GPS移動(dòng)通信技術(shù)新進(jìn)展詳細(xì)

1、信息檢索課程期末論文“GPS移動(dòng)通信技術(shù)新進(jìn)展”PAGE PAGE 6安陽(yáng)師范學(xué)院人文管理學(xué)院信息檢索課程期末論文論 文 名 稱:GPS移動(dòng)通信技術(shù)新進(jìn)展姓 名:元霞飛學(xué) 號(hào):084947001專 業(yè): 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)任 課 老 師: 趙 哲成 績(jī): 論文起止時(shí)間:2012-4-2至2012-4-17 GPS移動(dòng)通信技術(shù)新進(jìn)展摘 要:近些年來(lái),全球定位系統(tǒng)GPS(Global Positioning Syste米)正在逐漸應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)中,對(duì)于地域覆蓋廣泛、機(jī)動(dòng)性較強(qiáng)、數(shù)量又眾多的移動(dòng)目標(biāo),可以有效的監(jiān)控,并可以緊急救援及滿足提供各種信息服務(wù)的需求,目前在客運(yùn)、公安、銀行、物流管理等行業(yè)中,

2、其運(yùn)用更為常見(jiàn),其優(yōu)點(diǎn)也更為突出.特別是GPS在車輛監(jiān)控和車輛調(diào)度系統(tǒng)中的應(yīng)用更是發(fā)展迅猛.車輛監(jiān)控和車輛調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)用了車輛定位技術(shù)、地理信息技術(shù)及數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù),以及綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)的高科技系統(tǒng).關(guān)鍵詞:GPS;GS米;GPRS;S米S1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原理1.1 監(jiān)控與調(diào)度系統(tǒng)的簡(jiǎn)介GPS車輛監(jiān)控1與車輛調(diào)度系統(tǒng)2可以分為三個(gè)分系統(tǒng)和軟件技術(shù),其系統(tǒng)的核心成分為以下幾個(gè)部分:1、通過(guò)全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(Global Positioning Syste米簡(jiǎn)稱GPS)技術(shù)獲取車輛位置的實(shí)時(shí)信息;2、通過(guò)數(shù)字蜂窩電話(GS米)的短消息機(jī)制(S米S)和通用分組無(wú)線服務(wù)(GPRS)傳輸車輛位置等

3、信息到監(jiān)控調(diào)度中心,并將監(jiān)控調(diào)度中心的調(diào)度指令傳輸?shù)杰囕v駕駛員;3、通過(guò)地理信息系統(tǒng)(GIS)將車輛的位置信息以圖像形式直觀的展現(xiàn)給用戶,并通過(guò)地圖分析,將受控目標(biāo)車輛的實(shí)時(shí)調(diào)度和監(jiān)控管理;4、軟件技術(shù)主要包含了關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、局域網(wǎng)廣域網(wǎng)技術(shù)、多媒體技術(shù)和計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制技術(shù)等,用以構(gòu)建監(jiān)控調(diào)度網(wǎng)絡(luò)體系及數(shù)據(jù)安全管理體系的綜合性系統(tǒng).2 定位方法的研究與應(yīng)用分析2.1 引言車輛監(jiān)控與車輛調(diào)度系統(tǒng)的重要組成部分也是基礎(chǔ)部分就是定位,調(diào)度中心要獲知車輛位置或者給駕駛?cè)藛T發(fā)送調(diào)度命令,首先要得到車輛的精確位置,如果沒(méi)有精確、可靠的車輛定位,任何車輛監(jiān)控與車輛調(diào)度系統(tǒng)都失去了其存在的價(jià)值.定位就是要確

4、定車輛在地球表面的坐標(biāo),通過(guò)無(wú)線通信技術(shù)把坐標(biāo)信息告訴監(jiān)控與調(diào)度中心,車輛監(jiān)控與車輛調(diào)度系統(tǒng)才能夠獲得車輛的位置.在定位方法上通常有獨(dú)立定位技術(shù)、衛(wèi)星定位技術(shù)和地面無(wú)線電定位技術(shù)三種定位技術(shù).推算定位是屬于典型的獨(dú)立定位技術(shù).2.2 幾種定位方法的介紹與研究2.2.1 獨(dú)立定位技術(shù)獨(dú)立定位3技術(shù)中典型的是推算定位,推算定位4是一種最為原始的定位技術(shù),車輛行駛在二維平面空間中,如果起始位置和車輛以前所有的位移是已知的,就可以通過(guò)推算定位技術(shù)計(jì)算任何情況下車輛的位置,推算定位就是遞增的累積行駛的距離,計(jì)算和相對(duì)于已知位置行駛的方向.其實(shí),推算定位就是相對(duì)于一個(gè)參考點(diǎn)確定車輛位置坐標(biāo)的技術(shù).在每一采

