GPS-衛(wèi)星定位原理及其應(yīng)用解析課件

GPS衛(wèi)星定位原理及其應(yīng)用

GPS定位技術(shù)的應(yīng)用11/27/20231GPS車輛導(dǎo)航監(jiān)控系統(tǒng)介紹

11/27/20232概述車載GPS監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)采用了GPS（全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）技術(shù)、GSM（全球移動(dòng)通訊系統(tǒng)）技術(shù)、GIS（地理信息系統(tǒng)）技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，它是在GSM（移動(dòng)公眾網(wǎng)）的基礎(chǔ)上開發(fā)的一套社會(huì)綜合防范和遠(yuǎn)程監(jiān)控、通訊、管理、調(diào)度系統(tǒng)。利用本監(jiān)控系統(tǒng)，可以遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)控、調(diào)度所有在GSM網(wǎng)覆蓋范圍內(nèi)的移動(dòng)目標(biāo)如警用車輛、出租車輛、租賃車輛、民用車輛等。11/27/20233車載部分硬件部分：GPS信號(hào)接收設(shè)備與監(jiān)控中心的通訊設(shè)備計(jì)算機(jī)等控制設(shè)備軟件部分GPS數(shù)據(jù)處理與分析軟件GIS應(yīng)用軟件（包含報(bào)警等特殊功能）交通信息數(shù)據(jù)庫(kù)、地圖數(shù)據(jù)庫(kù) 11/27/20234監(jiān)控中心部分硬件部分：電臺(tái)等通訊設(shè)備計(jì)算機(jī)等相關(guān)設(shè)備GPS設(shè)備軟件部分：GPS數(shù)據(jù)處理與分析軟件GIS應(yīng)用軟件部分交通信息數(shù)據(jù)庫(kù)（道路信息、車流信息等）相關(guān)的電子地圖11/27/20235基本功能模塊監(jiān)控中心部分：1.基本的GIS功能圖層的管理、地圖瀏覽、車輛位置的實(shí)時(shí)顯示與軌跡回放最優(yōu)路徑選擇（最短路程或最短時(shí)間）（可據(jù)目標(biāo)位置選擇車輛）搜索功能（搜索指定車輛、指定區(qū)域內(nèi)的車輛、指定單位(地點(diǎn))附近的所有車輛，指定組號(hào)的所有在網(wǎng)車輛）定位功能（車輛與目的地的）地圖的編輯功能11/27/202362．基本的GPS功能 GPS信號(hào)的接收與處理 計(jì)算并向移動(dòng)用戶發(fā)送差分改正量（偽距或位置）3．其他功能 接收并處理移動(dòng)用戶發(fā)送過(guò)來(lái)的信息 向移動(dòng)用戶發(fā)送各種監(jiān)控與調(diào)度信息 報(bào)警處理：1.顯示報(bào)警車輛的信息。2.顯示報(bào)警車輛附近的警力情況。3.對(duì)報(bào)警車輛進(jìn)行單屏專門跟蹤，軌跡回放分析案情。4.進(jìn)行遙控熄火。11/27/20237車載（移動(dòng)用戶）部分：1.基本的GIS功能最優(yōu)路徑選擇（最短路程或最短時(shí)間）（可據(jù)目標(biāo)位置選擇最佳道路）路口轉(zhuǎn)向與待行距離的多媒體提示（數(shù)據(jù)與語(yǔ)音）2．