GPS數(shù)據(jù)處理與分析軟件GIS應用軟件部分交通信課件

GPS衛(wèi)星定位原理及其應用

GPS定位技術的應用6/4/20231GPS車輛導航監(jiān)控系統(tǒng)介紹

6/4/20232概述車載GPS監(jiān)控調度系統(tǒng)采用了GPS（全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）技術、GSM（全球移動通訊系統(tǒng)）技術、GIS（地理信息系統(tǒng)）技術和計算機網(wǎng)絡通信技術，它是在GSM（移動公眾網(wǎng)）的基礎上開發(fā)的一套社會綜合防范和遠程監(jiān)控、通訊、管理、調度系統(tǒng)。利用本監(jiān)控系統(tǒng)，可以遠程無線監(jiān)控、調度所有在GSM網(wǎng)覆蓋范圍內的移動目標如警用車輛、出租車輛、租賃車輛、民用車輛等。6/4/20233車載部分硬件部分：GPS信號接收設備與監(jiān)控中心的通訊設備計算機等控制設備軟件部分GPS數(shù)據(jù)處理與分析軟件GIS應用軟件（包含報警等特殊功能）交通信息數(shù)據(jù)庫、地圖數(shù)據(jù)庫 6/4/20234監(jiān)控中心部分硬件部分：電臺等通訊設備計算機等相關設備GPS設備軟件部分：GPS數(shù)據(jù)處理與分析軟件GIS應用軟件部分交通信息數(shù)據(jù)庫（道路信息、車流信息等）相關的電子地圖6/4/20235基本功能模塊監(jiān)控中心部分：1.基本的GIS功能圖層的管理、地圖瀏覽、車輛位置的實時顯示與軌跡回放最優(yōu)路徑選擇（最短路程或最短時間）（可據(jù)目標位置選擇車輛）搜索功能（搜索指定車輛、指定區(qū)域內的車輛、指定單位(地點)附近的所有車輛，指定組號的所有在網(wǎng)車輛）定位功能（車輛與目的地的）地圖的編輯功能6/4/202362．基本的GPS功能

GPS信號的接收與處理 計算并向移動用戶發(fā)送差分改正量（偽距或位置）3．其他功能 接收并處理移動用戶發(fā)送過來的信息 向移動用戶發(fā)送各種監(jiān)控與調度信息 報警處理：1.顯示報警車輛的信息。2.顯示報警車輛附近的警力情況。3.對報警車輛進行單屏專門跟蹤，軌跡回放分析案情。4.進行遙控熄火。6/4/20237車載（移動用戶）部分：1.基本的GIS功能最優(yōu)路徑選擇（最短路程或最短時間）（可據(jù)目標位置選擇最佳道路）路口轉向與待行距離的多媒體提示（數(shù)據(jù)與語音）2．基本的GPS功能GPS信號的接收與處理計算并向監(jiān)控中心發(fā)送位置信息接收監(jiān)控中心的差分改正信息并進行位置修正或直接接收監(jiān)控中心改正后的位置信息3．其他功能向監(jiān)控中心報警或發(fā)送求助等信息6/4/20238幾個需要關注的問題：差分方式的選擇通訊方式的選擇(無線通訊鏈路的選擇)：建立專用網(wǎng)，單頻點電臺或集群電話；租用公眾網(wǎng)，GSM網(wǎng)，微波網(wǎng)，調頻幅載波等接收機的選擇（使用在低信噪比S/N下仍然能工作的接收機，采用你能夠同時接受GPS與Glonass衛(wèi)星信號的接收機）信號中斷（信號屏蔽）時導航定位的解決方式（使用GPS與慣導系統(tǒng)INS結合（較貴）或用GPS與船位推算系統(tǒng)DR相結合），即如何保證車輛連續(xù)準確導航。GIS開發(fā)工具的選擇：控件式（MapInfo公司的Mapx或Esric公司的MapObject控件等）6/4/20239用途：1．進行車輛的定位導航2．進行車輛的有效調度與安全管理防盜監(jiān)控管理3．交管部門進行交通管理采用GPS導航監(jiān)控系統(tǒng)可以有效地利用現(xiàn)有道路設施,減少擁擠,便于集中管理調度,為駕駛員提供足夠的交通、服務、公安、娛樂等信息,特別是動態(tài)交通信息,還可進行特殊車輛的不間斷跟蹤監(jiān)控和重要車輛的安全報警等6/4/202310系統(tǒng)設計1.系統(tǒng)設計的目標2.系統(tǒng)組成與原理3.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設計4.系統(tǒng)設計主要功能5.電子地圖數(shù)據(jù)制作6/4/2023111.系統(tǒng)設計的目標綜合利用動態(tài)GPS定位技術、GSM無線通信技術、GIS技術，開發(fā)建設一套基于網(wǎng)絡運行于計算機軟硬件的基礎上，按照規(guī)范化的信息分類標準和統(tǒng)一的地理空間關系，對移動車輛進行實時精確的定位，遠程控制和車輛動態(tài)監(jiān)控服務體系。利用本系統(tǒng)實現(xiàn)車輛的各種數(shù)據(jù)信息的分析、處理、反饋，它可協(xié)助車輛的調度監(jiān)控人員及時準確合理地調度車輛，有效處理車輛緊急事件，從而有效監(jiān)控與管理車輛。

