GPS车辆监控调度研究

GPS车辆监控调度研究（精选9篇）

GPS车辆监控调度研究 第1篇

基于TTS的GPS车辆监控系统是一种集GPS、GIS、无线通信技术和计算机通信技术为一体移动的车辆综合服务系统。它将移动车辆的经度、纬度、速度、行驶方向、时间、行车状态以及报警等信息, 经车载终端通信设备控制编码后, 通过无线通信链路实时进行发送;监控中心通信设备将接收到车辆定位信息和状态信息经经过通道送到监控工作站, 进行数据处理后将车辆位置及其轨迹在数字地图上显示出来, 从而达到对移动车辆的实时监控的目的[1]。地面移动通信系统安装TTS语音合成引擎, 此引擎功能具有语音提示的功能, 当车辆发生报警, 监控计算机音响就会发出报警种类的语音提示, 实现车辆和监控工作站的交互功能。

2 监控调度系统功能分析

2.1 车辆定位导航

对于已入网的每辆车可随时查询到车辆在行驶过程中的状态、路线、当前的位置、速度、方向等车辆的基本信息[2]。

(1) 车辆定位查询:根据指定的车牌号、车主姓名、所属公司、设备号等关键字查询车辆。显示车辆动态信息、静态数据, 提供历史轨迹查询、拍照查询、行驶里程及油耗报表统计, 并提供GPS设备操作等功能。输入要监控的车辆, 面板会显示出此车的相关信息, 车辆会在地图主面板居中显示[3]。

(2) 历史轨迹查询:地图上注明该车辆指定时间段内的行驶轨迹, 并提供动态回放、轨迹数据信息下载、时间段内里程统计信息下载等功能。如图1所示。

(3) 拍照查询:可统计车辆在一段时间内的行驶里程数, 并考虑到不同车型、载重情况等多方面因素做出标准油耗的统计和测算。为车辆安全行驶与节能减排提供相关数据查询。如图2所示。

2.2 车辆监控

监控中心可实时监控网内车辆当前所处的位置, 能在监控中心的电子地图上准确地显示车辆当时的状态, 如所处位置、行驶速度、运行方向、行驶状态等信息, 可以对车辆实施远程锁门、远程熄火等操作。

(1) 主动报警监控:可过滤正常行驶车辆的信息, 在地图上单独显示出“紧急报警”车辆, 为安全管理员及时发现险情并及时处理警情提供方便。

(2) 被动报警监控:可过滤正常行驶车辆的信息, 在地图上单独显示出“超速报警”车辆, 为安全管理员及时发现险情并及时处理潜在隐患提供方便。

(3) 后台车辆监控:可以在后台实时监控车辆行驶状态但不在地图主窗口显示车辆图标。考虑到现阶段主流PC机显示器的屏幕大小, 过多的车辆显示在地图主窗口会造成视觉混淆, 设置此功能是为了具有车辆较多的大客户提供方便[4]。

2.3 车辆报警与报警处理

当车辆遇到紧急情况时, 通过车载终端设备发出相应报警, 如反劫、防盗、救援报警等信号, 监控中心收到报警信息后, 立即进行相应的处理。监控中心还可以实时对车辆的运行设定速度、边界等限制, 车辆超过此限制值时, 将自动向监控中心报警, 并通过计数器统计报警次数。

(1) 调头报警:设置调头报警的车辆在行驶过程中如折返行驶, 系统会自动提示监控人员。此功能在不允许调头的车辆监控中有特别设置。

(2) 越线报警:设置越线报警的车辆在行驶过程中如果脱离指定路线行驶, 系统会自动提示监控人员。此功能可有效防止车辆绕道行驶、客车甩客等现象。

2.4 手机短信查车

考虑到有些用户不方便使用计算机上网, 系统还特别设置了手机短信平台查询车辆服务, 编辑短信内容查车密码发送到监控平台, 可及时知道车辆准确位置。

3 调度系统设计与实现

根据系统的目的和要求, 系统采取组件式开发方法, 具体划分以下几个模块:

(1) 分析查询模块:分析查询模块主要对操作对象进行各种查询分析工作。具体功能包括:最短路径分析、最佳路径分析、缓冲区分析、叠加分析、区位筛选分析等操作。

(2) 录入程序:录入程序主要是通过监控系统平台显示用户用车信息, 通过程序录入系统数据库中。通过加载电子地图, 连接GPS搜索车辆[5], 确定搜索条件, 发布指令及调度车辆, 在数字地图输出图层显示出来。

(3) 图层控制:可以对地形、地貌、交通不同图层进行控制, 并根据具体的需要, 调整图层在地图窗口中的显示, 可以方便看到不同图层中对象的变化。

(4) 回放轨迹:当车辆完成某一行车任务后, 其路线可以完整保存下来。如果相同任务出现时, 可以设定时间, 可以将行车轨迹完整的在数字地图中显示出来, 并且可以调整回访的速度、顺序和路线。

4 结束语

本文论述车辆调度监控系统平台的功能设计和模块结构, 使GPS终端数据处理设备在车辆综合管理信息系统得到有效的运用。GPS结合TTS利用语音播报功能, 对车辆定位、查询、显示和指示进行实时控管, 对车辆的监控响应应更加稳定、安全、及时。使GPS车辆定位监控系统具有广阔的应用前景, 可广泛应用交通运输、远程监控调度、公安消防等领域。

参考文献

[1]李佩武.论数字交通建设及其意义[J].天津师范大学学报.2002 (3) :69-72

[2]刘小勇.GPS系统应用与发展[J].新班农业大学学报.2003, 23 (3) :49-56

[3]赵燕霞.数字交通的基本问题[J].城市发展研究.2001 (1) :22-24

[4]科学技术部.国家“十五”重大科技攻关项目课题“城市规划、建设、管理与服务数字化工程”报告[R].北京.2002.11

GPS车辆监控调度研究 第2篇

基于GPS的远程行军车辆监控及调度指挥系统

本文建立了基于GPS的远程行军车辆监控及调度指挥系统,该系统能够实现远程行军的车辆指挥及调度,将车辆的状态信息通过现代化的军用无线通信手段传送到指挥中心及相应的移动指挥站,完成远程行军过程中的车辆管理、突发事件现场的`了解,以及执行战斗任务时的指挥.

作 者：王礼伟 任钧 作者单位：北京交通大学刊 名：中国科技信息英文刊名：CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION年，卷(期)：“”(3)分类号：U4关键词：GPS 远程行军 指挥系统

GPS车辆监控调度研究 第3篇

关键词:GPS监控系统 车辆管理 应用

中图分类号:TP3文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)02(b)-0105-01

1 前言

我国汽车产业销量以每月一百万辆的惊人速度持续增长,汽车行业产能的迅速扩大使我国的经济稳步上升,但同时也给人们的生活造成了诸多的不便,交通压力的与日俱增使堵车成为人们的家常便饭。面对如此超常规的发展局面车辆管理部门如何能迅速的做出反应,利用先进的科学技术、智能化的管理设备制定一套全新的车辆管理模式成为当今车辆管理行业所需面临的首要问题。随着科技的创新、计算机技术的迅速发展,以往落后、陈旧的管理体系已无法适应新时代人们对车辆使用、维护及管理的新需求,我们只有加快车辆管理格局的创新发展,努力促进车辆管理系统朝着智能化、自动化、一体化的方向转变才能真正的稳定我国车辆管理事业的秩序、为日益饱和的交通开创崭新的发展局面。本着这一目标笔者创新的对GPS车辆监控系统进行了全面的分析,并对其存在的优势及弊端进行综合的探讨,有利于我国车辆管理事业在有效的监控管理中做出必要的改革与创新。

