摘  要: 依据珠海120系统的实际研制、开发，介绍了GPS系统在汽车监控领域的一种应用——车辆自动追踪系统,重点介绍了系统的整体结构、系统原理、系统功能、系统的优点及系统的技术指标。

　　关键词: GPS处理器  黑匣子  GSM  GIS

1 系统主要组成

1.1 车载系统

1.1.1 GPS处理器(GPSPU)

　　它是安装在车辆中的用于持续计算车辆位置的信息系统,它具有体积小、表面不光滑、重量轻的特点。它可以与指挥中心进行通信,也可作为独立的数据记录器(具有黑匣子)的功能。

　　GPSPU的构成元器件:

　　高质量的GPS接受器;一个微型处理器;黑匣子记忆体;通信用的调制解调器;为周边设备提供的接口;为个人的转发器(可选);差分的接受器(可选)。

　　它是针对移动的物体设计的内部GPS接受器,可接受12频道和敏感的RF前端,科学的软件运算方法使该设备在苛刻环境下,例如在所属区域存在高大建筑物、大树等情况下,也有良好的性能。能够快速定位,且在信号失去后,能很快地再获得信号。

1.1.2 微型处理器

　　在GPSPU盒中有一个用于内部操作系统的处理芯片。它从GPS的接受器中读取位置输出,并将当前格式的信息存入主板的存储器内(或通过可选的内部调制解调器将数据传输回控制中心)。系统GPSPU的多数功能是由其软件提供的,系统可以最大限度地和使用者的系统相兼容。它可以控制输入/输出和周边的附加设备。大部分的微型处理器的功能是由控制中心进行控制。

1.1.3  黑匣子(数据记录)

　　GPSPU可持续地记录车辆的位置信息并存储到主板的存储器内。数据的记录和记录的频率可以进行设定以适应不同的需要。因该固定的存储器是一个固化内存,即使GPSPU系统处于永久无电的情况下。它也能很好的保护数据。记录在GPSPU存储器中的位置信息一般包括交通工具的身份识别号、日期、时间、纬度、经度、速度、GPS状态等。

1.1.4  通信选项

　　VTS系统使用了当今最先进的技术,可与目前所有的标准通信网络兼容。当需要用通信连接设备(例如RF,GSM调制解调器)进行远程的监控和操作时,任何一种标准的通信用的调制解调器都可以被使用。大部分通信用的调制解调器都可以加载到该GPSPU系统上。

1.1.5 周边设备的接口

　　标准的GPSPU具有3个光阻接口和4个开放的电子输出端口,它们可以被用于接收或传回电子信号到其它的设备上,例如门锁、警报、感应器等等。同时还提供了2个串口通信和1个总线接口,用于可移动的数字终端,显示器/键盘,差分接受器,警报系统,交通工具的控制设备等的连接。

1.1.6 表带式转发/接受器

　　它是针对个人安全而设计的,车载系统可以接受由表带式转发/接受器发送的信号完成多项任务。有效作用的直线距离为100m以内。

1.2 控制中心

　　控制中心为操作员提供了在中心就可以对所有的车辆进行管理的能力。一个控制中心可以同时操作多个通信网络来对多个车队进行管理。控制中心提供了可选的客户服务器设置,还可以提供一个管理用的SQL数据库,包括小组、车辆的种类、车辆的识别、车辆的位置、驾驶员等信息。

如果控制中心的管理员需要或已经进行了自动设定的话,位置信息将会通过通信网络传输到控制中心。在更新位置信息以后,控制中心将处理这些信息并显示车辆位置的数字化的电子地图。并且在电子地图中还可以提供改良的周围环境地图。

　　控制中心可以对车辆进行管理并在电子地图上显示其运动轨迹。所有传入的信息将记录在控制中心的SQL数据库中,以便日后进行查找,显示和分析。控制中心的操作员可以即时查询GPSPU模块的状态或记录的位置信息,并可以控制GPSPU的基本功能,以及周边的外围设备。