5、樣周期內(nèi),車輛當(dāng)前的位置可以通過(guò)以前車輛的位置及計(jì)算周期,根據(jù)方程估算出來(lái),使得當(dāng)前測(cè)量會(huì)與以前車輛的位置誤差及周期長(zhǎng)短產(chǎn)生的誤差有關(guān),產(chǎn)生的原因是由于采用周期內(nèi)恒定的傳感器的不精確造成的,如果在計(jì)算過(guò)程中不補(bǔ)償或補(bǔ)償不當(dāng),隨著時(shí)間的增長(zhǎng)和車輛的連續(xù)行駛,誤差會(huì)一直累積,計(jì)算出來(lái)的車輛位置信息誤差會(huì)越來(lái)越大,數(shù)據(jù)會(huì)越來(lái)越不精確.2.2.2 衛(wèi)星定位技術(shù) 最具代表性的衛(wèi)星定位技術(shù)5是全球定位系統(tǒng)(Global Positioning Syste米 GPS)技術(shù).GPS6可以提供非常實(shí)用的、價(jià)格低廉的,并且在全球范圍內(nèi)都可以確定位置、運(yùn)行速度和時(shí)間的工具.最初GPS由美國(guó)國(guó)防部設(shè)計(jì),并由其進(jìn)行管理

6、和收費(fèi),隨著需求的不斷加大,美國(guó)國(guó)防部與美國(guó)交通部達(dá)成協(xié)議,才開(kāi)始運(yùn)用到日常生活中.整個(gè)GPS系統(tǒng)包括了三個(gè)部分,衛(wèi)星、接收機(jī)、管理和控制,也就是空間部分、用戶部分和控制部分.衛(wèi)星部分由額定24顆衛(wèi)星的星座構(gòu)成.衛(wèi)星位于六個(gè)地心軌道平面內(nèi),每個(gè)軌道平面內(nèi)有4顆衛(wèi)星,GPS衛(wèi)星以半個(gè)恒星日作為額定軌道周期,周期長(zhǎng)為11小時(shí)58分鐘,每個(gè)衛(wèi)星軌道都接近于圓形,沿地球赤道以60度間隔均勻分布,與赤道面的成額定55度的傾斜.軌道半徑即從地球質(zhì)心到衛(wèi)星的額定距離大約為26600公里,可以為全球各地的用戶提供24小時(shí)位置和時(shí)間確定能力.GPS控制部分是維護(hù)衛(wèi)星和維持其正常功能,控制部分是由主控站(米CS)

7、、監(jiān)視站和地面天線三部分組成.“GPS接收機(jī)”是指的用戶接收設(shè)備,它是用來(lái)處理由衛(wèi)星發(fā)射來(lái)的L波段信號(hào)之后確定用戶的位置信息.GPS接收設(shè)備是由兩個(gè)主要單元組成,就是天線和接收機(jī).2.3 定位方法的確定與實(shí)際應(yīng)用對(duì)于車輛監(jiān)控與車輛調(diào)度系統(tǒng)需要的定位,必須滿足兩個(gè)關(guān)鍵的特點(diǎn):1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,運(yùn)行成本低;2.需要持續(xù)進(jìn)行定位,且定位精度要高,誤差最好能夠控制在20米以內(nèi);美國(guó)GAR米IN公司的15系列OE米接收機(jī)的GPS是具有十二通道的GPS接收機(jī),十二通道也就是同時(shí)可以跟蹤十二顆衛(wèi)星,以實(shí)現(xiàn)快速定位.美國(guó)GAR米IN公司的GPS接收機(jī)功耗非常小,數(shù)據(jù)更新速率快,可以做到每秒更新一次,這種優(yōu)良的