2 GPS车辆监控系统产生的背景

2.1 是车辆安全管理的必要保证

GPS车辆监控系统是疏导交通、分散道路压力的重要依据。车辆在行驶中难免遇到刮蹭及碰撞,有了良好的监控系统就可及时的防患于未然,有效的引导其他车辆避开交通堵塞或交通肇事的路段,从而避免交通压力的进一步扩大导致引发更大的交通事故。同时,对恶劣天气环境的真实反映也能使监控系统对车辆进行必要的预警提示,因此GPS車辆监控系统是车辆安全管理的必要保证。

2.2 是外聘人员加强管理的需求

众所周知,驾驶员岗位因其具有一定的机械性和周而复始性,很难引起行业内从业人员的广泛兴趣,往往大多数人认为担当驾驶员就是没有能耐、没有素质的象征。因此,驾驶岗位人员的流逝与缺乏导致大量外聘人员涌入到驾驶员队伍中,成为正规管理的缺口。他们驾驶经验不足、职业道德不规范往往会造成公车私用、随意停放、违章驾驶等现象的发生。因此GPS车辆监控系统的引入能有效的降低这一不良现象的发生机率,为外聘人员树立高尚的职业道德与行为规范起到了良好的监督管理作用。

3 GPS车辆监控系统的构成

GPS是全球定位系统的简称,采用计算机网络无线数据传输技术构建移动通信GSM/GPRS的平台并实现了对车辆实时监控、跟踪、调度与管理的最终目的,使现代化、自动化、智能化、一体化的车辆管理成为可能。该系统由监控中心、车载机及无线通讯网络构成,其中监控中心是整个系统的核心,负责数据的收发、存储与处理,并通过上述环节实现数据统计、监控数据的功能;车载终端则是指安装在被监控车辆上的设备,负责为监控中心提供实时的GPS定位信号,完成双向的信息传输及必要的监控管理;而无线通讯网络则是实现数据交换的载体及通道。

4 GPS车辆监控系统的特征与管理成效

4.1 GPS车辆监控系统的特征

GPS监控系统的实时跟踪手段与监测体系使之具有科学的调度、精益化、安全化的管理特征,为社会全面信息化的建设进程作出了必要的贡献。当车辆驾驶员找不到行驶方向或正确路线时,GPS监控系统能迅速的反应出其所处的位置,通过地图的查找及定位,驾驶员的行车路线清晰可见,这就是科学化的调度管理。在行驶中,监控系统可为驾驶员提供必要的道路信息,如哪里是单行路、哪里是禁行路、当前行车的速度是多少、距离下一出口的距离是多少,当超速行驶时系统会发出必要的警告与提示并反应给监控中心,这就是监控系统的精益化管理。同时,GPS监控系统还会为驾驶员提供必要的信息服务,如路段行驶的天气情况、周边设置、加油站位置、道路交通状况,可有效的为管理对象提供超前的预警与服务,体现人性化的服务理念。当车辆发生事故、遭到抢劫及被盗时,通过监控中心的网络监控,可对车辆进行远程的遥控及迅速的报警功能,为驾驶员的人身安全及财产安全提供了必要的保障。

4.2 GPS车辆监控系统的管理成效

自GPS车辆监控系统投入运营以来,在车辆管理中发挥了巨大的作用,有效的降低了企业运营成本,提高了工作效率,取得了管理者、使用者受益终身的双赢局面。管理者通过实时的监控、全方位的调度疏导交通、缓解压力,有效的杜绝了超速、随意停放车辆、不按规定行驶等现象的发生;企业经营者通过监控系统的全面投放节省了车辆的油耗与养护费用,企业的经济效益稳步上升,这在出租车管理行业中最为明显;直接使用者强化了自身的道德观念与职业规范操守,远程求救、报警等功能的实现为其驾驶安全性、便捷性提供了必要的保证,因此,可以说GPS车辆监控系统的管理成效是十分显著的。

5 GPS车辆监控系统运行及维护中存在的问题

无线网络最易受到天气变化所带来的信号干扰,特别是雷雨、沙尘、大雾等恶劣天气通常将导致整个监控系统处于瘫痪的状态。同时,日常运行维护中短信提示、语音提示等有线网络的服务将产生一定的费用,这部分费用的合理分配是今后我们所需探讨的新问题。

6 结语

总之,GPS监控系统在车辆管理中的广泛投入及使用是适应社会发展需求的必然趋势,其取得的社会效益、经济效益是十分显著的,虽然在后续的维护及管理中存在一定的影响因素,但只要我们通过不断的努力与实践、结合现代化的研发技术必将突破这一难关,为车辆管理事业的全面发展做出必要的贡献。

参考文献

[1]刘佳.无线车辆管理调度系统的设计与实现[J].电子工程师,2007,33(4)

GPS车辆监控调度研究 第4篇

关键词：全球定位系统 (GPS) ,高斯滤波最小频移键控 (GMSK) ,无线通信

0 引言

GPS车辆监控调度系统中, 需要将车辆的定位数据通过无线数据通信平台回传到监控调度中心。常用的无线数据通信平台可以分为两大类:公网和专网。采用公网的GPS系统具有投资小、覆盖面大、系统维护量小等优点, 但它的实时性比较差, 不能进行GPS差分定位。要用专网的GPS系统对监控目标可采用时分复用方式进行数据传输, 充分利用无线频率资源, 传输快、实时性好, 可进行GPS差分定位, 定位精度高。因此专网的GPS车辆监控调度系统尤其适合于公安、消防、公交、金融运钞等对实时性要求高的应用。专网用GPS数传终端在系统中的作用主要是实现GPS差分定位与无线通信。本文介绍用于专网的低成本、高数据率、实时性好、可靠传话音的GPS数传终端的设计方法及其性能、特点。

1 数传终端设计中频率资源的充分利用

在车辆监控调度系统中, 频率资源有限, 不能为每个终端分配一个频段, 通常是所有终端共用一个数据频道。因此, 如何复用这一频率资源, 使它得到充分利用, 增大系统数据通信容量是数传端和系统设计中值得探讨的问题。考虑到GPS接收模块在进行GPS定位时, 同时会得到一个非常准确的全球同步时钟, 用它来作为时分通信的时间基准, 就可以实现时分复用, 而不增加成本和设备复杂度。在时分通信的GPS车辆监控调度系统中, 移动终端发送和接收数据的时候不多, 终端常处于空闲状态。而在车辆监控调度系统中, 采用数据传输定位信息、话音实现调度功能将大大提高系统性能。因此如果能在半双工的传输平台上, 实现既传输数据又传输话音而不相互干扰, 将会使整个系统性能在不增加成本的情况下, 得到极大的提高。我们采取以下办法, 实现数据与话音的同时传输: (1) 采用两个25k Hz带宽的频道, 一个用于话音通信, 一个用于数据通信; (2) 大部分时间里移动终端处于话音频道, 接收或发送话音, 在收发数据的时隙, 无论是否收、发话音, 都强制切换到数据道收发数据, 数据通信完成后, 回到话音频道, 继续收发话音。这样数据收发只会引起话音通信的不到100毫秒的中断, 因而对话音通信的影响可忽略。 (3) 在监控调度中心安装两个基站终端, 一个专用于话音通信, 一个专用于数据通信;每个监控目标安装一个移动终端, 在给定的时隙收发数据, 其它时间收发话音;基站终端与移动终端只在软件上略有不同。这样, 就可以在半双工的平台上, 同时实现数据和话音的半双工传输。