1.2.1 即时跟踪

　　控制中心可以根据车队、车辆的种类、车辆的识别号或以上全部信息查询车辆的位置信息对其进行即时跟踪。所有收集到的信息将被储存在数据库中,以备将来进行查找和分析。

1.2.2 记录信息

　　控制中心可以根据车队,车辆的种类、车辆的识别号或以上全部信息查询车辆的位置信息,并将全部的位置信息储存到数据库中。

　　一个功能强大的系统工具,允许操作员可以通过选择可变的回应率和操作员所选择的日期/时间,按文本方式或电子地图的方式,查询记录在GPSPU或控制中心的数据库中的信息。

1.3  通信网络

　　系统使用当今最先进的通信技术可以和当今任何标准的通信网络相连接。该通信网络提供了GPSPU系统和控制中心的连接,以及操作员对GPSPU系统的远程控制等许多功能。当操作员对GPSPU系统的历史位置进行查询时,或对车辆的即时工作进行即时跟踪时,车辆的位置信息会通过通信网络传回给控制中心。附加的周边设备也可以通过通信网络来进行远程控制。系统提供多种通信网络以适应多种不同通信选项以及语音通信选项。

　　通信网络接口

　　·现存的个人无线电网络(数字或模拟的网络)

　　·数字网络—数字蜂窝网络

　　·专用数据网络

　　·现存的集群无线电网络

　　·卫星网络

　　并且它可以同时提供两种通信选项。

2 系统原理

　　车载系统接收卫星(共24颗,平均分布在6条卫星轨道上运行)每秒种发来的有关卫星本身坐标位置的数据,用户接收机可根据三颗卫星发给的数据计算出自己的位置数据,对于移动车辆,则需要第四颗卫星的数据,以配合计算出移动车辆的移动速度与运动方向。坐标数据经调制解调器发射,通过通讯网络,控制中心通过调制解调器将车载系统发回的坐标数据等信息还原后,与工作站上的电子地图匹配,并在地图上显示被跟踪车辆的现时正确位置,于是监控中心就可非常清楚的掌握车辆的宏观动态位置信息和运行状况。

3 系统功能

　　·即时的跟踪系统

　　·数据载入

　　·智能分配

　　·货物和驾驶员的监管

　　·移动通信

　　·交通工具的监管

　　·线路的显示和分析

　　·自动紧急跟踪和通信

　　·个人安全保障

　　·驾驶员辅助导航

　　·公路上的援救

　　·远程控制

4 系统优点

　　·高品质,技术先进,低功耗,模块化设计

　　·多种网络通信接口(具有两元选项)

　　·可转换的通信调制解调器的选项

　　·GIS工作站

　　·记录数据的更新率和记录率的选项

　　·在没有卫星信号的地方,能提供最近的位置信息

　　·GPSPU模块体积小、质量轻,并可以重新编程

　　·功能齐全的显示和分析工具

　　·数据压缩和加密的选项

　　·控制中心通知GPS失败的功能

　　·远程控制交通工具的功能(亮灯、锁门、警报、鸣等)

　　·24小时对交通工具进行监管和联系

　　·连接多种外部设备

5 系统的技术指标

　　·系统容量为一台图控计算机可控制2048辆车

　　·电子地图的切换达到地图的消隐时间<2s

　　·定位精度为车辆的位置精度30m RMS(SAon),15m(SAoff)

　　GPS数据查询速度为1个车/s。

6 系统的性能指标

　　· 整个车载系统的防震符合MIL-STD-883的标准

　　· GPS卫星接收机

　　接收方式:12通道并行接收

　　跟踪方式:全视场(All-In-View)

　　协议标准:NMEA-0183

　　接收频率:L1(1575.42MHz)C/A码

　　信号电平:TTL

　　动态速度:极限速度:1800km/h加速度:5g

　　精度:单点定位:26m RMS(SA on)

    差分定位:小于1m

　　温度:工作温度:-30°C～70 °C

    关机温度:-40°C～80°C

　　湿度:工作湿度:20%～98%

    关机温度:20%～99%

　　功耗:50mA

　　电源电压:直流12V

　　典型热启动时间:<10s

　　自动初始化时间:<1min

　　重新捕捉时间:1.6s

　　· 通信网络

　　GSM(900MHz)的性能标准

　　系统实际传输效率:12辆车的信息/s

参考文献

1 差分GPS定位技术与应用.北京:电子工业出版社

2 差分GPS技术及其应用.通信产品世界,1997(3)

3 卫星定位器瞄准大众化市场.中国无线通信,1997(6)