GPS車輛追蹤系統(tǒng)設(shè)計解析

?1 系統(tǒng)主要組成
　　1.1 車載系統(tǒng)
　　1.1.1 GPS處理器（GPSPU）
　　它是安裝在車輛中的用于持續(xù)計算車輛位置的信息系統(tǒng)，它具有體積小、表面不光滑、重量輕的特點(diǎn)。它可以與指揮中心進(jìn)行通信，也可作為獨(dú)立的數(shù)據(jù)記錄器（具有黑匣子）的功能。
　　GPSPU的構(gòu)成元器件：
　　高質(zhì)量的GPS接受器;一個微型處理器;黑匣子記憶體;通信用的調(diào)制解調(diào)器;為周邊設(shè)備提供的接口;為個人的轉(zhuǎn)發(fā)器（可選）;差分的接受器（可選）。
　　它是針對移動的物體設(shè)計的內(nèi)部GPS接受器，可接受12頻道和敏感的RF前端，科學(xué)的軟件運(yùn)算方法使該設(shè)備在苛刻環(huán)境下，例如在所屬區(qū)域存在高大建筑物、大樹等情況下，也有良好的性能。能夠快速定位，且在信號失去后，能很快地再獲得信號。
　　1.1.2 微型處理器
　　在GPSPU盒中有一個用于內(nèi)部操作系統(tǒng)的處理芯片。它從GPS的接受器中讀取位置輸出，并將當(dāng)前格式的信息存入主板的存儲器內(nèi)（或通過可選的內(nèi)部調(diào)制解調(diào)器將數(shù)據(jù)傳輸回控制中心）。系統(tǒng)GPSPU的多數(shù)功能是由其軟件提供的，系統(tǒng)可以最大限度地和使用者的系統(tǒng)相兼容。它可以控制輸入/輸出和周邊的附加設(shè)備。大部分的微型處理器的功能是由控制中心進(jìn)行控制。
　　1.1.3 黑匣子（數(shù)據(jù)記錄）
　　GPSPU可持續(xù)地記錄車輛的位置信息并存儲到主板的存儲器內(nèi)。數(shù)據(jù)的記錄和記錄的頻率可以進(jìn)行設(shè)定以適應(yīng)不同的需要。因該固定的存儲器是一個固化內(nèi)存，即使GPSPU系統(tǒng)處于永久無電的情況下。它也能很好的保護(hù)數(shù)據(jù)。記錄在GPSPU存儲器中的位置信息一般包括交通工具的身份識別號、日期、時間、緯度、經(jīng)度、速度、GPS狀態(tài)等。
　　1.1.4 通信選項
　　VTS系統(tǒng)使用了當(dāng)今最先進(jìn)的技術(shù)，可與目前所有的標(biāo)準(zhǔn)通信網(wǎng)絡(luò)兼容。當(dāng)需要用通信連接設(shè)備（例如RF，GSM調(diào)制解調(diào)器）進(jìn)行遠(yuǎn)程的監(jiān)控和操作時，任何一種標(biāo)準(zhǔn)的通信用的調(diào)制解調(diào)器都可以被使用。大部分通信用的調(diào)制解調(diào)器都可以加載到該GPSPU系統(tǒng)上。
　　1.1.5 周邊設(shè)備的接口
　　標(biāo)準(zhǔn)的GPSPU具有3個光阻接口和4個開放的電子輸出端口，它們可以被用于接收或傳回電子信號到其它的設(shè)備上，例如門鎖、警報、感應(yīng)器等等。同時還提供了2個串口通信和1個總線接口，用于可移動的數(shù)字終端，顯示器/鍵盤，差分接受器，警報系統(tǒng)，交通工具的控制設(shè)備等的連接。
　　1.1.6 表帶式轉(zhuǎn)發(fā)/接受器
　　它是針對個人安全而設(shè)計的，車載系統(tǒng)可以接受由表帶式轉(zhuǎn)發(fā)/接受器發(fā)送的信號完成多項任務(wù)。有效作用的直線距離為100m以內(nèi)。
　　1.2 控制中心
　　控制中心為操作員提供了在中心就可以對所有的車輛進(jìn)行管理的能力。一個控制中心可以同時操作多個通信網(wǎng)絡(luò)來對多個車隊進(jìn)行管理。控制中心提供了可選的客戶服務(wù)器設(shè)置，還可以提供一個管理用的SQL數(shù)據(jù)庫，包括小組、車輛的種類、車輛的識別、車輛的位置、駕駛員等信息。
