GPSGSM车辆监控及指挥调度系统2.docx

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GPSGSM车辆监控及指挥调度系统2

GPS/GSM车辆监控及指挥调度系统

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一概述

GPS/GSM车辆防盗报警及调度指挥系统是智能交通系统（ITS）的重要组成部分，它集全球定位技术（GPS）、蜂窝移动通信技术（GSM）及地理信息系统技术（GIS）于一体，实现车辆的防盗报警、调度指挥，为交通部门及企、事业单位及个人用户实现车辆管理现代化提供了强有力的技术支持。

GPS/GSM车辆防盗报警及指挥调度系统的主要功能是将装有GPS接收机的移动目标的动态位置（经度、纬度）、时间、状态等信息，实时地通过无线通讯链路传输至监控中心站，而后在具有强大的地理信息查询功能的电子地图上进行移动目标位置及运动轨迹的显示，并对目标的速度、运动方向、车辆状态等用户感兴趣的参数进行监控和查询，为调度指挥提供可视化依据，提高车辆的运营效率，并确保车辆的安全。

特别适合公交车部门、出租车公司、公安、银行、保险、机场等单位对车辆的监控和调度指挥。

GPS/GSM车辆防盗报警及指挥调度系统主要由三大部分组成，GPS部分（包括GPS星座，GPS接收机及相应天线），GSM通信部分（包括通信控制器，GSM通信模块，GSM网以及数字数据网）和GIS处理部分（包括硬件服务器，软件电子地图，信息数据库、显示等）。

本系统中移动目标与调度监控中心之间定位信息与控制信息的发送与接收亦可分成两部分，在移动目标与短消息中心之间利用GSM网，在短消息中心与调度指挥中心之间采用现有的有线数据传输网（如DDN，ISDN等）。

定位信息的传输除了GSM通信方式外，还有其他若干种方式可以考虑，如集群电台、单信道电台等。

鉴于GPS系统可以快速、精确的给出移动目标的位置信息，车载台中的通信控制器可以实时给出移动目标的状态信息，所以通过GSM网的通信功能就可以在远端实时获取该移动目标的位置、状态信息，再通过大屏幕电子地图显示，就相当于将远端的移动目标虚拟到调度指挥中心从而实现了移动目标的调度指挥。

二系统组成

2.1系统结构

GPS/GSM车辆防盗报警及指挥调度系统的主要由三大部分组成，GPS部分（包括GPS星座，GPS接收机及相应天线），GSM通信部分（包括通信控制器，GSM传输模块，GSM网及相应的有线传输部分）和GIS处理部分（包括硬件服务器，软件电子地图，信息数据库、显示等）。

结构简图如下页所示。

2.2系统原理

GSM网部分属于公共设施,无需再建，在本系统中主要通过其来传输GPS定位信息、车辆的报警信息和调度中心的控制信息。

信息采用短消息方式来传递，因其占用GSM的控制信道，故在传输定位数据的同时还可以传输话音。

监控中心主要由服务器、显示控制器、显示器、差分基站（非差分系统无差分信息采集终端和差分基站）、指挥终端、查询终端、处警终端等组成。

移动站的位置信息与状态信息通过GSM网以短信息方式传至短消息中心，短消息中心采用DDN或ISDN等方式将这些信息发至服务器，服务器根据信息的不同而做相应的处理，如：

将位置信息送至显示控制器，通过电子地图实时将移动站的位置显示出来，将报警信息送至处警终端。

差分信息采集终端读取差分基站的差分信息，然后将差分信息送至服务器，服务器调用相应的软件模块将差分信息以短消息方式送至短消息中心，然后以广播方式将差分信息送至各个移动站。

移动站安装在车辆及其他移动设备上，它主要由GPS接收机，天线、处理单元、GSM模块，免提设备等组成，GPS接收机通过天线将GPS卫星定位数据解调，处理单元通过串口接收，在对数据进行编码后，通过GSM模块发送至短消息中心。

