基于GSM的GPS應用
2007-3-17 15:58:00 來源:物流天下 編輯:lili8158 關注度:摘要:... ...
由于GPS技術具有精度高、速度快、成本低等顯著優點,因而成為目前世界上應用范圍最廣泛、實用性最強的全球精密授時、測距、導航、定位系統。在我國,GPS技術除了在一些專業領域得到廣泛應用外,同 時由于GSM移動通信網絡的發展,特別是GSM的短消息服務技術的誕生,GPS綜合服務的范圍也得到了極大的拓展,在汽車導航系統和移動目標的定位、監控、指揮、調度系統等方面的應用具有極大的發展潛力,目前已應用在出租車、公交、公安、急救、物流、信息服務等行業。
數據傳輸方式比較
GPS應用系統具有定位、授時等功能,如果將其安裝在移動目標上并實時獲取移動目標的位置信息就可以實現移動目標的實時監控。以往由于數據通信上的障礙,使GPS技術的應用受到了一定的限制,隨著科學技術的發展與進步,這一系統瓶頸通過采用移動通信網的相關服務功能找到了解決的辦法,系統可采用多種通信方式,如集群、模擬網、衛星通信、GSM等,從費用、投資、覆蓋范圍、可靠性等多個方面考慮,GSM網的優勢是最明顯的。
建立一個通暢、低價的通信鏈路是GPS系統成功應用的前提。從表面上看,似乎有許多供選擇的通信方式可以利用,如常規通信、集群通信、衛星通信、模擬蜂窩通信、GSM通信等。然而考慮到容量、反應速度、覆蓋能力、性能價格比等實際應用要求時,目前可供選擇的通信方式卻很少。通信方式比較見下表。
當前,集群通信方式是公安、消防、交通等部門比較通用的通信平臺,但是該通信平臺由于受通信網覆蓋范圍的限制(通常工作半徑在10公里左右),不適合組建大型系統。隨著移動通信費用和手機成本的下降,基于GSM平臺的系統大大增加了監控的對象和范圍,將在社會生活的各個方面得到應用,為更多的人提供服務,這是移動目標服務的必然發展趨勢。
GSM網業務在GPS技術中所擔負的通信任務主要是由短消息業務和虛擬網業務來完成的。
短消息業務(SMS) 通過GSM網的控制信道傳輸用戶分組信息的一種增值服務。特別適合信息量不大的業務數據,它使用GSM網的公共控制信道,通話期間不影響短消息的傳輸。短消息業務的優點是傳輸速度快,單個數據傳輸價格便宜,不占用話音通信通道。
虛擬專用移動網業務(VPMN) 在現有的移動通信網上建立一個邏輯話路專用網,通過縮位撥號、專用編號計劃等方式,使企業、集團用戶群內可進行相互聯系。VPMN業務允許VPMN用戶進行網內呼叫、專用編號,并對集團、企業給予一定程度的網內話費優惠。
建立GPS/GSM系統
GPS/GSM系統是將全球定位系統和GSM短信服務系統相結合的一套綜合的定位、監控、調度指揮系統。隨著GSM在中國的發展,GPS信號的傳送逐步由電臺、專網傳送轉向利用GSM公網進行傳送, GPS/GSM系統采用GPS技術與無線移動通信技術的結合,實現了對移動目標全天候的監控、報警、指揮、防盜和調度的功能,它利用GSM系統的短消息功能來進行數據傳輸,具有響應及時的特點。
1.系統結構
該系統將接收到的GPS信息經過處理后,計算出移動目標的經度、緯度、速度、方向,并利用現有的GSM網絡作為通信傳輸的媒介來實現定位信息的傳遞。
系統從總體結構上可以分為以下部分:位置信息獲取與發射(GPS智能車載終端)、信息相互傳遞(移動通信系統GSM)、信息分析與處理(調度監控中心),如圖1所示。
GPS智能車載終端可以為控制中心實時提供每一移動目標的最新位置數據、目標的狀況和報警信息,并自動記錄這些信息,以便事后分析。調度監控中心通過短消息服務中心將收到的位置信息經過處理,在大屏幕顯示器上以電子地圖為背景,實時顯示出當前被監控的移動目標的地理位置。