2 GPS数传终端的硬件设计

2.1 数字调制方式的选择时分通信系统中决定系统容量的主要因素有三个:

无线数据传输率、不同终端之间数据传输的保护时间以及每个终端的数据量。增加数据传输速率, 可直接加大通信系统容量。在车辆监控调度系统中, 带宽资源是非常有限的, 要提高通信数据率, 必须采用效率比较高的调制方式。

2.2 频率调制和解调的设计为了保证数据传输的稳定可靠, 发射电路采用两个振荡器:

一个中频振荡器和一个本地振荡器, 数据和话音分别调制这两个振荡器。数话分开调制的好处是避免了两路的相互影响, 并且数据信号直接调制中频晶体振荡电路, 提高了数据调制的稳定度, 有利于实现MSK调制和接收电路的解调。中频振荡器采用高精度晶振构成的振荡器;本振采用可编程吞脉冲PLL (锁相环) 频率综合器, 通过PLL将本振VCO (压控振荡器) 锁定于高精度晶体振荡器, 使本振既具有很高的频率稳定度, 又可以通过编程改变频率。从天线接收来的射频信号放大后, 经过两次下变频、滤波得到基带信号, 基带信号放大后, 可以推动喇叭发声或往高斯逆滤波器解调出数字信号。由于PLL频率综合器的成本比较高, 考虑到实际使用时频率资源的限制, 数传终端采用半双工工作方式, 频率调制和解调共用一个PLL频率综合器 (本振) 。PLL的转换时间是一个重要的指标, 转换时间的大小直接影响终端的性能。转换时间长使终端数字/话音通信频道转换时间也长, 不同终端发送数据保护时间加长, 会大大减小整个系统的数字通信容量, 降低系统性能;而且PLL的转换时间长, 数据通信就会使话音通信中断较长的时间, 严重影响话音通信的质量。因此设计时应尽量减少PLL的转换时间, 提高PLL的锁定速度。采用变宽法加速PLL的锁定, 系统性能有了较大提高。

2.3 高斯低通滤波和逆滤波电路高斯低能滤波器指的是滤波

器的频率响应为高斯函数, 高斯滤波器的冲击响应也为高斯函数, 采用模拟方法是不可能实现这种滤波器的, 通常采用数字存储的方法实现高斯滤波器。这里采用一款由CML公司设计生产的GMSK调制解调器FX589。为了达到无线通信要求的信道带宽为25k Hz, 带外干扰<-60d B, 选择数据率为9600bps, BT=0.5。根据FX589的工作特性, 采取了以下措施, 提高数据通信的性能: (1) 精心设计FX589的外围电路, 配合FX589工作; (2) 将发/收的数据进行加/解扰, 去除信号中的直流和低频成分以适合FX589的要求; (3) 给数据加上合适的头码, 利用FX589恢复接收时钟, 保护接收数据完整性; (4) 软件上采取数据检错重发机制, 消除误码对系统性能的影响。

2.4 数传终端的整体设计整个数传终端的设计以MCU为中

心, 并采用FPGA来整合周边器件, 提高系统的稳定性, 降低测试维修的复杂度。串行EEPROM用于存储车辆的重要信息, 如编号、车牌号等。FLASH用于记录车辆运行信息, 以供调度中心查询。SRAM存储器主要用于存储临时数据, 如GPS定位信息、差分定位信息等。GPS接收模块用于接收GPS信号, 实现GPS差分定位功能。显示与控制面板采用带背光液晶显示, 由电源音量旋钮、静噪调整旋钮与四个轻触按键控制。RS-232测试设置口用来与PC机或其它设备通信。FPGA将所有器件联系成一个整体, 由微控制器通过串行通信口、地址数据接口及通用I/O口控制各模块协调工作, 完成整个数传终端的显示、通信与数据处理等功能。

3 GPS数传终端控制软件的设计

GPS车辆监控调度研究 第5篇

无线通信和计算机技术的飞速发展, 使得GPS技术的行业应用日趋成熟并得以广泛开展。GPS车辆监控平台具备的基本功能包括车辆实时定位、轨迹回放、超速报警、越界报警等, 为提高交通安全管理水平提供了保障。但是, 在车辆油耗管理方面一直缺乏有效的技术手段进行监管。

目前企业车辆的油耗管理多是依据车辆行驶里程概算消耗的油量, 是完全意义上的粗略估算, 这种粗放管理方式存在以下弊端:人为或机械磨损等原因造成油量损失;外出车辆油耗与报销不容易监督;车辆多时统计管理工作量大。

精确油耗管理简介

在GPS车辆监控平台基础上开发的精确油耗管理系统, 有助于车辆管理企业实时监控车辆油耗、精确分析车辆作业和油耗的关系, 有效解决人为、机械磨损或漏油等损耗问题, 降低车辆运行成本, 实现车辆运营的科学管理。

1.精确油耗 (统计) 管理的实现原理

基于GPS车辆监控平台, 综合应用GPS、GSM、GIS、电子测量技术实现对于车辆实时油量的监控、异常油耗的报警、油耗的统计。该系统的实现原理:采用GPS车载终端MCU测量油量传感器的模拟电压, 并根据系统设定的时间间隔向系统上报包含模拟电压的报文;设定并存储变化值, 对比变化油量与变化值, 根据设定的增长或下降设定判断出是否异常;在GPS车载终端MCU判断异常后, 将位置信息与其他状态信息报文立即上传。对于重点监控车辆, 系统可实现显示GPS车载终端上报的模拟电压值和时间。

2.精确油耗管理的具体研究目标

(1) 实时油耗监控—对车辆发生油量变化进行实时监控;

(2) 油耗统计—对车辆已发生的油耗进行数据统计;

(3) 异常油耗报警—对车辆发生的异常耗油进行报警;

(4) 地图匹配—对车辆运行以及报警在电子地图上进行匹配;

(5) 运行状态历史统计—对车辆运行数据统计查询。

3.精确油耗管理的主要技术指标

(1) 油量测量精度为1L;

(2) 异常报警反映时间为60s;

(3) 实时油耗数据更新率达到1次/60s;

(4) 报警准确率>99%;

(5) 数据存储时间大于180天。

精确油耗管理的具体实现

硬件构成精确油耗管理硬件主要由油量传感器、GPS车载终端、燃油表转换器等组成。GPS车载终端连接油箱里的油量传感器, 油量传感器通过液面变化反映不同的模拟电压值, 可得到一定的线性关系。GPS车载终端测量出该电压值和根据设置的阈值判断油量异常报警, 该数据通过无线网络上传到服务器, 服务器解析该报文保存到数据库中, 同时转发到监控端。燃油表转换器将油量传感器上传的模拟电压值转换为燃油表的所需工作电流, 驱动燃油表正常工作。硬件系统构成如图1。

软件设计基于GPS车辆监控平台的数据库系统和应用软件系统, 在基础地图数据、车辆管理数据、用户数据等软件模块的基础上进行VBA的二次开发, 扩展实时油耗、异常报警、报表统计、系统维护等软件模块, 即可实现精确油耗管理与统计。

1.实时油耗模块

该模块的数据处理流程是:客户端接收服务器转发的报文, 该报文中包含时间/位置信息、状态信息、油量信息、报警信息等内容, 实时油耗模块实时解析全部信息, 油量信息字段包含时间和油量, 报文中包含报警信息的判读在实时报警信息中解析。

