智能交通系統(tǒng)05_通信與導(dǎo)航

1、智能交通系統(tǒng)中的通信智能交通系統(tǒng)中的通信 智能交通系統(tǒng)的重要部分是先進的交通信息系統(tǒng)智能交通系統(tǒng)的重要部分是先進的交通信息系統(tǒng) ATIS Advanced Travellers Information Systems 交通系統(tǒng)的通信包括交通系統(tǒng)的通信包括3種方式種方式: (1)區(qū)域內(nèi)的通信（區(qū)域內(nèi)的通信（Local Area Communication）; (2)路車之間的通信路車之間的通信(Road Vehicle Communication)； (3)車車之間的通信車車之間的通信(Inter Vehicle Communication )； 區(qū)域內(nèi)的通信區(qū)域內(nèi)的通信 交通管理監(jiān)控系統(tǒng)和收費

2、系統(tǒng)的內(nèi)部的通信。交通管理監(jiān)控系統(tǒng)和收費系統(tǒng)的內(nèi)部的通信。 區(qū)域內(nèi)的通信又可分為管理機關(guān)內(nèi)部通信和管轄領(lǐng)區(qū)域內(nèi)的通信又可分為管理機關(guān)內(nèi)部通信和管轄領(lǐng) 域內(nèi)的通信。域內(nèi)的通信。 管理機關(guān)內(nèi)部通信以公用電話網(wǎng)及局域網(wǎng)為主；管理機關(guān)內(nèi)部通信以公用電話網(wǎng)及局域網(wǎng)為主； 管轄領(lǐng)域內(nèi)的通信以有線數(shù)據(jù)通信為主；管轄領(lǐng)域內(nèi)的通信以有線數(shù)據(jù)通信為主； 管轄領(lǐng)域內(nèi)的通信主要采用：管轄領(lǐng)域內(nèi)的通信主要采用： 1) 同步數(shù)字體通信網(wǎng)同步數(shù)字體通信網(wǎng)(SDH)； 2) 異步傳遞方式異步傳遞方式(ATM)技術(shù)；技術(shù)； 路車之間的通信路車之間的通信(RVC) 交通控制中心與車輛間的通信。實現(xiàn)方式有交通控制中心與車輛間的通信

3、。實現(xiàn)方式有: (1) 蜂窩網(wǎng)無線電話；蜂窩網(wǎng)無線電話； (2) FM調(diào)頻廣播調(diào)頻廣播,發(fā)送有關(guān)道路交通信息；發(fā)送有關(guān)道路交通信息； (3) 專用集群無線通信；專用集群無線通信； 車車之間的通信車車之間的通信(IVC) 車車之間的通信車車之間的通信,協(xié)調(diào)車輛的行駛協(xié)調(diào)車輛的行駛,以保證安全和高效。以保證安全和高效。 (1) 蜂窩網(wǎng)無線電話；蜂窩網(wǎng)無線電話； (2) 專用集群無線通信；專用集群無線通信； 區(qū)域內(nèi)交通信息網(wǎng)絡(luò)區(qū)域內(nèi)交通信息網(wǎng)絡(luò) 應(yīng)用領(lǐng)域：應(yīng)用領(lǐng)域： 收費管理數(shù)據(jù)傳輸；收費管理數(shù)據(jù)傳輸； 公路管理業(yè)務(wù)傳輸；公路管理業(yè)務(wù)傳輸； 應(yīng)急話音傳輸；應(yīng)急話音傳輸； 公路運營視頻監(jiān)視信息傳輸；公

4、路運營視頻監(jiān)視信息傳輸； 交通信息多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)解決方案交通信息多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)解決方案 分別采用專用通信線路完成不同信息的傳輸：效率低。分別采用專用通信線路完成不同信息的傳輸：效率低。 將話音、數(shù)據(jù)和視頻監(jiān)視系統(tǒng)集成為多業(yè)務(wù)廣域網(wǎng)交將話音、數(shù)據(jù)和視頻監(jiān)視系統(tǒng)集成為多業(yè)務(wù)廣域網(wǎng)交 換網(wǎng)絡(luò)通信平臺：各種接入的服務(wù)質(zhì)量高，擴展性和換網(wǎng)絡(luò)通信平臺：各種接入的服務(wù)質(zhì)量高，擴展性和 可靠性好，效率高；可靠性好，效率高； 實例：京滬高速公路實例：京滬高速公路 共共13個通信站（個通信站（8個收費站，個收費站，4個服務(wù)區(qū)站，個服務(wù)區(qū)站，1個通信中心）個通信中心） 全路鋪設(shè)全路鋪設(shè)20芯光纜，采用同步光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)（

5、芯光纜，采用同步光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)（SDH STM-1）；）； 光纖接入網(wǎng)與程控交換一起組成綜合業(yè)務(wù)通信系統(tǒng)；光纖接入網(wǎng)與程控交換一起組成綜合業(yè)務(wù)通信系統(tǒng)； 中心配備光線路終端；中心配備光線路終端； 12個無人站采用光纖綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)設(shè)備；個無人站采用光纖綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)設(shè)備； 傳輸速率為傳輸速率為STM-1(155.5Mbps)并通過并通過4根光纖構(gòu)成自愈環(huán)；根光纖構(gòu)成自愈環(huán)； 監(jiān)控數(shù)據(jù)包括：監(jiān)控中心數(shù)據(jù)、監(jiān)控外場設(shè)備數(shù)據(jù)。監(jiān)控數(shù)據(jù)包括：監(jiān)控中心數(shù)據(jù)、監(jiān)控外場設(shè)備數(shù)據(jù)。 通信系統(tǒng)在各站綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)中提供足夠的接口。通信系統(tǒng)在各站綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)中提供足夠的接口。 監(jiān)控數(shù)據(jù)以模擬方式傳輸，由監(jiān)控數(shù)