基本的GPS功能GPS信號(hào)的接收與處理計(jì)算并向監(jiān)控中心發(fā)送位置信息接收監(jiān)控中心的差分改正信息并進(jìn)行位置修正或直接接收監(jiān)控中心改正后的位置信息3．其他功能向監(jiān)控中心報(bào)警或發(fā)送求助等信息11/27/20238幾個(gè)需要關(guān)注的問(wèn)題：差分方式的選擇通訊方式的選擇(無(wú)線通訊鏈路的選擇)：建立專用網(wǎng)，單頻點(diǎn)電臺(tái)或集群電話；租用公眾網(wǎng)，GSM網(wǎng)，微波網(wǎng)，調(diào)頻幅載波等接收機(jī)的選擇（使用在低信噪比S/N下仍然能工作的接收機(jī)，采用你能夠同時(shí)接受GPS與Glonass衛(wèi)星信號(hào)的接收機(jī)）信號(hào)中斷（信號(hào)屏蔽）時(shí)導(dǎo)航定位的解決方式（使用GPS與慣導(dǎo)系統(tǒng)INS結(jié)合（較貴）或用GPS與船位推算系統(tǒng)DR相結(jié)合），即如何保證車輛連續(xù)準(zhǔn)確導(dǎo)航。GIS開發(fā)工具的選擇：控件式（MapInfo公司的Mapx或Esric公司的MapObject控件等）11/27/20239用途：1．進(jìn)行車輛的定位導(dǎo)航2．進(jìn)行車輛的有效調(diào)度與安全管理防盜監(jiān)控管理3．交管部門進(jìn)行交通管理采用GPS導(dǎo)航監(jiān)控系統(tǒng)可以有效地利用現(xiàn)有道路設(shè)施,減少擁擠,便于集中管理調(diào)度,為駕駛員提供足夠的交通、服務(wù)、公安、娛樂(lè)等信息,特別是動(dòng)態(tài)交通信息,還可進(jìn)行特殊車輛的不間斷跟蹤監(jiān)控和重要車輛的安全報(bào)警等11/27/202310系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)2.系統(tǒng)組成與原理3.數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要功能5.電子地圖數(shù)據(jù)制作11/27/2023111.系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)綜合利用動(dòng)態(tài)GPS定位技術(shù)、GSM無(wú)線通信技術(shù)、GIS技術(shù)，開發(fā)建設(shè)一套基于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行于計(jì)算機(jī)軟硬件的基礎(chǔ)上，按照規(guī)范化的信息分類標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一的地理空間關(guān)系，對(duì)移動(dòng)車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)精確的定位，遠(yuǎn)程控制和車輛動(dòng)態(tài)監(jiān)控服務(wù)體系。利用本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)車輛的各種數(shù)據(jù)信息的分析、處理、反饋，它可協(xié)助車輛的調(diào)度監(jiān)控人員及時(shí)準(zhǔn)確合理地調(diào)度車輛，有效處理車輛緊急事件，從而有效監(jiān)控與管理車輛。