2.异常报警模块

该模块负责向GPS车载终端下发设置油量突变的使能和阈值, 如果突变值超过该阈值, GPS车载终端立即上报该报警状态的报文。客户端接收到服务器转发的该报文后, 异常报警模块实时解析报警状态, 在报警信息栏中和提示栏中显示。

3.报表统计模块

采用web方式实现数据查询统计。

(1) 日、周、月报表统计

日、周、月报表统计内容为车牌号码、日期、单位、驾驶员姓名、疲劳驾驶次数、里程、燃油消耗、点火次数、最高行驶速度、无定位数据时间等。

(2) 油耗统计

油耗统计内容是按照设置的时间间隔和统计的车辆进行精确油耗的统计。车辆在行驶中颠簸存在燃油油量上下浮动, 会对统计分析中出现严重偏差。为此必须采用过滤算法:在程序中实现过滤瞬时跳变电压, 判断整个计算区间是否有加油过程, 没有加油记录的进行头尾平均数据差值与按照比例计算出油耗;区间内有加油记录要进行分段计算, 计算出各段区间的油耗累加得到全天油耗。

4.系统维护模块

系统维护分为帐户权限管理、油耗参数设置两部分功能。在权限管理中针对用户帐号在车牌号码、日期、所属单位、驾驶员姓名、疲劳驾驶次数、里程、点火次数、最高行驶速度、累计行驶时间的基本显示数据上增加无定位数据统计、燃油统计、无定位和燃油统计、没有定位和燃油统计的权限。

油耗参数设置中, 实现对单台车辆的油箱最大容量的标定、对没有燃油时的电压值和满油箱时电压值的设定, 根据以上参数的确立可以实现精确的燃油消耗的日统计。

油量传感器功能测试与实验

油量传感器作为精确油耗管理中的关键部件, 直接决定着精确油耗管理功能的实现效果。通过以下两种传感器的测试比对, 可以清楚看出精确型传感器的重要作用。

1.原车油量传感器的实验测试

车辆原配油量传感器采用的滑动变阻器, 通过浮子的变化转化成油量的变化, 原配的浮子是采用接触式的, 在浮子上下浮动时, 产生一定得阻力, 液面变化较小时浮子有可能不发生变化, 测量精度无法得到保证。

实际测试环境及结果如下。

车辆类型:东风卡车。燃油类型:柴油。油箱:150L。传感器供电电压:8.6V。工作电流:30～200mA。车辆熄火静止时, 表1是每次放油3L时测定的电压变化数据表。

可以看出每公升电压最小变化量0.017V, 出现正负无序变化, 采用原车传感器作为基准不能满足系统技术指标。

2.精确型油量传感器的选型及实验

精确传感器利用磁场控制舌簧管内触点通断的原理, 传感器中有一个浮子, 当浮子在其中上下浮动时, 线性测出油位高度, 高度的变化被车载设备测量得到读数值。一般油箱的高度为30～50cm, 传感器的检测灵敏度为2.5～5mm, 把油箱近似地分为100等份, 从而达到小于等于1%的精确度。

高精度油量传感器实际测试的环境及结果如下。

车辆类型:东风卡车。燃油类型:柴油。油箱:150L。供电电压:12V。电流:0～30mA。表2是车辆熄火静止时放油实验数据。

测试结果是每公升油料变化电压变化量0.07～0.11V, 完全具备线性变化关系。

GPS车辆监控调度研究 第6篇

随着人类社会经济水平的提高,车辆数目日益增多,相对也带来了车辆安全方面的问题。如何科学地管理和控制车辆,保证交通畅通、改善道路安全和提高交通系统的效益成为急需解决的问题。在现代信息技术的不断发展的同时,通信、导航、控制和计算机等相关技术越来越多地被应用于交通运输领域,从而逐步形成了一种实时、准确、高效的综合运输系统,即智能交通系统。GPS(全球定位系统)车辆监控管理系统是智能交通系统的重要部分,GPS车辆定位是利用卫星GPS对车辆进行实时监管、调度、控制的新一代应用技术系统。通过准确定位,配合通信技术以及电子地图,可以对移动车辆进行实时动态跟踪,清晰的人机界面极大地方便用户,在一定程度上可以缓解城市交通拥挤和交通堵塞,避免和减少交通事故。

1 系统整体结构

GPS车辆监控系统的总体结构如图1所示。

GPS车辆监控系统主要由车载终端、监控中心、GPRS(通用分组无线电业务)网络、GPS卫星组成。

整个车辆监控系统工作模式采用GPS进行车辆定位,GPRS移动通信网络进行车辆数据信息与监控中心之间的双向数据通信。GPS车载终端通过GPS卫星接收定位数据,包括经度、纬度、时间、速度、方向和状态数据等,将这些信息数据按照自定义协议打包,通过GPRS模块发送至监控中心。监控中心在接收到GPS车载终端的定位数据包后,进行拆包分析处理,判断数据类型,将其中的GPS定位数据、状态数据、服务请求等根据中心服务系统的车辆所属单位派发给相应的监控客户端,监控客户端即管理台可以实时地将车辆的经度、纬度、速度、状态等信息显示在监控终端的电子地图上。

各监控客户端可以对所属的车载移动终端发出监控命令,如呼叫、停止呼叫、熄火等。监控客户端将命令发往相应的中心监控服务器,再通过GPRS网络发往目标车载移动终端。车载台根据系统命令,会自动上传定位数据、报警信息(区域报警、线路报警、超速报警、分段限速报警等)。

2 车载终端硬件结构

车载终端是车辆监控系统的重要组成部分,是整个系统的定位数据来源。车辆终端一般由GPS模块、GPRS模块、中央处理单元、输入键盘、LCD(液晶显示器)、语音控制模块、图像采集模块等组成,见图2。

GPS接收模块接收卫星发送的卫星报文,经过计算得出GPS的经纬度、汽车的速度、方向和GPS卫星时间。中央处理单元把所有采集的信息打包,一部分直接传给车辆系统用于定位导航,另一部分通过GPRS模块向上传输到GPRS网络,再由GPRS网络传送到监控中心,同时监控中心也可通过GPRS模块向被监控车辆发送控制命令和调度信息。LCD屏、输入键盘等设备可作为车辆调度的显示和移动通信工具。

3 监控中心的实现

3.1 监控中心软件结构

监控中心以GIS(地理信息系统)平台为监控平台基础,利用GPS的定位功能将监控目标显示在对应的电子地图上,显示监控目标的相关数据,并通过GPRS无线通信方式与车辆进行通信。

3.1.1 监控中心总体结构

监控中心主要是由数据库模块、通信模块、后台服务中心、管理台组成。总体软件框图如图3所示。

3.1.2 软件各模块的功能实现

后台服务中心是整个监控中心的通信枢纽,主要负责控制台和车载终端数据交互的处理,负责将控制台的控制、询问等数据发送给对应的车载终端,然后将车载终端的回复数据汇报给发出控制的控制台,并且将所有的操作及通信数据都存入中心数据库中。

数据库模块是监控管理软件的重要部分,采用SQL Server数据库来实现数据的处理。它主要用于存放系统中各车辆的基本属性和行驶的历史数据。该数据库主要存放实时车辆信息数据、车辆历史信息数据、车辆信息管理数据等。

通信模块负责中心与终端的通信交互通道,可以通过4种方式与终端进行通信,包括SMS(MODEM方式或者SMG短信网关方式)和GPRS(TCP或者UDP)。终端可通过其中任意一种方式向中心发送数据,通信模块在收到终端数据后,将数据添加到一个链表中,后台服务器程序就从该链表中提取数据处理,后台发送的控制信息也将都通过通信模块发送出去。通信模块不与数据库打交道。

