GPS應(yīng)用 - 山東交通運(yùn)輸GPS信息系統(tǒng)介紹

山東交通運(yùn)輸GPS信息系統(tǒng)介紹系統(tǒng)概況系統(tǒng)建設(shè)背景系統(tǒng)技術(shù)構(gòu)成系統(tǒng)特性GPS信息系統(tǒng)功能用與用途山東交通運(yùn)輸GPS信息服務(wù)系統(tǒng)系統(tǒng)概況“山東交通運(yùn)輸GPS信息服務(wù)系統(tǒng)”是集全球衛(wèi)星定位技術(shù)、現(xiàn)代移動通訊技術(shù)、GIS地理信息技術(shù)、汽車行駛記錄技術(shù)、Internet互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為一體的高科技信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用國家“863”計劃研制的基于UNIX操作系統(tǒng)平臺的大型網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)（WebGIS）和GPS監(jiān)控系統(tǒng)，技術(shù)上先進(jìn)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，安全保密性強(qiáng)，能滿足用戶互聯(lián)互動大數(shù)據(jù)量的應(yīng)用并不斷升級、完善。GPS信息系統(tǒng)建設(shè)背景促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展、建設(shè)平安和諧山東的需要改造傳統(tǒng)管理手段、提高政府服務(wù)水平的需要落實國家法規(guī)和政策的需要2004年5月1日實施的《中華人民共和國道路交通安全法》

落實交通部（2001—2010年）發(fā)展規(guī)劃的要求落實交通部等國家六部委《預(yù)防道路交通事故“五整頓”“三加強(qiáng)”實施意見》

的要求實現(xiàn)政府降低險情危害，實施應(yīng)急指揮調(diào)度的需要地震、洪災(zāi)、瘟疫、戰(zhàn)爭等多種不可抗力的危害人民生命財產(chǎn)安全的災(zāi)難難以預(yù)防和消除，政府和政府職能部門須時刻應(yīng)對突如其來的險情，最大限度地減少災(zāi)害帶來的損失。建設(shè)GPS信息服務(wù)系統(tǒng)是政府實時、全面監(jiān)控車輛情況，以進(jìn)行應(yīng)急調(diào)度的需要。

基礎(chǔ)技術(shù)的成熟GPS信息系統(tǒng)技術(shù)構(gòu)成GPSWebGIS移動通訊技術(shù)汽車行駛記錄技術(shù)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)處理技術(shù)網(wǎng)絡(luò)安全并發(fā)請求處理關(guān)鍵技術(shù)

各項技術(shù)的有機(jī)結(jié)合GPSGPS概述GPS組成GPS的特點(diǎn)其他定位系統(tǒng)GLONASS系統(tǒng)伽利略系統(tǒng)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)GPS概述全球定位系統(tǒng)（GlobalPositioningSystem——GPS）是美國從本世紀(jì)70年代開始研制，歷時20年，耗資200億美元，于1994年全面建成，具有在海、陸、空進(jìn)行全方位實時三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。美國空軍太空司令部于1995年4月27號宣布GPS已達(dá)到完整操作能力，成功地滿足軍事實務(wù)的操作。由于此技術(shù)的迅速發(fā)展，使得民間應(yīng)用的需求與日俱增，對于傳統(tǒng)導(dǎo)航方式更有革命性的影響。GPS組成

一、空間部分——GPS衛(wèi)星星座由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成GPS衛(wèi)星星座，記作（21+3）GPS星座。24顆衛(wèi)星分布于距地表20,200公里的上空，均勻分布在6個軌道平面內(nèi)，衛(wèi)星軌道面傾斜角為55度，提供全球全天候，每秒一次，持續(xù)不斷的定位訊號。位于地平線以上的衛(wèi)星顆數(shù)隨著時間和地點(diǎn)的不同而不同，最少可見到4顆，最多可見到11顆。在用GPS信號導(dǎo)航定位時，為了計算測站的三維坐標(biāo)，必須觀測4顆GPS衛(wèi)星，稱為定位星座。GPS組成