11/27/2023122.系統(tǒng)的組成原理（1）組成監(jiān)控調(diào)度中心：整個(gè)系統(tǒng)的通信核心，負(fù)責(zé)與移動(dòng)智能終端的信息交換，提供友好界面，滿足監(jiān)控調(diào)度高效管理要求。無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)：監(jiān)控調(diào)度中心與移動(dòng)目標(biāo)之間的數(shù)據(jù)傳輸通道，利用現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)既保證數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性，又減少投資。移動(dòng)智能終端:用于接收GPS定位信號(hào)與調(diào)度信息，發(fā)送車輛狀態(tài)檢測(cè)信息，它是通過(guò)GSM短信通道與監(jiān)控調(diào)度中心間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向傳輸。11/27/202313（2）原理本系統(tǒng)采用以端對(duì)端和端對(duì)中心互聯(lián)網(wǎng)通信共存的兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)GPS智能終端與監(jiān)控調(diào)度中心之間信息相互傳輸，借助于GIS軟件平臺(tái)和數(shù)據(jù)平臺(tái)按照一定的算法作出決策判斷，發(fā)出監(jiān)控調(diào)度指令，響應(yīng)、處理調(diào)度結(jié)果，并將有關(guān)數(shù)據(jù)匯總、存檔、輸出、檢查與分析。11/27/2023143.數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)車輛數(shù)據(jù)庫(kù)客戶資料庫(kù)司機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)命令信息數(shù)據(jù)庫(kù)GPS信息數(shù)據(jù)庫(kù)電話號(hào)碼數(shù)據(jù)庫(kù)用戶數(shù)據(jù)庫(kù)11/27/202315各模塊設(shè)計(jì)作用車輛數(shù)據(jù)庫(kù)：用于管理和存儲(chǔ)車輛的信息；客戶資料庫(kù)：管理車輛和車主的詳細(xì)資料；司機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)：對(duì)監(jiān)控車輛的司機(jī)信息進(jìn)行管理和維護(hù)；命令信息數(shù)據(jù)庫(kù)：對(duì)監(jiān)控調(diào)度中心的監(jiān)控調(diào)度信息與指令進(jìn)行管理；用戶數(shù)據(jù)庫(kù)：對(duì)操作用戶的權(quán)限進(jìn)行管理和維護(hù)；GPS信息數(shù)據(jù)庫(kù)：管理和維護(hù)有關(guān)的GPS定位記錄信息；電話號(hào)碼數(shù)據(jù)庫(kù)：管理和維護(hù)入網(wǎng)的移動(dòng)電話號(hào)碼信息。11/27/2023164.系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要功能（1）遠(yuǎn)程調(diào)度功能監(jiān)控調(diào)度中心實(shí)時(shí)掌握被監(jiān)控車輛的的位置、運(yùn)行軌跡和運(yùn)行速度，在有效范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)智能化調(diào)度管理車輛；（2）跟蹤監(jiān)控功能監(jiān)控調(diào)度中心能對(duì)其管轄的車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤,能隨時(shí)掌握跟蹤車輛的行蹤；（3）GIS的電子地圖功能實(shí)現(xiàn)地圖放大、地圖縮小、地圖漫游、距離測(cè)量、中心定位等操作；（4）車輛歷史數(shù)據(jù)查詢功能數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，按照先進(jìn)的科學(xué)統(tǒng)計(jì)方法保存車輛的信息，方便實(shí)現(xiàn)信息查尋；11/27/202317（5）車輛軌跡回放功能根據(jù)歷史紀(jì)錄動(dòng)態(tài)回放軌跡，有利于管理或安全部門掌握車輛歷史運(yùn)行軌跡；（6）防盜功能車輛非正常開門將引發(fā)防盜器工作，移動(dòng)智能終端自動(dòng)向監(jiān)控調(diào)度中心發(fā)出報(bào)警信息，監(jiān)控中心通知車主而免于被盜；（7）遠(yuǎn)程無(wú)線報(bào)警功能司機(jī)遇險(xiǎn)（搶劫或盜竊）時(shí)，可按動(dòng)緊急報(bào)警按鈕將報(bào)警信號(hào)通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送監(jiān)控調(diào)度中心。監(jiān)控調(diào)度中心通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和GIS電子地圖，在地圖上顯示報(bào)警點(diǎn)并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)聽(tīng)，這樣監(jiān)控調(diào)度中心清楚掌握車內(nèi)情況，聯(lián)合110迅速有效打擊犯罪分子；11/27/202318（8）斷油斷電功能當(dāng)監(jiān)控調(diào)度中心收到報(bào)警信號(hào)時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況通過(guò)發(fā)送遙控熄火指令，強(qiáng)制熄滅機(jī)動(dòng)車發(fā)動(dòng)機(jī)，這樣實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制車輛的功能；（9）雙向通話功能車載移動(dòng)端具備車載電話功能，控制中心與司機(jī)可進(jìn)行雙向通話；（10）空間分析功能