报警功能主要在车辆以及移动设备出现故障或预警情况下使用，驾驶员可按下隐蔽的报警按钮发出报警信息，或与车辆报警器联锁、自动发出报警信息，报警信息包括移动目标的编号、状态、位置等信息，调度中心收到报警信息后可远程遥控该车辆或移动设备执行熄火、锁车等各种操作

三系统功能与特点

3.1系统功能

GPS/GSM车辆防盗报警及指挥调度系统是把GPS技术、现代蜂窝移动通信技术（GSM）和地理信息技术（GIS）综合在一起的高科技系统。

其主要功能是将任何装有GPS接收机的移动目标的动态位置（精度、纬度、高度），时间，状态等信息实时地通过GSM网传至调度中心，而后在具有强大地理信息处理、查询功能的电子地图上进行运动目标的轨迹的显示，并能对目标的准确位置、速度、运动方向、车辆状态等用户感兴趣的信息参数进行监控和查询，对预警情况可发送特定的报警信息，从而确保移动目标的安全，方便调度管理，提高运营效率。

本系统应用广泛，特别适合公交、出租车公司、公安、保险、部队、机场等单位对车辆的防盗报警与调度管理。

主要功能如下：

●车辆实时监控：

车辆行驶轨迹，状态等信息可实时显示在调度中心的电子地图上，保障调度中心对车辆的实时监控。

●轨迹回放：

车辆的轨迹可以实时存储，并可在事后进行重放。

●路径选择：

具有按指定条件进行路径选择的功能。

●语音联络：

系统在传输车辆的位置信息同时还可以双向通话。

●信息查询：

散户可通过Internet实时查询授权车辆的位置、状态等信息。

●特殊事件报警：

当遇到特殊事件时可实时向调度中心报警，并可将车辆的实时位置以特殊的标记显示。

3.2系统特点

●投资小，见效快，无需建立通信基站和通信网，无需申请频点。

●容量大，可实现对成千上万辆车的调度要求。

●范围广，可实现全国乃至周边30多个国家和地区的自动漫游。

●实时性强，对重点车辆的采样周期可小于10s，且可随意设置和更改。

●可实现数话兼容，在传送定位信息的同时可全双工通话。

●可与公安110、急救120、消防119等联网控制。

●在电子地图上实时显示车辆的地理位置和状态。

●可对车辆进行全方位、不间断、高精度监控，用户可随时掌握车辆行踪。

●可在遇劫、被盗、急病等紧急情况下，自动或人工向监控中心报警。

●中心可实现对车辆的遥控熄火、锁车等紧急处理。

●集团用户可自建监控中心，实现对本单位车辆的调度指挥和防盗报警。

●可对分散用户提供车辆的运行信息，可任意查询。

●自动记录和保存车辆的动态信息并可回放运行轨迹。

●监控中心备有车辆及驾驶员的信息数据库。

●散户可通过Internet自由查询授权车辆的动态资料。

四系统性能指标

车载定位设备：

外型尺寸：

120×110×38mm3

重量：

680g

电压：

9—36V

功耗：

2.5W

工作湿度：

-20。

C--+70。

C

GPS接收机：

GPS通道：

12通道

冷启动时间：

45s

热启动：

15s

重新捕获时间：

2s

自动搜索时间：

90s

位置精度：

<16m（无差分）

<3—5m（有差分）

五GPS系统简介

5.1全球定位系统概述

全球定位系统（GPS）全称为“授时与测距导航系统/全球定位系统”（NavigationSystemTimingandRanging/GlobePositioningSystem—NAVSTAR/GPS），它是随着现代科学技术发展而建立起来的新一代精密卫星导航与定位系统。

整个系统由三部分组成：

空间部分、地面监控部分和用户部分。

空间部分是由一组位于20183km高度、以11小时58分为运行周期的卫星组成。

这组卫星包括6个轨道上的24颗卫星（包括三颗备用星），每个轨道平面上分布有4颗卫星，卫星轨道平面相对地球赤道平面的倾角为55

，各轨道平面升交点赤径相差30

。

卫星的这种空间配置保障了在地球的任何地点、任何时刻至少可以同时观测到4颗卫星，加之卫星信号传播和接收不受天气的影响，因此GPS系统是一种全球性、全天候的连续实时定位系统；地面监控部分也叫地面支撑系统，由一个主控中心、三个注入站和五个监测站组成。

