卫星以供观测，24颗卫星中有3颗做为备份。

这些卫星位于距地球约2万公里的高空，轨道周期约为12小时。

每个轨道平面上有4颗卫星。

这些卫星以两种频率向地面发射导航电波，一种是1575.42MHz（L1），一种是1227.6MHz（L2）。

在L1载波上调制有1.023MHz的伪随机码——粗捕获码（Coarse/Acquisition码）和10.23MHz的伪随机码——精捕获码（P码）；

在L2载波上只调制有精捕获码（Precise码）。

对每一个卫星而言其C/A码或P码是不一样的，接收机就通过随机码的不同来区分不同的卫星，这种技术称为码分多址（CDMA）。

每个载波上同时也调制有50bps的有关卫星星历、时钟等等的修整数据。

用户可以用至少4颗卫星来确定自己的导航参数：

纬度、经度、高度、和时间。

地面段由监控站、主站和注入站组成。

监控站共四个分别设置在大西洋、太平洋和印度洋的岛屿上，用于收集各地的大气层，尤其是电离层及其它因素对电波传输延迟的影响，同时对各个导航卫星进行监控，再将数据传送到主控站。

主控站完成卫星星历、时钟漂移和卫星传输延迟等参数的计算，再由注入站每隔12小时发射到卫星。

主控站的时钟与所有卫星时钟是以原子钟为基准进行同步的。

用户段就是GPS接收机。

GPS接收机通过接收多颗卫星信号来解算出自身位置，以实现定位和导航。

GPS接收机使用环境可分为中、低动态接收机；

按所接收信号分为单频C/A码接收机和双频（P码或Y码）接收机等。

GPS接收机仅接收数据，因此在同一区域中可有任意数目的用户使用GPS信号。

※GPS的基本定位原理

卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息，用户接收到这些信息后，经过计算求出接收机的三维位置，三维方向以及运动速度和时间信息。

目前GPS系统提供的定位精度是优于10米，而为得到更高的定位精度，我们通常采用差分GPS技术：

将一台GPS接收机安置在基准站上进行观测。

根据基准站已知精密坐标，计算出基准站到卫星的距离改正数，并由基准站实时将这一数据发送出去。

用户接收机在进行GPS观测的同时，也接收到基准站发出的改正数，并对其定位结果进行改正，从而提高定位精度。

差分GPS分为两大类：

伪距差分和载波相位差分。

1．伪距差分原理

这是应用最广的一种差分。

在基准站上，观测所有卫星，根据基准站已知坐标和各卫星的坐标，求出每颗卫星每一时刻到基准站的真实距离。

再与测得的伪距比较，得出伪距改正数，将其传输至用户接收机，提高定位精度。

这种差分，能得到米级定位精度，如沿海广泛使用的“信标差分”。

2．载波相位差分原理

载波相位差分技术又称RTK（RealTimeKinematic）技术，是实时处理两个观测站载波相位观测量的差分方法，即将基准站采集的载波相位发给用户接收机，进行求差解算坐标。