二、地面控制部分——地面監(jiān)控系統(tǒng)對于導(dǎo)航定位來說，GPS衛(wèi)星是一動態(tài)已知點(diǎn)。星的位置是依據(jù)衛(wèi)星發(fā)射的星歷——衛(wèi)星運(yùn)動及其軌道的參數(shù)算得的。每顆GPS衛(wèi)星所播發(fā)的星歷，是由地面監(jiān)控系統(tǒng)提供的。衛(wèi)星上的各種設(shè)備是否正常工作，以及衛(wèi)星是否一直沿著預(yù)定軌道運(yùn)行，都要由地面設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測和控制。地面監(jiān)控系統(tǒng)另一重要作用是保持各顆衛(wèi)星處于同一時間標(biāo)準(zhǔn)——GPS時間系統(tǒng)。這就需要地面站監(jiān)測各顆衛(wèi)星的時間，求出鐘差。然后由地面注入站發(fā)給衛(wèi)星，衛(wèi)星再由導(dǎo)航電文發(fā)給用戶設(shè)備。另外監(jiān)控中心可上傳資料給衛(wèi)星，衛(wèi)星再將這些信息下傳給GPS使用者使用。GPS工作衛(wèi)星的地面監(jiān)控系統(tǒng)包括五個監(jiān)控中心，四個上傳資料站及一個控制中心，這些控制站以緯度來劃分其所控制的衛(wèi)星。GPS組成

三、用戶設(shè)備部分——GPS信號接收機(jī)每一顆衛(wèi)星會告訴您使用的接收機(jī)三件事，我是第幾號衛(wèi)星，我現(xiàn)位置在哪里，我什么時候送這訊息給您。當(dāng)GPS接收機(jī)接收到這些資料后會將星歷資料及Almanac存起來使用，這些資料也用做修正GPS接收機(jī)上的時間。GPS接收機(jī)比較每一衛(wèi)星訊號接收到的時間及本身接收機(jī)的時間的不同，而計算出每一衛(wèi)星到接收機(jī)的距離。接收機(jī)若在接收到更多衛(wèi)星時，它可利用三角公式計算出接收機(jī)所在位置。三顆衛(wèi)星可做所謂2D定位(經(jīng)度及緯度)，四顆或更多衛(wèi)星可做所謂3D定位(經(jīng)度、緯度及高度)。接收機(jī)繼續(xù)不斷地更新您的位置，所以它可計算出您的移動方向及速度。接收機(jī)硬件和機(jī)內(nèi)軟件以及GPS數(shù)據(jù)的后處理軟件包，構(gòu)成完整的GPS用戶設(shè)備。GPS系統(tǒng)的特點(diǎn)覆蓋廣精度高實時定位速度快抗干擾性能好、保密性強(qiáng)GLONASS系統(tǒng)

GLONASS是GLObalNAvigationSatelliteSystem(全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))的字頭縮寫，是前蘇聯(lián)從80年代初開始建設(shè)，1995年投入使用的全球定位導(dǎo)航系統(tǒng)。GLONASS的工作衛(wèi)星有21顆，分布在3個軌道平面上，同時有三顆備份星。地面控制部分全部都位于前蘇聯(lián)領(lǐng)土境內(nèi)。GLONASS衛(wèi)星星座基本上一直處于降效運(yùn)行狀態(tài)，只有8顆衛(wèi)星是全功能工作的。90年代曾經(jīng)制定過一個GLONASS星座漸進(jìn)增強(qiáng)計劃，企圖在2001年開始有12顆全功能工作的衛(wèi)星，但根據(jù)最新情報，目前仍然只有8顆全功能工作的衛(wèi)星。GLONASS系統(tǒng)

為進(jìn)一步提高Glonass系統(tǒng)的定位能力，開拓廣大的民用市場，俄羅斯目前正在著手GLONASS系統(tǒng)現(xiàn)代化的工作。俄羅斯太空部隊打算開始進(jìn)行新一代GLONASS-M計劃的飛行試驗，發(fā)射將在2004年左右進(jìn)行。新型GLONASS-M衛(wèi)星除了將有更長的設(shè)計壽命(從現(xiàn)行的3年提高到7-8年)以外，還將具有更好的訊號特性；改進(jìn)一些地面測控站設(shè)施；實現(xiàn)系統(tǒng)高的定位精度：位置精度提高到10～15m，定時精度提高到20～30ns，速度精度達(dá)到0.01m／s俄羅斯還計劃要在將來轉(zhuǎn)變到低質(zhì)量(MASS)第三代GLONASS-K衛(wèi)星，確保衛(wèi)星工作壽命在10年以上。伽利略系統(tǒng)“伽利略”系統(tǒng)是1999年由歐盟提出“伽利略”計劃的核心內(nèi)容，歐洲國家準(zhǔn)備投資35億歐元，向2.4萬公里外的太空發(fā)射30顆衛(wèi)星來組成該系統(tǒng)。這是歐盟計劃建設(shè)的新一代民用全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，預(yù)計2008年底系統(tǒng)建成并投入運(yùn)營?！百だ浴苯邮諜C(jī)不僅可以接受本系統(tǒng)信號，而且可以接受GPS、GLONASS這兩大系統(tǒng)的信號，并具有導(dǎo)航與移動電話功能相結(jié)合、與其他導(dǎo)航系統(tǒng)相結(jié)合的優(yōu)越性能?！百だ浴毕到y(tǒng)建成后，將提供5種服務(wù)：一是免費(fèi)的定位服務(wù)，類似于目前美國開發(fā)的GPS系統(tǒng)，為交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域提供定位服務(wù)；二是需要付費(fèi)的商業(yè)服務(wù)；三是用于高精度項目研究服務(wù)；四是特許經(jīng)營服務(wù)，用于政府機(jī)構(gòu)、軍隊以及敏感部門；五是全球搜救服務(wù)。伽利略系統(tǒng)的先進(jìn)性首先體現(xiàn)在導(dǎo)航定位精度上。其免費(fèi)服務(wù)定位精度為10米，與現(xiàn)有的GPS免費(fèi)民用信號相當(dāng)；而有償服務(wù)的定位精度可達(dá)1米以內(nèi)。

