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基于GSM的GPS应用

2/14/2005来源:卫星通信人气:8935

总参测绘局科装处 高连义

东信亿泰计算机信息技术有限公司 黄文彬
  由于GPS技术具有精度高、速度快、成本低等显著优点,因而成为目前世界上应用范围最广泛、实用性最强的全球精密授时、测距、导航、定位系统。在我国,GPS技术除了在一些专业领域得到广泛应用外,同时由于GSM移动通信网络的发展,特别是GSM的短消息服务技术的诞生,GPS综合服务的范围也得到了极大的拓展,在汽车导航系统和移动目标的定位、监控、指挥、调度系统等方面的应用具有极大的发展潜力,目前已应用在出租车、公交、公安、急救、物流、信息服务等行业。

数据传输方式比较

  GPS应用系统具有定位、授时等功能,如果将其安装在移动目标上并实时获取移动目标的位置信息就可以实现移动目标的实时监控。以往由于数据通信上的障碍,使GPS技术的应用受到了一定的限制,随着科学技术的发展与进步,这一系统瓶颈通过采用移动通信网的相关服务功能找到了解决的办法,系统可采用多种通信方式,如集群、模拟网、卫星通信、GSM等,从费用、投资、覆盖范围、可靠性等多个方面考虑,GSM网的优势是最明显的。

  建立一个通畅、低价的通信链路是GPS系统成功应用的前提。从表面上看,似乎有许多供选择的通信方式可以利用,如常规通信、集群通信、卫星通信、模拟蜂窝通信、GSM通信等。然而考虑到容量、反应速度、覆盖能力、性能价格比等实际应用要求时,目前可供选择的通信方式却很少。通信方式比较见下表。



  当前,集群通信方式是公安、消防、交通等部门比较通用的通信平台,但是该通信平台由于受通信网覆盖范围的限制(通常工作半径在10公里左右),不适合组建大型系统。随着移动通信费用和手机成本的下降,基于GSM平台的系统大大增加了监控的对象和范围,将在社会生活的各个方面得到应用,为更多的人提供服务,这是移动目标服务的必然发展趋势。

  GSM网业务在GPS技术中所担负的通信任务主要是由短消息业务和虚拟网业务来完成的。

  短消息业务(SMS) 通过GSM网的控制信道传输用户分组信息的一种增值服务。特别适合信息量不大的业务数据,它使用GSM网的公共控制信道,通话期间不影响短消息的传输。短消息业务的优点是传输速度快,单个数据传输价格便宜,不占用话音通信通道。

  虚拟专用移动网业务(VPMN) 在现有的移动通信网上建立一个逻辑话路专用网,通过缩位拨号、专用编号计划等方式,使企业、集团用户群内可进行相互联系。VPMN业务允许VPMN用户进行网内呼叫、专用编号,并对集团、企业给予一定程度的网内话费优惠。

  建立GPS/GSM系统

  GPS/GSM系统是将全球定位系统和GSM短信服务系统相结合的一套综合的定位、监控、调度指挥系统。随着GSM在中国的发展,GPS信号的传送逐步由电台、专网传送转向利用GSM公网进行传送, GPS/GSM系统采用GPS技术与无线移动通信技术的结合,实现了对移动目标全天候的监控、报警、指挥、防盗和调度的功能,它利用GSM系统的短消息功能来进行数据传输,具有响应及时的特点。

1.系统结构

  该系统将接收到的GPS信息经过处理后,计算出移动目标的经度、纬度、速度、方向,并利用现有的GSM网络作为通信传输的媒介来实现定位信息的传递。

  系统从总体结构上可以分为以下部分:位置信息获取与发射(GPS智能车载终端)、信息相互传递(移动通信系统GSM)、信息分析与处理(调度监控中心),如图1所示。



  GPS智能车载终端可以为控制中心实时提供每一移动目标的最新位置数据、目标的状况和报警信息,并自动记录这些信息,以便事后分析。调度监控中心通过短消息服务中心将收到的位置信息经过处理,在大屏幕显示器上以电子地图为背景,实时显示出当前被监控的移动目标的地理位置。