载波相位差分可使定位精度达到厘米级，大量应用于动态需要高精度位置的领域。

※GPS系统的特点

全球、全天候工作，能为用户提供连续、实时的三维位置、三维速度和精密时间，不受天气的影响；

定位精度高，单机定位精度优于10米，采用差分定位，精度可达厘米级和毫米级；

功能多、应用广：

GPS不仅在测量，导航，测速，测时等方面得到更广泛的应用，而且其应用领域不断扩大。

※GPS系统的应用

1、GPS在导航中的应用

主要是为船舶，汽车，飞机等运动物体进行定位导航。

例如：

船舶远洋导航和进港引水；

飞机航路引导和进场降落；

汽车自主导航；

地面车辆跟踪和城市智能交通管理；

紧急救生；

个人旅游及野外探险；

个人通讯终端（与手机，PDA，电子地图等集成一体）。

2、GPS在授时校频的应用

电力，邮电，通讯等网络的时间同步；

准确时间的授入；

准确频率的授入。

3、GPS在高精度测量的应用

各种等级的大地测量，控制测量；

道路和各种线路放样；

水下地形测量；

地壳形变测量，大坝和大型建筑物变形监测。

4、GPS在GIS的应用

工程机械（轮胎吊，推土机等）控制；

精细农业。

第二章GPS监控系统综述

GPS系统的发展情况

从1998年底开始，GPS车辆监控系统市场出现了快速发展的势头。

经过几年的调整与酝酿，市场以及产品技术趋于逐步成熟。

在此过程中我国的GPS车辆监控系统技术有了较大的提高与发展，各种不同的通信系统专业网、集群网、公用网等为GPS车辆监控系统提供了多样的通信组网方案。

采用GSM（CDMA）系统短消息进行通讯方法使得建立全国性大规模的监控系统成为可能。

从2000年5月起，美国放弃对GPS全球定位信息系统的民用C/M编码进行SA（SelectiveAvialability）限制，更使得GPS车辆监控定位的硬件成本费用下降，而定位精度上升到一个新的台阶。

2.2华软车辆GPS监控系统的简介

一、中心监控部分

GPS系统即全球卫星定位系统，是利用GPS卫星向地面目标发射定位信息，经过GPS处理系统处理后，将车辆位置及特征信息通过无线网络传到指定的控制中心（采用无线网络GSM（CDMA）），通过GIS（地理信息系统）将移动目标显示在设备上，同时控制中心也可以将响应的控制指令发送到移动终端，对车辆进行远程操作。

广泛适用于各种车辆的防盗，反劫，调度，管理和救援。

2.2.1关键技术 

（1）.GPS

GPS是英文NavigationSatelliteTimingandRanging/GlobalpositioningSystem的字头缩写词Navstar/GPS的简称。

（2）.GSM（GPRS）（全球通讯移动系统）

GSM是目前国内覆盖最广，系统可靠性最高，话机持有量最大的数字移动通讯系统。

GSM以统一的方式向各地用户提供所有电信业务的国内和国际漫游。

用户身份鉴别可保护网络避免无权用户使用。

GSM系统可提供数据业务（GPRS），短消息业务（SMS）等多项功能。

GPS多功能车辆跟踪服务系统则是采用了GPRS或SMS功能实现固定站与移动站之间的数据传输。

（3）．GIS（管理信息系统）

GIS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而被广泛运用在各个领域。

在GPS多功能车辆跟踪服务系统中，主要用于对矢量地图显示和管理以及对受监控的移动目标的位置的显示。

（4）．计算机数据处理技术

　　在广东华软科技有限公司的各种系统中，数据库技术、互联网（包括局域网）技术、多媒体、电子等各方面的技术都有所体现。

2.2.2系统性能

（1）系统处理能力：

根据不同需求，满足20辆——300000辆汽车的服务信息处理。

（2）系统稳定性：

系统提供全年365天，每天24小时不间断运作，采用双机分担技术。

其中一台主机出故障，另外一台可以自动接管其任务。

（3）系统升级性：

运行本系统所配备的主设备可随着系统负荷增加，可通过升级配件或软件升级。

2.2.3系统特点 

（1） 

适应性广：

广泛适用于各种车辆的防盗，反劫，调度，管理和救援，。

（2） 

服务范围广：

系统将GPS和GSM（CDMA）结合起来，服务覆盖的地域和GSM（CDMA）网同步。

（3） 

通讯兼容性强：

同时兼容GPRS、CDMA-1X、SMS短信息和语音网关，信息传输可靠性高，支持GPRS、CDMA等新一代通信方式。

（4） 

投资成本低：

系统采用结构化设计，网络化结构，采用当今流行的INTERNET/INTRANE技术，投资小，利用GSM（CDMA）作为该系统的通信链路，解决了通信网络建设投资大，系统维护困难和申请频率等难题。

2.3GPS车辆监控系统的总体结构图

2.4华软GPS车辆监控系统的功能简述

多窗口监控:

GPS监控:

1. 

