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1、上海交通大学硕士学位论文基于GIS的移动目标定位与监控系统姓名：宋戈申请学位级别：硕士专业：软件工程指导教师：沈备军;辛文20071201基于 GIS 的移动目标定位与监控系统 I基于 GIS 的移动目标定位与监控系统 摘 要 基于 GIS 的移动目标定位与监控系统 摘 要 社会的飞速发展给公安工作带来了新的机遇和挑战，为了能够有效地防止抢劫运钞车等重特大恶性案件的发生，公安部门急需实现对包括运钞车、运钞箱在内的特殊目标的实时位置监控和管理， 因此一套能够准确定位，及时反馈目标位置状态等信息并能进行其它辅助管理和控制的监控系统就显得格外重要。 本文通过对国内外现有的定位导航及监控系统的发展和应
2、用状况的调查和分析，研究和探讨了现有的定位导航及监控系统及相关技术。对移动目标位置监控系统的基本研究方法进行分析，论述了 GPS/GIS 系统在定位监控系统中的应用。同时，完成对定位监控系统的总体设计，即主要由两个部分组成：安装有 GPS 接收器的定位单元和具有电子地图的后台监控中心。通过对定位监控系统的可行性分析，本系统采用 GSM 通信网络来实现定位监控单元与后台监控中心之间的通信，降低了系统的成本和运行费用；通过对 GIS 平台与开发工具的深入了解，选择了适合本系统的 MapInfo 和 Delphi 来进行 GIS 的二次开发和使用。 本文提出一种集成 GPS、GIS 和 GSM 技术
3、的移动目标位置监控系统的设计方案和实现；研究了定位系统前置单元的软、硬件实现，使用面向对象的设计方法和 UML 标准建模语言对系统监控中心的功能需求进行建模，并用 Visio 工具的逻辑视图（类图、用例图、顺序图）对整个监控中心的详细设计进行了描述；通过 GPS/GIS 合成技术（MAPX）实现了对 GIS 地图的开发和使用。同时为了在对多目标定位时取得较好的时效性和较高的定位准确率，提出了结合道路拓扑的分段式地图匹配算法；考虑到公安工作的特殊性，本文还采用了适应公安监基于 GIS 的移动目标定位与监控系统 II控管理工作的其它相关技术。 通过实际测试，本系统取得了预期的效果。最后，本文明确了
4、移动目标定位及监控系统的下一步研究方向。 关键词关键词 GPS，GIS，GSM，位置监控系统 基于 GIS 的移动目标定位与监控系统 IIITHE MOVING TARGET POSITIONING AND SUPERVISING SYSTEM BASED ON GIS ABSTRACT Society development leads to the challenge for the public security. To prevent the bank truck robbery, as well as other heavy crimes, the public security d
5、epartments need to achieve the ability of monitoring and controlling to the special target in real-time, including the bank truck, transported money box. In that case, we have to set up a monitor system which is managed to locate the target in real-time with the feedback. Based on research of existe
6、d domestic and international technology of location navigation system, this thesis analysis the application of GPS/GIS system in location tracing system, followed the study to basic methods of monitor system of moving target. Meanwhile, it finishes the design of a location monitoring system, which i
7、ncludes two units, a location unit with a GPS receiver and a monitor unit with GIS support. This system communicates with GSM network by a cost analysis of wireless communication. It also chooses MapInfo and Delphi as the GIS platform and tools after the detailed study. Based on an integrated techno
8、logy of GPS, GIS and GSM, a monitor system to the moving target is established. It also includes the hardware and software design and establishment of the front location monitor unit. It sets up the mode of system monitor center by OO and UML, describing the whole center design with logical view by