6/4/2023122.系統(tǒng)的組成原理（1）組成監(jiān)控調度中心：整個系統(tǒng)的通信核心，負責與移動智能終端的信息交換，提供友好界面，滿足監(jiān)控調度高效管理要求。無線通訊網(wǎng)絡：監(jiān)控調度中心與移動目標之間的數(shù)據(jù)傳輸通道，利用現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡既保證數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性，又減少投資。移動智能終端:用于接收GPS定位信號與調度信息，發(fā)送車輛狀態(tài)檢測信息，它是通過GSM短信通道與監(jiān)控調度中心間實現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向傳輸。6/4/202313（2）原理本系統(tǒng)采用以端對端和端對中心互聯(lián)網(wǎng)通信共存的兩種方式來實現(xiàn)GPS智能終端與監(jiān)控調度中心之間信息相互傳輸，借助于GIS軟件平臺和數(shù)據(jù)平臺按照一定的算法作出決策判斷，發(fā)出監(jiān)控調度指令，響應、處理調度結果，并將有關數(shù)據(jù)匯總、存檔、輸出、檢查與分析。

6/4/2023143.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設計數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)車輛數(shù)據(jù)庫客戶資料庫司機數(shù)據(jù)庫命令信息數(shù)據(jù)庫GPS信息數(shù)據(jù)庫電話號碼數(shù)據(jù)庫用戶數(shù)據(jù)庫6/4/202315各模塊設計作用車輛數(shù)據(jù)庫：用于管理和存儲車輛的信息；客戶資料庫：管理車輛和車主的詳細資料；司機數(shù)據(jù)庫：對監(jiān)控車輛的司機信息進行管理和維護；命令信息數(shù)據(jù)庫：對監(jiān)控調度中心的監(jiān)控調度信息與指令進行管理；用戶數(shù)據(jù)庫：對操作用戶的權限進行管理和維護；GPS信息數(shù)據(jù)庫：管理和維護有關的GPS定位記錄信息；電話號碼數(shù)據(jù)庫：管理和維護入網(wǎng)的移動電話號碼信息。6/4/2023164.系統(tǒng)設計主要功能（1）遠程調度功能監(jiān)控調度中心實時掌握被監(jiān)控車輛的的位置、運行軌跡和運行速度，在有效范圍內實現(xiàn)計算機智能化調度管理車輛；（2）跟蹤監(jiān)控功能監(jiān)控調度中心能對其管轄的車輛進行實時跟蹤,能隨時掌握跟蹤車輛的行蹤；（3）GIS的電子地圖功能實現(xiàn)地圖放大、地圖縮小、地圖漫游、距離測量、中心定位等操作；（4）車輛歷史數(shù)據(jù)查詢功能數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，按照先進的科學統(tǒng)計方法保存車輛的信息，方便實現(xiàn)信息查尋；6/4/202317（5）車輛軌跡回放功能根據(jù)歷史紀錄動態(tài)回放軌跡，有利于管理或安全部門掌握車輛歷史運行軌跡；（6）防盜功能車輛非正常開門將引發(fā)防盜器工作，移動智能終端自動向監(jiān)控調度中心發(fā)出報警信息，監(jiān)控中心通知車主而免于被盜；（7）遠程無線報警功能司機遇險（搶劫或盜竊）時，可按動緊急報警按鈕將報警信號通過GSM網(wǎng)絡發(fā)送監(jiān)控調度中心。監(jiān)控調度中心通過計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)和GIS電子地圖，在地圖上顯示報警點并實現(xiàn)自動監(jiān)聽，這樣監(jiān)控調度中心清楚掌握車內情況，聯(lián)合110迅速有效打擊犯罪分子；6/4/202318（8）斷油斷電功能當監(jiān)控調度中心收到報警信號時，根據(jù)實際情況通過發(fā)送遙控熄火指令，強制熄滅機動車發(fā)動機，這樣實現(xiàn)遠程控制車輛的功能；（9）雙向通話功能車載移動端具備車載電話功能，控制中心與司機可進行雙向通話；（10）空間分析功能

