GPS（全球定位系统）系列报道之三――GPS方案在行业中的足迹

1. 概述

随着我国城市建设规模的扩大，车辆日益增多，交通运输的经营管理和合理调度，警用车辆的指挥和安全管理已成为公安、交通系统中的一个重要问题。过去，用于交通管理系统 的设备主要是无线电通信设备，由调度中心向车辆驾驶员发出调度命令，驾驶员只能根据自己的判断说出车辆所在的大概位置，而在生疏地带或在夜间则无法确认自己的方位甚至迷路。 因此，从调度管理和安全管理方面，其应用受到限制。GPS定位技术的出现给车辆、轮船等交通工具的导航定位提供了具体的实时的定位能力。通过车载GPS接收机使驾驶员能够随时知道自己的具体位置。通过车载电台将GPS定位信息发送给调度指挥中心，调度指挥中心便可及时掌握各车辆的具体位置，并在大屏幕电子地图上显示出来。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。

2. 车辆GPS定位管理系统

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：

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

2. 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。

3. 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。

4. 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：

1、防盗报警
非法启动车辆时，终端会自动向中心发出盗警信号，可实时知道车辆位置，并对车辆进行跟踪。

2、防劫报警
在车辆遭受抢劫或其他紧急情况时，驾驶员通过隐蔽开关向中心报警，使车辆处于被监控状态，保障人车安全。
3、紧急求助报警
当车辆遇到需要紧急救援的事件时，可发送紧急求助信号，如医疗急救、交通事故等。
4、车辆越界报警

中心可划定车辆行驶区域，车辆一旦驶出该设定的范围，中心就会受到报警信号。
5、车辆偏离路线报警
中心可划定车辆行驶路线，车辆一旦偏离该行驶路线，中心就会收到报警信号。
6、警情确认
车载终端装有隐蔽话筒，在车辆报警时，向中心发送车内声音信息，同时关闭扬声器麻痹歹徒。
7、110联动处警
车辆服务中心与110指挥中心联网，当触发车辆报警装置后，同一时间警情将迅速到达110指挥中心，及时处警，确保人车安全。
8、断油断电自动锁车
中心确认车辆情况异常时，可向车载终端发送断油断电指令，达到控制车辆，保障安全的目的。

9、即时定位
利用GPS全球卫星定位系统，实现全天候24小时定位（快速定位和压缩定位）、监控车辆的位置及状态。
10、中文显示
LCD液晶屏、拨号手柄接收的信息，以全中文方式显示，方便用户阅读，调度功能中心可以按照任务需要向车载终端发布文字调度命令。
11、固定信息点播
驾驶员可主动获取中心的点播信息，如天气预报、道路状况、新问提要等。
车载电话车载终端提供GSM移动电话功能，驾驶员通过通话手柄拨打或接听电话。
12、呼叫限制
车载终端可以控制通话的对象，只允许拨打指定的一部分电话，其他电话禁止拨打。
13、通话禁止
除119，110，120，122四个特殊报警电话外，车载终端无法拨通其他电话。
14、自主导航
根据目的地实时生成最优路径。通过电子地图进行导航信息检索、轨迹存储。
15、无线加速上网
GSM 网络加速56K用户可在车上随时上网浏览信息、收发电子邮件。汽车状态实时检测，实时以图形方式显示汽车内部状态，如汽车线路图、汽车结构图、汽车常见故障发生状态及其处理方法、目前车辆运行状态以及各项参数是否正常等。
16、预留接口
车载终端预留各种接口，具有很强的扩展能力，如IC卡接口、寻呼接口、黑匣子接口等。
17、手机查询车辆位置（限制地区）
在全球通手机的写信息目录下键入*M*车辆编号*服务密码*D#，再拨发送号码138********之后，就可接收中心下发的“车辆号码、距建筑物的距离、速度、方向、定位时间及车辆状态”等信息。
18、娱乐系统
内嵌VCD，可轻松享受AM/FM收音、CD、VCD、MP3等。

　　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。

3. 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。

4. 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。
可以说，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。