基于北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的移動監(jiān)控管理系統(tǒng)研究(修改稿)

1、基于北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的移動監(jiān)控管理系統(tǒng)研究張習(xí)國劉建（武漢理工大學(xué)信息工程學(xué)院,武漢430070）（北京神州天鴻科技有限公司,北京100080）E-mail: HYPERLINK mailto: 摘要：神州天鴻移動監(jiān)控管理系統(tǒng)是基于我國自主研制的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)開發(fā)的民用定位導(dǎo)航系統(tǒng)，對于我國發(fā)展自己的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)具有重要意義。討論了神州天鴻移動監(jiān)控管理系統(tǒng)的原理和組成，重點對其設(shè)計與實現(xiàn)進(jìn)行了分析，并將其與目前廣泛應(yīng)用的GPSGSM系統(tǒng)進(jìn)行比較，闡述了該系統(tǒng)的特點。關(guān)鍵詞：神州天鴻系統(tǒng)；移動監(jiān)控管理系統(tǒng)；地理信息系統(tǒng)中圖分類號：文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A收稿日期：作者簡介：張習(xí)國（1974），男，北京人

2、，武漢理工大學(xué)信息學(xué)院碩士研究生基金項目：86313計劃項目（批準(zhǔn)號：2003AA134010）1引言北斗導(dǎo)航系統(tǒng)是我國自主研制的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，在民用方面由神州天鴻網(wǎng)管中心負(fù)責(zé)收發(fā)、處理信息。神州天鴻移動監(jiān)控管理系統(tǒng)是基于“北斗一號”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)民用信息服務(wù)平臺，借助神州天鴻網(wǎng)管中心的高速數(shù)據(jù)分發(fā)和處理功能，實現(xiàn)了基于“北斗一號”衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)的移動目標(biāo)監(jiān)控調(diào)度和綜合管理應(yīng)用。神州天鴻移動監(jiān)控管理系統(tǒng)是融北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航技術(shù)、地理信息技術(shù)（GIS）和現(xiàn)代通訊技術(shù)于一體的高科技系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于北斗衛(wèi)星定位技術(shù),將移動目標(biāo)的動態(tài)位置（經(jīng)度、緯度）、時間、狀態(tài)等信息通過網(wǎng)管中心實時傳送至監(jiān)

3、控中心,監(jiān)控中心可以在電子地圖上查找下屬移動終端運動的軌跡,并對終端的位置、速度、運動方向、報警信息等用戶感興趣的參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控和查詢,同時,監(jiān)控中心也可以向終端發(fā)送相應(yīng)的控制指令（如自動切斷電路,關(guān)油門等）,以確保車輛的安全,方便調(diào)度管理。2系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)系統(tǒng)功能【2】神州天鴻移動監(jiān)控管理系統(tǒng)主要實現(xiàn)以下功能：（1）激發(fā)終端定位和監(jiān)控終端位置信息：監(jiān)控所有下屬用戶終端的定位位置信息，并可以實現(xiàn)基于GIS的實時位置顯示。也可以通過發(fā)送激發(fā)定位指令到被激發(fā)終端實現(xiàn)激發(fā)終端定位的功能，從而實現(xiàn)主動管理功能。（2）與終端通信和監(jiān)控終端收發(fā)信息：指揮中心系統(tǒng)通過GIS平臺，實時的監(jiān)控所轄終端的所有通信

4、信息，可以充分的了解所屬用戶的運行情況。同時，還可以實現(xiàn)同下屬終端的實時消息通信。（3）通播：神州天鴻移動監(jiān)控管理系統(tǒng)通過發(fā)送指定目的地址為通播號IDk的通播信息，所有寫有此通播IDk號碼的終端均可接收此通播信息。系統(tǒng)架構(gòu)神州天鴻移動監(jiān)控管理系統(tǒng)以提供移動指揮管理為目標(biāo)，以提供多種接入手段為目的，整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示：神州天鴻網(wǎng)管中心圖1神州天鴻移動監(jiān)控管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)實現(xiàn)的方法：假設(shè)移動管理中心IDm,下屬終端為IDiIDn,系統(tǒng)通播IDk。終端ID1至終端IDn歸移動管理機(jī)IDm管理，終端ID1至IDn都寫有通播IDk，注冊時，把終端ID1至IDn以及管理機(jī)IDk注冊到網(wǎng)管中心。所有有

