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摘要：在“数字交通”的规划建设中，如何结合GPS技术解决交通堵塞、运营车灵活调度并大力发展交通智能化管理，显得特别重要。本文就GPS移动目标监控系统的设计、实现模式进行分析和探讨。
关键词：交通GPS数字交通GIS
中图分类号：C913.32文献标识码：A文章编号：
引言：
随着经济的发展，在上下班高峰期，要实现城市交通智能管理、交通路面状况实时监控、交通堵塞实时预报、电话叫车后最靠近的空载的士快捷到达、公交车与公交站均能准确预报抵达各站时间、车辆导航等功能，就可以使用GPS技术，大大提高运营效率，减少空载运营和交通堵塞现象，同时可增强长途车辆防盗劫的安全性能，并可实现Internet网络远程设定，侧面推动旅游经济的发展。本文结合当前“数字交通”的建设，就GPS技术目前在交通中的背景描述、系统设计、实现模式分析和典型应用等方面进行探讨。
1.系统工作原理
移动目标监控系统主要由3部分组成：车载移动单元（MU）、中央监控系统 （ＣＣＵ）和无线通信平台。车载移动单元接收卫星 （共24颗，分布在 6个不同的地球轨道上）每秒钟发来的定位数据，根据从4颗以上不同卫星发来的数据，计算出自身所处地理位置的坐标数据，通过无线通信技术将车辆的位置、状态、报警器和传感器输出等信息发送至监控指挥中心，经过计算机处理后，在GIS电子地图上显示坐标的正确位置，监控指挥中心就可以实时掌握车辆的动态位置信息。
2.中央监控系统设计
作为“数字交通”的重要组成部分的移动目标中央监控系统，是基于大型关系数据库管理技术和地理信息数据技术相结合的应用，主要由GPS监控终端GIS终端、业务处理终端、前端接入设备、服务器、路由器 交换机、大屏幕监控投影仪等硬件组成。其系统结构如图 所示：
监控中心网络结构
3.系统概述
中央监控系统接收当前所有车载监控单元回传的GPS定位信息和传感器监控数据，在GIS系统的配合下，这些信息可以显示在监控中心的电子地图上。监控中心工作人员可以很方便地查询所有移动目标的运行状态及系统自动生成的交通中车辆准班准点状况，并完成相应的显示、监控、分析、查询和记录工作。同时，某些调度信息也可以通过系统传输到车载设备的LCD显示屏上。
中央监控系统主要是完成车辆调度、监控报警、信息查询和远程安全遥控的功能，保障车辆出现意外时，及时报警或维修，提高运行车辆的安全性。同时，针对道路交通状况，进行全方位的智能化管理，为驾驶者提供路线规划和自动导航，提高工作车辆的效率和医疗、救援等行业的反应速度，减少城市交通堵塞现象。
4.系统功能模块简介
4.1GIS地图模块
该模块具备GIS系统的所有基本功能，可对地图进行无级缩放，对道路、地名等地理信息点进行搜索及进行距离测量等，同时，该模块不仅可以对地理信息数据库中的具体地名、街道、门牌号等资料进行查询，还可对ARCINFO格式的电子地图进行编辑，生成各种图层，并可由GPS车辆定位轨迹自动生成路网图。
4.2GPS监控模块
该模块能够实现对选定的移动目标进行实时监控，支持在同一个监控窗口中同时监控多个目标，或根据需要对监控目标进行分组操作，并能实时查看目标运行状态，包括 :载客、空载、越界、超速、超負荷等情况，对路面交通状况进行全方位的智能化监督。对于特定的移动目标，设置区域报警功能，用于限制其进入或离开某一特定矩形区域，一旦移动目标离开或者进入该特定矩形区域，车载台会自动发送区域报警状态信息 ;同样，对于公交或长途运输车辆，一旦其偏离特定路线行驶时，车载移动单元会自动发出区域报警信息。该模块在接收到所有的报警信息（包括车辆紧急报警）后，进行分类处理，并用各种不同的醒目符号状态在GIS地图上显示目标，同时伴以声音提示。