车辆定位查询功能

控制中心根据需要可随时了解网内所有车辆的实时位置，被查询车辆收到中心命令后会自动向中心发送其所在位置的具体信息，并在电子地图上面显示。

2.防劫（防盗）报警功能

功能的突出特点之一就是能最大限度地保护驾驶员的生命及财产安全。

当汽车被盗抢时，司机按动保密报警按钮或遥控报警按钮，中心就能马上收到报警信号，中心确认报警后可随时对汽车进行监听或实时跟踪，并在GIS终端显示其行驶轨迹。

3.电子围栏功能

通过电子围栏设置一定的活动范围，限定车辆在一定的区域内或路线行驶，一旦超出此范围，系统就会自动报警。

4．防劫处警功能

中心确认报警，可通过断油断电等方式锁定车辆，配合快速出动警力。

5．实时调度功能。

监控中心主动了解用户的地理位置及具体信息，控制中心能利用短消或语音对网内车辆进行调度。

6.救援求助功能

用户遇到紧急事情需要服务中心帮助，可按求助按钮，设备将把求助信息传到服务中心，并自动拨通中心服务电话，用户可通过电话手柄与中心联系，中心会采取相应措施为用户服务。

7.轨迹记录/回放功能

系统可以将被监控车辆的运行轨迹自动记录下来，并能重复播放，为事后的案情分析或处理提供可靠证据。

约派车管理:

1．客户约车

任何客户可以通过语音电话向中心预约派车，中心接线员记录客户资料，确认客户上车地点。

2．中心派车

中心根据客户约车资料，可通过GIS系统方便地进行区域呼叫的方式呼叫车辆，车辆愿意接受任务确认后向符合约车要求的汽车终端发送具体派车信息。

3．任务确认

当客户上车（约车任务完成）时，终端给中心发来确认信息，中心记录，存档。

GIS管理:

1.地图操作

电子地图的缩放、漫游等。

2.GIS查询

方便查找GIS数据库，支持模糊查询，可快速方便查询出道路、建筑物位置信息。

3.图层管理

图层可见性控制与图层显示优先性控制。

4.鹰眼功能

显示当前窗口在全图中的位置，当前窗口换图时，鹰眼自动进行相应变化。

鹰眼进行漫游。

通过改变鹰眼中窗口位置可改变相应的主窗口地图显示区域。

5.GIS信息可更新

可对GIS信息进行添加更新。

使GIS系统信息更趋详尽。

6.网上查询

可通过INTERNET查询监控车辆位置及状态。

2.5华软GPS车辆监控系统模块组成

2.5.1GPS监控端系统

车辆定位

2. 

电招调度车辆

3. 

信息发布

4. 

地物查询

5. 

报警处理

6. 

车辆控制

7. 

通话设置

8. 

报警设置

9. 

