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1、 技术方案车辆管理系统GPS定位服务设计方案二Oxcx年十一月一、前言车辆作为一种非常重要的交通工具，已成为了大多数企业业务的重要组成部分，一些企业的车辆越来越多随之而来的带来了诸多的交通和管理问题，因此企业采取种种措施来监控、协调、保护车辆日常运作。但在车辆实际的运作中，有时往往因为没有不知道车辆的具体工作情况和位置而无法高速快效的进行车辆调度等等问题，而过去运输企业对车辆采取的种种措施已经往往只能起到事后补救的作用。因此企业产生了对车辆进行实时监控和管理的需求。如何运用现代化管理手段合理调度、提高车队的使用效率、降低事故的发生，已成为一个迫切需要解决的课题摆到了相关行业各企业的面前。对于客
2、运企业来说，主要想实现对车辆进行跟踪、调度、管理和对车辆和司机进行安全保障等需要，一般有如下的需求：l 当出现被盗情况时，即时发现和制止盗窃行为。l 随时了解到自己的车辆所在地点。l 怎么才能有效的监控车辆在途中的运营情况。l 更有效的监控业务的执行情况。l 司机是否按公司的规章行车。l 对车辆的营运历史进行有效管理。l 更有效的提高车辆的调度。l 车辆是否在制定的路线和制定的区域行驶。l 在行车过程中，当出现异常情况时，能随时随地获得帮助。针对上述问题，目前最成熟的方案是基于GPS定位服务硬件系统并融合地理信息系统（GIS）以及计算机数据处理技术和现代数据通讯技术于一体的尖端高科技系统。南方
3、公司从事GPS硬件产品的生产和研发已经有十年的时间，目前为国内行业中最规模最大、销售量最大的公司，在GPS应用方面具有丰富的开发和市场经验。二、系统设计1、系统概述车辆调度设计系统具有卫星定位、数字通讯、调度管理等多功能的高科技综合信息管理系统的应用研究，我们利用自身在GPS硬件生产、应用和软件开发等方面的优势，针对车辆监控系统的需要制定了“车辆管理系统GPS定位服务设计方案”，方案设计遵循如下的原则。l 先进性在保证系统可靠性和稳定性的前提下，采用当前世界上最先进的GIS系统技术、GPS技术、通讯技术、软件设计和开发技术，以保证系统的性能在较长的时间内不落后，并随着技术的不断发展得到相应的更
4、新。l 可靠性系统设计就是为了提高更有效的进行车辆管理、车辆调度效率、车辆监控。系统设计以可靠性为前提，否则，不但不能起到应该起到的作用，有可能还带来反面的影响。l 实时性系统在设计上考虑到产品的可扩展性，由于个模块之间的相对独立性，因此各个模块在升级时，很少给别的模块带来影响。系统可以进行整体升级，因此系统在升级时对终端用户来说是透明的。l 高性价比为了极大的降低客户的运行成本，在同样的价格下，尽量让客户享受做好的服务和高性能的系统。l 易用性在设计系统时，尽量使用户操作界面友好、简单、易用，充分体现人性化。2、方案目标与内容车辆管理系统GPS定位服务设计方案目标为：建立和维护全新的机场动态
5、车辆管理系统的GPS支持，为该系统提供一套完整的GPS工程技术标准（1）建设一个连续观测的GPS定位基准站和软件控制系统。（2）建立基准站与系统管理中心的内部局域网的数据传输。（3）提供车辆用户系统的GPS定位服务硬件，提供差分定位信息。（4）提供车辆的三维位置信息向用户中心的反馈。3、系统性能指标本系统工程完毕后，要求达到下表内列举的各项性能指标：项目内 容技 术 指 标系统精度实施方式精度单点定位10-20米服务领域导航提供高精度导航定位的信息车辆监管为服务器提供车辆的三维位置信息兼容性导航RTCM-SC104V2.X4、系统原理和结构（1）系统原理车辆监控系统是建立在GPS硬件的等技术平