9、visio. To improve the accuracy rate of location and time for multi-target, it uses the multi-stage map-matching algorithm of road map topology as well as the relative technology adapted to the management of public security. Passed the test, this system has achieved the designed functions. At last, t
10、his thesis also clarifies the further study of the location tracing system on accuracy. Key words: GPS, GIS, GSM, location monitoring system 基于 GIS 的移动目标定位与监控系统 上海交通大学上海交通大学 学位论文原创性声明学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在
11、文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：宋 戈 日期：2009 年 1 月 15 日 基于 GIS 的移动目标定位与监控系统 上海交通大学上海交通大学 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密保密，在 年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密不保密。 （请在以上方框内打
12、“” ） 学位论文作者签名：宋 戈 指导教师签名：沈备军 日期：2009 年 1 月 15 日 日期：2009 年 1 月 15 日 基于 GIS 的移动目标定位与监控系统 111 引言 引言 1.1 选题依据 近年来， 随着社会的不断发展和进步， GIS已经逐步走入人们的日常生活中。在GIS中结合卫星导航定位技术（GPS）和移动通信技术（GSM/GPRS），对移动目标进行定位、导航、监控，也得到了广泛的应用。 社会的发展也给公安工作带来了新的机遇和挑战，为了能够有效地防止抢劫运钞车等重特大案件到发生，公安部门需要能够对包括运钞车、运钞箱等特殊目标的实时位置进行监控和管理， 因此一套能够准确定
13、位，及时反馈信息并能进行管理和控制的监控系统就显得格外重要。 目前，国产或进口 GPS 的定位设备中，由于主要是侧重于车辆防盗报警、公交物流车辆监控调度、汽车导航及智能交通等方面，对于公安监控管理等工作大都存在体积大，功能不适用，靠车载电源供电且接收信号要求天线外露向天等问题，还未形成集成化程度高、体积小、安装方便、接收灵敏度高、电池使用时间长等适合公安工作重要特性的 GPS 定位设备。 本课题正是结合该实际情况而提出的，旨在研究一套针对特殊目标的体积小，重量轻，耗电低，安装方便快速的专用设备。并开发与之配套的GIS监控系统。该系统通过GPS获取目标的位置信息，以无线通信链路（GSM/GPRS
14、）实现信息的传递，并最终将特殊目标的位置在GIS上以可视化、图形化的方式呈现，以实现对移动目标的监控和管理。显然，对本课题的研究必将产生重大的经济效应和社会效应。 1.2 国内外研究现状及发展动态 国内外目前对这类移动目标定位与监控的GPS定位服务系统的研究还主要是基于 GIS 的移动目标定位与监控系统 2针对车载GPS定位与监控系统的研究比较多，其功能主要用于实现对车辆的导航、监控和调度。 车载导航系统的概念始于七十年代末，当时采用航迹推算（DR）/地图匹配（MM）技术实现车辆的定位与导航。航迹推算系统由里程仪、磁罗盘、速率陀螺及微处理器等组成，由于这种推算系统容易产生误差积累，定位精度低，
15、故需要地图匹配进行校正。受当时的地图精度、微处理器的运算效率和成本的影响，这类导航系统的误差较大，动态定位精度较低，实用性受到限制。典型系统有八十年代欧洲“CITY，PILOT”车载航位推算系统，美国的ETack导航器，荷兰的“CARIN”车辆定位系统，德国的“AKI一SCOUT”车辆路线系统，英国的“Antoguide 车辆导航系统，这些系统称为第一代车辆定位导航系统。该类系统虽然实用性差，但其研究工作为今后的车辆定位导航系统打下了基础1。 进入九十年代，随着计算机和通信技术的飞速发展，车辆定位与导航系统开始进入真正的实用阶段，特别是美国全球卫星定位系统(GPS)的建立，为全球范围内的用户提
16、供了一种廉价、实用的定位手段。使得车辆定位与导航系统的发展进入了高潮。1995年，美国Oldsmobile公司推出了第一种装有GPS接收机的车辆导航系统GuideStar。GuideStar是利用电子地图与卫星定位来进行导航，是一种GPS+MM组合导航系统。装有GPS接收机的车载定位导航系统的定位精度比早期的航迹推算系统的精度提高了一大步，实用性得到了提高。这些系统属于第二代车辆导航系统，其特点是车辆的定位精度比第一代有很大提高，都是利用GPS组合导航技术来提高定位精度及系统的可靠性。目前，对于车载导航系统的研究与应用，日本、美国和欧洲等国家基本代表了世界最高水平。 在车辆监控系统方面，国外的研究开展得很早，60-70年代就出现了基于陆地导航系统的产品(如Loran-C等)，但是由于这些系统定位精度和无线传输手段的落后，推出后效果不是很好。随着全球定位系统的建立，GPS由单一的军事目的逐步对民用开放，出现了许多采用集群移动通信、CPCD数据传输的车辆监控系统。在采用GPS
