2.4 卫星定位应用实例

目前，卫星定位技术仍然处于蓬勃发展时期，新的方法和新的理论不断被提出，各种应用和创新也不断地在各行各业发挥重要作用，下面就以某高级法院的GPS车辆调度系统为例，讲述卫星定位技术的应用。

2.4.1 系统总体设计方案

由于法院工作的特殊性、执法的严肃性及对社会的影响程度等因素，因此对执法过程严密的监控，包括出警调度、路线全程实时监控、警力紧急调度等，都是十分必要的。该高级人民法院车辆调度系统建立的目的是：对执法车辆进行全程监控和调度，保证执法过程的安全；提高警用车辆的利用率和法院工作效率，实现上下级法院的统一管理；使警用车辆执法更加规范，提高政府公务员的形象。

该高院下属14个法院，分布于各个区县，需要调度的警车约200辆（其中20辆车在本院，其他车辆分布于下属14个法院），车辆运动的范围主要为华东六省一市，偶然去全国其他城市。在下属法院中有一个法院已建立了卫星定位的车辆调度系统。

根据上述法院系统的组织架构、管理模式和需求，系统的设计应满足以下需求：

（1）可实时监控车辆的行动路线，24小时不间断监测目标位置、速度和方向等数据；

（2）高院具有最高权限，可以对各法院进行统一的管理，可实现下属所有车辆的实时跟踪和调度，并满足车辆运行范围的覆盖；

（3）系统设置多级权限控制，将原先存在的旧系统设置为普通权限，可独立运行，但同时受上级高院的控制，改变原先的服务器配置，新增总调度服务器，保留原硬件设备作为二级服务器；

（4）在实时监控中，车辆目标和监控中心服务器之间的无线数据传输过程中需要采取严格的数据加密措施，包括行程路线定位、紧急状况指令等，应采用数字信息合成加密和解密技术；

（5）具有手动报警、防盗报警、区域限制报警等功能，当车辆有报警信号时，中心计算机自动显示报警信号，并实时监控，显示其运行轨迹和车辆相关信息；

（6）调度中心对车辆进行监控和调度时，可向车辆终端发送文字指令或者语音通信。提供车辆运行轨迹存储和通话录音，以备调用；

（7）应用的计算机操作程序界面友好，便于操作；

（8）系统可靠性高。

基于以上需求，系统整体结构可设计如下：

（1）各个分控中心登录总监控中心服务器获取相关权限，通过中心通信模块实时处理本地中心所属车辆的数据，并控制、记录存储数据；

（2）各个分控中心服务器通过 TCP/IP 方式，处理来自本分控中心客户端的并发请求，为各个客户端提供控制车辆、提供车辆当前状态信息、代理发送和接收调度信息等功能；

（3）各个分控中心服务器通过数据专线或者 Internet，以 TCP/IP 方式实时与来自最高权限的总控服务器进行数据交换，按照总控和应急优先处理的原则，实现对总控指令的即时处理；

（4）总控服务器通过TCP/IP方式，实现对所属分控中心的统一调度管理；

（5）总控中心机房可以在大屏幕电视墙实时调度管理所有车辆状态，分控中心机房电视墙可以实现本分控中心所属车辆的调度管理。

系统结构图如图2-4所示。

系统各功能及其流程可设计如下：

（1）车辆按照分控独立的原则分组，各车辆实时接收 GPS 定位信息，按照设定频率，通过GSM无线网GPRS中心，向总控中心汇报当前状态信息；

（2）总控中心数据库服务器接收并存储来自车辆终端的定位状态信息，同时处理来自各个分控中心的并发TCP/IP服务请求，并按照权限为各个分控中心提供具体编号目标车辆的查询和发送调度信息等功能；

（3）各个分控中心通过Internet，以TCP/IP方式与总控数据库服务器保持实时数据交换，保证总控和应急最高权限的要求；

（4）保留原有系统的设备和配置，独立接收和管理原先所管理的车辆，同时接受总控中心的车辆调度和查询等指令。

系统功能流程图如图2-5所示。

2.4.2 车辆调度中心设计

车辆调度监控系统是整个系统的核心，是系统信息运转的枢纽。中心在设计中应充分考虑运营系统的各种应用环境要求，在网络中心设计、数据传输结构及移动智能终端功能上留有较大的扩展空间。