管理台从数据库服务器中读取相应的位置信息,然后在界面上显示出来;通过后台服务的控制通道,对终端进行控制,实现车辆点名、定时跟踪、超速报警等常规监控功能以及电子地图显示管理的相关功能。

3.2 电子地图的实现

3.2.1 电子地图软件设计

利用Visual C++中嵌入MapX控件,对GIS进行二次开发,从而实现GPS车辆监控调度系统地图的显示和管理。GPS车辆监控调度系统的电子地图是通过从GIS服务器导入带有地理位置信息的专用GIS数据库生成GPS车辆监控调度系统的电子地图。MapX可通过数据绑定把GIS数据库中的地理信息映射到地图图层上。电子地图软件的总体设计见图4。

3.2.2 电子地图基本功能

GPS车辆监控管理系统在加载地图之前,使用MapX自带的图层管理工具Geoset Manager把要加入的图层匹配在一起,建成一个图层组,该图层组规定了其中各个图层的名称、内容、属性及各图层之间的显示顺序。MapX中可以给图层设置4种属性:可显示、可选择、可编辑和自动标注。GPS车辆监控管理系统一般图层的属性是可显示的,需要查询的图层设置为可选择,需要修改的图层设置为可编辑,要自动显示图层中的地理对象标签的图层设置为自动标注。合理地设置这些属性有助于GPS车辆监控调度系统实现GIS的维护和查询功能。

GPS车辆监控管理系统通过使用MapX提供的标准开发工具可以实现系统地图放大、缩小和漫游等工具。通过MapX提供的查询和分析手段,可以实现有关地理信息查询功能和分析统计功能,系统的地图查找功能就是通过MapX的Layer对象的Find方法搜索地图对象中的图层并定位该图层中的特定图元实现的。对于非地理信息,系统则依据具体要求用Visual C++设计查询和分析统计功能。

GPS车辆监控管理系统对车辆的跟踪监控是通过把GPS的定位信息在GIS中表现出来实现的。利用MapX的动态图层(Animation Layer)对车辆进行跟踪监控,车辆由点图元来表示,点图元在地图中的位置是GPS定位信息中的经纬度数据,GIS坐标和GPS坐标在同一坐标系下,同时根据接收GPS定位信息的频率进行实时刷新以达到车辆实时监控的目的。动态图层自动位于所有图层的最上方,不会存在GPS信息被其他图层覆盖的可能。效果如图5所示。

3.3 GPRS模块的通信

随着市场的发展,GSM短消息由于受到自身协议的限制,无法提供低于秒级的数据传输,而GPRS突破了现有GSM数据业务最高速率为9.6 kbit/s的限制,数据速率最高可以达到170 kbit/s,并且GPRS还有“永远在线”的特点。因此,对于实时性要求较高的需求,采用GPRS技术取代GSM是必然的选择。

GPRS通信模块的主要功能通过GPRS网络完成车载终端与监控中心之间的数据通信。GPRS通信模块传输的数据包括GPS数据、紧急报警求救信息、车载登录请求、监控命令、登录应答等。

GRPS通信模块直接与车载终端建立TCP连接,并管理这些连接。登录请求被传递到登录管理模块,在登录管理模块内登录请求被验证,并将验证结果传回GRPS通信模块,GPRS通信模块收到验证结果后,通过已建立的TCP连接将其发送到车载终端。如果验证失败,登录管理模块会通知GPRS通信模块撤销该车载的TCP连接。GPRS通信模块接收来自车载终端上传的GPS数据、车辆状态信息和紧急报警求助信息,并将这些信息发送到后台服务中心。同时,后台服务中心通过控制通道向GPRS通信模块传递客户端的监控命令,GPRS通信模块将这些监控命令发送到指定的车载终端。系统通过设置AT指令使GPRS通信模块进入数据连接状态,从而完成一系列操作功能。

4 结束语

本文主要介绍了GPS车辆监控管理系统的设计,通过对数据库模块、通信模块、后台服务中心、管理台4个部分的开发基本实现了GPS车辆监控管理中心软件的功能。经车载终端实时定位获得车辆的位置、状态等信息,利用无线通信设备将目标的位置和其他信息传送到控制中心,在监控中心进行地图匹配后显示在监视器上,便于管理者调度管理。同时利用数据库技术对监控数据进行存储、访问、处理和输出,可以为管理者提供大量有效的车辆实时运行数据,通过数据分析可以使管理者合理安排运营计划,从而科学地进行调度和管理,提高运营效率和效益。

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GPS车辆监控调度研究 第7篇

关键词：GPS,GIS ArcGIS,车辆监控,调度系统

1引言

随着经济的快速发展,汽车的社会拥有量急剧上升,造成城市交通拥挤,堵车现象严重,车辆管理调配问题比较突出。

车辆监控调度系统是为了加强车辆的管理而建立的集成系统,它采用GPS全球卫星定位技术、GIS地理信息技术、移动通信技术及计算机处理技术等构建,通过管理中心和车载终端实现对车辆的监控调度管理[1]。

2 车辆监控调度系统的意义

通过车辆监控调度系统,可以实时了解受控车辆的位置、运行速度、行驶状态等信息;可以实现就近调度、遇险报警和求救报警等管理;可以了解车辆历史行驶状态;可以对车辆的工作情况进行数据统计分析,并形成统计报表。车辆监控调度系统的建设,使得对车辆的管理更加科学、合理,在提高相关使用部门管理水平的同时,也减少了很多不必要的开支。GPS车辆监控调度系统的应用不仅局限于车辆,还包括各种飞机、船等一切需要调度的可运动载体。本文简单介绍几个典型的实际应用。

2.1 公交车监控和调度

针对公交线路进行安排,并结合各车辆状态,将调度命令发送给司机,及时调整车辆运行情况,具有车辆、路线、道路等有关数据的查询功能,有利于实现有效管理。

2.2 出租车监控和调度

当需要出租车时,乘客只需拨打调度中心的服务电话,调度中心会帮助乘客寻找距离最近的空车,并通知出租车司机到达指定地点。这种“叫车服务”给乘客带来了很大的便利,可以减少车辆的空驶率,能从一定程度上缓解交通拥堵状况。从环保的角度来看,能节约能源,减少汽车废气的排放。从出租车司机的角度看,可以防止司机疲劳驾车,提高其经济收入。

2.3 长途运输车监控

长途货运不需要实时进行监控和调度,只需在每辆长途运输车辆上安装GPS和数据存储器,便能时刻记录车辆的位置数据,然后定期(比如每次长途接送货物之后)将数据下载传送到控制中心,管理人员可以查看车辆是否按预定行驶路线接送货物,在哪里停车,停了多少次等,防止司机拉私货或怠工。选择数据存储器时,要考虑到记录数据的时间长短和频率及数据类型等因素。

财政部公布的2010年中央决算报告中提到,中央行政单位2009年“三公”经费(即政府部门公务出国经费、公务用车购置及运行费、公务接待费)支出合计94.7亿元,其中车辆购置及运行费为61.69亿元[2],占“三公”经费支出的65%,2010年“三公”经费决算中公车部分支出约占61%,2011年“三公”经费预算中公车部分支出约占60.50%,这3年的比例均为60%左右。因此,相关部门除了需要对公车车辆购置进行控制以外,还必须对公车车辆的用车情况进行监督。