4.3数据库管理模块
数据库管理就是通过一定的身份验证机制，控制对数据库的授权访问，实现监控中心各级操作人员的信息管理、密码设定和访问权限设定 ;同时，在系统的日常维护中，实现系统日志管理和日常数据备份恢复，并根据需要和实际计费的设定，数据库管理模块可以打印出各项通信费和各个移动目标的收费报表，包括明细表和实时报表。出于安全性考虑，数据库管理设定了只有当远程操作人员拥有对特定车辆的访问权限时才能对该车辆进行操作。同时，该模块提供了添加、删除远程操作人员，以及设置其访问权限和操作权限的工具。
4.4中心服务管理模块
中心服务管理模块处理各个监控工作站的消息传递与派发，在对移动目标进行实时监控的基础上，对所管辖范围的道路交通进行全面智能化管理，实现对各种移动目标进行状态监视、调度、防盗报警、用户远程调度等功能，提供全新、透明、可视、实时、互动、形象化的移动目标跟踪信息服务，对车辆GPS盲区丢失的定位数据可以用手工补齐，保证系统安全、高效、稳定地工作。
4.5车辆管理模块
该模块对所有的车辆信息及其装备的车载台信息提供了查询、添加、修改、删除、打印的功能，并能对车辆在一定时间内的运行轨迹进行查询，还可以根据轨迹数据库的数据统计出车辆行驶距离月表以及明细表。另外，可以通过该模块查询任何入网用户的资料，比如 :车辆型号、档案照片、司机姓名等，全面配合机动车反劫防盗功能。
4.6网上查询模块
网上查询模块支持用户可以随时通过INTERNET使用密码查询、跟踪车辆所在的当前位置，显示车速和车状态等信息，并支持车辆轨迹远程下载，使车主对车辆的行踪了如指掌。对于特殊行业，如：公安车辆、银行运钞车等，要通过网上在线查询，用户端必须通过硬件加密机和监控中心进行安全认证后，才能进行查询和相关数据的下载，在所有数据的传输过程中采用128位的加密技术，保证信息安全。同样针对特殊行业的一些紧急调度，该模块支持客户通过Internet远程调度某些特定车辆，其调度信息同样必须经过高级安全认证和硬件加密。
4.7通信服务管理模块
通信服务管理模块负责整个监控中心的网络通信服务，包括连接数据专线网、公用电话网、移动通信网等各类网络的信息交换综合服务平台。该模块通过连接各个电信运营商的各种网络平台，广泛支持电脑、电话、手机、传真、ＰＤＡ等各种终端设备，以一线接入的方式，向用户提供移动目标的各种信息服务。
5.无线通信平台选择
无线通信平台作为中央监控系统与各移动目标进行信息交换的枢纽，是移动目标监控系统的重要组成部分，它的实现模式有以下几种：
5.1无线数据公网 :GSM、CDMA。
5.2集群通信 :如公安上用的 350Ｍ、800Ｍ集群系统。
5.3常规电台 :采用专用信道和无线MODEM。
建设“数字交通”，实现交通规范化，提高交通的可管理性，一般要选择数据公网来作为无线数据传输接入方式，有效地降低建设费用。同时由于目前公网完成建设时间长，覆盖面大，网络稳定，可以保障监控信息的定时传送，减少不必要的盲点区。选择合适的数据公网传输模式要从其覆盖率和收费模式来权衡。
6.结语
在交通领域，GPS被公认为21世纪的支柱性产业，是信息产业的重要组成部分。随着GPS技术研究的进一步深入，目前GPS中存在的问题会逐步得到解决，这必定会促进GPS的各个方面的应用和发展，大大地改变交通现状，带动整个交通行业的突飞猛进，成为促进经济发展的重要动力。
参考文献：
[ 1 ] 李征航．空间定位技术及应用[ M] ．武汉： 武汉大学出版社，2004．
[ 2 ] 刘基余．GP S卫星导航定位原理与方法[ M] ．北京： 科学出版 社 ， 2 0 0 3 ．
[ 3 ] 李征航， 黄劲松．G P S测量与数据处理[ M] 武汉：武汉大学出版社 ， 2 0 0 5 .