  短消息服务中心(SMSC)设备一般放在GSM交换中心(与移动交换机同一机房)。如果在此基础上增加GPS的相关设备,可组成差分DGPS系统。与调度监控中心可通过DDN连接(实现GPS数据的提取和采集,并在监控中心的指挥平台上显示出来),其主要结构见图2。小虚线框内为GPS专用设备,其余为移动局投资设备。



调度监控中心框图见图3。



  调度监控中心由若干个值班席组成,是一个网络化的结构。每一个值班席由相关的GIS及GPS应用管理软件为软件平台,以图形工作站作为硬件支持。采用大屏幕显示管理,由于采用网络结构设计,可非常方便地扩充值班座席的数量,以适应不断增加的用户数。

  其中通信管理机构负责短消息服务中心消息的接收,以及值班席控制指令向短消息服务中心的传送,同时兼有信息流统计及自我调节功能,使DDN线上的信息流得到安全管理与控制,并具有流量统计功能及网络安全防火墙的作用。

2.系统功能

  ● 位置查找 实时掌握每部入网车辆所在的位置。

  ● 指挥调度 对入网车辆可随时根据需要发出指挥调度命令。

  ● 特殊服务 与相关的服务网络连接,对入网车辆提供相关的服务,以利于入网车辆更好地自我保护(如与110报警系统的连接)和更多地造福于人类(如与120救护系统连接),同时还可扩展更多的服务与被服务领域(如与税务系统连接)。

  ● 计划管理 对入网车辆实施各种量化管理和报表统计,及时掌握每部车辆的运行状态,为发展交通事业特别是城市交通事业提供相关的决策依据。

  ● 信息发布 可以通过中心与其他信息系统的连接获取广泛的信息,并传播给每一位用户,最大限度地开发和利用有限的投资。

3.工作原理

  车载GPS接收机接收定位卫星发来的定位数据,并根据从三颗以上不同卫星发来的数据计算出自身所处地理位置的平面坐标。坐标数据通过符合GSM标准的无线Modem,利用短信的形式,将车辆的位置、状态、报警器和传感器状态输入信息发送至GSM公网。GSM公网将接收到的车辆定位信息通过DDN专线或通信接收发送设备传送至调度监控中心,经过计算机的处理后与计算机系统上的电子地图匹配,并在地图上显示坐标的正确位置,则控制中心就可清楚和直观地掌握车辆的动态位置信息。在遇到紧急情况时,可通过车载的本设备,采用自动或手动报警,将车辆所在位置、报警类型等数据发送至控制中心,经电脑处理后,及时将事发车辆的精确位置显示在电子地图上。同时,可打开用户数据库,查询事故用户的原始档案,并报告给公安、交通等执法机构,以便及时处理。

4.应用软件

  ● 通信服务器软件 完成车载终端和调度监控中心之间的数据传输与通信,实现数据收发、编码/解码、数据入库和鉴权。

  ● 语音服务器软件 完成电话中继服务,如来电受理业务、座席自动分配、自动拨号,话音通信等,为车辆调度系统、车辆安全系统提供条件。

  ● 业务工作站软件 实现客户管理、车辆管理、驾驶员管理、车载终端管理、计费/缴费管理、统计报表等功能。

  ● 管理工作站软件 提供调度监控中心对各工作站的管理、员工管理及数据库管理等。

  ● 显示工作站软件 主要实现GIS功能,对空间数据进行存储、显示、查询、分析,得出结论,以支持决策系统。

其他应用

1.小区广播业务

  在车辆调度系统中,调度人员必须先了解所能调度的车辆所在的位置,如果采用短消息和语音通信方式询问每辆车的位置,势必会增加无线信道的开销。如果有小区广播业务的支持,问题就会迎刃而解。系统可以在一定的区域内广播调度消息,车辆根据自己的情况(如位置和是否忙)选择是否应答。

2.WAP业务

  在基于位置的信息服务系统中,移动用户需要知道与自己位置相关的信息,如离自己最近的加油站、最近的旅游景点等,还需要访问互联网资源,这些信息经常以图片的方式显示,而且数据量较大,如果采用短消息业务则不能满足要求。WAP业务在这方面具有不可比拟的优势。

摘自《计算机世界报 第34期》