中國參與伽利略計劃歐洲與中國經(jīng)過近兩年的準(zhǔn)備，于2003年5月16日在布魯塞爾舉行中歐伽利略計劃合作第一輪正式談判。2004年10月9日，中歐伽利略計劃技術(shù)合作協(xié)議在北京正式簽署，中國將投入2億歐元巨資參與伽利略計劃，這也是中國目前最大的對外科技合作項目。中國成為參加伽利略計劃的第一個非歐盟成員國，將在伽利略聯(lián)合執(zhí)行體中與歐盟成員國享有同等權(quán)利和義務(wù)。2005年7月28日，歐盟與中國在北京就“伽利略”計劃簽訂了3項合同。3項合同的簽署，標(biāo)志著雙方的合作從此進(jìn)入實質(zhì)階段。根據(jù)中歐雙方達(dá)成的協(xié)議，中國企業(yè)將參與開發(fā)地面段相關(guān)應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以最終促成一種全球標(biāo)準(zhǔn)的形成。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)2003年6月1日，我國自主研發(fā)的北斗系統(tǒng)（北斗一號）正式開通，這標(biāo)志著我國已經(jīng)擁有了完全自主的（區(qū)域性）衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。2000年10月31日和12月21日，中國兩次成功發(fā)射“北斗”導(dǎo)航試驗衛(wèi)星，為中國“北斗”導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。“2003年5月25日，第三顆“北斗一號”導(dǎo)航定位衛(wèi)星被成功送入太空。它是導(dǎo)航定位系統(tǒng)的備份星，與前兩顆“北斗一號”工作星組成了完整的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，確保全天候、全天時提供衛(wèi)星導(dǎo)航信息。北斗導(dǎo)航系統(tǒng)具有衛(wèi)星數(shù)量少、投資小、能實現(xiàn)一定區(qū)域的導(dǎo)航定位、通訊等多用途，可滿足當(dāng)前我國陸、海、空運(yùn)輸導(dǎo)航定位的需求。缺點(diǎn)是不能覆蓋兩極地區(qū)，赤道附近定位精度差，只能二維主動式定位，且需提供用戶高程數(shù)據(jù)，不能滿足高動態(tài)和保密的軍事用戶要求，用戶數(shù)量受一定限制。

北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)的雙星定位，只是初步實驗階段，以后除了發(fā)射同步衛(wèi)星外，還要發(fā)射多顆極軌衛(wèi)星，以實現(xiàn)北斗系統(tǒng)的全球定位和實用化。WebGISWebGIS（WebGeographicInformationSystem）即網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)，是Internet技術(shù)應(yīng)用于GIS開發(fā)的產(chǎn)物。由于互聯(lián)網(wǎng)的迅速崛起，使得Web技術(shù)成為高效的全球信息發(fā)布技術(shù)。因此，利用Internet技術(shù)在Web上發(fā)布地理信息，就能從WWW的任意一個節(jié)點(diǎn)瀏覽WebGIS站點(diǎn)中的地理信息，并進(jìn)行各種信息檢索和處理，這就為地理信息的開放和共享提供了切實可行的技術(shù)。WebGIS的特點(diǎn)較低應(yīng)用管理成本W(wǎng)ebGIS是利用通用的瀏覽器進(jìn)行地理信息的發(fā)布，并使用通常是免費(fèi)的插件ActiveX或JavaApplet，從而大大地降低了終端客戶的培訓(xùn)成本和技術(shù)負(fù)擔(dān)。真正的信息共享WebGIS可以通過通用的瀏覽器進(jìn)行信息發(fā)布的特點(diǎn)，使得不僅是專業(yè)人員，而且普通用戶也能方便地獲取所需的信息；這樣真正實現(xiàn)了GIS的大眾化。巨大的擴(kuò)展空間傳統(tǒng)的GIS軟件大都采用自己內(nèi)部的格式進(jìn)行空間、屬性數(shù)據(jù)的管理，這樣就形成了一個個信息孤島。開放式地理信息系統(tǒng)(OpenGIS)互操作規(guī)范的制定和完善，使不同系統(tǒng)之間實現(xiàn)信息共享和互操作。WebGIS基于開放的、非專用的Internet技術(shù)，這就使得WebGIS很容易與Web中的其他信息服務(wù)進(jìn)行無縫集成，建立功能豐富的具體GIS應(yīng)用。移動通訊技術(shù)