6、據(jù)以模擬方式傳輸，由MODEMMODEM進行轉(zhuǎn)換。進行轉(zhuǎn)換。 收費數(shù)據(jù)包括：收費中心數(shù)據(jù)、收費站數(shù)據(jù)及車道數(shù)據(jù)；收費數(shù)據(jù)包括：收費中心數(shù)據(jù)、收費站數(shù)據(jù)及車道數(shù)據(jù)； 收費站與收費中心之間的數(shù)據(jù)傳輸通過數(shù)據(jù)通道傳輸；收費站與收費中心之間的數(shù)據(jù)傳輸通過數(shù)據(jù)通道傳輸； 收費站和收費中心通過路由器與通信系統(tǒng)連接；收費站和收費中心通過路由器與通信系統(tǒng)連接； 在全省收費聯(lián)網(wǎng)時，路由器應(yīng)有在全省收費聯(lián)網(wǎng)時，路由器應(yīng)有2 2個口，一接收費中心，一接個口，一接收費中心，一接 省拆帳中心省拆帳中心。 收費圖象傳輸：收費站設(shè)置攝象機；攝象機圖象和控制信號收費圖象傳輸：收費站設(shè)置攝象機；攝象機圖象和控制信號 傳到相應(yīng)的

7、收費站及收費傳到相應(yīng)的收費站及收費/ /監(jiān)控中心；視頻信號和控制信號經(jīng)監(jiān)控中心；視頻信號和控制信號經(jīng) 復(fù)用光端機復(fù)用后，進入光纖。復(fù)用光端機復(fù)用后，進入光纖。 路車之間與車車之間的通信路車之間與車車之間的通信 利用各種無線方式進行通信利用各種無線方式進行通信 無線通信：無線通信： 專網(wǎng)與公網(wǎng)；專網(wǎng)與公網(wǎng)； 專網(wǎng)專網(wǎng):集群系統(tǒng)集群系統(tǒng) 無線集群實際上就是多信道中繼無線集群實際上就是多信道中繼(轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā))系統(tǒng)系統(tǒng),自動共享信道，自動共享信道， 并在此基礎(chǔ)上集小群并在此基礎(chǔ)上集小群(組組)為大群為大群(組組) ,具有故障處理等功能。具有故障處理等功能。 集群通信系統(tǒng)具有信道利用率高、服務(wù)質(zhì)量好、通話

8、阻塞率集群通信系統(tǒng)具有信道利用率高、服務(wù)質(zhì)量好、通話阻塞率 低、通話具有私密性、系統(tǒng)智能化程度高、具有交換功能、低、通話具有私密性、系統(tǒng)智能化程度高、具有交換功能、 可與可與PSTN互連等優(yōu)點?；ミB等優(yōu)點。 幾種數(shù)字集群系統(tǒng)幾種數(shù)字集群系統(tǒng) 目前國際電信聯(lián)盟推薦的最具代表性的數(shù)目前國際電信聯(lián)盟推薦的最具代表性的數(shù) 字集群通信系統(tǒng)字集群通信系統(tǒng): : 歐洲的歐洲的TETRAPOLTETRAPOL 歐洲電信標準協(xié)會的歐洲電信標準協(xié)會的TETRA;TETRA; 美國美國MOTOROLAMOTOROLA公司的公司的iDENiDEN; ; 北美的北美的AProject25(AProject25( 2 5

9、);2 5); 無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)及其應(yīng)用無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)及其應(yīng)用( (公用網(wǎng)公用網(wǎng)) ) 中國移動中國移動GSM、GPRS、短信等、短信等 中國聯(lián)通中國聯(lián)通CDMA 車輛管理與監(jiān)控：車輛管理與監(jiān)控： 車輛定位與導(dǎo)航；車輛定位與導(dǎo)航； 車輛管理與監(jiān)控信息系統(tǒng)；車輛管理與監(jiān)控信息系統(tǒng)； 車輛識別；車輛識別； 車輛管理與監(jiān)控的必要性車輛管理與監(jiān)控的必要性 當人均達到當人均達到800美元時美元時,汽車工業(yè)將有突變增長汽車工業(yè)將有突變增長,家庭逐漸形家庭逐漸形 成汽車購買力成汽車購買力; 當人均達到當人均達到1000美元時美元時,汽車的千人擁有量將達到汽車的千人擁有量將達到20輛輛,汽汽 車生產(chǎn)進入高速

10、增長期；車生產(chǎn)進入高速增長期； 2000年我國人均超過年我國人均超過830美元美元,按照發(fā)達國家的發(fā)展規(guī)律按照發(fā)達國家的發(fā)展規(guī)律, “十五十五”期間正是汽車大量進入家庭的時期期間正是汽車大量進入家庭的時期,如果有如果有1%的家庭買的家庭買 車車,全國大約需要全國大約需要300104輛輛,此時千人汽車保有量約此時千人汽車保有量約25輛。輛。 需要充分利用需要充分利用ITS發(fā)揮道路的作用發(fā)揮道路的作用。 交通治安案件和交通事故劇增，特別是盜、搶機交通治安案件和交通事故劇增，特別是盜、搶機 動車的案件，據(jù)公安部門反映，動車的案件，據(jù)公安部門反映，93年以來，全國汽車年以來，全國汽車 被盜、被搶案件每