通過GIS平臺實現(xiàn)指定范圍內的車輛位置分析功能，從而完成輔助決策。

（11）地名定位功能

通過GIS平臺實現(xiàn)地名定位。

6/4/2023196/4/2023206/4/202321主要界面設計6/4/2023226/4/2023236/4/2023246/4/2023256/4/202326電子地圖數(shù)據(jù)制作（1）通車道路體系及附屬設施橋梁、隧道、道路中心線、道路邊線、道路形狀（面）、鐵路；（2）水系河流（主干、次級河流）、湖泊水庫；（3）行政區(qū)劃與綠地主城區(qū)行政區(qū)劃圖、公園、動植物園、體育場；（4）注記市、區(qū)級政府機關駐地名稱：街道辦事處、鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府、區(qū)屬政府機關駐地、公安局、分局、派出所駐地、學校、賓館酒店、醫(yī)院、大型商場、銀行等。6/4/202327車載GPS監(jiān)控調度系統(tǒng)的軟件開發(fā)系統(tǒng)結構系統(tǒng)開發(fā)的特點

6/4/202328系統(tǒng)結構本系統(tǒng)采用的是組件式GIS和萬維GIS(WebGIS)結合的開發(fā)模式

采用目前成熟的C/S和B/S結合的網(wǎng)絡計算機模式。

6/4/202329車載GPS監(jiān)控調度系統(tǒng)WEB瀏覽器客戶端服務器端GPS消息服務器數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)WINDOWS2000SERVERGPS監(jiān)控調度中心軟件MAPX數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)GPS車載終端GSM協(xié)議Tcp/ipTcp/ip6/4/202330系統(tǒng)開發(fā)的特點（1）

使用組件式GIS開發(fā)技術

MapX作為空間數(shù)據(jù)操作的基礎軟件，采用組件式GIS技術將其集成到本系統(tǒng)中；組件式GIS是基于標準的組件式平臺，各個組件之間不僅可以進行自由、靈活的重組，而且具有可視化的界面和使用方便的標準接口，允許跨語言應用的組件提供的GIS。6/4/202331

（2）信息傳輸多方式性

車載GPS監(jiān)控調度系統(tǒng)不僅是一套GIS與GPS的應用系統(tǒng)，同時也是GSM的應用系統(tǒng)。本系統(tǒng)的穩(wěn)定運行需要短信通訊暢通，從而保證信息的及時性。目前的短信通信因用戶量龐大，其堵塞可能性很大，解決辦法是多種短信傳輸方式進行信息傳輸。具體實現(xiàn)包括兩種方式：一種是利用ISMG（互聯(lián)網(wǎng)短信網(wǎng)關）收發(fā)消息，另一種是利用移動電話點對點方式。二者結合能夠確保數(shù)據(jù)傳輸暢通與及時性。6/4/202332（3）消息查詢專用線程技術

GSM短信是本系統(tǒng)的主要消息載體,短消息的獲取工作是服務器端重要環(huán)節(jié)。由于《中國移動通信互聯(lián)網(wǎng)短信網(wǎng)關接口協(xié)議》(CMPP)提供短消息查詢函數(shù)是一個無限循環(huán)函數(shù)，在等待消息時，整個程序的主線程都被這個循環(huán)獨占，這使其他的函數(shù)無法執(zhí)行。GPS消息服務器，既要從中國移動網(wǎng)關獲取短消息，又要把獲取的短消息發(fā)送到各個GPS服務端，這要求為短消息查詢函數(shù)提供一個單獨線程，經(jīng)過多次試驗和相關問題研究論證，最后采用多線程編程技術，為短消息的獲取函數(shù)單獨創(chuàng)建一個線程即不管短消息等待與否，程序的主線程都能夠順利的進行。

6/4/202333消息查詢專用線程技術示意圖GPS車輛GSM基站短消息服務中心GSM消息接收發(fā)送模塊（硬件）GSM消息接收發(fā)送控件（本地模式）網(wǎng)絡服務類模塊GPS客戶端控件IP協(xié)議GSM消息接收發(fā)送模塊控件（專線接入模式）控制指令控制指令控制指令GPS數(shù)據(jù)GPS數(shù)據(jù)GPS數(shù)據(jù)GPS數(shù)據(jù)GPS數(shù)據(jù)控制指令控制指令發(fā)送與接收的短信專線無線電波傳送消息GPS數(shù)據(jù)獲取