当前,实现对公车的公开透明化管理,让公车在阳光下使用,建设车辆监控调度系统是一种有效手段。

3 车辆监控调度系统的功能设计

车辆监控调度系统主要包括8个功能模块:信息采集及分类存储、车辆管理、车辆位置信息记录管理、车辆报警、车辆查询、车辆调度、地图显示功能、报表打印。系统主要功能结构如图1所示。

(1)信息采集及分类存储:该功能模块可以采集车辆的位置信息和运行状态信息,并将采集到的信息发送到监控中心服务器,自动进行分类存储。

(2)车辆管理:为每个监控车辆对象设置一个唯一的监控对象数据实体,并对该对象数据实体实现登记注册、修改、删除、查询功能。

(3)车辆位置信息记录管理:对GPS监控车辆位置信息设置自动备份和手动备份2种备份方式。在自动备份方式下,系统定期将GPS监控对象位置信息进行自动备份;在手动备份方式下,系统实时对GPS监控对象位置信息进行备份。2种备份方式最终都会形成备份记录和日志。

(4)车辆报警:①车辆超速报警。管理员可设定单独或全部车辆的行驶上、下限速度,当车辆行驶速度达到或超过设定的限制标准时,系统会提示车辆超速报警,并伴有声音和弹出窗口提示。②区域报警功能。可以设定禁区,当车进入禁区时,系统监控处发出警报提醒;可以定制行驶路线,当驾驶员驶离预定的驾驶路线时系统会发出报警。

(5)车辆查询:车辆静态资料查询包括车辆档案、车主档案和过去的运行轨迹等资料查询。车辆动态资料查询包括车辆运行状态、实时运行轨迹、报警情况等资料查询。

(6)车辆调度:监控中心通过短信息功能发送汉字信息到车载显示屏,实现车载信息调度功能。①添加车辆及人员调度。对空闲车辆及人员进行派遣,调度任务信息包括车辆型号、调度任务说明、派遣时间、派遣地点、司机人员等信息。②修改车辆及人员调度。对已存在调度任务信息进行修改。③删除车辆及人员调度。对不需要的调度任务信息进行删除。④添加车辆及人员信息。对车辆及人员进行登记注册,记录车辆型号、车牌号码、购买日期、大修日期、登记日期、使用人员等信息。

(7)地图显示功能:例如全屏显示、无极缩放、漫游、动态标记、分层显示、鹰眼、标尺等[3]。在行车过程中,我们要保存车辆的行车轨迹,建立数据库,把行车路线的经纬度、时间等信息存储起来,系统可以根据记录的跟踪数据按照设定的要求进行回放。车辆在电子地图上的显示是系统通过增加新的层,并把新增加的层设置为活动层,然后在新增加的层上增加新的特性,新的特性如颜色、形状、大小可以按照个人的要求定义,最后将其显示在地图上。在车辆行驶过程中,将车辆定位到对应的位置,然后刷新地图就能显示车辆的移动轨迹。车辆移动轨迹示意图如图2所示。

(8)报表打印:报表系统可以根据输入的条件对车辆的分类、性质、行驶里程、作业量等数据进行查询统计,并且可以灵活定义报表样式和报表统计项,为调度人员作出正确的形势判断提供有效的数据。系统提供的报表包括《车辆状态统计表》《车辆维修计划执行情况统计表》《车辆到期维修统计表》《车辆工作量统计表》。

4 车辆监控调度系统的实现

系统采用Oracle 10g数据库,C#二次开发,通过ArcGIS控件实现电子地图的显示功能。

电子地图显示采用ArcMap实现。在微软Visual Studio.NET中加载和嵌入ArcGIS控件[4]。应用程序将ArcGIS控件和其他ArcGIS Engine库引用装载到开发环境之中,加载地图到Map Control与Page Layout Control中,在容器中嵌入ArcGIS控件。ArcGIS控件布局实现示意图如图3所示。

通过ArcGIS可以非常直观地将车辆行驶位置、运行状态等信息,以地图化的方式展示出来。

5结论

本文主要研究了基于ArcGIS控件的车辆监控系统,充分发挥了组件式软件方便、高效的优点,利用C#语言和ArcGIS控件可以方便地对与地图相关的多种系统进行开发。仅有定位功能的GPS车辆管理方式已越来越不适应现代化城市管理的需要,必须结合GIS地理信息系统,实现可视化车辆监控调度和控制,提高交通部门及企事业单位的车辆监控调度管理能力,快速反应并处理突发事件。车辆监控调度系统是智能交通系统(ITS)的重要组成部分[5],为交通部门、企事业单位及个人用户实现车辆管理现代化提供强有力的技术支持。

参考文献

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[2]中国共产党新闻网.热点解读:去年“三公”支出94.7亿元[DB/OL].http://cpc.people.com.cn/GB/64093/64387/15070576. html,2011-07-05.

[3]蔡菲,史同广,徐文鹏.基于GIS和GPS的ARS出租车调度服务系统的设计与实现[J].测绘科学,2009(1).

[4]邱洪钢,张青莲,陆绍强.ArcGIS Engine开发从入门到精通[M].北京:人民邮电出版社,2010.

GPS车辆监控调度研究 第8篇

关键词：GPS,车辆,监控,管理

1 需求分析

一方面,高速公路分段管理,有大量管理车辆经常在高速公路上进行路政巡逻、道路养护、收费稽查等管理工作。长期以来,车辆工作时与单位处于脱离的状态,单位很难了解到车辆当前的确切位置和各种行驶数据,同时由于高速公路事件具有突发性,不方便监控中心对车辆进行直接调度管理。所以针对高速公路路政巡逻、道路养护车辆的工作特点,建设一个GPS车辆监控管理系统,综合了GPS全球卫星定位系统、GIS地理信息系统、GSM/GPRS全球移动通信系统、计算机网络技术,使之能随时对车辆进行监控、调度,以便对高速公路突发的恶劣天气(路况)、交通肇事、排障抢险等情况的迅速处理,从而对高速公路路政巡逻、抢险工作进行更加科学的管理,提高高速公路调度、指挥、管理的水平。

另一方面,建立完善的GPS车辆监控管理系统,使单位资源容为一体,以最少的付出发挥最大的资源优势;监控中心可根据公务执行的实际情况来调度指挥车辆,缩短调度时间,提高工作效率;也可掌握司机违规驾驶、公车私用的具体时间和地点,结合单位制度有力的根据司机的违规程度进行处罚,同时对自觉遵守单位规章制度,工作积极认真的人员也依据实行奖励。通过实时监控,历史轨迹回放,可以确切知道车辆是否在指定地点加油,避免司机无中生有或多报、添加燃油费等;实时的对每一辆车进行跟踪调度和对司机进行督促、指导,避免误时工作等情况的发生以及违反交通规则的处罚、拖车、扣车等情况,造成单位直接经济损失,同时延长了车辆的使用寿命,很大程度上解决了车辆管理混乱、组织无序的问题。

2 系统设计

2.1 系统工作原理

安装在车辆上的设备终端通过OEM板实时接收GPS全球定位系统(Global Position System,简称GPS)卫星信息,并计算出车辆当前位置的经纬度、方向和速度,时刻检测车辆的各种状态信息,如发现有不正常动作,或接收到监控中心的其它查询、指令等请求会将车辆目前的各种状态信息通过GSM短信或GPRS等方式向监控中心与查询端回传,监控中心系统通过计算将车辆目前位置显示在电子地图上,将车辆的各种状态信息显示在系统上,值班人员可直观的了解车辆的当前位置,并做出正确处理,遇有报警时计算机发出声音和图像报警信息,以达到监控、调度、跟踪功能。