车辆调度监控中心主要由中心服务器、GSM 调度监控站、GPS/GIS 工作站、录音录时器、接警席、通信管理平台、网管软件和计算机网络等组成。其主要任务如下：

（1）中心可以按照任务需要向移动智能终端发布文字调度命令；

（2）中心接收移动智能终端发回的信息，并按照要求存档和转发；

（3）GPS监控所有运行车辆，显示车辆运行轨迹，对重点车辆进行实时跟踪；

（4）历史资料检索和历史轨迹回放，满足日后查询；

（5）对需要存档的地图和轨迹进行打印和备份；

（6）车辆空驶/执行任务状态下用不同标志显示；

（7）车辆始发/回程轨迹用不同颜色区分显示；

（8）防盗自动报警：驾驶员离车时，其他人开启车门，引发报警器工作，5 分钟内未撤防，移动智能终端自动向监控中心发出报警信息；

（9）中心可划定车辆行驶路线，运行轨迹偏离路线时，自动报警提示；

（10）中心可划定车辆行驶区域，运行轨迹越界，自动报警提示；

（11）监听\录音功能：驾驶员可按下报警开关，中心自动开启遥控监听单元，并对录音进行存储。

车辆调度监控中心是有线和无线、计算机网络及 GSM网、集群系统信息交换的枢纽，负责转换、处理和传输各种公共调度和控制信息，完成各种调度、报警和管理中心与移动智能终端之间的双向、多址信息流动。

调度中心通信模块主要在后台运行，采用Client/Server架构的Socket网络通信技术，在完成信息包处理转发的同时记录并显示网络信息流量及走向，结合路由状态显示、广域网联通指示和移动智能终端登录记录等，提供图形化的网络管理系统。

网络设备监控通过定时或者实时的方式，向网络上的其他设备如服务器、路由器、交换机、HUB以及GIS工作站、GSM调度工作站等发送测试信息，接收并实时显示这些设备的响应，对整个网络系统、通信系统进行监控，使系统管理员能够及时了解设备的工作情况，确保系统的正常运行。同时管理所有注册车辆的登录、脱网记录，实时反映车辆整体运营情况。

GPS/GIS 工作站的主要功能是实时查询和显示被监控的移动目标的位置和轨迹。按照建筑物、交通、地形等进行分层显示国道、高速公路、车辆运行轨迹等信息，并可以实时监控车辆的运行状态，如车辆的编号、速度、定位信息、方向角、GPS 时间等。同时工作站提供地图编辑功能，用户可以根据城市建设情况对其进行及时刷新，可以建立电子地图自身的数据库，也可以用大型数据库与电子地图相关联。地图分层显示，用户可以根据需要选择所要显示的图层以及显示方式。

2.4.3 智能终端设计

GPS/GSM 车辆终端采用深圳华强通信有限公司的HQ6006 车辆终端。该信息终端操作简单，面板简洁、明了。终端软件的在线编程和远程动态下载功能，使终端的维护和升级更快捷方便，时时跟随用户的功能需求。监控范围广，依托中国电信或者中国联通，可实现全国范围漫游监控。数据传输速率高、误码率低、稳定可靠。使用GSM 短消息信令/GPRS 信令，保证通信顺畅及运作费用低廉。系统应用范围广，监控数量大，数话兼容，可漫游通话。

车辆终端由显示操作屏单元、GSM 无线通信单元、GPS 信息接收模块、通话手柄、遥控小键盘和GSM/GPRS天线、计价器和防盗报警器接口模块等部分组成。GSM无线通信单元和GPS 信息接收模块全部安装在显示操作屏单元内。

移动智能终端的主要功能如下。

（1）系统自检功能：液晶故障等信息上传监控中心。

（2）语音翻译支持功能。

（3）终端软件在线编程、动态下载功能。

（4）车辆紧急求助功能：当所驾车辆遇到需要紧急救援的事件时，可操作显示屏菜单，向中心发送紧急求助信号、业务援助等。

（5）车辆定位信息的发送与接收监控中心信息：终端通过 GPS 接收模块实时接收车辆当前GPS 定位信息，通过GSM 平台向中心发送定位信息；同时终端也实时接收中心下发的控制指令、调度信息和公共信息等，从而实现双向信息交换。

（6）可自动启动区分由于失去信号或技术故障导致的不能发送、呼叫无应答等情形。

（7）接收的信息能长期保存在存储器中，最少保留100条掉电不丢失的信息记录。

（8）接收并显示调度中心的广播消息，如天气预报、道路状况及通知等。

（9）信息发送：通过显示屏菜单操作向中心发送车辆运营过程中的固定信息。

（10）遥控监听功能：终端装有隐藏声音传感器，在车辆报警时，自动启动监听。

（11）通话功能：通过车载手柄，驾驶员可与中心直接语音通话，得到调度中心的指引和援助。

（12）车辆位置及轨迹信息的获取有以下几种方式：中心点名自动提取、终端定时上传、司机按键随时上传。

（13）终端配有设置接口，在功能升级及维护中不用拆装设备。

（14）终端预留电子地图自导仪接口。

（15）车辆自动预警功能：特定车辆偏离线路、区域预警、停留时间过长预警。

（16）主动监控菜单提供主动刷新功能，被动监控菜单功能提供被动刷新功能：将固定区域经纬度信息存放于终端中，当车辆接近该区域时上传预警，以实现固定点刷新。

车载智能终端结构图如图2-6所示。