在眾多行業(yè)領(lǐng)域中用戶不僅僅需要在中心端查看到車輛信息，車載端或者移動端的人員同樣需要看到自車的位置，進(jìn)行自導(dǎo)航或者需要向中心端發(fā)回一些信息，及獲得中心端發(fā)來的命令或信息。
文 _ 郭建斌 超圖公司導(dǎo)航軟件事業(yè)部
近年來隨著衛(wèi)星定位技術(shù)的廣泛應(yīng)用，基于GPS的車輛監(jiān)控系統(tǒng)，融合全球衛(wèi)星定位技術(shù)、地理信息技術(shù)和無線通信技術(shù)于一體，已經(jīng)越來越多地應(yīng)用于各類車輛或移動設(shè)施的管理和監(jiān)控。
傳統(tǒng)的車輛監(jiān)控系統(tǒng)在車載端通常僅集成了GPS和通訊模塊，只允許中心端查看車輛信息，但由于在眾多行業(yè)領(lǐng)域中用戶不僅僅需要在中心端查看到車輛信息，車載端或者移動端的人員同樣需要看到自車的位置，進(jìn)行自導(dǎo)航或者需要向中心端發(fā)回一些信息，及獲得中心端發(fā)來的命令或信息。同時隨著嵌入式設(shè)備配置不斷提高，價格不斷降低，通訊技術(shù)不斷發(fā)展，在車輛監(jiān)控系統(tǒng)中引入自導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)不存在困難。
基于超圖導(dǎo)航軟件開發(fā)平臺SuperNavigation Engine，結(jié)合GPRS無線通信技術(shù)，能夠方便地實(shí)現(xiàn)車輛監(jiān)控和自導(dǎo)航功能，并可以將很多業(yè)務(wù)功能加入嵌入端軟件，使傳統(tǒng)車輛監(jiān)控系統(tǒng)得到升級，并能更多地滿足各類行業(yè)用戶的特殊需求。
技術(shù)方案介紹
SuperNavigation Engine（以下簡稱SNE）是超圖公司面向衛(wèi)星定位導(dǎo)航市場推出的新一代導(dǎo)航應(yīng)用軟件開發(fā)平臺。SNE基于超圖共相式GIS架構(gòu)和車載導(dǎo)航電子地圖應(yīng)用存儲格式國家標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)，支持多操作系統(tǒng)、多種集成開發(fā)環(huán)境和多種CPU類型。SNE充分運(yùn)用了超圖在GIS領(lǐng)域的技術(shù)積累，創(chuàng)新地拓展了GIS在導(dǎo)航領(lǐng)域的應(yīng)用，能夠快速地開發(fā)出適用于不同行業(yè)需求并與導(dǎo)航功能無縫結(jié)合的嵌入式應(yīng)用軟件。
基于SNE開發(fā)的車輛監(jiān)控系統(tǒng)嵌入端軟件，主要實(shí)現(xiàn)將接收到的GPS數(shù)據(jù)(經(jīng)緯度、高度、時間、速度等)進(jìn)行解析，在車載端電子地圖上實(shí)時顯示當(dāng)前位置，并可以進(jìn)行自導(dǎo)航對車輛實(shí)現(xiàn)引導(dǎo)，也可以將車輛或者執(zhí)行任務(wù)的狀態(tài)輸入系統(tǒng)，通過設(shè)備帶有的GPRS無線通信模塊，將當(dāng)前位置信息及其他狀態(tài)信息實(shí)時上傳至監(jiān)控中心。監(jiān)控中心在電子地圖上對被監(jiān)控車輛的各種參數(shù)進(jìn)行顯示、監(jiān)控和查詢，并對監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分析，能夠?qū)v史軌跡進(jìn)行回放等。
該系統(tǒng)適用于不同的行業(yè)和監(jiān)控場合，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益明顯，可廣泛地應(yīng)用于客運(yùn)、物流、危險(xiǎn)品運(yùn)輸、公安、消防、智能交通管理等領(lǐng)域。
1 GPRS介紹及其數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)點(diǎn)
GPRS(General Packet Radio Service，通用分組無線業(yè)務(wù))是一種以分組交換技術(shù)為基礎(chǔ)，采用IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，傳輸高速、低速數(shù)據(jù)及信令的高效數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。相對于傳統(tǒng)的遠(yuǎn)程傳輸方式，GPRS數(shù)據(jù)傳輸具有突出的優(yōu)點(diǎn)：一方面，GPRS資費(fèi)比較便宜，可以采用多種資費(fèi)方案。對于大數(shù)據(jù)量業(yè)務(wù)的用戶可以采用包月的方式，對于小數(shù)據(jù)量業(yè)務(wù)的用戶可以根據(jù)通信的數(shù)據(jù)量和提供的服務(wù)質(zhì)量進(jìn)行計(jì)費(fèi)。