5、關(guān)終端ID1至IDn的活動信息（定位、通信）通過網(wǎng)管中心實時的發(fā)送到移動監(jiān)控管理系統(tǒng)，從而實現(xiàn)對下屬用戶的監(jiān)控。同時，移動監(jiān)控管理系統(tǒng)通過發(fā)布廣播信息實現(xiàn)對下屬終端的調(diào)度和指揮。系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)神州天鴻移動監(jiān)控管理系統(tǒng)軟件主要由三部分組成：移動監(jiān)控管理系統(tǒng)接口部分、移動監(jiān)控管理系統(tǒng)核心服務(wù)和上層GIS監(jiān)控系統(tǒng)。神州天鴻移動監(jiān)控管理系統(tǒng)軟件組成如圖2所示：圖2移動監(jiān)控管理系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)（1）GIS上層監(jiān)控系統(tǒng)分監(jiān)控中心子系統(tǒng)在監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)中居于核心地位，是一個GIS系統(tǒng)，它是基于神州天鴻自主研發(fā)的GaeaMap電子地圖平臺開發(fā)的，GaeaMap電子地圖平臺是高水平的地理信息系統(tǒng)，充分結(jié)合當(dāng)前最先進(jìn)計算

6、機(jī)技術(shù)，在地圖顯示效果、瀏覽速度、數(shù)據(jù)存儲技術(shù)、復(fù)合查詢、雙語地圖等方面極具特色。GaeaMap具有強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)管理功能，通過GaeaMap可以對數(shù)據(jù)庫中的空間數(shù)據(jù)信息，如：街道（線）、建筑（點）等地圖信息數(shù)據(jù)進(jìn)行方便地查詢、顯示、修改等操作。當(dāng)被監(jiān)控車輛的位置信息返回時，通過GaeaMap得到車輛所在位置的文本信息描述，同時在地圖上畫出它的圖標(biāo)。根據(jù)需要，還可顯示受控車輛某一段時間的運行軌跡。系統(tǒng)還可以通過GaeaMap對空間數(shù)據(jù)信息進(jìn)行必要的修改、添加，以利于滿足特定用戶的需要。為了給用戶提供完備的圖形界面，采用VisualBasic6.0開發(fā)。用戶界面主要由通信數(shù)據(jù)接收顯示窗口和定位數(shù)

7、據(jù)GIS顯示窗口組成，提供用戶監(jiān)控終端地理位置和收發(fā)通信信息。（2）系統(tǒng)核心服務(wù)系統(tǒng)核心服務(wù)主要負(fù)責(zé)終端通信、定位數(shù)據(jù)的處理，進(jìn)行數(shù)據(jù)過濾、存儲，并把終端數(shù)據(jù)提交給GIS上層監(jiān)控部分進(jìn)行顯示，同時接收上層應(yīng)用操作響應(yīng)服務(wù)。系統(tǒng)還提供用戶二次開發(fā)接口，以滿足用戶開發(fā)專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的需要。提供用戶編程接口，雙方之間采用TCP長連接，移動管理系統(tǒng)作為TCP連接的服務(wù)方，用戶以TCP客戶端的方式連接到移動管理系統(tǒng)，移動管理機(jī)提供用戶連接的固定端口號，支持最多的客戶連接數(shù)可以配置，但一個客戶端應(yīng)用程序最多可以建立一個連接鏈路。（3）系統(tǒng)接口服務(wù)神州天鴻移動監(jiān)控管理系統(tǒng)接口主要是負(fù)責(zé)接收串口或網(wǎng)管中心系統(tǒng)的

8、數(shù)據(jù)，屏蔽各種接口數(shù)據(jù)的差異，統(tǒng)一系統(tǒng)服務(wù)數(shù)據(jù)接口格式，實現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)的透明傳輸。神州天鴻移動監(jiān)控管理系統(tǒng)提供三種方式的數(shù)據(jù)接入手段：1）基于北斗終端的數(shù)據(jù)接入應(yīng)用模式：以北斗終端為基礎(chǔ)構(gòu)建硬件無線通信鏈路，通過串口與計算機(jī)連接，從而實現(xiàn)軟件移動管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和發(fā)布。神州天鴻移動指揮管理系統(tǒng)不僅實現(xiàn)了普通終端民用的定位、通信、授時的功能外，還實現(xiàn)作為移動指揮管理系統(tǒng)所需要的監(jiān)控管理功能，從而實現(xiàn)了對下屬用戶的監(jiān)控調(diào)度管理功能，能夠監(jiān)控多臺終端的定位、雙向通信收發(fā)的功能。2）基于陸地網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)接入應(yīng)用模式：以神州天鴻網(wǎng)管中心應(yīng)用平臺為基礎(chǔ)，通過專線、PSTN、GPRS/CDMA無線網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)通