2.2 系统构成

GPS车辆监控管理系统主要包括三个部分,即:定位部分、通信部分和监控部分。定位部分主要用来确定移动目标的位置,通信部分作为用户和监控中心沟通的媒介,而监控部分则为用户提供完善的服务。整个系统的结构如图1所示。

2.2.1 GPS车辆监控管理系统由以下几个子系统组成

1)GPS全球卫星定位系统:全球卫星定位系统属于美国第二代卫星导航系统,由空间部分、地面监控部分和用户接收机三大部分组成,在全球范围内任何地点、任何时间、全天候、高精度定位。

2)公用移动通信系统:主要采用GPRS技术,同时兼容GSM、CDMA、CDPD、集群等多种通信方式。

3)数据传输系统:本系统采用PSTN、ISDN、DDN、Internet、卫星等各种有线和无线数据传输线路。

4)视频交通管理系统:与公安视频监控网联网。

5)网络服务系统:具有广域网和局域网拓扑结构,设防火墙,保证网络和数据安全。

6)用户管理系统:可为用户安装车辆监控中心软件,进行实时监控、调度和车辆管理。

7)车载设备:可选择不同型号、功能的系列车载设备供用户选择。

8)电子地图:采取矢量图制作,可对地图进行无极放大、缩小、平移、漫游以及测距等操作。地图内重要的道路设施(匝道、立交区等)均按实际线型详细标注。

2.2.2 监控中心

在整个系统中,监控部分是最主要的。监控部分即监控中心,包括各类功能服务器、应用终端和软件、监控设备、报警装置、数据库等,对车辆的位置、速度、方位、状态进行监控,为用户提供位置查询、电子地图服务、车辆管理、信息提供等多种服务。监控中心能实时监控网内车辆当前所处的位置,能在监控中心的电子地图上准确地显示车辆当时的状态,如行驶速度,运行方向等信息。其拓扑结构如图2所示。

3 功能实现

3.1 车辆定位

车载设备接收GPS卫星信号,经处理得到车辆实时精确地理位置,把车辆位置数据和有关车辆信息发送到用户系统,在电子地图上显示该车辆的实时位置和动态。车辆的运行位置、运行速度等信息在监控中心一目了然。管理者可以任意查看车辆信息,随时随地掌握车辆运行状况。

3.2 车辆控制

用户系统对车辆设备可采用点名查询、设置静默、单点发送、多点发送、定时发送、定距发送等多种接收车辆动态数据与信息。

3.3 车辆报警

用车载设备设置警戒遥控钥匙、应急报警按钮、周边防护接口可向网络服务中心自动发送警戒、应急、防护等各类报警信号。当车辆遭遇非常情况时,车载终端可以向监控中心发送报警信号,向监控中心求救。超速报警,当车辆超过制订行驶速度时监控终端会发出报警。

3.4 调度指挥

用户可通过短信息和语音与车辆进行双向中文短信息和语音通信,下达查询、调度、管理、指挥的文字和语音命令。

3.5 远程监控

系统采用公用无线移动通信平台,当车辆长途漫游行驶时,GPS/GPRS车辆监控管理系统可为用户提供车辆远程监控管理服务。

3.6 数据储存

GPS车辆监控管理系统网络中心设有各类信息数据库,具有月数据信息和年数据信息存储能力,用户可调用实时数据信息或查询历史数据信息。

3.7 历史记录查询

管理者可选定过去一个时间段,查询该时间段内车辆的历史数据,并可以进行历史回放,并且能够调整回放的速度。另外,可以查询车辆行驶里程统计车辆在某段时间内所行驶的里程数。

3.8 车辆与人员信息管理

系统具有鼠标点击车辆图标实时显示车型、车牌、驾驶员等信息的功能。

4 结束语

GPS车辆监控管理系统具有广阔的市场前景和应用价值,是智能交通系统(Intelligent Transport System)的重要组成部分。通过GPS车辆监控系统对车辆进行监控、调度,可以提高高速公路调度、指挥水平,节约管理成本,从而为社会提供更优质的服务。

参考文献

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GPS车辆监控调度研究 第9篇

GPS车辆监控系统充分利用了现代科学技术的最新成果,综合利用全球卫星定位(GPS)、无线通信、地理信息系统(GIS)等多学科的前沿技术,与行业的应用特点紧密结合,提供基于GPS位置服务的车辆监控管理平台。它可广泛应用于交通物流行业,为城市交通管理、出租车安全防范、公交车业务调度、公共卫生急救调度、社会货运物流配送、大型企业物流、公共信息导航、海关贸易监管等领域提供一种新的管理技术手段。同时也可以在防范车辆被盗、被抢、杀人越货等恶性犯罪方面提供一定的帮助,具有很好的经济和社会效益[1]。GPS车辆监控系统可以实现监控调度、安全防护、企业管理、交通信息服务等功能,由GPS卫星、车载终端、通信网络、监控中心等部分构成(见图1)。

2 GPS车辆监控系统车载终端

车载终端是GPS车辆监控系统的重要组成部分,其主要的工作原理为:数据上行时,车载终端GPS模块接收GPS卫星发送的星历数据,根据至少4颗卫星的导航电文,计算出当前自身的地理坐标。在车载单片机的控制下,GSM模块将位置、时间、报警等信息,按照短消息的编码规则传输到GSM网络,监控中心负责接收数据并做出调度安排。在车辆遇险时,车载终端可以人工或者自动向监控中心报警,让监控中心了解情况,采取紧急应对措施。数据下行时,监控中心根据实际需要,通过GSM短消息向车载终端发出监控调度的指令,车载终端经过解码处理后将指令显示给驾驶人员。如果需要采取紧急措施,单片机会根据指令,同车载电控单元联系,从而控制车辆的油路和电路,满足监控中心的控制要求[2]。

车载终端具有以下基本功能:

(1)车主身份认证

系统开机后,首先对车主身份进行认证。驾驶员通过用户控制面板输入身份认证ID,若输入正确,系统则开始正常工作。

(2)实时定位

运用GPS实现定位获得车辆高精度的位置及状态信息,通过电子地图系统查出车辆地理位置,实现定位和跟踪,并根据需要通知车主或控制中心。

(3)车载电话

可以实现完全的GSM车载电话功能。

(4)防盗报警

系统内置射频接收模块,使用遥控器进行遥控布防撤防。车主启动防盗模式后,信号采集系统中的传感器检测模块便处于工作状态,系统内置振动传感器(用于检测车身是否振动)和双元热释电红外传感器(用于检测车内是否有人),一旦检测到相应的外界干扰信号,防盗系统便被触发。控制器就会自动检测判断情况,利用GSM移动通讯网络将报警短信(内含报警及车辆位置等信息)发送至车主的手机和监控中心,告知车辆遭受外部侵入或盗窃。

(5)交通信息服务

监控中心可以通过液晶显示屏或车载电话向驾驶员提供交通信息、线路咨询信息、广告信息等,为驾驶员和乘客提供服务。

(6)遥控熄火

系统内置熄火继电器接口,当出现情况需要车辆熄火时(如被盗),监控中心可通过GSM网络对车载终端发出熄火指令,控制器即向熄火继电器发出信号,使汽车熄火。

(7)状态报警

由监控中心系统下发速度的上限值到车载终端并由车载终端保存该设置,在行驶过程中若判断实际行驶速度超出速度上限值立即执行向监控中心上报超速报警信息的动作。

(8)紧急报警

在行车过程中,当驾驶员判明有人欲劫车时,驾驶员按下紧急报警按钮(本系统设有板上和遥控器两套报警按钮,情况特殊时可使用遥控器),车载终端将自动把报警信息发送给监控中心。