另一方面，在GPRS網(wǎng)中，用戶只需與網(wǎng)絡(luò)建立一次連接，就可長時間的保持這種連接，并只在傳輸數(shù)據(jù)時才占用信道并被計(jì)費(fèi)，保持時不占用信道不計(jì)費(fèi)。這樣，數(shù)據(jù)采集點(diǎn)不用頻繁建立連接，也不必支付傳輸間隙時的費(fèi)用。而且GPRS能夠較好地支持頻繁、少量突發(fā)型的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。此外，GPRS網(wǎng)絡(luò)接入速度快，提供了與現(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)的無縫連接。
GPRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕獌?yōu)點(diǎn)：
移動通信：GPRS無線通信打破了過去有線通信的固定位置限制，可根據(jù)業(yè)務(wù)需要隨時增減數(shù)據(jù)傳輸點(diǎn)，極大地拓展了通信的領(lǐng)域。
費(fèi)用低廉：GPRS網(wǎng)絡(luò)按照客戶收發(fā)數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)流量來收費(fèi)，極大地降低了通信使用費(fèi)用。
永遠(yuǎn)在線：客戶隨時都與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系，即使沒有數(shù)據(jù)傳送時,客戶仍然在網(wǎng)絡(luò)之間保持一種連接。
快速登錄：連接時間很快。GPRS無線終端一開機(jī)，就已經(jīng)與GPRS網(wǎng)絡(luò)建立了連接，每次登錄網(wǎng)絡(luò)，只需要一個激活過程，一般僅需1到3秒。
高速傳輸：由于GPRS網(wǎng)絡(luò)采取了先進(jìn)的分組交換技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸最高理論值可達(dá)171.2kb/s。實(shí)際使用中一般能達(dá)到20～40 kb/s。組網(wǎng)靈活：中國移動的GPRS網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣，可在全國漫游而不增加額外費(fèi)用，特別適合中小用戶以低成本方式在短時間內(nèi)組建自己的跨區(qū)域性數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。
信道保障：GPRS通信鏈路由中國移動這樣的專業(yè)運(yùn)營商維護(hù)，在出現(xiàn)通信鏈路中斷的情況下能得到及時搶修，免除通信鏈路維護(hù)的后顧之憂。
防雷擊：GPRS采用小功率短天線，不需要室外架設(shè)大天線，克服了有線傳輸設(shè)備和無線電臺容易被雷擊而損壞和中斷通信的情況。
2 系統(tǒng)組成
基于GPS／GPRS車輛監(jiān)控系統(tǒng)由車載移動終端、通信網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控中心組成。其系統(tǒng)組成如上圖所示。 移動車輛配備的GPS硬件終端需具備GPS模塊和GPRS模塊，用以接收自車當(dāng)前的位置、時間等信息，通過GPRS方式上傳到中心位置服務(wù)器。在監(jiān)控中心站，位置服務(wù)器接收各監(jiān)控目標(biāo)的位置信息，并儲存到位置數(shù)據(jù)庫中?；赟uperMap Objects開發(fā)的中心端通過讀取數(shù)據(jù)庫中的位置信息并在地圖中顯示，對當(dāng)前受監(jiān)控車輛所在的位置、車速及行進(jìn)方向進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，完成對車輛運(yùn)行狀態(tài)、安全狀態(tài)、技術(shù)狀態(tài)的監(jiān)控。
3 基于SNE的車載終端系統(tǒng)的主要功能
導(dǎo)航地圖常規(guī)操作功能：完整的導(dǎo)航電子地圖顯示，實(shí)現(xiàn)地圖無級縮放，快速瀏覽、漫游等電子地圖功能。
GPS數(shù)據(jù)解析功能：負(fù)責(zé)實(shí)時解析GPS數(shù)據(jù)，包括經(jīng)緯度信息、車速、方向、時間等信息。巡航功能：車輛行駛過程中，系統(tǒng)將解析后的GPS信息實(shí)時定位到地圖上以達(dá)到巡航功能。查詢索引功能：可對電子地圖中的POI點(diǎn)進(jìn)行索引分類，并可以根據(jù)首字母、全文、分類等方式進(jìn)行查詢。
