GPS专项方案GSMDDNGPRS比较.doc
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1、车辆动态监控报警系统项目提议书北京长征航信卫星导航技术有限责任企业北京长征宇通测控通信技术有限责任企业.04一、系统概述利用卫星导航定位到国民经济各个部门,会带来很大经济效益和社会效益,这已逐步被大家所认识。早在1998年政法委书记罗干同志曾率团访问和考察美国和西欧国家应用卫星导航定位技术(GPS)情况。回国后,做出决定要将卫星导航定位技术应用到公检法各部门,以提升工作效率,从而提升社会效益和经济效益。实际上,不只是公检法部门,国民经济各部门全部可广泛应用GPS技术和地理信息GIS技术,以提升工作效率和经济效益。运输车辆监控报警系统是由车载定位控制单元、监控报警中心、运输车辆和监控中心之间传输
2、媒介无线通讯网三大部分组成。这三部分依据使用要求不一样,有不一样实现方案,选择依据是在系统可靠稳定工作前提下,性能价格比为唯一依据。现分别进行叙述。1. 车载定位控制单元 用于运输车辆导航定位空间系统,现在有三个系统。一个是美国全球24颗导航定位卫星(简称GPS);一个是前苏联全球导航定位卫星(简称GLONASS)还有一个是中国北斗导航卫星(简称BD或CPS)。前两个系统所发信息全部可被全球无偿使用,作为移动目标导航定位。使用北斗导航卫星要收费。 考虑到多级世界和战时需要,军用移动目标宜做成北斗导航系统或双星定位系统(简称GNSS,即既可接收GPS信号,也可接收GLONASS信号),进行导航定
3、位,实现对移动目标监控和调度指挥。通常民用系统普遍全部采取GPS信号实现对移动目标监控和调度。其优点以下:1.1导航定位卫星数目多达24颗,搜索和接收34颗星信号快,易实现对移动目标监控定位和调度。1.2 GPS卫星信号是时分制脉码调制,每个星信号采取相同频率传输,和数字化设备易组成系统。而GLONASS卫星信号是频分制,每个星频率全部不相同。1.3 GPS接收机OEM板功效愈加完善,结合集成电路、微处理器和软件技术,在输入、输出信息更趋标准化。含有RS232标准接口,易和外界连接。1.4 GPS定位卫星寿命为7.5,而GLONASS星寿命为5年。1.5定位速度快。2.监控报警中心 一个系统工
4、程,依据用户车辆使用要求,能够有很多个系统组成形式。为了某种需要,有时还增设若干个监控分中心。这些可依据情况不一样而定, 组建系统框图图1所表示。图1系统方块图3.无线通讯网 无线通讯网是运输车辆和监控中心之间信息传送桥梁,用于传输多种数据和命令等信息。 现代无线通讯系统存在有公众服务移动通讯系统和专用移动通讯系统两大类。900MHZ蜂窝移动电话系统、VHF传呼机系统、CDPD分组无线数据网等属于公众服务移动通讯系统。UHF、VHF和800MHZ等频段无线通讯系统或集群通讯系统属专用通讯系统。3.1采取专用集群通讯系统其优点:3.1.1能够有效、自动地将信道分配给移动用户,大大提升频率利用率;
5、3.1.2移动用户可取得专线电话,含有电话保密性;3.1.3易于信道利用率平衡;3.1.4易于系统管理;3.1.5系统可靠性高;3.1.6用户能够更可靠地取得系统进网机会;3.1.7数传速度快,实时性好;3.2采取专用集群通讯系统缺点:3.2.1因为无线频率资源有限,申请无线频点较难;3.2.2一次性投资大。l 基站要架铁塔建站址,配置收发讯机、电源、天线、馈线等,投资较高;l 监控系统受无线通讯范围限制,不能跨省跨区漫游,通讯范围大,要建中继站和直放站,投资高;l 无线频点月租费很高; 3.2.3基站和无线通讯系统设备日常维护工作量大;3.3采取公众服务移动通讯系统优点:3.3.1无需建立无
