GPS车辆监控调度系统的设计方案

通信011李敏GPS车辆监控调度系统的设计方案第1页共17页摘要车辆调度系统集全球卫星定位技术(GPS)、地理信息技术(GIS)、现代通信技术(GSM)和计算机辅助设计(CAD)于一体的高科技系统.该车辆调度系统中,可以实现定位、追踪、报警、防盗、防抢、远程控制、车辆使用情况统计分析等功能.调度员通过计算机屏幕上的电子地图可以直观地了解车辆目前的状况和所处的地理位置,监控中心将运输要求、任务及时地发送给司机,以实现实时调度.借助数字化电子地图丰富的数据查询功能。本论文着重介绍车载智能终端的软硬件系统的方案.以及无线数据链路中应用到的一些关键技术。关键词：全球定位系统,车载终端,无线数据链路,电子地图AbstractThevehicleadjustsahigh-techsystemforthesystemgatherstheworldsatellitefixedpositiontechnique(GPS),geographyinformationtechnique(GIS),moderncorrespondencetechnique(GSM)lendingsupporttothedesignwiththecalculator(CAD)inintegralwhole.Thatvehicleadjustsasysteminside,canrealizefixedposition,track,reporttothepolice,guardagainsttheft,defendtorob,longrangecontrol,vehicleusagecircumstancestatisticsanalysisetc.function.Adjustinganelectronicsforthememberpassesthecalculatorholdstheacttopmapcankeepthecurrentconditioninvehicleinanunderstandinginviewwiththegeographypositionof,supervisingandcontrolthecenterwilltransporttherequest,missiontosendoutintimetothedriver,toingrealizethesolidhouradjustsdegree.Thearithmeticfigurethataskforhelpthedataturnselectronicsmapplentifulnesssearchfunction.Thispaperemphasizesthecarthatintroducetheprojectcarriestheterminalandsofthardwareinintelligencesystem.Andsomekeytechniqueappliedtointhelead-indatanetwork.Keywords:GlobalPositioningSystem,thecarcarriestheterminal,lead-indatanetwork,electronicsmap通信011李敏GPS车辆监控调度系统的设计方案第2页共17页引言GPS全球定位系统(GlobalPositionSystem)是美国国防部于1973年11月授权开始研制的海陆空三军共用的美国第二代卫星导航系统，耗资近100亿美元，是美国继阿波罗登月飞船和航天飞机之后的第三大工程。GPS系统自从建立以来，在测量、海空导航、车辆引行、导弹制导、精密定位、动态观测、时间传递、速度测量等方面，显示出强大功能及无比的优越性。它具有使用方便，观测简单，定位精度高，经济效益好等优点.随着我国城市建设规模的扩大，车辆日益增多，交通运输的经营管理和合理调度，警用车辆的指挥和安全管理已成为公安、交通系统中的一个重要问题。过去，用于交通管理系统的设备主要是无线电通信设备，由调度中心向车辆驾驶员发出调度命令，驾驶员只能根据自己的判断说出车辆所在的大概位置，而在生疏地带或在夜间则无法确认自己的方位甚至迷路。因此，从调度管理和安全管理方面，其应用受到限制。GPS定位技术的出现给车辆等交通工具的导航定位提供了具体的实时的定位能力。通过车载GPS接收机使驾驶员能够随时知道自己的具体位置。通过车载电台将GPS定位信息发送给调度指挥中心，调度指挥中心便可及时掌握各车辆的具体位置，并在大屏幕电子地图上显示出来。本论文共分二章来介绍GPS车辆监控调度系统的设计方案。第一章：GPS的简介。主要介绍GPS的一些基本的知识。第二章：车辆监控调度系统的构成和作用。主要介绍GPS车辆监控系统的组成和各部分的的具体实现功能。通信011李敏GPS车辆监控调度系统的设计方案第3页共17页目录摘要……………………………………………………………………………………………1引言……………………………………………………………………………………………2第一章GPS简介1.1GPS基本概念…………………………………………………………………………41.2GPS结构组成及各部分的作用1.2.1空间星座部分…………………………………………………………………41.2.2地面监控部分…………………………………………………………………41.2.3用户设备部分…………………………………………………………………41.3GPS卫星定位基本原理………………………………………………………………51.4GPS系统的特点………………………………………………………………………6第二章车辆监控调度系统的构成和作用2.1GPS车辆监控系统2.1.1系统的工作原理……………………………………………………………72.1.2系统的组成…………………………………………………………………72.1.3系统的功能…………………………………………………………………92.1.4应用软件…………………………………………………………………92.2车载GPS智能终端系统2.2.1车载GPS智能终端硬件系统……………………………………………102.2.2车载GPS智能终端软件系统………………………………………………112.3无线