路徑分析功能：可以當(dāng)前GPS信號點(diǎn)為起始點(diǎn)，對選擇的目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行路徑分析，可提供最短或最快分析方式供選擇。車輛引導(dǎo)功能：可按照路徑分析路線或預(yù)設(shè)路線對車輛行駛進(jìn)行引導(dǎo)，可提供路口放大圖，并可進(jìn)行語音提示。軌跡記錄功能：記錄車輛軌跡，并提供查看軌跡功能。
工作狀態(tài)選擇發(fā)回功能：可通過預(yù)設(shè)的狀態(tài)選項(xiàng)，由操作者選擇相對應(yīng)的工作狀態(tài)（如巡邏、趕往目的地、到達(dá)目的地、處理完畢等狀態(tài)），并可以人工輸入文本信息傳回中心。可與車輛裝配的視頻采集系統(tǒng)結(jié)合，可以在嵌入端顯示視頻，也可以在通訊許可的情況下傳輸視頻或圖片回中心端
GPRS自動連接功能：系統(tǒng)啟動后自動連接GPRS、在E網(wǎng)和G網(wǎng)切換過程中自動連接GPRS網(wǎng)絡(luò)來保證網(wǎng)絡(luò)的連通性。 GPS位置信息無線IP
傳輸功能：GPRS專用數(shù)據(jù)終端內(nèi)嵌完整TCP/IP協(xié)議棧，可以將數(shù)據(jù)封裝成IP幀，然后通過無線模塊傳送到GPRS網(wǎng)絡(luò)上。而大多數(shù)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)終端設(shè)備（如GPS設(shè)備）一般不具有IP功能，通過GPRS專用數(shù)據(jù)終端，能輕松聯(lián)網(wǎng)。
4 中心端系統(tǒng)功能
車輛地理位置信息查詢：車載設(shè)備通過GPS模塊接收衛(wèi)星信息，可以提供實(shí)時的車輛位置信息。該信息通過無線通信（GPRS）手段傳回控制中心后在電子地圖上顯示出來，可以確定車輛的地理位置。基于車載設(shè)備提供的信息整個系統(tǒng)可以提供如下基本功能：
車輛監(jiān)控：控制中心可以通過監(jiān)控終端選擇監(jiān)控單輛車或按特定條件組合的多輛車?？刂浦行谋O(jiān)控車輛時可以選擇指定車載設(shè)備按一定時間間隔或按一定位置間隔發(fā)送位置信息回中心?？刂浦行脑陔娮拥貓D上顯示車輛位置，并可顯示車輛行使的軌跡路線。中心可以同時監(jiān)控多輛車。電子地圖功能：總控中心通過監(jiān)控終端上的電子地圖可以實(shí)現(xiàn)——地理位置信息查詢；地圖漫游縮放、全副顯示、鷹眼圖功能、任意兩點(diǎn)或多點(diǎn)之間的直線或折線距離。
車輛軌跡數(shù)據(jù)保存、回放：控制中心保存車輛的所有監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，可以選擇在任意時間查詢?nèi)我廛囕v的軌跡回放數(shù)據(jù)。軌跡回放時可以選擇回放速度，回放時間，是否顯示軌跡等。車載設(shè)備保存一定時間的黑匣子數(shù)據(jù)，中心可以選擇查詢保存在車載設(shè)備的數(shù)據(jù)。
決策信息管理：監(jiān)控中心根據(jù)車輛位置獲取當(dāng)前點(diǎn)的警力部署情況，預(yù)案準(zhǔn)備情況等決策數(shù)據(jù)。
中心端的車輛監(jiān)控系統(tǒng)可基于SuperMap IS或SuperMap Objects產(chǎn)品進(jìn)行開發(fā)。功能方面結(jié)合各個行業(yè)的業(yè)務(wù)方向有大量豐富的應(yīng)用，此處不多做介紹。
在大型公眾活動警用車輛監(jiān)控中的應(yīng)用 使用GPRS作為GPS移動車輛綜合監(jiān)控系統(tǒng)的無線傳輸手段，具有費(fèi)用低、無需線纜施工及安全可靠、維護(hù)方便的特點(diǎn)。它是一種經(jīng)濟(jì)可行、技術(shù)先進(jìn)的系統(tǒng)構(gòu)建方案，這將使車輛監(jiān)控系統(tǒng)具有更為廣闊的應(yīng)用前景。 因此這一基于SNE的應(yīng)用方案已在公安、地震應(yīng)急、煙草物流、衛(wèi)生防疫等領(lǐng)域投入實(shí)際運(yùn)行。其工作穩(wěn)定，能夠較精確地完成車輛監(jiān)控、導(dǎo)航和相關(guān)業(yè)務(wù)處理。上圖的應(yīng)用實(shí)例就是基于這一方案，與公安應(yīng)急指揮系統(tǒng)結(jié)合的警用車輛監(jiān)控項(xiàng)目應(yīng)用。該系統(tǒng)結(jié)合了GPS、GIS和RS，應(yīng)用于警用護(hù)衛(wèi)車輛的監(jiān)控和對應(yīng)急突發(fā)事件的實(shí)時調(diào)度處理，車載端軟件提供了前面方案中的各項(xiàng)功能，使得車上人員可以隨時得到自車位置，并按照既定路線行駛，同時可以隨時向中心上報(bào)各種情況。而中心端也可以實(shí)時接收到車輛位置信息，結(jié)合各類視頻和應(yīng)急管理系統(tǒng)對大型群體活動的行進(jìn)路線進(jìn)行管理和監(jiān)控，對可能發(fā)生的應(yīng)急突發(fā)事件進(jìn)行處理和管控。