通過(guò)GIS平臺(tái)實(shí)現(xiàn)指定范圍內(nèi)的車輛位置分析功能，從而完成輔助決策。

（11）地名定位功能

通過(guò)GIS平臺(tái)實(shí)現(xiàn)地名定位。

11/27/20231911/27/20232011/27/202321主要界面設(shè)計(jì)11/27/20232211/27/20232311/27/20232411/27/20232511/27/202326電子地圖數(shù)據(jù)制作（1）通車道路體系及附屬設(shè)施橋梁、隧道、道路中心線、道路邊線、道路形狀（面）、鐵路；（2）水系河流（主干、次級(jí)河流）、湖泊水庫(kù)；（3）行政區(qū)劃與綠地主城區(qū)行政區(qū)劃圖、公園、動(dòng)植物園、體育場(chǎng)；（4）注記市、區(qū)級(jí)政府機(jī)關(guān)駐地名稱：街道辦事處、鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府、區(qū)屬政府機(jī)關(guān)駐地、公安局、分局、派出所駐地、學(xué)校、賓館酒店、醫(yī)院、大型商場(chǎng)、銀行等。11/27/202327車載GPS監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)的軟件開發(fā)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)開發(fā)的特點(diǎn)

11/27/202328系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)采用的是組件式GIS和萬(wàn)維GIS(WebGIS)結(jié)合的開發(fā)模式

采用目前成熟的C/S和B/S結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)模式。

11/27/202329車載GPS監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)WEB瀏覽器客戶端服務(wù)器端GPS消息服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)WINDOWS2000SERVERGPS監(jiān)控調(diào)度中心軟件MAPX數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)GPS車載終端GSM協(xié)議Tcp/ipTcp/ip11/27/202330系統(tǒng)開發(fā)的特點(diǎn)（1）

使用組件式GIS開發(fā)技術(shù)

MapX作為空間數(shù)據(jù)操作的基礎(chǔ)軟件，采用組件式GIS技術(shù)將其集成到本系統(tǒng)中；組件式GIS是基于標(biāo)準(zhǔn)的組件式平臺(tái)，各個(gè)組件之間不僅可以進(jìn)行自由、靈活的重組，而且具有可視化的界面和使用方便的標(biāo)準(zhǔn)接口，允許跨語(yǔ)言應(yīng)用的組件提供的GIS。11/27/202331

（2）信息傳輸多方式性車載GPS監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)不僅是一套GIS與GPS的應(yīng)用系統(tǒng)，同時(shí)也是GSM的應(yīng)用系統(tǒng)。本系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行需要短信通訊暢通，從而保證信息的及時(shí)性。目前的短信通信因用戶量龐大，其堵塞可能性很大，解決辦法是多種短信傳輸方式進(jìn)行信息傳輸。具體實(shí)現(xiàn)包括兩種方式：一種是利用ISMG（互聯(lián)網(wǎng)短信網(wǎng)關(guān)）收發(fā)消息，另一種是利用移動(dòng)電話點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式。二者結(jié)合能夠確保數(shù)據(jù)傳輸暢通與及時(shí)性。11/27/202332（3）消息查詢專用線程技術(shù)GSM短信是本系統(tǒng)的主要消息載體,短消息的獲取工作是服務(wù)器端重要環(huán)節(jié)。由于《中國(guó)移動(dòng)通信互聯(lián)網(wǎng)短信網(wǎng)關(guān)接口協(xié)議》(CMPP)提供短消息查詢函數(shù)是一個(gè)無(wú)限循環(huán)函數(shù)，在等待消息時(shí)，整個(gè)程序的主線程都被這個(gè)循環(huán)獨(dú)占，這使其他的函數(shù)無(wú)法執(zhí)行。GPS消息服務(wù)器，既要從中國(guó)移動(dòng)網(wǎng)關(guān)獲取短消息，又要把獲取的短消息發(fā)送到各個(gè)GPS服務(wù)端，這要求為短消息查詢函數(shù)提供一個(gè)單獨(dú)線程，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)和相關(guān)問(wèn)題研究論證，最后采用多線程編程技術(shù)，為短消息的獲取函數(shù)單獨(dú)創(chuàng)建一個(gè)線程即不管短消息等待與否，程序的主線程都能夠順利的進(jìn)行。11/27/202333消息查詢專用線程技術(shù)示意圖GPS車輛GSM基站短消息服務(wù)中心GSM消息接收發(fā)送模塊（硬件）GSM消息接收發(fā)送控件（本地模式）網(wǎng)絡(luò)服務(wù)類模塊GPS客戶端控件IP協(xié)議GSM消息接收發(fā)送模塊控件（專線接入模式）控制指令控制指令控制指令GPS數(shù)據(jù)GPS數(shù)據(jù)GPS數(shù)據(jù)GPS數(shù)據(jù)GPS數(shù)據(jù)控制指令控制指令發(fā)送與接收的短信專線無(wú)線電波傳送消息GPS數(shù)據(jù)獲取方式結(jié)構(gòu)圖11