短消息服務中心(SMSC)設備一般放在GSM交換中心(與移動交換機同一機房)。如果在此基礎上增加GPS的相關設備,可組成差分DGPS系統。與調度監控中心可通過DDN連接(實現GPS數據的提取和采集,并在監控中心的指揮平臺上顯示出來),其主要結構見圖2。小虛線框內為GPS專用設備,其余為移動局投資設備。
調度監控中心框圖見圖3。
調度監控中心由若干個值班席組成,是一個網絡化的結構。每一個值班席由相關的GIS及GPS應用管理軟件為軟件平臺,以圖形工作站作為硬件支持。采用大屏幕顯示管理,由于采用網絡結構設計,可非常方便地擴充值班座席的數量,以適應不斷增加的用戶數。
其中通信管理機構負責短消息服務中心消息的接收,以及值班席控制指令向短消息服務中心的傳送,同時兼有信息流統計及自我調節功能,使DDN線上的信息流得到安全管理與控制,并具有流量統計功能及網絡安全防火墻的作用。
2.系統功能
● 位置查找 實時掌握每部入網車輛所在的位置。
● 指揮調度 對入網車輛可隨時根據需要發出指揮調度命令。
● 特殊服務 與相關的服務網絡連接,對入網車輛提供相關的服務,以利于入網車輛更好地自我保護(如與110報警系統的連接)和更多地造福于人類(如與120救護系統連接),同時還可擴展更多的服務與被服務領域(如與稅務系統連接)。
● 計劃管理 對入網車輛實施各種量化管理和報表統計,及時掌握每部車輛的運行狀態,為發展交通事業特別是城市交通事業提供相關的決策依據。
● 信息發布 可以通過中心與其他信息系統的連接獲取廣泛的信息,并傳播給每一位用戶,最大限度地開發和利用有限的投資。
3.工作原理
車載GPS接收機接收定位衛星發來的定位數據,并根據從三顆以上不同衛星發來的數據計算出自身所處地理位置的平面坐標。坐標數據通過符合GSM標準的無線Modem,利用短信的形式,將車輛的位置、狀態、報警器和傳感器狀態輸入信息發送至GSM公網。GSM公網將接收到的車輛定位信息通過DDN專線或通信接收發送設備傳送至調度監控中心,經過計算機的處理后與計算機系統上的電子地圖匹配,并在地圖上顯示坐標的正確位置,則控制中心就可清楚和直觀地掌握車輛的動態位置信息。在遇到緊急情況時,可通過車載的本設備,采用自動或手動報警,將車輛所在位置、報警類型等數據發送至控制中心,經電腦處理后,及時將事發車輛的精確位置顯示在電子地圖上。同時,可打開用戶數據庫,查詢事故用戶的原始檔案,并報告給公安、交通等執法機構,以便及時處理。
4.應用軟件
● 通信服務器軟件 完成車載終端和調度監控中心之間的數據傳輸與通信,實現數據收發、編碼/解碼、數據入庫和鑒權。
● 語音服務器軟件 完成電話中繼服務,如來電受理業務、座席自動分配、自動撥號,話音通信等,為車輛調度系統、車輛安全系統提供條件。
● 業務工作站軟件 實現客戶管理、車輛管理、駕駛員管理、車載終端管理、計費/繳費管理、統計報表等功能。
● 管理工作站軟件 提供調度監控中心對各工作站的管理、員工管理及數據庫管理等。
● 顯示工作站軟件 主要實現GIS功能,對空間數據進行存儲、顯示、查詢、分析,得出結論,以支持決策系統。
其他應用
1.小區廣播業務
在車輛調度系統中,調度人員必須先了解所能調度的車輛所在的位置,如果采用短消息和語音通信方式詢問每輛車的位置,勢必會增加無線信道的開銷。如果有小區廣播業務的支持,問題就會迎刃而解。系統可以在一定的區域內廣播調度消息,車輛根據自己的情況(如位置和是否忙)選擇是否應答。
2.WAP業務
在基于位置的信息服務系統中,移動用戶需要知道與自己位置相關的信息,如離自己最近的加油站、最近的旅游景點等,還需要訪問互聯網資源,這些信息經常以圖片的方式顯示,而且數據量較大,如果采用短消息業務則不能滿足要求。WAP業務在這方面具有不可比擬的優勢。