GPS车辆监控信息系统的设计与实现外文翻译资料

 2022-10-27 10:10

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GPS车辆监控信息系统的设计与实现

谢建华 江门职业技术学院信息技术系 中国江门市jmwisdom@163.com

钟建鹏 重庆大学计算机科学技术学院 中国重庆zhongjpchina@163.com

摘要

为了解决车辆安全保护和监测跟踪问题，提出了GPS车辆移动信息系统的总体框架和相应的功能。本文分析了信息监测终端系统组件和详细设计。联合监测系统通信传输协议、阐述了车辆导航控制系统组成部分和关键技术。最后，本文介绍了该系统的实际情况。实际应用表明该系统稳定，其灵敏度很高，且满足设计需求。

关键词 全球定位系统;车辆监控;信息系统

  1. 简介

全球卫星定位系统(GPS)是一种结合卫星及通讯发展的技术,利用导航卫星进行测时和测距，是目前在卫星导航和定位系统最成熟最实用的技术。是美国从上世纪70 年代开始研制,历时20 余年,耗资200 亿美元,于1994 年全面建成。具有海陆空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。经过近十年我国测绘等部门的使用表明,全球卫星定位系统以全天候、高精度、自动化、高效益等特点,成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影、运载工具导航和管制、地壳运动测量、工程变形测量、资源勘察、地球动力学等多种学科,取得了好的经济效益和社会效益。使用该系统可以提供高精度、连续、实时的导航和定位信息，给用户在世界各地。如何利用这些导航和定位到已完成的车辆更有效地调度交货、 作战指挥和报警信息，已成为了第一次选择到一大批商人为抓住商业机会和降低经营成本。地面监控系统：指把GPS应用于车辆监控、调度和报警等方面构建的一套软硬件GPS监控系统。系统通过在客车、货车、工程机械、危险品运输等车辆上安装一套具有GPS信号接收功能的车载GPS终端，车载GPS终端通常内置GPS模块和通讯(通常为GSM短信、GPRS）模块，由车载GPS终端内的手机卡发送短信或网络信号到GPS监控系统后台软件，GPS监控系统后台软件对接收到的信号进行存储处理并发送到监控系统前台客户端软件，用户通过互联网即可在前台客户端软件上查看车辆的运行轨迹、车辆状态，报警信息等，并对车辆进行监控调度和管理，保证配送产品的按时到达。GPS卫星星座：由分布在两万多公里高空的21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成GPS卫星星座。三颗卫星即可对地面或接近地面的目标进行定位（包括移动速度和方向）。具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位的能力。

这篇文章使用GPS技术来进行移动信息车辆监控系统的设计。该系统可以提供车辆安全报警、车辆交通管制、导航信息发布、最佳路径选择，车辆档案管理等功能给用户，使用车辆的优化组合不仅是企业管理中最重要的因素，也是唯一的途径，以管理求效益。它是利用GPS 技术、地理信息系统技术和GPRS无线通信技术来实时监控和管理车辆。整个系统由监控中心和安装在移动车辆上的监控终端组成。移动监控中心通过基于GSM移动通信网络中具有GPRS移动分组交换通信技术与无线监控终端进行联系，获取并接收通过GPS全球卫星定位系统获得和收集到的车辆信息和位置信息以及移动信息管理。

  1. GPS车辆的移动监控信息系统

GPS系统主要拥有六大特点：使用低频讯号，较高的穿透性保证讯号较高的通信质量，不受天气因素干扰。多点卫星确保覆盖范围能够到达地球的每个角落；三维定点定速定时高精度；能够在多个领域实现多种功能，满足不同需求，得到了广泛的应用；可移动定位。接收端只需接收信号，而无需发出任何信号，信号的隐蔽性使其在军事中得到了充分的利用。

GPS车辆移动监控信息系统可以监视车辆、司机和货物安全;控制车辆 (货物)的位置并及时调理;及时沟通车辆信息等等;其监控移动目标的网络功能的广泛应用于交通运输，物流，汽车安全等应用行业[1]，如图1所示。

图1 GPS信息系统的结构

GPS 车辆监控移动信息终端是启用网络功能移动目标的重要设备。如安装在车辆上的车载设备，GPS 全球卫星定位技术、 GPRS 无线通信技术、微机应用技术和相应软件开发与应用技术中的应用都集中在这里。其实现的基本功能有以下几个方面:

  1. 实现车辆位置信息和运行状态，运行速度和其他信息的收集，通过GPRS移动分组交换无线通信技术，实现监控中心和监控车辆的信息和数据的双向通信。
  2. 发送车辆位置信息和经营状态信息到监控中心，实时监控车辆行驶轨迹，实现远距离传输移动车辆的位置信息、并集中的显示和管理。
  3. 接收从监控中心，并根据既定的参数和条件监测的相关的信息和报警车辆运行状态，并在必要情况下可以实时控制车辆熄火，范围限制车辆的运行状态和运行时间的车辆等。结合 GPS / GPRS 车辆监控移动信息终端和控制中心可以实现车辆跟踪和交通管理;实时管理车辆定位跟踪、 车辆路线规划和导航，车辆位置信息查询、 车辆紧急援助等。
  4. 监控终端信息系统的设计

GPS/移动信息车载监控终端的组成包括GPS 接收模块，GSM / GPRS 数据传输模块、 微加工计算机模块和大容量存储器，车辆接口扩展模块，接收天线，应用软件等。其基本原理是移动车辆装载监控系统并通过GPS接收机采集位置和状态信息，然后微处理器模块和应用程序软件处理相关联的数据的车辆位置信息和运行状态，然后在GSM / GPRS数据传输模块来实现与监控中心的基于互联网的无线连接和移动通信过程[2]。GPS/GPRS 车辆监控信息终端系统模块，如图2所示。

图2 信息终端模块的设计

  1. 监控软件协议和应用设计
  2. 通信传输协议系统

GPRS（General Packet Radio Service）是通用分组无线服务技术的简称，它是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务，属于第二代移动通信中的数据传输技术。GPRS可说是GSM的延续。GPRS和以往连续在频道传输的方式不同，是以封包（Packet）式来传输，因此使用者所负担的费用是以其传输资料单位计算，并非使用其整个频道，理论上较为便宜。GPRS的传输速率可提升至56甚至114Kbps。移动通信技术从第一代的模拟通信系统发展到第二代的数字通信系统，以及之后的3G、4G、5G，正以突飞猛进的速度发展。在第二代移动通信技术中，GSM的应用最广泛。但是GSM系统只能进行电路域的数据交换，且最高传输速率为9.6kbit/s，难以满足数据业务的需求。因此，欧洲电信标准委员会（ETSI）推出了GPRS（General Packet Radio Service，通用分组无线业务）。分组交换技术是计算机网络上一项重要的数据传输技术。为了实现从传统语音业务到新兴数据业务的支持，GPRS在原GSM网络的基础上叠加了支持高速分组数据的网络，向用户提供WAP浏览（浏览因特网页面）、E-mail等功能，推动了移动数据业务的初次飞跃发展，实现了移动通信技术和数据通信技术（尤其是Internet技术）的完美结合。GPRS是介于2G和3G之间的技术，也被称为2.5G。它后面还有个弟弟EDGE，被称为2.75G。它们为实现从GSM向3G的平滑过渡奠定了基础。

基于GPRS传输技术GPS/GPRS车辆监控移动信息终端和监控中心操作通过IP数据包进行操作，从而在终端和监控中心之间通过建立虚拟链接以GPRS和INTERNET网络之间的虚拟网路，实现他们的无线通信，所以终端内部通信协议和数据的传输模式应服从并符合GPRS传输协议[3] 。GPRS数据传输过程是要将发送到的UDP数据包的数据遵循UDP的格式，然后再添加IP标头和尾端，然后封装到IP数据包。由于微处理计算机和GPRS无线数据通信模块应遵循PPP协议，可以通过串行通信端口发送以便按照PPP帧格式将IP数据包封装到PPP帧，然后应发送至GPRS无线传输模块，由微处理计算机颁发给GPRS模块通过串行端口的信息。最后，在无线传输模块应将PPP帧报文转换为SMS消息，向SGSN(服务 GPRS 支持节点) 提供无线链接，使相应的协议过渡。按照 GPRS GTP(GPRS 隧道协议) 封装成GTP的软件包，然后送到适当的GGSN(网关 GPRS 支持节点)，GPRS 骨干网制作相应的协议过渡，然后根据外部数据网络协议格式封装成新的软件包，并根据目的IP地址选择路由来提供，所以最后将信息发送到监控中心，由IP地址指定。在GPRS传输模式下，车辆移动监控终端 (MDT) 发送到监控中心的信息称为'推高'，监控中心发送信息到MDT称为'推'。所有'推高'和'推'信息格式符合规定的通信协议定义的格式要求和十六进制数字来表示[4]。如图3所示，在图3中是MDT的进程接收数据，即'推'的过程。如果MDT收到正确的信息，返回确认，然后执行相关的操作;如果 MDT 接收错误的信息，并返回错误代码，说明软件设计符合这些功能的要求。