6、台之上。它将尖端科技领域的卫星定位技术和地理信息技术、通信技术和先进的软件开发技术有机的结合在一起，为用户提供了全新、透明、可视、实时、互动、形象化的车辆跟踪服务。根据系统功能的要求，本系统的GPS硬件由如下几个单元组成：GPS基站、电源系统、数据链系统、车辆移动定位，如下图所示整个系统的原理图如下： 图一 GPS硬件方案原理略图（2）系统作业流程与数据流程1）系统运作的流程如下：l 基准站连续不间断观测获取准确的WGS84的地理位置坐标，将此坐标分两路，一路送往服务器系统的监控软件，一路送往服务器上GPS软件的指定位置。l 车载单元接收定位卫星传来的信号，并解算出地理位置坐标。 l 车载单元
7、的数据通讯模块通过局域网从服务器的指定位置获取差分信息，输入车载GPS的OEM板进行差分解算后输出给车辆上的导航系统。l 车辆信息和地理位置信息发送至总调度中心，总调度中心自动将此车辆登录至等候调度程序l 根据实际需要，本调度网络可设置多级分调度中心，并根据授权对属下的各车辆单独进行调度。总调度中心与分监控中心之间以及各分调度中心之间都可通过网络进行信息传递，资源可共享2）GPS硬件系统总体数据流程如下：图二 数据流程 5、系统功能实时快速定位：实时快速定位，定位速度快。每秒刷新一次实时定位数据，随时向中心提供定位信息。具有超强的抗遮挡能力。信息打包：信息打包，把多条信息打包后发送到中心，以非
8、常少的成本，掌握更多的车辆行驶情况。车辆调度：车辆调度，监控中心可对车辆下发调度信息，实现透明化、可控化货物运输。车辆导航：车辆导航，在车主对交通信息需要咨询时，可向监控中心发送服务请求，监控中心向车辆发送导航信息。三、基准站系统设计1、功能设计综合系统的功能设计与要求，并结合有关项目的基准站资料，对本系统连续运行定位服务基准站提出以下功能分析与设计：1）基准站设计为无人职守型，设备尽可能少，连接可靠。 2）基准站为1个屋顶型基准站，采用单GPS接收机方式。3）基准站为分体式，主机天线置于屋顶，主机置于室内，采集数据直接显示在服务器上。4）在断电情况下，基准站能够靠自身的UPS支持两个小时以上
9、。2、功能模块的选用根据上述功能，我们设计出如下图所示的车载单元的组成示意图。图中各功能模块的选择和性能描述如下：(1) GPS接收天线目前，国际上通用的民用GPS接收机均接收来自美国军方全球卫星定位系统的民用频段。基准站的采用南方GPS测量型的单频天线，该天线工作在 GPS L1频段，提供低高度角增益，并通过先进的电路减少低仰角信号的干扰，具有抗电磁干扰和抗多路径效应的能力。该天线密闭的天线罩可以适应不同天气和恶劣工作环境，轻便的飞碟型设计减少了天线体积和重量，尤其适合工作中移动性需要。结构组成：它由微带贴片天线和LNA组成。ABS塑料天线罩铝制底板。(2) 连续运行参考站主机SOUTH-B
10、ASE南方测绘的SOUTH-BASE参考站主机是一款基于工控机硬件平台带有多种通讯接口的高性能参考站，可持续长时间稳定工作；内部安装Windows XP操作系统，使用操作简单方便；内置1G/2G CF卡用于存储操作系统、应用软件和GPS接收数据；操作者可通过串口、USB设备或网络工具及鼠标/键盘对基准站进行管理和设置。其有如下特性：l 工控机CPU主频667MHz/1GHz可选；l 内部安装Windows XP，操作界面友好，方便客户二次开发；l 支持CF卡，容量1G/2G可选；l 外壳设计为DIN导轨安装或壁挂式安装，便于客户安装；l 以太网/1 COM（RS232）/1 USB/VGA/K