监控站的主要任务是对每颗卫星进行观测，并向主控站发送观测数据。

主控站采集各个监测站所测得的伪距等数据，根据采集到的数据计算出每一颗卫星的星历、时钟改正数、状态数据以及大气修正数，并按一定的格式编辑为导航电文，传送到注入站。

另外地面支撑系统还对卫星健康状况进行诊断，及时用备份卫星取代失效的工作卫星，调整卫星到预定轨道等；用户部分包括GPS接收机及其支持设备，由它们给出关于其载体的定位信息。

5．2全球定位系统定位原理

GPS接收机依测量卫星信号到达接收机的延迟时间经内部解算后给出定位信息。

在实际测量时采用相关技术，即根据卫星信号传输的码序列和接收机内部产生的码序列的相关性对后者进行时间平移，接收机产生的码元一直移到两种码元获得最大相关为止。

这段时移乘以光速即为所测接收机到卫星的距离。

因为这个距离包含了不同的传输延迟和卫星接收机的时钟误差，因此它并不是真正的几何距离，通常称为伪距。

GPS接收机由观测范围内的几颗卫星（通常用四颗）可得几组伪距方程，将这些方程和接收的星历数据共同处理，即可得用户的三维位置坐标（经度、纬度、高度）。

5．3GPS导航信息

为了测量出或抵销掉由于电离层效应引起的延时误差，GPS系统使用L波段，配有两个载频：

L1的中心频率为1575.42MHz，L2的中心频率1227.6MHz，频率间隔为347.82MHz。

为了提供抗干扰性和保密性，GPS系统采用了伪随机码扩频调制技术，L1波段被10.23MHz精测码（即P码—一个周期为38星期的伪随机序列，实际应用中采用7天为周期）和1.023MHz粗测捕获码（即C/A码—一个长为1023比特的伪数据序列，周期为1ms）调制，L1和L2信号同时都由一个50比特的数据流进行连续调制。

由于P码和C/A码都属于最大线性反馈移位寄存器序列（即m序列），它具有均衡性、游程分布、移位相加特性、自相关特性和伪噪声特性使得GPS采用它可实现各卫星的识别和微弱信号的相关接收。

导航电文是GPS卫星向用户提供的信息。

此信息包括：

卫星跟踪状态、同步信息、时钟校正信息、星历表参数、全部卫星的日程表及专用电文。

这些信息以每秒50比特数据流形式调制在载频上。

一帧数据包含有1500比特，帧长30秒，一帧分为5个子帧，每个子帧长6秒。

数据采用不归零制（NRZ），在L1和L2载频上对P码和C/A码是相同的。

5．4GPS系统的主要特点

1）．全球地面连续覆盖：

由于GPS卫星数目较多且分布合理，所以地球上任何地点均可连续同步地观测到至少4颗卫星，从而保障了全球、全天候连续实时导航与定位的需要。

2）．功能多、精度高：

GPS可为各类用户连续地提供动态目标的三维位置、三维速度和时间信息。

一般而言，采用差分GPS技术目前其单点实时定位精度可达5～10m，静态相对定位精度可达1～0.1ppm，测速精度为0.1m/s，而测时精度约为数十纳秒。

3）．实时定位速度快：

利用GPS技术一次定位和测速工作在一秒至数秒内便可完成，现在最快的GPS接收机一次定位时间为半秒钟。

4）．抗干扰性能好、保密性强：

由于GPS系统采用了伪随机噪声码技术，因而GPS卫星所发送的信号具有良好的抗干扰性和保密性。

基于以上特点，GPS系统得到了广泛的认同，无论军用还是民用、无论是陆地还是空中乃至海洋、无论是对静态目标还是对动态目标，GPS系统都有极大的应用价值和应用前景。

对于民用，GPS系统可以预见的应用范围包括：

·车辆导航·飞机导航·海上舰船导航

·野外搜寻·贵重物品管理·精密时间测量

·铁路管理·勘察测绘

六GSM系统简介

6.1GSM系统简介

GSM（GlobalSystemforMobilecommunication）系统是欧洲国家为了创造一个统一的、完整的泛欧数字蜂窝移动通信系统，联合了欧洲二十多个国家的电信运营部门、研究所和生产厂家组成的标准化委员会设计的。