6、线专用网,系统工程投资成本大大下降;3.3.2利用数字移动电话GSM系统,不仅能够开放语音业务,还可开放数据和汉字短信息业务。这不仅可传送GPS定位数据,同时监控中心还可经过汉字短消息业务或话音业务直接公布指挥调度命令;3.3.3只要GSM数字移动通讯网开通双向传输功效,利用GSM技术,就不只是通话和传送数据信息,还可监听移动目标内声音和动态;3.3.4用GSM移动台作为转发设备,物美价廉,设备可靠性高;3.3.5若转发失败,移动台或SMS自动重发GPS定位信息。移动目标数量多,短信息不会发生碰撞,移动通讯网管接收后是自动排队,经过有线或无线传到监控中心。3.3.6因为公众服务网是跨省互联网,
7、所以采取GSM技术传输GPS定位信息,覆盖范围大,是专用通讯网无法比拟,很轻易实现跨省跨区漫游。短信息业务不收漫游费。3.3.7系统建成后,营运费较低。每个月短信息业务费,可和电信局约定月包费(约35元/月,各地会有差异)。 3.4采取GSM公众服务移动通讯系统缺点:3.4.1 GSM通讯网容量较担心,有时碰到“不在服务区”等情况,严重影响运输车辆定位数据和报警信息立即传送,实时性受到影响,尤其是碰到报警信息。这类问题处理需和GSM网络运行商联通或移动通讯局进行协商。实际上任何一个无线通讯网总存在盲区,专用通讯网盲区比公众网更多。采取卫星通讯或短波传输要好些,但前者费用大,后者体积大还受天候影
8、响。3.4.2手机设有通用接口协议标准,不一样厂商产品接口也不一样,在GSM和GPS之间要加一块接口卡,将GPS数据接口协议转换成GSM数据接口协议。多年来伴随公用无线通信,尤其是GSM短消息服务业务发展,因为其低成本高容量,和覆盖范围广等特点,为GPS应用通信方法提供了新处理方法。GSM/SMS是现在在定位服务系统中应用最广通讯方法。经过多年发展,技术已经成熟。不过和新一代无线通信方法相比,GSM/SMS也存在着传输效率低、易阻塞、费用高等弱点。很快前,中国移动正式开通了GPRS(通用无线分组业务)业务。GPRS在现有GSM网络基础上叠加一套分组数据传输系统,和互联网或是局域网相连,向移动用
9、户提供数据交换业务。作为由2G向3G过渡GPRS,无疑它将会在近几年内成为移动通信关键方法。 GPRS含有以下优点:w 永远在线 不像传统拨号上网那样,断线后需重新拨号,才能上网冲浪。GPRS用户随时全部能和网络保持联络,即使没有数据传送时,用户仍然在网上和网络之间还保持一个连接。当用户需要重新浏览互联网时,GPRS模块立即向网络发出请示并下载互联网信息。w 快速登录 连接时间很快。GPRS模块一开机,就已经和GPRS网络建立了连接,每次登录互联网,只需要一个激活过程,通常仅需1到3秒。w 高速传输 因为GPRS手机采取了优异分组交换技术,数据传输最高理论值可达171.2kb/s。w 按量收费
10、 GPRS手机根据用户接收和发送数据包数量来收取费用,没有数据流量传输时,用户即使在线,也不收费。w 自由切换 传统电话,拨号上网后就不能再打电话了。而GPRS客 户能够一边享受打电话乐趣,一边轻松愉快方便地上网冲浪 收费低廉以经济套餐为例,每个月基础月租费为20元,通讯费0.01元/kB,赠予1M流量。根据每个数据包平均为100字节计算,每个数据包通讯费用低于0.001元,是短消息(0.1元/条)百分之一。采取GPRS通讯方法,数据包实际上是经过Internet传送到控制中心。车载终端内GPRS模块把UDP数据包经过Internet发送到监控指挥中心,所以在监控指挥中心需要有一个固定公网IP