GSM

GPRS

CDMAGSM概述

GSM—“GlobalSystemforMobileCommunication”

－全球移動通訊系統(tǒng)特點(diǎn)：

GSM通信技術(shù)成熟，穩(wěn)定可靠覆蓋范圍廣，基本不存在盲區(qū)支持國際漫游缺點(diǎn)：容量低、質(zhì)量一般、只支持語音和文字、長度有限（140個字節(jié)/70個漢字）GPRS概述

GPRS—“GeneralPacketRadioService”－通用無線分組業(yè)務(wù)特點(diǎn)：實時在線按量計費(fèi)快捷登錄高速傳輸：大流量，理論值171.2kbps

可以傳輸文字、語音、圖片等信息CDMA概述特點(diǎn)系統(tǒng)容量大具有良好的抗干擾性及抗衰耗性

CDMA與GSM和GPRS相比存在更大的通訊盲區(qū)，更適合在城區(qū)使用各項技術(shù)的有機(jī)結(jié)合山東交通運(yùn)輸GPS信息服務(wù)系統(tǒng)特性1容量大首批設(shè)計容量20萬輛車，隨著車輛增加可無限量擴(kuò)容滿足大用戶量訪問、大數(shù)據(jù)量處理需求2GPS應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)以門戶網(wǎng)站形式呈現(xiàn)給各級各類用戶，可以無限設(shè)置監(jiān)控管理和應(yīng)用平臺3訪問手段多樣化4服務(wù)能力彈性化5升級維護(hù)簡單化6設(shè)計開發(fā)規(guī)范化7資源共享信息化8資金、人員投入最小化GPS信息系統(tǒng)功能用與用途山東省交通運(yùn)輸GPS信息服務(wù)系統(tǒng)用途山東省交通運(yùn)輸GPS信息服務(wù)系統(tǒng)功能山東省交通運(yùn)輸GPS信息服務(wù)系統(tǒng)用途對各級運(yùn)政管理部門增加安全防范手段和救援措施，提高運(yùn)輸安全規(guī)范運(yùn)輸管理，提高行業(yè)宏觀調(diào)控和監(jiān)管力度隨時掌握道路運(yùn)輸狀況，為制定決策提供科學(xué)依據(jù)實現(xiàn)政府職能由管理型向服務(wù)型轉(zhuǎn)變對個體車主、司機(jī)獲得及時救援，提高行車安全對運(yùn)輸企業(yè)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)“千里眼監(jiān)控零距離調(diào)度”：提高經(jīng)營管理水平，增強(qiáng)企業(yè)競爭力加強(qiáng)運(yùn)輸監(jiān)管力度，防止運(yùn)輸事故發(fā)生資源共享、優(yōu)勢互補(bǔ)，實現(xiàn)企業(yè)集約化經(jīng)營提供科學(xué)數(shù)據(jù)，降低管理成本山東省交通運(yùn)輸GPS信息服務(wù)系統(tǒng)用途行駛記錄儀對降低交通事故的效果：從1970年歐共體開始全面強(qiáng)制使用記錄儀以來，德國客運(yùn)、貨運(yùn)車輛道路交通事故發(fā)生率一直呈下降趨勢。如德國1970年貨車平均每50萬公里發(fā)生一起事故，到2000年下降為每行駛160萬公里發(fā)生一起事故，事故發(fā)生率降低了220%；客車從1970年的每40萬公里發(fā)生一起事故，到2000年下降為每100萬公里發(fā)生一起事故，事故發(fā)生率降低了150%。從目前我國汽車行駛記錄儀的應(yīng)用情況分析，車輛安裝汽車行駛記錄儀有以下使用