关键词：交通GPS数字交通GIS
中图分类号：C913.32文献标识码：A文章编号：
引言：
随着经济的发展，在上下班高峰期，要实现城市交通智能管理、交通路面状况实时监控、交通堵塞实时预报、电话叫车后最靠近的空载的士快捷到达、公交车与公交站均能准确预报抵达各站时间、车辆导航等功能，就可以使用GPS技术，大大提高运营效率，减少空载运营和交通堵塞现象，同时可增强长途车辆防盗劫的安全性能，并可实现Internet网络远程设定，侧面推动旅游经济的发展。本文结合当前“数字交通”的建设，就GPS技术目前在交通中的背景描述、系统设计、实现模式分析和典型应用等方面进行探讨。
1.系统工作原理
移动目标监控系统主要由3部分组成：车载移动单元（MU）、中央监控系统 （ＣＣＵ）和无线通信平台。车载移动单元接收卫星 （共24颗，分布在 6个不同的地球轨道上）每秒钟发来的定位数据，根据从4颗以上不同卫星发来的数据，计算出自身所处地理位置的坐标数据，通过无线通信技术将车辆的位置、状态、报警器和传感器输出等信息发送至监控指挥中心，经过计算机处理后，在GIS电子地图上显示坐标的正确位置，监控指挥中心就可以实时掌握车辆的动态位置信息。
2.中央监控系统设计
作为“数字交通”的重要组成部分的移动目标中央监控系统，是基于大型关系数据库管理技术和地理信息数据技术相结合的应用，主要由GPS监控终端GIS终端、业务处理终端、前端接入设备、服务器、路由器 交换机、大屏幕监控投影仪等硬件组成。其系统结构如图 所示：
监控中心网络结构
3.系统概述
中央监控系统接收当前所有车载监控单元回传的GPS定位信息和传感器监控数据，在GIS系统的配合下，这些信息可以显示在监控中心的电子地图上。监控中心工作人员可以很方便地查询所有移动目标的运行状态及系统自动生成的交通中车辆准班准点状况，并完成相应的显示、监控、分析、查询和记录工作。同时，某些调度信息也可以通过系统传输到车载设备的LCD显示屏上。
中央监控系统主要是完成车辆调度、监控报警、信息查询和远程安全遥控的功能，保障车辆出现意外时，及时报警或维修，提高运行车辆的安全性。同时，针对道路交通状况，进行全方位的智能化管理，为驾驶者提供路线规划和自动导航，提高工作车辆的效率和医疗、救援等行业的反应速度，减少城市交通堵塞现象。
4.系统功能模块简介
4.1GIS地图模块
该模块具备GIS系统的所有基本功能，可对地图进行无级缩放，对道路、地名等地理信息点进行搜索及进行距离测量等，同时，该模块不仅可以对地理信息数据库中的具体地名、街道、门牌号等资料进行查询，还可对ARCINFO格式的电子地图进行编辑，生成各种图层，并可由GPS车辆定位轨迹自动生成路网图。
4.2GPS监控模块
该模块能够实现对选定的移动目标进行实时监控，支持在同一个监控窗口中同时监控多个目标，或根据需要对监控目标进行分组操作，并能实时查看目标运行状态，包括 :载客、空载、越界、超速、超負荷等情况，对路面交通状况进行全方位的智能化监督。对于特定的移动目标，设置区域报警功能，用于限制其进入或离开某一特定矩形区域，一旦移动目标离开或者进入该特定矩形区域，车载台会自动发送区域报警状态信息 ;同样，对于公交或长途运输车辆，一旦其偏离特定路线行驶时，车载移动单元会自动发出区域报警信息。该模块在接收到所有的报警信息（包括车辆紧急报警）后，进行分类处理，并用各种不同的醒目符号状态在GIS地图上显示目标，同时伴以声音提示。
4.3数据库管理模块