9、信鏈路構(gòu)建的神州天鴻移動指揮管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了基于“北斗一號”衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)的移動指揮管理系統(tǒng)的定位、通信、授時功能，同時，還實現(xiàn)作為移動指揮管理系統(tǒng)所需要的監(jiān)控管理功能，從而實現(xiàn)了對下屬用戶的監(jiān)控調(diào)度管理功能，能夠監(jiān)控多臺終端的定位、雙向通信收發(fā)的功能。3）同時兼容北斗及陸地網(wǎng)絡(luò)兩種數(shù)據(jù)接入手段的應(yīng)用模式：該模式提供兩種接口同時兼容的數(shù)據(jù)收發(fā)模式，在這種應(yīng)用模式下，神州天鴻移動指揮管理系統(tǒng)一方面通過“北斗一號”終端連接，實現(xiàn)通過“北斗一號”系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接收和發(fā)送，另一方面通過專線、PSTN、GPRS/CDMA無線網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)通信鏈路與神州天鴻網(wǎng)管中心的應(yīng)用平臺的連接，神州天鴻移動指揮管理系統(tǒng)具有

10、定位、通信、授時的功能外，還實現(xiàn)作為移動監(jiān)控管理系統(tǒng)所需要的監(jiān)控管理功能，從而實現(xiàn)了對下屬用戶的監(jiān)控調(diào)度管理功能，能夠監(jiān)控多臺終端的定位、雙向通信收發(fā)的功能。3神州天鴻移動監(jiān)控管理系統(tǒng)與GPSGSM系統(tǒng)的比較【3】【5】神州天鴻移動監(jiān)控管理系統(tǒng)是基于我國自主研制的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航通信系統(tǒng)，與目前廣泛應(yīng)用的GPSGSM系統(tǒng)相比，主要具有以下特點：（1）神州天鴻系統(tǒng)不僅具有GPS所具有的定位、導(dǎo)航、授時功能，還具有通信功能，每次可以收發(fā)120個漢字字符或相應(yīng)的BCD碼，這在某些場合非常有用。而GPS必須與GSM等系統(tǒng)結(jié)合才具有通信功能。（2）就覆蓋范圍而言，使用衛(wèi)星顯然要比GSM更容易達(dá)到無縫覆蓋。G

11、SM為蜂窩通信系統(tǒng)，總是存在蜂窩盲區(qū)和蜂窩臨界區(qū)。而神州天鴻則不存在這樣的問題，對于某些對通信可靠性要求高的應(yīng)用場合，譬如水文監(jiān)測、防汛指揮等，GPS+GSM系統(tǒng)顯然不能滿足應(yīng)用要求，而神州天鴻則是用戶的最佳選擇。（3）就首次定位時間而言，GPS最短的首次定位時間也需要1分鐘以上，而神州天鴻系統(tǒng)用戶終端只需要數(shù)秒鐘即可實現(xiàn)定位。對于那些要求快速定位的應(yīng)用場合，譬如防汛指揮，石油管道監(jiān)測，森林防火等，神州天鴻移動指揮管理系統(tǒng)顯然要比GPS+GSM系統(tǒng)可以更可靠地實現(xiàn)自己的需求。4結(jié)束語通過實際跑車實驗,在經(jīng)過定位數(shù)據(jù)與電子地圖的簡單匹配后，圖上量測定位精度小于30m,現(xiàn)場監(jiān)控與通信調(diào)度功能都令人

12、非常滿意。當(dāng)然,系統(tǒng)還有一些有待深入研究的問題,如電子地圖的精度分析與誤差控制,系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的快速更新機(jī)制等等。神州天鴻移動監(jiān)控管理系統(tǒng)具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)，隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，必然將在各個領(lǐng)域中得到更廣泛的應(yīng)用。參考文獻(xiàn)：胡吉明,霍其潤.移動車輛監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設(shè)計.電腦與信息技術(shù).2002年第4期.1518任曉明,劉建.神州天鴻系統(tǒng)在智能交通中的應(yīng)用研究.交通與計算機(jī).2003年第5期.2830李永泉,高成發(fā).北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)簡介.江蘇測繪.2003年12月.1011李孟山.商用汽車高效管理基礎(chǔ)神州天鴻衛(wèi)星監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng).2002年7月.6667冀常鵬，包劍,劉建輝.GPS/GSM車輛監(jiān)控

13、系統(tǒng)研究.微計算機(jī)信息.2003年第9期.4446MobileMonitorandDisptachingSystemBasedonTheBeidouSatelliteNavigationalSystemZhangXiGuoLuiJianAbstract:TheChinaTopCommunicationMobileMonitorandDisptachingSystem,basedonTheBeidouSatelliteNavigationalSystem，isaSatellitePositioningSystemthatChinaresearchedindependently.ThesystemisveryimportanttodevelopChineseindependentSatellitePositioningSystem.ThepaperdiscussestheprincipleandcompositionoftheMobileMonitorandDisptachingSystem,thenemphaticallyanalyzesdesignandrealization.Moreover,thepaperilluminatesthesystemsadvantagesb