11、年以被盜、被搶案件每年以26%的發(fā)案率遞增。應(yīng)用高科的發(fā)案率遞增。應(yīng)用高科 技技術(shù)實現(xiàn)對車輛的監(jiān)控，可以有效的加強對車輛的技技術(shù)實現(xiàn)對車輛的監(jiān)控，可以有效的加強對車輛的 調(diào)度管理及防盜防劫。調(diào)度管理及防盜防劫。 車輛管理與監(jiān)控的功能：車輛管理與監(jiān)控的功能： （1） 車輛定位跟蹤、出行路線的規(guī)劃導(dǎo)航車輛定位跟蹤、出行路線的規(guī)劃導(dǎo)航: 實時定位跟蹤車輛；對確定的起、終點，給出最 佳行駛路線; （2） 信息查詢信息查詢: 為用戶提供旅游景點、賓館、醫(yī)院等地物的查詢; （3） 調(diào)度指揮調(diào)度指揮: 監(jiān)測車輛運行狀況、進行管理、調(diào)度指揮，與移動目標通話; （4） 緊急援助緊急援助: 對遇有險情或發(fā)生事故的

12、車輛進行緊急援助; 車輛定位導(dǎo)航的主要技術(shù)：車輛定位導(dǎo)航的主要技術(shù)： 1) 1) 全球定位系統(tǒng)全球定位系統(tǒng)GPS.GPS.是當前車輛定位導(dǎo)航的主流； 2) 2) 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)INSINS(Inertial Navigation System).由加速度計和陀螺儀 組成, 速率高、精度高.但有誤差積累效應(yīng)； 3) 3) 航跡推算（自律）航跡推算（自律）DRDR(Dead Reckoning). 利用羅盤儀、速率儀、里程儀、 轉(zhuǎn)速計,測出車輛的距離、速度和方位,同樣有累積誤差； 4) 4) 地圖匹配地圖匹配MMMM(Map Matching).用數(shù)字地圖(DM)輔助導(dǎo)航，提供精確的定位

13、 信息； 5) 5) 地面無線電傳呼地面無線電傳呼TRFTRF(Terrain Radio Frequency).使用運行區(qū)域內(nèi)的信號 標桿接收無線電頻率信號,確定車輛的具體位置平； 6) 6) 信號桿信號桿SPSP(Signal Pole).利用道路上的紅外線、微波、RF儀器.接收車輛 信號,從而確定車輛位置； 定位導(dǎo)航定位導(dǎo)航 在高速行駛的動態(tài)環(huán)境中定位在高速行駛的動態(tài)環(huán)境中定位,注意對多普勒頻移的注意對多普勒頻移的 估算方法估算方法; 應(yīng)選用應(yīng)選用12通道的多通道接收機通道的多通道接收機,接收的衛(wèi)星數(shù)目增加接收的衛(wèi)星數(shù)目增加 1倍倍,定位噪聲就會降低定位噪聲就會降低3,從而提高定位精度；

14、從而提高定位精度； 天線應(yīng)選用有前置低放大器和變頻級的有源天線應(yīng)選用有前置低放大器和變頻級的有源 天線天線,以提高增益以提高增益; 慣性導(dǎo)航慣性導(dǎo)航 采用陀螺儀、加速度傳感器等設(shè)備。以陀螺儀確定檢采用陀螺儀、加速度傳感器等設(shè)備。以陀螺儀確定檢 測基準平面，以加速度積分求得速度，再積分求得位測基準平面，以加速度積分求得速度，再積分求得位 移，從而定位。移，從而定位。 優(yōu)點：不依賴地面設(shè)備，又有基準參考平面，可以確優(yōu)點：不依賴地面設(shè)備，又有基準參考平面，可以確 定加速度、速度、位移、方向等多種參數(shù)。定加速度、速度、位移、方向等多種參數(shù)。 缺點：陀螺儀價格昂貴、多次積分運算誤差大、累計缺點：陀螺儀價

15、格昂貴、多次積分運算誤差大、累計 誤差更大。誤差更大。 航跡推算（自律導(dǎo)航）航跡推算（自律導(dǎo)航） 在隧道、高層樓群等地段行駛時在隧道、高層樓群等地段行駛時,汽車與衛(wèi)星失去汽車與衛(wèi)星失去 聯(lián)系聯(lián)系,可用傳感器檢測出車速可用傳感器檢測出車速,通過運算直接求出通過運算直接求出 行駛的距離；行駛的距離； 汽車在高速行駛時輪胎會變形汽車在高速行駛時輪胎會變形,用轉(zhuǎn)速求出的距離用轉(zhuǎn)速求出的距離 有誤差有誤差,應(yīng)進行修正；應(yīng)進行修正； 為確定汽車的位置，還須用陀螺測量汽車的運動為確定汽車的位置，還須用陀螺測量汽車的運動 方向和角速度；方向和角速度； 由于使用了多種傳感器由于使用了多種傳感器,在系統(tǒng)中對各種傳