11、地址。监控指挥中心下发控制指令或调度指令等到车载终端,也是经过Internet,它把控制指令或调度指令以UDP数据包方法发到车载终端GPRS模块IP地址。但车载终端IP地址也并不是固定,而是每次连接网络时由网络自动分配。为处理这个问题,我们在监控指挥中心数据库中建立一个车载终端IP地址和车载终端移动电话号码对应表,当终端上传UDP数据包时,监控指挥中心系统能够取得该终端目前分配到IP地址,并从UDP数据包中解析出该终端移动电话号码并存入对应表。需要下发数据时,从对应表中依据终端移动电话号码查出其IP地址。当终端因为重新连接网络IP地址发生改变时,系统会更新对应表。3.5结论依据以上分析比较,因
12、为GPRS处于建设中,未全部开通,故采取GSM数字移动通讯系统是利大于弊和性能价格比较优方案。待GPRS建成,再由GSM过渡到GPRS数字移讯动通系统。3.6短信息传输两种方案 联通或中国电信短消息服务中心设备通常全部配置在GSM交换中心,其方块图图2所表示。增加GPS相关设备是负责实时接收短消息服务系统发来GPS数据。移动电话交换机GPS通讯管理机短消息服务中心设 备路由器(增开短消息业务必需增 加短消息服务中心设备)(利用短消息业务进行GPS服务专用设备)图2:GSM交换中心方块图短消息能够经过有线和无线两种方法传输:3.6.1有线方法 经过DDN专线在短消息服务中心和监控报警中心之间传输
13、短消息。监控报警中心经过DDN专线将查询和控制指令传到短消息服务系统转发给车载定位控制单元。车载定位控制单元信息经过无线GSM网传到短消息服务系统经DDN专线传到监控报警中心。其方块图图3所表示。监控报警中心集线器路由器路由器集线器短消息服务中 心设备 图3 DDN专线框图 3.6.2无线方法 在监控中心设置GSM基站(短消息处理单元),经过无线GSM网直接接收经过短消息业务发来车辆GPS数据。监控报警中心查询和控制指令也是经过监控中心GSM基站(短消息处理单元)用无线方法发送给车载定位控制单元。其方块图图4所表示。监控报警中心短消息服务中 心设备中心基站(GSM)GSM移动通讯网站站 图4
14、无线中心基站框图 集线器通常监控车辆数量200辆以上,宜采取DDN专线方案,小于200辆监控系统宜采取无线中心基站方案。因为DDN专线方案数传速度快,实时性好,但专线月租金高。在车辆少时,用无线中心基站方案,SIM卡费较低。数传速度慢,实时性差,但对物资流通运输行业是能够接收。往往一个系统建设早期,采取无线中心基站方案,当系统扩容时,再过渡到DDN专线方案。附图:GPRS网络结构二、系统方案设计无线通讯系统是利用已建成GSM移动电话通讯网,无须进行设计。现对GSM+GPS+GIS监控报警中心组成、功效和工作方法,和车载定位控制单元组成和功效进行方案设计。1.监控报警中心1.1监控报警中心组成监
15、控报警中心方块图图5所表示。至GSM交换中心后向差分运算器GPS差分基站GSM基站GSM通讯控制器 HUB 网络服务器 话务管理机电话调度管理台GIS显示台GIS显示台电话电话程控交换机 图5. 监控中心方块图 监控报警中心是一个网络化系统结构,用一台计算机做网络服务器。 调度管理台是系统管理中心,运输车辆投入使用前必需在系统中登录,对未经登录运输车辆,系统将拒绝其入网;能将全部运输车辆进行动态重组,或将不一样组目标重新编成一个组;接收差分信息,进行分析、计算加工,将运输车辆定位数据送显示台显示车辆位置;对运输车辆位置查询可进行轮巡、分组和点名方法进行;同时将接收到多种信息进行分析和计算加工,