图3 监控中心信息流程图

B. GPS代码信息系统

信息系统利用GPS接收机的车载信息终端、 无线数据传输跟踪和定位人或设备位置的程序(指示出你朋友的位置，然后计算出彼此的距离)。从GPS设备系统获取GPS信息，然后将此信息发送给手机用户或通过传输介质给朋友。通过 GPS 设备交互 (不需要获得GPS数据由其他应用程序)可以获得的当前GPS位置，发送文本消息。通过GPS路径跟踪记录器扩展的源代码，您可以从任何GPS设备中读取数据，读取当前位置并绘制到屏幕上，加载或保存路线并自动缩放。如图所示：这里是GPS定位的分辨率代码: 私有静态字符串获取路线(INT 角)

{字符串方向 ='';

如果(角 lt; 90)

{

方向 ='正在东北' (90-角) '°';

}

如果 (角 gt; 90 amp; amp; 角 lt; 180)

{

方向 ='正在东南' (角-90) '°';

}

如果 (角 gt; 180 amp; amp; 角 lt; 270)

{

方向 ='正在西南' ，（角度-180） '°';

} 如果(角度gt; 270)

{

方向 ='正在西北' (角-270)

'°';

}

返回的方向;

}

公共类NMEA解释

{

私人字符串纬度;

私人字符串经度;

如果当前位置变化，记录新的公共事件EventHandler的位置

处理GPS接收机的信息

} 公共 bool 解析GPRMC (字符串句)

{

将句子分解成字符串 [] 字 = GetWords(句);

是否有足够的数据来描述当前的位置?

如果 (((字 [3]! ='') amp; amp; ((字 [4]! ='') amp; amp; ((字 [5]!='') amp; amp; (字 [6]!= '')))))

{

然后提取纬度和经度字符

串纬度 = (字 [3].substring (0，2) '°');

获取学位

纬度 = (纬度

(字 [3].substring(2) '''));

获取分钟

纬度 = (纬度 字 [4]);

获取该半球

}

在程序中的全部信息都打包在一个单一的如果描述符语句，并且可以扩展以支持第二个如果语句。此语句实时表示形态卫星方向;确定数据的准确性、 gps 系统的稳定性、 卫星位置和其他重要信息。整个数据问题的监测车载终端，应用程序也需要确认，监控中心后，只接收信息的邮件，邮件发送完毕[5]。否则，您必须在规定的期限内重新发送，直到您收到确认消息或发送数字溢出，然后消息发送完毕[5]规定的期限内。利用此方法，以弥补GPRS传输协议层UPD的可靠传输协议不强的缺陷。根据条例在功率上MDT将遵循, 预先确定的参数连续发送到监控中心定位信息。压缩的信息的数据包需要监控中心确认并返回一条确认消息;和未压缩的信息数据包不需要监测的中心确认，返回一条确认消息。当MDT发送压缩的信息包，没有收到确认消息，您必须在规定的期限内重新发送，直到您收到确认消息或发送数字溢出，然后结束发送信息包。

C.系统监控软件的界面。

这是卫星在轨道上转动的24小时所负责的系统数据，无论时间和地方，至少六颗卫星可以被用户看到。卫星不断检测地球，这样可以避免一些盲点或卫星看不到的地方。卫星位置表示为方位角和仰角，流平性是水平的角度看，其中 0 ° 表示'水平'和 90 °表示为'天顶'。因此，如果设备说卫星方位角和仰角为 45 ° 和水平为45 °，所以卫星的位置在东北的水平，高度是位置的一半。

图 4 是GPS 车辆监控效果图软件。该系统充分实现了对车辆的监控。监控页面的左边是查询工具栏。右边是地图页面，该软件查询工具栏包括汽车，自行车查询，多种车信息的列表，跟踪回放、短消息和其他几个部分，在这里你可以看到整个广东省地图查询窗口的位置。满足现代物流系统监测系统并且运作良好。

图4 车辆监控部分软件图

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