16、感器的在系統(tǒng)中對各種傳感器的 數(shù)據(jù)進行融合數(shù)據(jù)進行融合,融合成綜合的表達式融合成綜合的表達式,進行計算，這進行計算，這 就是推算定位法。就是推算定位法。 當信號質(zhì)量較好時當信號質(zhì)量較好時,可以信號和推算可以信號和推算 定位信息的差值定位信息的差值,送至卡爾曼濾波器中送至卡爾曼濾波器中,估算出推算估算出推算 定位的誤差定位的誤差,加以修正加以修正;當信號被遮擋后當信號被遮擋后,系統(tǒng)系統(tǒng) 會自動進入推算；會自動進入推算； GPS/INS(DR)/DM合定位導(dǎo)航合定位導(dǎo)航 基于基于GPS/INS(DR)/DM的車輛定位導(dǎo)航技的車輛定位導(dǎo)航技 術(shù)術(shù),是一種集是一種集GPS跟蹤定位、地圖匹配跟蹤定位、地

17、圖匹配 顯示和自主導(dǎo)航（顯示和自主導(dǎo)航（INS或或DR）于一體的信）于一體的信 息融合技術(shù)。該系統(tǒng)能夠有效地實現(xiàn)車輛息融合技術(shù)。該系統(tǒng)能夠有效地實現(xiàn)車輛 監(jiān)控和調(diào)度，還可用于安全報警等。監(jiān)控和調(diào)度，還可用于安全報警等。 汽車定位導(dǎo)航系統(tǒng)汽車定位導(dǎo)航系統(tǒng) 車載導(dǎo)航車載導(dǎo)航 系統(tǒng)系統(tǒng) GPS定位信息定位信息 監(jiān)控中心監(jiān)控中心 車載導(dǎo)航車載導(dǎo)航 系統(tǒng)系統(tǒng) GPS定位信息定位信息 移動通信移動通信 移動通信移動通信 監(jiān)控中心 系系 統(tǒng)統(tǒng) 操操 作作 界界 面面 GIS 平臺平臺 安安 全全 監(jiān)監(jiān) 控控 服服 務(wù)務(wù) 器器 用用 監(jiān)控服務(wù)器監(jiān)控服務(wù)器 通信模塊（通信模塊（Agent） ： 1) 與短消息網(wǎng)

18、關(guān)（或 GPRS 通訊網(wǎng)關(guān)）進行數(shù)據(jù)交換。 2) 從短消息中提取車臺發(fā)來的信息，將監(jiān)控終端下發(fā)的命令 格式轉(zhuǎn)換成短消息格式。 3) 采用 TCP/IP 協(xié)議，完成與 PE 之間的數(shù)據(jù)交換。 PE PE 解釋程序模塊：解釋程序模塊： 車載終端與監(jiān)控服務(wù)系統(tǒng)之間協(xié)議及數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換。 監(jiān)控終端接口功能模塊監(jiān)控終端接口功能模塊 完成車載終端與監(jiān)控終端的交互。 監(jiān)控終端監(jiān)控終端 接收和處理監(jiān)控服務(wù)器返回的定位信息，并在GIS電子地圖上實時顯示車輛的 當前位置、狀態(tài)等信息，實現(xiàn)車輛的定位監(jiān)控；實現(xiàn)車輛的指揮調(diào)度、救 援、各項數(shù)據(jù)的查詢、統(tǒng)計等。 GIS 功能模塊：功能模塊： 1) 地圖操作； 2) 地圖

19、量算； 3) 地圖選擇等。 安全監(jiān)控模塊：安全監(jiān)控模塊： 對車輛進行監(jiān)控（如報警信息等），以保障車輛的安全。 1. 監(jiān)控管理：車輛的呼叫、點名、輪詢、重點監(jiān)控； 2. 區(qū)域設(shè)防：車輛矩形報警區(qū)域的設(shè)置；電子?xùn)艡诘脑O(shè)置。 3. 偏航設(shè)防：車輛偏航報警路線的設(shè)置。 車臺（車載臺）設(shè)置及控制模塊車臺（車載臺）設(shè)置及控制模塊 對車臺參數(shù)進行系統(tǒng)的設(shè)置和對車輛的控制。它包含兩個子模塊： 1)車臺設(shè)置：包括通話設(shè)置、預(yù)置短消息、設(shè)置密碼、號碼設(shè)置； 2)車輛控制：包括斷油、斷電、監(jiān)聽。 車載導(dǎo)航系統(tǒng)（車載臺、車載終端）車載導(dǎo)航系統(tǒng)（車載臺、車載終端） GPS模塊 GM-X205 General L1 fr

20、equency, C/A code, 12-channel Update Rate 1Hz Accuracy Position: 25m without S/A Velocity : 0.1/sec without S/A Acquisition Cold start: 90sec Warm start: 40sec Hot start: 15sec Reacquisition 100msec Velocity: 500m/sec Operation Temperature -20 to +75 Operating Humidity 5% to 95% Primary Power +3.8V8

21、V DC Power Consumption 105mA PC Interface RS232 Protocol NMEA 0183 WGS-84 GGA, GLL, GSA, GSV, RMC, and VTG Antenna Built-in patch Weight 115g GPS模塊 GM-X205(續(xù)) GSMGSM模塊模塊-西門子西門子TC35TC35 TC35TC35的基本性能參數(shù)的基本性能參數(shù) TC35 TC35 的主要特性與技術(shù)指標包括以下幾點（具體見表的主要特性與技術(shù)指標包括以下幾點（具體見表1 1）: : (1)(1) 頻帶頻帶: : 雙頻雙頻EGSM900EGSM90