　　如果控制中心的管理員需要或已經(jīng)進(jìn)行了自動設(shè)定的話，位置信息將會通過通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)娇刂浦行摹Ｔ诟挛恢眯畔⒁院?，控制中心將處理這些信息并顯示車輛位置的數(shù)字化的電子地圖。并且在電子地圖中還可以提供改良的周圍環(huán)境地圖。
　　控制中心可以對車輛進(jìn)行管理并在電子地圖上顯示其運(yùn)動軌跡。所有傳入的信息將記錄在控制中心的SQL數(shù)據(jù)庫中，以便日后進(jìn)行查找，顯示和分析?？刂浦行牡牟僮鲉T可以即時查詢GPSPU模塊的狀態(tài)或記錄的位置信息，并可以控制GPSPU的基本功能，以及周邊的外圍設(shè)備。
　　1.2.1 即時跟蹤
　　控制中心可以根據(jù)車隊、車輛的種類、車輛的識別號或以上全部信息查詢車輛的位置信息對其進(jìn)行即時跟蹤。所有收集到的信息將被儲存在數(shù)據(jù)庫中，以備將來進(jìn)行查找和分析。
　　1.2.2 記錄信息
　　控制中心可以根據(jù)車隊，車輛的種類、車輛的識別號或以上全部信息查詢車輛的位置信息，并將全部的位置信息儲存到數(shù)據(jù)庫中。
　　一個功能強(qiáng)大的系統(tǒng)工具，允許操作員可以通過選擇可變的回應(yīng)率和操作員所選擇的日期/時間，按文本方式或電子地圖的方式，查詢記錄在GPSPU或控制中心的數(shù)據(jù)庫中的信息。
　　1.3 通信網(wǎng)絡(luò)
　　系統(tǒng)使用當(dāng)今最先進(jìn)的通信技術(shù)可以和當(dāng)今任何標(biāo)準(zhǔn)的通信網(wǎng)絡(luò)相連接。該通信網(wǎng)絡(luò)提供了GPSPU系統(tǒng)和控制中心的連接，以及操作員對GPSPU系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制等許多功能。當(dāng)操作員對GPSPU系統(tǒng)的歷史位置進(jìn)行查詢時，或?qū)囕v的即時工作進(jìn)行即時跟蹤時，車輛的位置信息會通過通信網(wǎng)絡(luò)傳回給控制中心。附加的周邊設(shè)備也可以通過通信網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。系統(tǒng)提供多種通信網(wǎng)絡(luò)以適應(yīng)多種不同通信選項以及語音通信選項。
　　通信網(wǎng)絡(luò)接口
　　·現(xiàn)存的個人無線電網(wǎng)絡(luò)（數(shù)字或模擬的網(wǎng)絡(luò)）
　　·數(shù)字網(wǎng)絡(luò)—數(shù)字蜂窩網(wǎng)絡(luò)
　　·專用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)
　　·現(xiàn)存的集群無線電網(wǎng)絡(luò)
　　·衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)
　　并且它可以同時提供兩種通信選項。
　　2 系統(tǒng)原理