8、性能不僅可以作為陸地導(dǎo)航,其靈敏度也能夠滿足飛行器的動(dòng)態(tài)需求.3 數(shù)據(jù)傳輸3.1 數(shù)據(jù)傳輸中的關(guān)鍵問(wèn)題車輛監(jiān)控與車輛調(diào)度系統(tǒng)的重要組成部分當(dāng)然要說(shuō)通信系統(tǒng)了,可靠穩(wěn)定的通信系統(tǒng)不僅可以及時(shí)反饋給車輛監(jiān)控與調(diào)度中心每輛車的位置和狀態(tài)信息,要傳送接收中心發(fā)給車輛的指揮與調(diào)度信息.在車輛監(jiān)控與車輛調(diào)度系統(tǒng)中,通信系統(tǒng)必須要滿足以下幾個(gè)要求:第一點(diǎn)通信系統(tǒng)必須要穩(wěn)定,能夠及時(shí)傳送信息,而且可以實(shí)現(xiàn)部分語(yǔ)音通信;第二點(diǎn)該通信系統(tǒng)必須覆蓋范圍廣;第三點(diǎn)是運(yùn)營(yíng)成本低,且使用過(guò)程中費(fèi)用低;第四點(diǎn)是具有較強(qiáng)的連通性、較高的安全性以及公用性.所以,我們要考慮通信系統(tǒng)的穩(wěn)定、覆蓋范圍廣和低成本作為選擇合適的通信方式

9、的必要條件.3.2 常用通信方式的對(duì)比與分析我國(guó)目前的通信技術(shù)從用戶使用分類來(lái)講,目前我國(guó)主要使用的通信方式可以分為專用網(wǎng)和公用網(wǎng)兩種.例如公安警用系統(tǒng)建立的450米HZ的通信系統(tǒng),就是根據(jù)用戶的行業(yè)特點(diǎn)專門建立的通信網(wǎng)絡(luò),成為專用網(wǎng),這種網(wǎng)絡(luò)采用的是集群通信方式;另外一種公用網(wǎng)是種用戶比較多、覆蓋范圍也比較廣的網(wǎng)絡(luò).4 監(jiān)控與調(diào)度管理中心4.1電子地圖在監(jiān)控與調(diào)度管理中心系統(tǒng)中使用的地理信息系統(tǒng)(GIS)的電子地圖功能,GIS是20世紀(jì)60年代開(kāi)始迅速發(fā)展起來(lái)的地理學(xué)研究技術(shù),是多種學(xué)科交叉的產(chǎn)物,是一種特定而十分重要的空間信息系統(tǒng).GIS技術(shù)的日益革新為眾多應(yīng)用領(lǐng)域創(chuàng)造了豐富的地理空間信息

10、財(cái)富,使地理空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、檢索、制圖和顯示功能越來(lái)越完善,但同時(shí)越來(lái)越多的復(fù)雜應(yīng)用問(wèn)題也對(duì)GIS產(chǎn)生了更多新的要求.4.2地圖匹配地理信息是指表征地理圈或地理環(huán)境固有要素或物質(zhì)的數(shù)量、質(zhì)量、分布特征、聯(lián)系和規(guī)律的數(shù)字、文字、圖像和圖形等的總稱7.地理信息是有關(guān)地理實(shí)體的性質(zhì)、特征和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的表征和一切有用的知識(shí),它是對(duì)地理數(shù)據(jù)的解釋.地圖匹配時(shí)一項(xiàng)確定車輛在地圖上位置的技術(shù).地圖匹配是一種通過(guò)軟件方法,校正定位誤差8的技術(shù).該技術(shù)基于“車輛始終行駛在道路上”的假設(shè),將GPS等定位方法測(cè)得的車輛位置或行駛軌跡與車載的電子地圖道路數(shù)據(jù)相比較、匹配,通過(guò)校正GPS的定位誤差9,找到車輛所在的道路,

11、計(jì)算出車輛在道路上的位置.地圖匹配方法與GPS定位技術(shù)配合使用,能夠極大地提高車輛定位精度,減小定位誤差.可以說(shuō),地圖匹配算法的效果直接關(guān)系到車輛定位的精度,地圖匹配技術(shù)是決定車輛監(jiān)控系統(tǒng)最終性能的關(guān)鍵技術(shù).地圖匹配的基本思想是通過(guò)車輛的GPS航跡與地圖上矢量化的路段對(duì)象進(jìn)行匹配,尋找車輛當(dāng)前行駛的道路,并將車輛當(dāng)前GPS定位點(diǎn)投影到道路上10.5 存在的不足及展望在實(shí)際的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和使用中,還存在不少困難.首先是GIS系統(tǒng)運(yùn)行速度和更新速度問(wèn)題.在用戶用量上要進(jìn)行充分的考慮,服務(wù)器的配置一定要滿足大用戶量的運(yùn)行;再有就是地圖的更新,本地化地圖最好在三個(gè)月進(jìn)行一次更新,全國(guó)性地地圖最好半年能進(jìn)行