22、0和和GSM1800(GSM Phone 2 + ) GSM1800(GSM Phone 2 + ) ； (2)(2) 支持數(shù)據(jù)、語音、短消息和傳真；支持數(shù)據(jù)、語音、短消息和傳真； (3)(3) 高集成度高集成度(5415(5415mmmm36mm36mm6185mm) 6185mm) ； (4)(4) 重量重量: 18: 18g g； (5) (5) 電源電壓電源電壓: : 單一電壓單一電壓313313515515V V； (6) (6) 波特率波特率: : 可選可選300bps300bps115kbps , 115kbps , 自動自動418418115115kbpskbps； (7) (

23、7) 電流消耗電流消耗: : 空閑小于空閑小于315315mAmA, ,語音語音300300mAmA； (8) (8) 溫度范圍溫度范圍: : 正常操作正常操作-20-20+55,+55,存放存放-30-30+85+85； (9) SIM (9) SIM 電壓電壓: 3: 3V/118VV/118V。 TC35TC35的數(shù)據(jù)格式的數(shù)據(jù)格式 短消息的控制模式：短消息的控制模式： BlockBlock 、 基于基于ATAT命令的命令的PDUPDU、 基于基于ATAT命令的命令的Text Text 。 AT AT 命令參數(shù)命令參數(shù) 命令行以命令行以“AT” ” 開始，以回車開始，以回車結(jié)束。結(jié)束。

24、命令集形式命令集形式“” ” AT命令格式命令格式 測試命令測試命令A(yù)T+CXXX=? 讀命令讀命令A(yù)T+CXXX? 寫命令寫命令A(yù)T+CXXX= 執(zhí)行命令執(zhí)行命令A(yù)T+CXXX SMSSMS有關(guān)的有關(guān)的GSM ATGSM AT指令指令 ATAT指令指令功能功能 AT+CMGCAT+CMGC發(fā)出一條短消息命令發(fā)出一條短消息命令 AT+CMGDAT+CMGD刪除刪除SIMSIM卡內(nèi)存的短消息卡內(nèi)存的短消息 AT+CMGFAT+CMGF選擇短消息信息格式：選擇短消息信息格式：0-0-PDU;1-PDU;1-文本文本 AT+CMGLAT+CMGL 列出列出SIMSIM卡中的短消息卡中的短消息 AT+

25、CMGRAT+CMGR讀短消息讀短消息 AT+CMGSAT+CMGS發(fā)送短消息發(fā)送短消息 AT+CMGWAT+CMGW向向SIMSIM內(nèi)存中寫入待發(fā)的短消息內(nèi)存中寫入待發(fā)的短消息 AT+CMSSAT+CMSS從從SIN|MSIN|M內(nèi)存中發(fā)送短消息內(nèi)存中發(fā)送短消息 AT+CNMIAT+CNMI顯示新收到的短消息顯示新收到的短消息 AT+CPMSAT+CPMS選擇短消息內(nèi)存選擇短消息內(nèi)存 AT+CSCAAT+CSCA短消息中心地址短消息中心地址 AT+CSCBAT+CSCB選擇蜂窩廣播消息選擇蜂窩廣播消息 AT+CSMPAT+CSMP設(shè)置短消息文本模式參數(shù)設(shè)置短消息文本模式參數(shù) AT+CSMSA

26、T+CSMS選擇短消息服務(wù)選擇短消息服務(wù) 車載導(dǎo)航系統(tǒng)軟件框圖 系統(tǒng)初始化系統(tǒng)初始化 是否有來自中心 的GSM短消息 接收GPS定位信息 顯示 位置信息 進行坐標變換和 地圖匹配 通過GSM短消息發(fā) 送GPS定位信息 判斷短消息的類型 根據(jù)短消息的內(nèi)容做系統(tǒng) 設(shè)置、報警，熄火、恢復(fù) 點火等操作，并顯示必要 的信息到PDA No Yes 坐標變換與地圖匹配坐標變換與地圖匹配 GPS定位數(shù)據(jù)采用美國國防部研制的WGS-84坐標系，國內(nèi)地圖繪制一 般為54北京坐標系或1980西安坐標系的高斯平面投影，因此，要準 確的在電子地圖上顯示GPS定位點，就必須進行坐標投影變換。 常用坐標系常用坐標系 在GP

27、S的測量與應(yīng)用中，通常采用的坐標系統(tǒng)有兩大類：地球坐標系和 天球坐標系。 常用坐標系常用坐標系 地球坐標系地球坐標系：隨同地球自轉(zhuǎn)，可看作固定在地球上的坐標系。 天球坐標系天球坐標系：以天體為參考，與地球自轉(zhuǎn)無關(guān)，方便描述衛(wèi)星的運行。 地球坐標系又分為：地球坐標系又分為： 地心坐標系地心坐標系 參心坐標系參心坐標系 地心坐標系地心坐標系，又有兩種表示法： 地心空間直角坐標系地心空間直角坐標系 地心大地坐標系地心大地坐標系。 地心坐標系地心坐標系以地球質(zhì)心為原點。 1. 地心空間直角坐標系 原點與地球質(zhì)心重合，Z軸指向北極，X軸指向格林維治子午 面與地球赤道的交點E，Y軸按右手螺旋法則垂直于XO

