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1、GIS_GPS在车辆 监控系统中的应 用和研究朱卿 信号与信息系统 0920080089车辆监控系统车辆监控系统：就是利用装在车辆上的GPS （全球定位系统）信号接收机接收导航信息 ，并把其接收到的位置信息在车辆上的GIS （地理信息系统）上显示及处理，同时又能 把位置信息及其他信息通过无线通信传递到 监控中心，此监控中心根据接收到的信息进 行GIS显示及处理，并可随时向车辆发出调 度信息。实现功能v进行地理环境的查询，并可根据指定目的位置自动 生成行车的最短或者最佳路径v监控中心能知道所监控车辆的位置及其状态，可对 车辆进行跟踪，调度和管理v通过语音信道监控中心与车辆之间可进行通话。v车辆监
2、控导航系统应用的范围非常广泛，可以应用 于公安，交通，运输，金融，旅游等部门。图1：车辆监控导航系统原理框图v电子地图数据库：以预定格式存储的数字化导航地 图，为系统提供诸如地理特征、道路位置及坐标、 交通规则、基础设施等多种重要信息。v地理信息引擎：是操作和查询电子地图数据库的接 口。v地图匹配模块：将定位模块输出的位置估计与地图 数据库提供的道路位置信息进行比较，并通过适当 的模式匹配和识别过程确定车辆当前的行驶路段以 及在路段中的准确位置。v地理信息系统（GIS）v全球定位系统（GPS）v地图匹配算法地理信息系统（GIS）是操作和查询电子地图 数据库的接口，提供 电子地图的显示、浏 览、
3、动态刷新、缩放 等功能和相关的信息 检索与查询服务。GIS中的数据空间数据非空间（属性）矢量数据栅格数据l矢量数据是面向地理实体的数据结构点实体用一对（x,y）坐标表示线状实体由一列有序坐标表示面实体用一串首尾相同的有序（x,y）坐标来表示l栅格数据是面向位置的数据结构栅格结构中，空间被规则地划分为栅格(通常为正 方形)，地理实体的位置和状态是用它们占据的栅 格行、列号来定义的。非空间数据（属性数据）v属性数据通常可以分为定性和定量两种。v定性数据：包括实体的名称、类型、特征等v定量数据:包括数量和等级等。地理信息系统功能v数据采集、转换v数据的存储与组织功能建立GIS数据库v数据管理功能最为
4、关键的是如何将空间数据与属性数据融合v数据格式化、转化功能指不同数据结构的数据间变换，尤其矢量与栅格数据的变换v分析功能分析功能包括查询、检索、统计计算、空间分析、模型分析 等方面,是GIS的核心功能全球定位系统GPSv全球定位系统GPS，是20世纪70年代由美国 国防部批准，美国军方组织研制建立的，从 1973年开始实施，到90年代初完成的陆、海 、空三军联合研制的新一代空军卫星导航定 位系统。GPS系统组成GPS系统空间部分 GPS卫星系统地面控制部分 地面监控系统用户设备部分 GPS信号接收机GPS系统组成vGPS的基本定位原理是：卫星不间断的发出 自己的星历参数和时间信息，用户接收到这
5、 些信息之后，经过计算得出接受机的三维位 置，三维方向，运动速度和时间信息。伪距定位原理v在测量用户至GPS卫星的距离（简称为站星 距离）时，GPS信号接受机只能接收来自 GPS卫星的导航定位信号，不发射任何信号 。因此，存在三种时间系统：1.各颗GPS卫星的时间标准；2.各台GPS信号接收机的时间标准；3.统一上述两种时间标准的GPS时间系统；vGPS卫星向GRS接收机发送一个C/A或P码进行距离测量 ，GPS测距信号在上述三种时间系统中，伪噪声码从GPS 卫星到GPS信号接收天线的传播时间：v 伪噪声码从GPS卫星到达GPS信号接收天线的时元v 伪噪声码在其GPS卫星的发射时元v 相对标准
6、时间的接收时元v 相对标准时间的接收时元v GPS卫星相对标准时间的误差，已知v 接收机相对标准时间的误差，未知v 是真实的传输时间v 是伪传输时间v传输真实距离：v伪距为：v我们首先考虑用第j颗卫星测得的目标伪距v 为第j个卫星在时元t的坐标v 为接收天线在时元t的坐标v 和dT为未知数，所以需要四个天 线的伪距，则可以得到目标接收天线的坐标。地图匹配算法v存在问题：然而对于有两条以上较接近的路段待选时，可能 会导致匹配结果的振荡回跳。v改进：车辆行驶过程是一个连续的过程，车辆在短时间内一 定行驶于原路段，或在某距离阀值范围内与原路段连接的路 段上，在确定车辆当前行驶路段时只搜索与前路段相连接的 路段，可以减少待选路段，有效降低了由于平行路段距离接 近导致的误判。v最后算法以投影点作为地图匹配后的车辆位置修正 点，并标示于地图上，更新行驶信息。参考文献硕士论文：vGIS_GPS在车辆监控系统中的应用和研究v基于GPS_GIS车辆监控系统的设计与实现博士论文v智能车辆组合定位与路径导航技术研究