数据库管理就是通过一定的身份验证机制，控制对数据库的授权访问，实现监控中心各级操作人员的信息管理、密码设定和访问权限设定 ;同时，在系统的日常维护中，实现系统日志管理和日常数据备份恢复，并根据需要和实际计费的设定，数据库管理模块可以打印出各项通信费和各个移动目标的收费报表，包括明细表和实时报表。出于安全性考虑，数据库管理设定了只有当远程操作人员拥有对特定车辆的访问权限时才能对该车辆进行操作。同时，该模块提供了添加、删除远程操作人员，以及设置其访问权限和操作权限的工具。
4.4中心服务管理模块
中心服务管理模块处理各个监控工作站的消息传递与派发，在对移动目标进行实时监控的基础上，对所管辖范围的道路交通进行全面智能化管理，实现对各种移动目标进行状态监视、调度、防盗报警、用户远程调度等功能，提供全新、透明、可视、实时、互动、形象化的移动目标跟踪信息服务，对车辆GPS盲区丢失的定位数据可以用手工补齐，保证系统安全、高效、稳定地工作。
4.5车辆管理模块
该模块对所有的车辆信息及其装备的车载台信息提供了查询、添加、修改、删除、打印的功能，并能对车辆在一定时间内的运行轨迹进行查询，还可以根据轨迹数据库的数据统计出车辆行驶距离月表以及明细表。另外，可以通过该模块查询任何入网用户的资料，比如 :车辆型号、档案照片、司机姓名等，全面配合机动车反劫防盗功能。
4.6网上查询模块
网上查询模块支持用户可以随时通过INTERNET使用密码查询、跟踪车辆所在的当前位置，显示车速和车状态等信息，并支持车辆轨迹远程下载，使车主对车辆的行踪了如指掌。对于特殊行业，如：公安车辆、银行运钞车等，要通过网上在线查询，用户端必须通过硬件加密机和监控中心进行安全认证后，才能进行查询和相关数据的下载，在所有数据的传输过程中采用128位的加密技术，保证信息安全。同样针对特殊行业的一些紧急调度，该模块支持客户通过Internet远程调度某些特定车辆，其调度信息同样必须经过高级安全认证和硬件加密。
4.7通信服务管理模块
通信服务管理模块负责整个监控中心的网络通信服务，包括连接数据专线网、公用电话网、移动通信网等各类网络的信息交换综合服务平台。该模块通过连接各个电信运营商的各种网络平台，广泛支持电脑、电话、手机、传真、ＰＤＡ等各种终端设备，以一线接入的方式，向用户提供移动目标的各种信息服务。
5.无线通信平台选择
无线通信平台作为中央监控系统与各移动目标进行信息交换的枢纽，是移动目标监控系统的重要组成部分，它的实现模式有以下几种：
5.1无线数据公网 :GSM、CDMA。
5.2集群通信 :如公安上用的 350Ｍ、800Ｍ集群系统。
5.3常规电台 :采用专用信道和无线MODEM。
建设“数字交通”，实现交通规范化，提高交通的可管理性，一般要选择数据公网来作为无线数据传输接入方式，有效地降低建设费用。同时由于目前公网完成建设时间长，覆盖面大，网络稳定，可以保障监控信息的定时传送，减少不必要的盲点区。选择合适的数据公网传输模式要从其覆盖率和收费模式来权衡。
6.结语
在交通领域，GPS被公认为21世纪的支柱性产业，是信息产业的重要组成部分。随着GPS技术研究的进一步深入，目前GPS中存在的问题会逐步得到解决，这必定会促进GPS的各个方面的应用和发展，大大地改变交通现状，带动整个交通行业的突飞猛进，成为促进经济发展的重要动力。
参考文献：
[ 1 ] 李征航．空间定位技术及应用[ M] ．武汉： 武汉大学出版社，2004．
[ 2 ] 刘基余．GP S卫星导航定位原理与方法[ M] ．北京： 科学出版 社 ， 2 0 0 3 ．
[ 3 ] 李征航， 黄劲松．G P S测量与数据处理[ M] 武汉：武汉大学出版社 ， 2 0 0 5 .