28、Z平面。 是一個與地球表明無關(guān)的坐標系。 Z N S Y X 子子 午午 線線 赤道赤道 O 2.地心大地坐標系 地球橢球中心與地球質(zhì)心相 重合，橢球短軸與地球自轉(zhuǎn) 軸相重合，大地緯 度B為過空間點P的橢球面法橢球面法 線線與橢球赤道面XOY的夾角。 大地經(jīng)度L為過地 面的橢球子午面ZOP與格林 尼治子午面ZOX之間的夾角， 大地高度H為過P點的橢球面 法線上自橢球面至P點的距 離，以遠離橢球面中心的方 向為正。 Y Z O E H L B X x y z P 參心坐標系參心坐標系 大地測量常選取一參考橢球作為基本參考面， 但參考橢球的中心一般與地球質(zhì)心不重合。這 種參考橢球原點位于地球質(zhì)心附

29、近的坐標系， 通常稱為地球參心坐標系或簡稱參心坐標系。地球參心坐標系或簡稱參心坐標系。 它也分為參心空間直角坐標系和參心大地坐標 系，分別與地心空間直角坐標系，地心大地坐 標系相類似。 WGS-84坐標系坐標系 WGS-84是地心大地坐標系地心大地坐標系。其坐標系定義和采用的橢球參數(shù)為：坐標系的原 點在地球質(zhì)心，Z軸指向BIH1984.0(國際時間局，1984年)定義的CTP(協(xié)議地 球極)方向；X軸指向BIH1984.0的零度子午面與CTP赤道的交點；Y軸與ZX軸構(gòu) 成右手坐標系。其主要參數(shù)如下： 1. 長半軸。 2. 地球(含大氣層)引力常數(shù)。 3. 正常二階帶諧系數(shù)。 4. 地球自轉(zhuǎn)角速

30、度。 可計算出WGS-84橢球的扁率為。 m26378137a 2388 s/m)106 . 01039686005(GM 66 106 . 01016685.4840 . 2 C rad/s)101500. 0107292115( 1111 w ZWGS-84 CTP赤道 84WGS Y 84WGS X BIH定義的零子 午圈(1984.0) 地球質(zhì)心 w 257223563.298/1f 我我 國大地坐標系國大地坐標系 我國常用的1954年北京坐標系和1980年西安坐標系均為參心坐標系參心坐標系。 1. 1954年北京坐標系BJ-54BJ-54 采用了原蘇聯(lián)的克拉索夫斯基橢球體。BJ-54

31、坐標系的橢球參數(shù)是：長半軸為 6378245，扁率為1/298.3。 依據(jù)BJ-54坐標系進行測繪，存在一些問題（1）參考橢球僅有兩個參數(shù)，且長軸 誤差較大；（2）橢球的基準軸定向不明確；（3）橢球面與我國大地水準面不吻 合，東部高程異常達+65；（4）點位坐標的精度不高，且不均勻。因此，重新建 立一個更科學(xué)、先進的新坐標系是十分必要的。 1980年西安坐標系 原點位于陜西涇陽縣永樂鎮(zhèn)。橢球參數(shù)采用1975年國際大地測量與地球物理聯(lián)合 會推薦值： 橢球長半軸； 重力場二階帶諧系數(shù)； 地心引力常數(shù)； 地球自轉(zhuǎn)角速度； 這個坐標系與原北京54坐標系僅僅是橢球幾何參數(shù)相同，而定位和定向均與1980

32、西安坐標系相同，因此，新1954北京坐標系的精度和1980年坐標系精度相同，而 坐標值與舊1954年北京坐標系的坐標接近。 m6378140a 3 2 1008263. 1 J 2314 s/m10986005. 3GM rad/s10292115. 7 5 w 投影變換投影變換 上述各種地理坐標是一種球面坐標，為建立各種比例尺的地圖，需要將橢球面上 各點按照一定的規(guī)律投影到平面上，建立地球表面和平面上點的函數(shù)關(guān)系。 常采用的是高斯-克呂格投影。高斯投影的基本原理是：用一個橢圓柱橫套在地 球橢球外面，并與某一個子午線相切(此子午線稱為中央子午線)，橢圓柱中心軸 通過地球橢球中心；將中央子午線兩

33、側(cè)一定經(jīng)差(例如3或1.5等)范圍內(nèi)的橢 球面正形投影到橢圓柱面上，然后將橢圓柱面沿著通過南極和北極的母線展開， 即成高斯投影平面。在此平面上，以中央子午線的投影為縱坐標軸軸，赤道的投 影為橫坐標軸軸，它們的交點為原點，于是構(gòu)成高斯-克呂格平面直角坐標系。 赤道 O 中 央 子 午 線 O 中 央 子 午 線 赤道 N S x y N S 我國所屬投影帶范圍分別是：6帶，n=13至；n=23；3 帶， n=24至n=45。 23 1221 1 13141516171819 25272931333537 n n 0 3 0 9 0 0 0 6 0 12 0 66 0 72 0 78 0 84 0