16、传给控制单元,对运输车辆进行熄火、门状态、遥控门锁和监听等控制。 GPS差分基站和后向差分运算器是为了提升定位精度。现在美国政府已取消了SA政策,在不用差分时,定位精度可达成2530米。对于长途运输车辆监控调度是可满足要求。但在城市和近郊区,对车辆进行监控调度,要求定位精度小于10米,这就需要用差分技术来实现。差分种类很多,按地理位置分,有前向差分和后向差分。 对采取GSM移动通讯网短消息传输GPS数据,因为车载单元收发数据全部要经过短消息服务中心排队管理,所以,采取前向差分由监控中心向车载单元发送差分参考基准信号,全部车载不可能同时接收到参考基准信号,时间延迟较大,要产生很大定位误差,所以只
17、能采取后向差分,即每辆车将测得伪距(不是真实定位数据)、星历和时间送到监控中心,由监控中心设置差分基准站进行差分运算,求出当初车辆位置数据。依据用户定位精度要求,本系统不采取差分技术,以后用户需要可再增加。GIS显示台可依据移动目标数量和观察要求进行扩充。 监控中心可配一台小型程控交换机,以确保各移动目标拨号和中心各操作台通话。GSM基站用于接收和处理GPS定位数据,并对车载单元发送控制命令和调度信息。GPS通讯管理机和路由器是利用短消息业务增加专用设备,可配置在监控中心或GSM交换中心。1.2系统工作步骤,图6所表示数据查询服务消息分发服务模块存放服务SQL Sever车辆信息管理入网单位管
18、理轨 迹 管 理车台信息管理短消息服务中心接口系统(SMSC中心控制)前端协议解释模块局域监控工作站/远程工作站 GSM交换中心将收到各运输车辆信息和报警信息经GSM通讯基站送给监控中心,在调度台管理下,将信息进行差分运算后分配给各移动目标对应GIS显示台或全部GIS显示台,在矢量化电子地图上显示出各车辆所在目前位置和运行轨迹。 在调度管理台上可发出多种问询命令轮巡、分组和点名方法命令及控制命令,在GSM基站服务下,送给GSM交换中心短消息服务中心设备,再经GSM移动通讯网送给车载定位控制单元。 操作人员可利用列表方法来选择某个运输车辆和某种要求问询方法或控制方法,对运输车辆进行问询和控制,并
19、在报警时进行接处警。1.3监控报警中心功效1.3.1车辆定位,显示轨迹,车辆跟踪用户可随时查询运输车辆目前位置,可取得运输车辆定位数据。实施跟踪一个或多个指定运输车辆,使它们落在电子地图窗口内,对车辆进行跟踪,形成直观运行轨迹。1.3.2地图放大,缩小,平移地图无级放大、缩小一次平移最大范围是屏幕宽度1.3.3地图分层控制地图图层分层显示,自动标注1.3.4车辆位置查询依据车辆内部编号或车牌号查询车辆在地图上位置(以在屏幕上显示形式表示),同时显示车牌号、车型、经度、纬度、速度和方向。1.3.5车辆信息查询显示车辆内部编号、车牌号、司机姓名、车辆型号、车载电话号码、车辆所属单位、车辆使用单位、
20、吨位和容积1.3.6直线距离,折线距离和面积测量直接测量两点直线距离数次连续直线距离和 可计算出封闭折线面面积。1.3.7车辆轨迹回放在车辆“开始回放时间”和“结束回放时间”之间时间段里某一企业车辆轨迹1.3.8收发短消息监控中心接收并显示收到车台短消息,监控中心对车台发送任意短消息1.3.9车辆显示控制:调度台控制车辆是否在GIS显示台显示。 1.3.10远程对车辆进行控制 监控中心能够设置车载移动单元定位数据发送时间间隔。亦可设置按距离或区间大小发送定位数据。 1.3.11操作人员权限控制 不一样权限操作人员操作权限不一样低权限只能使用“回放数据”,“车辆显示控制”功效,中权限增加“发送短
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