(9)车载黑匣子

系统内置大容量数据存储器,可记录一段时间的汽车状态和轨迹,为运营和交通事故处理提供依据,实现车载黑匣子功能。

3 车载终端的硬件设计

3.1 车载终端的系统构成

系统分主机和显示单元两部分:主机由MCU控制器、数据存储器、GPS模块、GSM模块、传感器检测模块、实时时钟、标准数据接口、射频接收模块、用户控制面板等组成;显示单元由大屏幕液晶显示器、熄火继电器及通话手柄等组成。系统构成如图2所示。

3.2 主要模块及其与控制器的硬件接口电路

3.2.1 控制器

车载终端控制器的选择至关重要,它影响着整个系统的性能,本车载终端选择16位超低功耗MSP430F149单片机作为车载终端控制器[3]。MSP430F149单片机与一般的单片机相比,其优点有:(1)超低功耗结构体系。1.8-3.6V超宽工作电压;5种低功耗模式,从备用模式唤醒为6s;0.1u A RAM保持;0.8u A实时时钟模式;丰富的中断能力减少了查询的需要。(2)丰富的存储器、外设;60KB+256B Flash,2KB RAM(支持IAP);I/O端口1、2每一个有8个I/O均具有中断功能;I/O端口3、4、5、6每一个有8个I/O;比较器_A精确的模拟比较器常用于斜边Slope A/D转换;12位A/D;USART0(软件可选择UART/SPI模式);USART1(软件可选择UART/SPI模式);硬件乘法器(支持四种乘法运算)。

3.2.2 GPS模块

GPS模块选用美国Brunswick公司的JUPITER21接收机。它的主要特点有:(1)极其紧凑的GPS接收机尺寸:71mm×41mm×11mm。(2)具有12个并行卫星轨迹通道,能快速识别和再识别当前位置。(3)直接微分的RECMSC-104数据动态提供定位精确度。(4)自适应门限检测,提高微弱信号的检测能力。(5)通过串行通讯,用户有很大的操作空间和配置能力。(6)其定位精度极高:水平精度优于2.8m(CEP),4.9m(2d RMS).3D精度优于5m(SEP),DGPS精度优于1m(CEP),完全满足车载定位监控的需求[4]。

这种接收机是通过两个串口与外部通讯的,串口1为主串口,串口2为辅助串口(提供修正量)。其中,串口1为全双工方式,串口2为半双工方式。系统通过这两个串口同其外部器件或设备连接,也可以用软件编程或硬件设置来配置其串口特性。GPS模块与控制器的硬件接口电路如图4所示。GPS模块的串口1的RXA引脚、TXA引脚分别与MSP430F149单片机的TXD1引脚、RXD1引脚相连接,可实现全双工通信。

3.2.3 GSM模块

G SM模块选用西门子公司的TC35iGSM模块,TC35I模块是一款双频900/1800MHZ高度集成的GSM模块。该模块及射频电路和基带与一体,向用户提供标准的AT命令接口,为数据、语音、短消息和传真提供快速、可靠、安全的传输,方便用户的应用开发及设计。

模块的工作电压为3.3-4.8V。通过独特的40引脚的ZIF连接器,实现电源连接、指令、数据、语音信号及控制信号的双向传输[5]。GSM模块通过串口与控制器通信,两者的硬件接口电路如图4所示。GSM模块的IGT引脚是启动脚,为使TC35i进入工作状态,系统加电后必须给IGT加一个大于100ms的低脉冲,电平下降持续时间不可超过1ms,IGT脚与MSP430F149单片机的P4.0引脚相连接,由P 4.0提供符合要求的低电平,用于启动TC35i GSM模块。GSM模块的18脚RXD、19脚TXD为TTL的串口通讯脚,它们分别于MSP430F149单片机的RXD0脚、TXD0脚连接,实现电源连接、指令、数据、语音信号及控制信号的双向传输。

4 车载终端的软件设计

4.1 GPS定位数据的接收与提取

通常GPS接收机主要由GPS接收天线、变频器、信号通道、微处理器、存储器以及电源等部分组成。由于GPS定位信息内容较少,因此多用RS-2 32串口将定位信息(NEMA-0183语句)从GPS接收机传送到单片机中进行数据接收。

GP S接收机只要处于工作状态就会源源不断地把接收并计算出的定位数据通过串口传送到车载终端控制器中。本文以MSP430F149单片机作控制器为例,接收GPS定位数据,其部分代码如下:

控制器通过串口从GPS接收机接收定位数据并将其放置于缓存,在没有进一步处理之前缓存中是一长串字节流,这些信息在没有经过分类提取之前是无法加以利用的。因此,必须通过程序将各个字段的信息从缓存字节流中提取出来,将其转化成有实际意义的,可供高层决策使用的定位信息数据。在车辆监控系统中,通常通过$GPRMC帧来提取当前时间、经纬度、车辆速度、行驶方向等,其它像$GPGSA、$GPGSV、$GPGGA、$GPVTG等数据帧,除了特殊用途外,平时并不需要。因此,在对GPS定位数据进行接收处理时,控制器一般先通过对帧头的判断而只对"$GPRMC"帧进行数据的接收提取处理[6]。

$GPRMC语句格式为:

$GPRMC,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,

其各字段含义如表1所示。

由于帧内各数据段由逗号分割,因此在处理缓存数据时一般是通过搜寻ASCII码"$"来判断是否是帧头,在对帧头的类别进行识别后再通过对所经历逗号个数的计数来判断出当前正在处理的是哪一种定位导航参数,并作出相应的处理。下面就是对缓存Data中的数据进行解帧处理的主要代码:

这样就把所需的定位信息提取出来了,即时间、经纬度以及日期分别保存在变量Time、Longitude、Latitude及Data中。

4.2 车载终端主程序设计

本车载终端主程序流程主要包括系统初始化、GPS数据接收与提取、收发短消息、执行监控中心指令及警情处理等[7],具体流程图如图5所示。

系统开机后,进行各模块初始化,然后是驾驶员身份认证,认证成功后,系统开始正常工作。GPS模块开始接收、提取定位数据,并将提取的定位信息存储在数据存储器等待编辑成短消息发送出去。GSM模块依据事先设定、驾驶员操作或监控中心命令将GPS定位信息发送给监控中心;若收到监控信息发送来的新短消息,则读取其内容后进行相关处理。若出现状态报警、紧急报警等警情,控制器进行中断动作,按预先设定进行警情处理,并将警情及时地编辑成短消息发送出去。

5 结束语

该车载终端经长时间试运行,工作稳定,可靠性可以达到相当高的水平,但对当地的GSM网络要求较高,要求其信号覆盖好、工作稳定,否则会出现时延大的问题。以该终端为底层的GPS车辆监控系统可广泛应用于交通物流行业,为城市交通管理、出租车安全防范、公交车业务调度、公共卫生急救调度、社会货运物流配送、大型企业物流、公共信息导航、海关贸易监管等领域,具有极高的经济和社会效益。

摘要：依据GPS车辆监控系统车载终端的工作原理及其基本功能,对车载终端硬件和软件提出了具体的设计方案和实现方法。详细介绍了主要功能模块及各模块与控制器的硬件接口电路,列举了GPS定位数据接收与处理的部分代码,给出了车载终端主程序设计流程。

关键词：车载终端,硬件设计,软件设计

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