34、 90 0 96 0 102 0 108 0 114 0 69 0 75 0 81 0 87 0 93 0 99 0 105 0 111 地圖匹配算法地圖匹配算法 將GPS定位測得的位置，與電子地圖數(shù)據(jù)相比較、匹配，計算出在 地圖上的位置。兩個前提：第一，用于匹配的數(shù)字地圖精度較高， 主要是電子地圖的道路網(wǎng)的地理位置要準確；第二，假設(shè)車輛行駛 在道路上。 行駛方向 測量點位置 地圖中的道路 匹配后的位置 L1 L2 L3 道路軌跡模板 GPS測量點形 成的軌跡 查詢并處理GPS定位數(shù)據(jù) 根據(jù)誤差、距離、連通性、航向 等確定可能的路段 尋找各路段可能的匹配點 確定最可能的匹配點 將匹配結(jié)果顯示在

35、地圖上 電子地圖數(shù)據(jù)庫電子地圖數(shù)據(jù)庫 電子地圖數(shù)據(jù)庫是定位與導(dǎo)航的參照標準電子地圖數(shù)據(jù)庫是定位與導(dǎo)航的參照標準,矢量地矢量地 圖存于光盤中圖存于光盤中,便于計算機檢索。同時將屬性數(shù)據(jù)便于計算機檢索。同時將屬性數(shù)據(jù) (道路類型、街道名稱、路口、聯(lián)通性、各種標志道路類型、街道名稱、路口、聯(lián)通性、各種標志 等等)用數(shù)字形式編譯成文件。用數(shù)字形式編譯成文件。 一張光盤可以存一張光盤可以存4000萬個街道。電子地圖萬個街道。電子地圖 還可由平面圖到鳥瞰圖的轉(zhuǎn)換還可由平面圖到鳥瞰圖的轉(zhuǎn)換,可實現(xiàn)汽車周圍可實現(xiàn)汽車周圍 360的了望功能。司機在一張地圖上可以看到的了望功能。司機在一張地圖上可以看到 6000

36、以上的道路地全貌。以上的道路地全貌。 對于路徑引導(dǎo)對于路徑引導(dǎo),需要先進行路徑規(guī)劃需要先進行路徑規(guī)劃,將車輛位置作將車輛位置作 為時間的函數(shù)為時間的函數(shù),不斷與路徑規(guī)劃提供的最佳路線作不斷與路徑規(guī)劃提供的最佳路線作 比較比較,向司機發(fā)出信息。向司機發(fā)出信息。 應(yīng)和交通信息通信系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)應(yīng)和交通信息通信系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng),獲得交通道路堵塞信獲得交通道路堵塞信 息息,選擇最佳行駛路線選擇最佳行駛路線(最短距離、最少時間、最少最短距離、最少時間、最少 收費路口等收費路口等),進行最優(yōu)化設(shè)計和動態(tài)實時更新信息進行最優(yōu)化設(shè)計和動態(tài)實時更新信息, 從而解決交通擁堵問題。從而解決交通擁堵問題。 設(shè)備舉例設(shè)備舉例 車載終

37、端設(shè)備由車載終端設(shè)備由GPSGPS接收機及天線、接收機及天線、 GSMGSM通訊機及天線和報警開關(guān)、液晶顯通訊機及天線和報警開關(guān)、液晶顯 示屏、車載控制顯示單元、通話手柄、示屏、車載控制顯示單元、通話手柄、 輸入輸入/ /輸出接口等組成。輸出接口等組成。 設(shè)備功能：設(shè)備功能： 接收接收GPSGPS衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)，并通過衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)，并通過GSMGSM網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)的SMSSMS將數(shù)據(jù)發(fā)送將數(shù)據(jù)發(fā)送 到監(jiān)控中心；到監(jiān)控中心； 液晶屏顯示相關(guān)信息，全中文顯示，接收液晶屏顯示相關(guān)信息，全中文顯示，接收/ /顯示中文短信顯示中文短信 息，并儲存中文短信息；息，并儲存中文短信息； 可預(yù)置一到三個監(jiān)控中心號碼，

38、將定位數(shù)據(jù)分別發(fā)送至指可預(yù)置一到三個監(jiān)控中心號碼，將定位數(shù)據(jù)分別發(fā)送至指 定的監(jiān)控中心；定的監(jiān)控中心； 在報警情況下，向監(jiān)控中心發(fā)送報警信息；在報警情況下，向監(jiān)控中心發(fā)送報警信息； 車輛車輛管理管理監(jiān)控監(jiān)控信息信息系統(tǒng)系統(tǒng) : : 移動單元移動單元（MUMU）; ; 中央控制單元（中央控制單元（CCUCCU）（含監(jiān)控平臺）（含監(jiān)控平臺）; ; 在中央控制單元的控制下，移動單元把信息編碼在中央控制單元的控制下，移動單元把信息編碼 發(fā)往監(jiān)控中心；中央控制單元負責控制整個無線發(fā)往監(jiān)控中心；中央控制單元負責控制整個無線 通訊網(wǎng)的運行，接收移動單元傳來的信息，并把通訊網(wǎng)的運行，接收移動單元傳來的信息，并

39、把 信息送進監(jiān)控平臺；監(jiān)控平臺則是主要以電子地信息送進監(jiān)控平臺；監(jiān)控平臺則是主要以電子地 圖為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的監(jiān)視和控制操作平臺圖為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的監(jiān)視和控制操作平臺。 G P S衛(wèi)衛(wèi) 星星 環(huán) 繞 地 球 的G P S衛(wèi) 星 不 停 的 對 地 播 送 導(dǎo) 航 定 位 信 息 移移 動動 單單 元元 （ 車車 輛輛 ） 移 動 單 元 （ M U ） 接 收G P S 衛(wèi) 星 信 號 、 計 算 出 當 前 的 位 置 和 狀 態(tài) ， 并 通 過 數(shù) 傳 模 塊 由 無 線 方 式 發(fā) 送 給 監(jiān) 控 中 心 中中 央央 控控 制制 室室 中 央 數(shù) 傳 控 制 器 控 制 整 個 系 統(tǒng) 的 數(shù)