自定义报警设置

10.车台功能设置

11.目标显示设置

12.用户资料管理

13.GIS/GPS地图管理

2.5.2数据统计报表（MIS系统）

按报警类型查询车辆和统计图

按车辆类型查询报警和统计图

里程油耗查询和曲线图

运营费统计和曲线图

温度查询和曲线图

速度值统计和曲线图

通信费用统计和曲线图

操作日志统计报表

信息发送查询统计

2.5.3 

服务端控制系统

通信模块

远程连接模块

数据分配模块

授权管理模块

数据管理模块

InternetWEB处理模块

手机查询处理模块

自动扣费模块　

3.1GPS监控端系统（兼容多种GPS车台）

1.车辆定位：

A、单次呼叫

B、定次呼叫

C、连续呼叫

D、GPRS呼叫

E、停止呼叫

2.历史轨迹回放：

3.电招调度车辆：

A、空载车辆

B、满载车辆

C、部车辆

4.信息发布：

A、发向手机

B、发向车台

C、发向车主

D、发向司机

E、发向联系人

5.地物查询：

A、模糊查询

B、层查询

6.报警处理：

A、终止报警

B、劫报警确认

7.车辆控制：

A、断电断油

B、恢复行驶

C、设置监听

8.通话设置：

A、授权通话类型

B、设置通话号码

C、取消通话号码

D、查询通话号码

9.报警设置：

A、设置区域报警

B、取消区域报警

C、设置速度报警

D、取消速度报警

A、启动超速声音提示

B、设置温度报警

C、取消温度报警

D、设置偏航报警

10.自定义报警设置：

A、设置自定义报警

B、启动自定义报警

C、闭自定义报警

11.自动监控：

A、打开自动监控

B、闭自动监控

12.读取黑匣子记录

13.车台功能设置

A、分配车台组号

B、设置监控中心短信号码

C、设置辅助中心短信号码

D、读取车台密码

E、车台冷启动

F、读取里程数

G、恢复出厂设置

H、读取车台设置参数

I、设置中心IP地址

14.目标显示设置：

A、标注显示选择（编号、车牌号、SIM卡号、不显示、车主手机号、司机手机号）

B、轨迹显示选择（不连线、连线）

C、迹连线选择（显示、不显示）

15.数据资料管理：

A、用户资料管理：

（车辆、车主、司机、联系人、单位、客户、车台、维修记录）

B、操作员资料管理：

16.GIS/GPS地图管理：

A、GIS地图显示功能

1）放大：

地图可以无级放大。

操作方式可以采用点击入大一倍、在地图上选取一定区域放大至整个窗口显示、放大至特定比例尺等。

2）缩小：

地图可以无级缩小。

操作方式可以采用点击地图缩小一倍、选取一矩形区域后将当前窗口显示区域缩小显示在矩形范围、缩小至特定比例尺等。

3）快速漫游：

按住右键，即可实现快速而平滑的地图漫游功能，还可以非常方便地调整漫游速度，同时显示漫无边际游轨迹。

4）鹰眼：

鹰眼中地图本身也可放大缩小，进行右键漫游。

通过改变鹰眼中窗口位置框的尺寸和位置可改变相应的主窗口地图显示区域。

5）刻度标尺：

在监控窗口左上角显示了经纬度标尺，用户可选择关闭及显示标尺，标尺的前景和背景颜色都可由用户设定。

6）地图比例尺：

在监控窗口的右下角显示当前监控窗口地图的比例尺。

7）长度量算：

在地图上通过鼠标左键点击选择一折线，双击鼠标将出现对话框，显示该多边形的周长和面积。

8）模糊查询：

只需输人任何一个字，就可以查出包含该字的道路和地物名称。

9）最近地物查询：

可以查询任何区域的地名或建筑物的名称。

10）最优道路查询：

可以查询任意起点出和终点之间的最优道路。

并以另外的颜色直观的显示在电子地图上（须甲方提供带道路中线图层的电子地图）

11）图层管理：

通过图层管理器，可以控制地图上某一图层是否显示，是否能够查询。

17. 

GPS监控显示功能

控窗口的添加、删除：

用户可以任意添加/删除监控窗口（删除时保证不能删除最后一个窗口）。

每个监控窗口可以采用不同的监控状态，监控不同的车辆，监视不同的区域。

2.多目标监控：

在同一个监控窗口中同时监控多个目标。

3.分组监控：

系统根据需要可以对监控目标进行分组，并且指明监控窗口监控的组号，此时监控窗口仅仅显示组号和监控窗口组号相同的目标。

4.目标锁定跟踪和自动切换地图：

在多目标监控和分组监控状态下，监控窗口可以指定一个目标为锁定跟踪目标。

当锁定目标运动出当前监控窗口地图显示区域时，系统将自动切换地图显示区域或者切换地图（需要多幅地图支持）。

5.单目标监控：

在一个监控窗口中仅仅监控一个目标。

当该目标运动出当前监控窗口地图显示区域时，系统将自动切换地图显示区域或者切换地图。

6.区域监控：

监控窗口仅仅监控当前选择区域。

目标运动到该区域进行显示；

一旦目标离开此区域则不予显示。

7.显示目标轨迹：

目标运动的轨迹可以用点或者连线的形式显示出来。

轨迹点和轨迹连线的属性（宽度、颜色）可以设置。

8.报警数据声光提示：

接收到报警数据后，用比较醒目的符号状态显示目标，同时伴以声音提示。

18. 