数据链路的关键技术2.3.1数字调制方式的选择……………………………………………………122.3.2频率调制和解调的设计……………………………………………………132.3.3高斯低通滤波和逆滤波电路………………………………………………132.4电子导航地图………………………………………………………………………142.4.1电子地图的构成……………………………………………………………152.4.2电子地图操作GIS……………………………………………………………15结束语………………………………………………………………………………………17谢辞…………………………………………………………………………………………17参考文献……………………………………………………………………………………17通信011李敏GPS车辆监控调度系统的设计方案第4页共17页第一章GPS简介1.1GPS基本概念全球定位系统（GlobalPositioningSystem，GPS）是美国从上世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成的利用导航卫星进行测时和测距，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。它是继阿波罗登月计划、航天飞机后的美国第三大航天工程。如今，GPS已经成为当今世界上最实用，也是应用最广泛的全球精密导航、指挥和调度系统。1.2GPS结构组成及各部分的作用GPS系统包括三大部分：空间星座部分；地面监控部分；用户设备部分。1.2.1空间星座部分由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成GPS卫星星座，记作（21＋3）GPS星座。24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内，轨道平面相对于赤道平面的倾角为55°，各个轨道平面之间交角60°。每个轨道平面内的各卫星之间的交角90°，任一轨道平面上的卫星比西边相邻轨道平面上的相应卫星超前30°。在20000km高空的GPS卫星，当地球对恒星来说自转一周时，它们绕地球运行二周，即绕地球一周的时间为12恒星时。这样，对于地面观测者来说，每天将提前4分钟见到同一颗GPS卫星。每颗卫星每天约有5个小时在地平线以上，同时位于地平线以上的卫星数量随着时间和地点的不同而不同，最少可见到4颗，最多可见到11颗。在用GPS信号导航定位时，为了计算观测站的三维坐标，必须观测4颗GPS卫星，称为定位星座。这4颗卫星在观测过程中的几何位置分布对定位精度有一定的影响。对于某地某时，甚至不能测得精确的点位坐标，这种时间段叫做“间隙段”。但这种时间间隙段是很短暂的，并不影响全球绝大多数地方的全天候、高精度、连续实时的导航定位测量。GPS工作卫星的编号和试验卫星基本相同。1.2.2地面监控部分GPS工作卫星的地面监控系统目前主要由分布在全球的一个主控站、三个信息注入站和五个监测站组成。对于导航定位来说，GPS卫星是一动态已知点。星的位置是依据卫星发射的星历——描述卫星运动及其轨道的参数算得的。每颗GPS卫星所播发的星历，是由地面监控系统提供的。卫星上的各种设备是否正常工作，以及卫星是否一直沿着预定轨道运行，都要由地面设备进行监测和控制。地面监控系统另一重要作用是保持各颗卫星处于同一时间标准——GPS时间系统。这就需要地面站监测各颗卫星的时间，求出时钟差。然后由地面注入站发给卫星，卫星再由导航电文发给用户设备。GPS的空间部分和地面监控部分是用户广泛应用该系统进行导航和定位的基础，均为美国所控制。1.2.3用户设备部分GPS信号接收机的任务是：能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行，对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理，以便测量出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间，解译出GPS卫星所发送的导航电文，实时地计算出观测站的通信011李敏GPS车辆监控调度系统的设计方案第5页共17页三维位置，甚至三维速度和时间，最终实现利用GPS进行导航和定位的目的。静态定位中，GPS接收机在捕获和跟踪GPS卫星的过程中固定不变，接收机高精度地测量GPS信号的传播时间，利用GPS卫星在轨的已知位置，解算出接收机天线所在位置的三维坐标。而动态定位则是用GPS接收机测定一个运动物体的运行轨迹。GPS信号接收机所位于的运动物体叫做载体讨口航行中的船舰，空中的飞机，行走的车辆等）。载体上的GPS接收机天线在跟踪GPS卫星的过程中相对地球而运动，接收机用GPS信号实时地测得运动载体的状态参数（瞬间三维位置和三维速度）。接收机硬件和机内软件以及GPS数据的后处理软件包，构成完整的GPS用户设备。GPS接收机的结构分为天线单元和接收单元两大部分。对于观测地型接收机来说，两个单元一般分成两个独立的部件，观测时将天线单元安置在观测站上，接收单元置于观测站附近的适当地方，用电缆线将两者连接成一个整机。也有的将大线单元和接收单元制作成一个整体，观测时将其安置在测站点上。GPS接收机一般用蓄电池做电源。同时采用机内／机外两种直流电源。设置机内电池的目的在于更换外电池时不中断连续观测。在用机外电他的过程中，机内电池自动充电。关机后，机内电池为RAM存储器供电，以防止丢失数据。1.3GPS卫星定位基本原理GPS的定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置。如图1所示，假设t时刻在地面待测点上安置GPS接收机，可以测定GPS信号到达接收机的时间△t，再加上接收机所接收到的卫星星历等其它数据可以确定以下四个方程式：图１上述四个方程式中待测点坐标x、y、z和Vto为未知参数，其中di=c△ti(i=1、2、3、4)。di(i=1、2、3、4)分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4到接收机之间的距离。△t