　　車載系統(tǒng)接收衛(wèi)星（共24顆，平均分布在6條衛(wèi)星軌道上運(yùn)行）每秒種發(fā)來的有關(guān)衛(wèi)星本身坐標(biāo)位置的數(shù)據(jù)，用戶接收機(jī)可根據(jù)三顆衛(wèi)星發(fā)給的數(shù)據(jù)計算出自己的位置數(shù)據(jù)，對于移動車輛，則需要第四顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，以配合計算出移動車輛的移動速度與運(yùn)動方向。坐標(biāo)數(shù)據(jù)經(jīng)調(diào)制解調(diào)器發(fā)射，通過通訊網(wǎng)絡(luò)，控制中心通過調(diào)制解調(diào)器將車載系統(tǒng)發(fā)回的坐標(biāo)數(shù)據(jù)等信息還原后，與工作站上的電子地圖匹配，并在地圖上顯示被跟蹤車輛的現(xiàn)時正確位置，于是監(jiān)控中心就可非常清楚的掌握車輛的宏觀動態(tài)位置信息和運(yùn)行狀況。
　　3 系統(tǒng)功能
　　·即時的跟蹤系統(tǒng)
　　·數(shù)據(jù)載入
　　·智能分配
　　·貨物和駕駛員的監(jiān)管
　　·移動通信
　　·交通工具的監(jiān)管
　　·線路的顯示和分析
　　·自動緊急跟蹤和通信
　　·個人安全保障
　　·駕駛員輔助導(dǎo)航
　　·公路上的援救
　　·遠(yuǎn)程控制
　　4 系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)
　　·高品質(zhì)，技術(shù)先進(jìn)，低功耗，模塊化設(shè)計
　　·多種網(wǎng)絡(luò)通信接口（具有兩元選項）
　　·可轉(zhuǎn)換的通信調(diào)制解調(diào)器的選項
　　·GIS工作站
　　·記錄數(shù)據(jù)的更新率和記錄率的選項
　　·在沒有衛(wèi)星信號的地方，能提供最近的位置信息
　　·GPSPU模塊體積小、質(zhì)量輕，并可以重新編程
　　·功能齊全的顯示和分析工具
　　·數(shù)據(jù)壓縮和加密的選項
　　·控制中心通知GPS失敗的功能
　　·遠(yuǎn)程控制交通工具的功能（亮燈、鎖門、警報、鳴等）
　　·24小時對交通工具進(jìn)行監(jiān)管和聯(lián)系
　　·連接多種外部設(shè)備
　　5 系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)
　　·系統(tǒng)容量為一臺圖控計算機(jī)可控制2048輛車
　　·電子地圖的切換達(dá)到地圖的消隱時間《2s
　　·定位精度為車輛的位置精度30m RMS（SAon），15m（SAoff）
　　GPS數(shù)據(jù)查詢速度為1個車/s。
　　6 系統(tǒng)的性能指標(biāo)
　　· 整個車載系統(tǒng)的防震符合MIL-STD-883的標(biāo)準(zhǔn)
　　· GPS衛(wèi)星接收機(jī)
　　接收方式：12通道并行接收
　　跟蹤方式：全視場（All-In-View）
　　協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)：NMEA-0183
　　接收頻率：L1（1575.42MHz）C/A碼
　　信號電平：TTL
　　動態(tài)速度：極限速度：1800km/h加速度：5g
　　精度：單點(diǎn)定位：26m RMS（SA on）
　　差分定位：小于1m
　　溫度：工作溫度：-30°C～70 °C
　　關(guān)機(jī)溫度：-40°C～80°C
　　濕度：工作濕度：20%～98%
　　關(guān)機(jī)溫度：20%～99%
　　功耗：50mA
　　電源電壓：直流12V
　　典型熱啟動時間：《10s
　　自動初始化時間：《1min
　　重新捕捉時間：1.6s
　　· 通信網(wǎng)絡(luò)
　　GSM（900MHz）的性能標(biāo)準(zhǔn)
　　系統(tǒng)實際傳輸效率：12輛車的信息/s
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