数据统计报表（MIS系统）

a） 

按报警类型查询车辆和统计图：

（按时间段查询统计有该报警类型记录的全部车辆）

进区域、出区域、超速度、温度、盗警、密码错误、非法启动、抢劫、天线开路、电源断电、设备故障、开车登记、停车登记、开门报警、路桥费缴纳、车辆维修、开启油盖、偏航）

b） 

按车辆类型查询报警和统计图：

（按时间段查询统计：

单一车辆、某车队、全部车辆的所有报警记录）

进区域、出区域、超速度、温度、盗警、密码错误、非法启动、抢劫、天线开路、电源断电、设备故障、开车登记、停车登记、开门报警、路桥费缴纳、车辆维修、开启油盖、偏航

c） 

里程油耗查询和曲线图（按时间段查询统计：

空载车辆、满载车辆---单一车辆、某车队、某公司、全部车辆等的行驶里程值和油耗量）

车辆编号、车牌号码、司机编号、司机名称、空载/满载的次数、开始时间、终止时间、开始里程数、终止里程数、行驶里程数、油耗、里程数统计、油耗量统计。

d） 

运营费统计和曲线图：

按时间段查询统计任何车辆的运营费。

车辆编号、车牌号码、司机编号、司机名称、满载的次数、开始时间、终止时间、开始里程数、终止里程数、行驶里程数、运营金额、统计金额。

e） 

温度查询和曲线图（按时间段查询统计单一车辆的温度变化情况）

车辆编号、车牌号码、司机编号、司机名称、最高温度值、最高温度值、实际温度值、时间。

f） 

速度值统计和曲线图（按时间段查询统计单一车辆行驶速度情况）

车辆编号、车牌号码、司机编号、司机名称、最高速度值、最低速度值、实际速度值、是否报警（是/否）、时间。

g） 

通信费用统计和曲线图：

单一车辆、某车队、全部车辆的通信费用）

车辆编号、车牌号码、车主姓名、车主电话、查询类型（手机查询/WEB查询/监控中心）、查询次数、主叫号码、操作内容（位置查询/通话/发布信息/下发指令）、查询日期、

h） 

操作日志统计报表：

（按时间段查询统计任何操作员对系统的操作记录情况）

i） 

信息发送查询统计：

查询监控人员下发给车台设备和车台发送给中心的的信息内容；

操作员姓名、类型（下发/接受）、车辆编号、车牌号码、车主姓名、车主电话、信息内容、时间。

j） 

GPRS流量统计报表和统计图：

单一车辆、某车队、全部车辆的UDP和TCP流量）

车辆编号、车牌号码、车主名称、车主电话、UDP流量、TCP流量、流量合计、统计时间。

3.2服务端控制系统

k） 

通信模块：

将收到的各种数据转发给车台或分中心。

l） 

远程连接模块：

给任何分中心或监控端通过互联网连接互通数据信息。

m） 

授权管理模块：

授权某一个分中心或某一个监控端只能在授权范围内的车辆才能监控。

n） 

数据管理模块：

将车台或监控中心的数据处理信息进行入库、统计报表、查询记录。

o） 

InternetWEB处理模块：

供给通过互联网连接到服务器进行车辆监控并将图片信息传输给访问的电脑。

p） 

手机查询处理模块：

通过短信发送特定的数字就可以查询车辆位置信息。

q） 

自动扣费模块：

每次下发的短信自动扣减按设定的金额，但系统数据库里的金额为0时或服务时间到期时，系统就不能以短信行驶下发命令并通知监控端。

3.3InternetWeb查询系统软件

用户可通过Internet直接联接到调度中心的服务器进行远程的实时查询、发送查询信息、修改密码.

3.4手机查询系统软件

用户可通过自己的手机发送短信到服务中心短信号码查询车辆位置，同时以短信文本内容专发给车主的收机。

例子：

车主、货主可用手机发短信到“监控中心短信号码”即可查询到车辆的行驶状况、位置。

回复车辆情况如：

编号为10002车牌为粤A8899的车辆正在广东省广州市天河区黄埔大道时速85公里/小时向西方向行驶，距离体育中心3公里处，在家乐福商场门口。

第四章GPS在物流产业中的应用

4.1实时监控功能：

　　在任意时刻通过发出指令查询运输工具所在的地理位置（经度、纬度、速度等信息）并在电子地图上直观地显示出来。

　　4.2双向通讯功能：

网络gps的用户可使用gsm的话音功能与司机进行通话或使用本系统安装在运输工具上的移动设备的汉字液晶显示终端进行汉字消息收发对话。