40、據(jù) 高 速 傳 輸 ， 接 收 各 個M U傳 來 的 信 息 并 傳 給 中 央 監(jiān) 控 軟 件 中 央 監(jiān) 控 臺 把M U的 信 息 與G IS 結(jié) 合 起 來 ， 提 供 一 個 完 善 的 電 子 地 圖 網(wǎng) 絡(luò) 監(jiān) 控 環(huán) 境 G P S 控 制 調(diào) 制 解 調(diào) R a d i o G P S H u b 數(shù) 傳 中 心 G P S G I S 通 訊 服 務(wù) 器 平 臺 報 警 平 臺監(jiān) 視 平 臺管 理 平 臺 監(jiān)控中心監(jiān)控中心 監(jiān)控中心主要由中心電臺、中央數(shù)傳控制器、監(jiān)監(jiān)控中心主要由中心電臺、中央數(shù)傳控制器、監(jiān) 控操作臺等組成，中心電臺通過高增益的中心站控操作臺等組成，中心電

41、臺通過高增益的中心站 天線與移動單元進行通訊。所收到的數(shù)據(jù)通過調(diào)天線與移動單元進行通訊。所收到的數(shù)據(jù)通過調(diào) 制解調(diào)器送到數(shù)傳中央處理機，數(shù)傳中央處理機制解調(diào)器送到數(shù)傳中央處理機，數(shù)傳中央處理機 把信息解碼后送到監(jiān)視操作臺把信息解碼后送到監(jiān)視操作臺。 中心中心GPS接收機接收機 實現(xiàn)差分實現(xiàn)差分GPS（DGPS）； 利用已知的精密坐標計算出基準站到衛(wèi)星的偽距利用已知的精密坐標計算出基準站到衛(wèi)星的偽距 改正數(shù)。然后把偽距改正數(shù)送到監(jiān)視操作臺，監(jiān)改正數(shù)。然后把偽距改正數(shù)送到監(jiān)視操作臺，監(jiān) 視操作臺利用這些數(shù)據(jù)對移動單元的定位信息進視操作臺利用這些數(shù)據(jù)對移動單元的定位信息進 行差分計算，最后求出移動單

42、元的精密位置行差分計算，最后求出移動單元的精密位置； 在基準站的地心坐標精度為在基準站的地心坐標精度為0.1米的情況下，移動米的情況下，移動 單元的定位精度校準到單元的定位精度校準到10米米； 監(jiān)控操作臺設(shè)計監(jiān)控操作臺設(shè)計 監(jiān)控軟件平臺為監(jiān)控軟件平臺為Windows NT； GIS系統(tǒng)是專門針對系統(tǒng)是專門針對GPS交通車輛監(jiān)控的特性開發(fā)交通車輛監(jiān)控的特性開發(fā) 的，以滿足的，以滿足GPS數(shù)據(jù)的處理速度。使用矢量化的電數(shù)據(jù)的處理速度。使用矢量化的電 子地圖，電子地圖背景配置操作方便，移動單元子地圖，電子地圖背景配置操作方便，移動單元 實時顯示在地圖背景上；實時顯示在地圖背景上； 采用分布式結(jié)構(gòu)，以

43、便并行處理突發(fā)事件。同時采用分布式結(jié)構(gòu)，以便并行處理突發(fā)事件。同時 多操作臺的環(huán)境可以分別顯示各個不同的畫面，多操作臺的環(huán)境可以分別顯示各個不同的畫面， 可以看到多個細節(jié)畫面；可以看到多個細節(jié)畫面； 福建省公眾福建省公眾GPS車輛定位服務(wù)系統(tǒng)車輛定位服務(wù)系統(tǒng) 將將GSM全球數(shù)字蜂窩移動通信技術(shù)、全球數(shù)字蜂窩移動通信技術(shù)、GPS導(dǎo)航星導(dǎo)航星 全球定位技術(shù)、全球定位技術(shù)、GIS地理信息技術(shù)以及計算機網(wǎng)絡(luò)地理信息技術(shù)以及計算機網(wǎng)絡(luò) 技術(shù)相溶合，具有機動車輛的調(diào)度、管理、防盜、技術(shù)相溶合，具有機動車輛的調(diào)度、管理、防盜、 防搶、救助等功能，能夠很好的滿足生產(chǎn)和指揮防搶、救助等功能，能夠很好的滿足生產(chǎn)和指揮 調(diào)度系統(tǒng)的管理、調(diào)度等功能需要，也能夠很好調(diào)度系統(tǒng)的管理、調(diào)度等功能需要，也能夠很好 的滿足社會車輛防盜、報警、求助的需要。的滿足社會車輛防盜、報警、求助的需要。 系統(tǒng)對無線通信網(wǎng)的要求：系統(tǒng)對無線通信網(wǎng)的要求： 覆蓋范圍廣；覆蓋范圍廣；用戶容量大；用戶容量大； 支持數(shù)據(jù)和話音；