12、一次.其次是車載設(shè)備與監(jiān)控中心接口問(wèn)題:目前市面上的車載設(shè)備種類繁多,功能有好有壞,如果做運(yùn)營(yíng),就要面臨一個(gè)設(shè)備選型的問(wèn)題,所選設(shè)備必須要和我們監(jiān)控中心的接口相適應(yīng),否則會(huì)造成用戶在入網(wǎng)時(shí)無(wú)法正常使用.前期建設(shè)平臺(tái)時(shí),最好能選定多家設(shè)備進(jìn)行測(cè)試.再次是部分偏遠(yuǎn)地區(qū)GPRS網(wǎng)絡(luò)的覆蓋問(wèn)題,部分偏遠(yuǎn)地區(qū)GPRS網(wǎng)絡(luò)覆蓋存在不足,信號(hào)強(qiáng)度和穩(wěn)定性相對(duì)較差,使信息無(wú)法及時(shí)傳遞,影響GPS的使用效果,因此,利用短消息服務(wù)用作GPRS的有效補(bǔ)充,由于短消息的覆蓋范圍特別廣,系統(tǒng)可靠性高.而其主要缺點(diǎn)是系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)費(fèi)用較高,對(duì)那些需要經(jīng)常不斷發(fā)送定位信息的系統(tǒng),難以承受;另一個(gè)缺點(diǎn)是,對(duì)某些系統(tǒng)來(lái)講,延時(shí)較長(zhǎng)仍

13、是一個(gè)問(wèn)題.利用移動(dòng)通信的通用無(wú)線分組業(yè)務(wù)和短消息服務(wù)功能相結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)GPS信息傳輸是一種較好的解決方法.雖然目前還有許多問(wèn)題要解決,但是很有研究?jī)r(jià)值.比如說(shuō)目前設(shè)想可以使用高性能的CPU開(kāi)發(fā)一套嵌入式組合導(dǎo)航監(jiān)控系統(tǒng),可以讓用戶來(lái)進(jìn)行選擇,如果只是想運(yùn)行車輛監(jiān)控系統(tǒng),那么只需要主機(jī)就可以進(jìn)行車輛的監(jiān)控與調(diào)度;如果需要對(duì)車輛進(jìn)行導(dǎo)航,就可以讓用戶外接一個(gè)LCD顯示屏幕,對(duì)主機(jī)軟件進(jìn)行更新,就可以既是一個(gè)導(dǎo)航設(shè)備又是一個(gè)通信調(diào)度設(shè)備.同時(shí)在運(yùn)用GPRS技術(shù)的過(guò)程中,我們實(shí)際可以讓GPRS通信網(wǎng)絡(luò)來(lái)代替我們?cè)谠瓉?lái)GPS測(cè)量中使用的無(wú)線電設(shè)備,因?yàn)闊o(wú)線電設(shè)備作用距離范圍有限同時(shí)式擁有一定的局限性而且設(shè)備價(jià)格也非常昂貴,我們完全可以設(shè)想使用GPRS方式來(lái)傳遞GPS數(shù)據(jù),進(jìn)行數(shù)據(jù)的差分,隨著GPS的通信網(wǎng)絡(luò)的大面積鋪開(kāi)和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的優(yōu)化,GPRS通信網(wǎng)絡(luò)來(lái)代替我們?cè)谠瓉?lái)GPS測(cè)量中使用的無(wú)線電設(shè)備也將是個(gè)很好的發(fā)展方向.這個(gè)也是使用GPRS進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)差分的一個(gè)很好的應(yīng)用.參考文獻(xiàn)1劉旭,張其善.一種基于GPRS的車輛監(jiān)控系統(tǒng)J.遙測(cè)遙控,20032畢危危.基于GPRS和DGPS的車輛管理系統(tǒng)J.北京交通大學(xué)