差分GPS技术在车辆监控系统中的实现

随着经济的高速发展，汽车的社会拥有量急剧上升，各单位的车辆管理调配问题比较突出。与此同时，劫车、盗车等危害社会治安、影响社会稳定的各种现象逐年上升。车辆安全监控管理系统不但可以为有关单位及个人对其拥有的车辆实施动态控制，提高调度管理能力，还可以协助公安部门提高打击犯罪活动、处理突发事件的快速反应能力。针对车辆的安全监控管理系统就是要解决如何在较大的区域范围对拥有的车辆实施对车辆的位置、状态等动态信息进行即时监控，及时处理车辆运营遇到的问题，提高有限资源的有效利用率，同时保障司机的人身安全。同时，它能够跨地域对机动性强、数量众多的移动目标实现有效监控、紧急救援和提供各种信息服务。目前，用于公安、交通系统的主要有：车辆GPS定位与无线通信系统相结合的指挥管理系统；应用GPS差分技术的指挥管理系统。下面介绍这两种管理系统的工作原理与设备构成。

1. 车辆GPS定位管理系统

GPS 是英文Global Positioning System（全球定位系统）的简称，而其中文简称为"球位系".GPS是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统 .其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、 全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。在机械领域GPS则有另外一种含义：产品几何技术规范（Geometrical Product Specifications）-简称GPS.GPS功能必须具备GPS终端、传输网络和监控平台三个要素，这三个要素缺一不可。通过这三个要素，可以提供车辆防盗、反劫、行驶路线监控及呼叫指挥等功能。

车辆GPS定位管理系统主要是由车载GPS自主定位，结合无线通信系统对车辆进行调度管理和跟踪。已经研制成功的如车辆全球定位报警系统，警用GPS指挥系统等。分别用于城市公共汽车调度管理，风景旅游区车船报警与调度，海关、公安、海防等部门对车船的调度与监控。

监控中心部分的主要功能有：

◆ 数据跟踪功能。将移动车辆的实时位置以帧列表的方式显示出来。如车号、经度、速度、 航向、时间、日期等。

◆ 图上跟踪功能。将移动车辆的定位信息在相应的电子地（海）图背景上复合显示出来。电子地（海）图可任意放大、缩小、还原、切换。有正常接收与随意点名接收两种接收方式。 还可提供是否要车辆运行轨迹的选择功能。

◆ 模拟显示功能。可将已知的目标位置信息输入计算机并显示出来。

◆ 决策指挥功能。决策指挥命令以通信方式与移动车辆进行通信。通信方式可用文本、代码或语音等，实现调度指挥。

车载部分的主要功能有：

◆ 定位信息的发送功能。GPS接收机实时定位并将定位信息通过电台发向监控中心。

◆ 数据显示功能。将自身车辆的实时位置在显示单元上显示出来。如经度、纬度、速度、航向。

◆ 调度命令的接收功能。接收监控中心发来得调度指挥命令，在显示单元上显示或发出语音。

◆ 报警功能。一旦出现紧急情况，司机启动报警装置，监控中心立即显示出车辆情况、 出事地点、车辆人员等信息。

车辆GPS定位属于单点动态导航定位。其定位精度约为100M量级。为了提高定位精度，可采用差分 GPS技术。

2. 应用差分GPS技术的车辆管理系统

若采用一般差分GPS技术，每辆车上都应接收差分改正数，这样会造成系统过于复杂，所以实际应用中多采用集中差分技术。

工作原理：每一辆车都装有GPS接收机和通信电台，监控中心设在基准站位置，坐标精确已知。基准点上安置GPS接收机，同时安装通信电台、计算机、电子地图、大屏幕显示器等设备。工作时，各车辆上的GPS接收机将其位置、时间和车辆编号等信息一同发送到监控中心。监控中心将车辆位置与基准站GPS定位结果进行差分求出差分改正数，对车辆位置进行改正， 计算出精确坐标，经过坐标转换后，显示在大屏幕上。

这种集中差分技术可以简化车辆上的设备。车载部分只接收GPS信号，不必考虑差分信号的接收。而监控中心集中进行差分处理，显示、记录和存储。数据通信可采用原有的车辆通信设备， 只要增加通信转换接口即可。

由于差分GPS设备能够实时地提供精确的位置、速度、航向等信息，车载GPS差分设备还可以对车辆上的各种传感器（如计程仪、车速仪、磁罗盘等）进行校准工作。

3. 应用前景

汽车是现代文明社会中与每个人关系最密切的一种交通工具，据统计，仅几个发达国家的汽车保有量已有数千万辆。因此车辆导航将成为未来20年中全球卫星定位系统应用的最大的潜在市场之一。预计到2000年，全世界用于车辆导航的总投资额的1/3.

在我国，特种车辆约有几十万辆。有关部门要求首先对运超车、急救车、救火车、巡警车、迎宾车等特种专用车辆实现全程监控、引导和指挥。目前使用车载GPS接收机进行自主定位的车辆很少，大量的开发应用热点在监控调度系统上。

车载GPS导航设备在应用上的发展方向，应当着重多卫星系统、远距离监控以及多功能显示等几个方面。

使用多卫星系统，如GNSS系统（该系统在2000年后将成为综合导航定位系统），进行导航定位时由于卫星多，可以保证车辆实时定位的精度与可靠性。

对于用于调度指挥的监控系统来说，监控中心与其管辖的车辆之间由于通信电台的功率有限，其作用距离仅几十公里。增大监控作用距离，应当解决远距离通信问题。例如增加通信中继站，延长作用距离，利用广播或卫星通信方式使监控范围覆盖更大的地域。

监控系统的功能应当是多方面的。例如语音传输、视觉图象传输以及各种命令和车辆周围环境的情况录入存储等。

所以说，GPS导航定位在公交、交通系统中的应用前景是非常广阔的。在开发车辆导航应用的同时，也将带动与其相关的通信技术、信息技术、控制技术、多媒体技术和计算机应用技术的发展。

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