11、eyboard&Mouse/天线 接口 (3) 控制电路基准站控制电路主要搭建一个系统平台，使GPS主机能够正常运行起来，实现电源的供电管理，模块间相互通讯的控制，各指示灯的亮灭控制，串口数据的输入与输出，与OEM板的实时通讯，处理OEM输出的数据。(4)服务器在整个基准站系统中，服务器是一个相当重要的组成部分。主要起到以下几个作用：1）通过数据线把主机与服务器相连，接收控制电路发送过来的GPS数据，并将数据进行分类，分组。2）把基站接收到的GPS数据通过Internet传送给车载部分的GPS接收机。3）把车载部分的GPS传送回来的定位数据（速度，方向），进行分组归类，经过处理后发给后台的监控
12、系统和数据库，以便后期的管理和控制。由于GPS信号在GPS天线通过电缆传送给OEM板的过程中会有衰减的问题，所以接收天线与主机的距离不宜太远，如果GPS天线架设在楼顶的话，主机（OEM板）与服务器尽可能的要放到接近楼顶的位置。(5) UPS/电源（UPS电源由用户根据自己的需要自行选择）随着电子技术的不断发展，对供电系统的质量要求也不断提高，由于公共电网自身的原因，以及自然界雷击，地电等影响，不能满足客户对高精度，高可靠度电源质量的要求。在我国，随着信息技术高速发展，计算机应用日益普及，计算机对我们的工作和日常生活影响也愈来愈大，人们越来越依赖着信息技术，而信息的交换，传输和存储的需要有一个良
13、好的供电质量，否则会直接影响到通信设备的正常使用，甚至会缩短其使用寿命。为了保证基准站能正常供电，持续不断的运行，在保持常规供电的情况下，我们还需使用UPS设备，当市电正常输入时，UPS就将市电稳压后供给负载使用，同时对机内电池充电，把能量储存在电池中，当市电中断（事故停电）或输入故障时，UPS立即将机内电池的能量转换为220V交流电继续供负载使用，使负载维持正常工作并保护负载软，硬件不受损坏。3、基建结构基准站的基建结构部份是根据在以往工程中的永久性基站建设的经验进行设计，在此提供以供参考。基准站由仪器室和观测墩两部分组成：（1）观测墩用于支撑GPS观测天线。观测墩建立于基岩上的称为基岩站，
14、建立于屋顶上的称为屋顶站。观测墩柱体内预埋PVC管道，用于敷设天线电缆。仪器墩外部进行保温和防风处理，顶部安装强制对中装置，并用透波材料的天线罩覆盖，以避免自然环境如强风、雨雪、日照、盐蚀等对天线的损坏。天线墩结构图见图2.2。 图2.2 观测墩结构（2）仪器室用于安置基准站设备。要求距离观测墩距离不超过天线电缆的许可长度，并可提供可靠的电力供应和网络接入，此外需根据条件安装防盗设施并注意通风散热。基准站设备以模块化方式集成在仪器室的机柜内，由GPS接收机、服务器计算机、网络设备、UPS电源系统、防护系统、机柜等组成。机柜内设备安置见图2.3所示。（3）室外观测墩防雷 1)、室外天线防雷的接地
15、地网原则上使用观测墩所在的大楼的防雷地网，所以大楼的防雷地网对地地阻必须小于5，对于不满足要求的要进行地网改造直至满足要求。 2)、避雷针要采用提前放电式避雷针，避雷针的引线要采用双接点与防雷带或建筑物的主筋焊接，焊接点要做好防锈措施。 3)、避雷针的引线若是在建筑物的外墙新布设的，要在靠近地面处做好安全保护。 (4)、避雷针的高度和安放位置要符合相关防雷规范的规定。3、监控软件控制软件-BASE TRANS 软件控制软件运行在SOUTH-BASE主机的工作环境下，对存在于同一网络中的所有参考站进行统一地管理和配置，构建所有的主网和子网，分配和控制入网用户的权限，功能强大，操作简便。负责配置、监控、管理单参考站的运行状况。在整个基准站系统中，BASE TRANS 软件是一个相当重要的组成部分。主要起到以下几个作用：l 通过数据线把主机与网络相连，接收控制电路发送过来的GPS