它从1982年开始提出，1992年欧洲各大GSM900运营者开始商业服务，到现在已经在全世界100多个国家和地区投入商用。

它是目前基于时分多址技术的移动通信体制中最成熟、最完善、应用最广的一种。

我国于1993开始建立GSM实验网，到目前已建成了覆盖全国的数字蜂窝移动通信网，是我国公众陆地移动通信网的主要方式。

GSM采用频率――时间分隔的蜂窝结构，蜂窝小区（CELL）的覆盖范围可大可小，大的小区半径达35公里，适用于农村。

小的半径1公里左右，适用于市区。

GSM工作在900MHz的附近的射频频带，上行频率（移动台发－基站收）890～915MHz，下行（基站发－移动台收）935～960MHz，双工间隔为45MHz，载频间隔为200kHz，采用数字调制速率为270.833kbit/s的高斯滤波最小移频键控（GMSK）调制（BT＝0.3），每载频使用时分多址（TDMA）技术，分为8个全速率业务信道（TCH/F）或16个半速率业务信道（TCH/H），并包括各自所带有的随路控制信道，全速率业务信道速率为22.8bit/s，半速率业务信道速率为11.4bit/s，每一个小区基站含有若干个预先分配的频率/时间信道。

无线子系统的物理信道支撑着逻辑信道，逻辑信道可分为业务信道（TrafficChannel）和控制信道（ControlChannel）两大类，后者也称信令信道（SignallingChannel）。

业务信道（TCH）载有编码的话音和用户数据，对于全速率话音编码，话音桢长20ms，每桢用260比特表示，净速率为13kbit/s。

对数据业务信道，在全速率或半速率信道上，通过不同的速率适配、信道编码和交织，支撑着300bit/s～9.6kbit/s的透明和不透明数据业务，用于不同用户数据速率的业务信道

数据业务信道还支撑具有净速率为12kbit/s的非限制的数字承载业务和仅用于信令和短消息传输的额外一类信道（TCH/8），TCH/8的速率为TCH/F的八分之一。

控制信道（CCH）用于传输信令或同步数据。

它主要有三种：

广播信道（BCCH）、公共控制信道（CCCH）和专用控制信道（DCCH）。

6.2GSM系统的基本组成

OSS

BSSNSS

OSS:

操作支持子系统BSS:

基站子系统NSS:

网路子系统NMC:

网路管理中心DPPS:

数据后处理系统

SEMC:

安全性管理中心PCS:

用户识别卡个人化中心

OMC:

操作维护中心MSC:

移动业务交换中心

VLR:

来访用户位置寄存器HLR:

归属用户位置寄存器

AUC:

鉴权中心EIR:

移动设备识别寄存器BSC:

基站控制器

BTS:

基站收发信台PDN:

公用数据网PSTN:

公用电话网

ISDN:

综合业务数字网MS:

移动台

图6.1GSM系统的基本组成

GSM系统的典型结构如图5.1所示，它是由若干子系统或功能实体组成。

包括移动台（MS）、基站子系统（BSS）、网路子系统（NSS）、操作支持系统（OSS）。

其中基站子系统在移动台和网路子系统之间提供和管理传输通路，特别包括了MS与GSM系统的功能实体之间的无线接口管理。

NSS管理通信业务，保证MS与相关的公用通信网或其他MS之间建立通信，NSS不直接与MS互通。

MS，BSS，NSS组成GSM系统的实体部分。

操作支持系统则提供运营部门一种手段来控制和维护这些实际的运行部分。