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差分GPS技術在車輛監控系統中的應用

  随着我國城市建設規模的擴大,車輛日益增多,交通運輸的經營管理和合理調度,警用車輛的指揮和安全管理已成為公安、交通系統中的一個重要問題。過去,用于交通管理系統的設備主要是無線電通信設備,由調度中心向車輛駕駛員發出調度命令,駕駛員隻能根據自己的 判斷說出車輛所在的大概位置,而在生疏地帶或在夜間則無法确認自己的方位甚至迷路。因此,從調度管理和安全管理方面,其應用受到限制。技術的出現給車輛、輪船等交通工具的導航定位信息發送給調度指揮中心,調度指揮中心便可及時掌握各車輛的具體位置,并在大屏幕電子地圖上顯示出來。目前,用于公安、交通系統的主要有:車輛GPS定位與無線通信系統相結合的指揮管理系統;應用GPS

  車輛GPS定位管理系統主要是由車載GPS自主定位,結合無線通信系統對車輛進行調度管理和跟蹤。已經研制成功的如車輛全球定位報警系統,警用GPS指揮系統等。分别用于城市公共汽車調度管理,風景旅遊區車船報警與調度,海關、公安、海防等部門對車船的調度與監控。

  ◆ 數據跟蹤功能。将移動車輛的實時位置以幀列表的方式顯示出來。如車号、經度、速度、 航向、時間、日期等。

  ◆ 圖上跟蹤功能。将移動車輛的定位信息在相應的電子地(海)圖背景上複合顯示出來。 電子地(海)圖可任意放大、縮小、還原、切換。有正常接收與随意點名接收兩種接收方式。 還可提供是否要車輛運行軌迹的選擇功能。

  ◆ 決策指揮功能。決策指揮命令以通信方式與移動車輛進行通信。通信方式可用文本、代碼或語音等,實現調度指揮。

  ◆ 定位信息的發送功能。GPS接收機實時定位并将定位信息通過電台發向監控中心。

  ◆ 數據顯示功能。将自身車輛的實時位置在顯示單元上顯示出來。如經度、緯度、速度、航向。

  ◆ 調度命令的接收功能。接收監控中心發來得調度指揮命令,在顯示單元上顯示或發出語音。

  ◆ 報警功能。一旦出現緊急情況,司機啟動報警裝置,監控中心立即顯示出車輛情況、 出事地點、車輛人員等信息。

  車輛GPS定位屬于單點動态導航定位。其定位精度約為100M量級。為了提高定位精度,可采用差分 GPS技術。

  若采用一般差分GPS技術,每輛車上都應接收差分改正數,這樣會造成系統過于複雜,所以實際應用中多采用集中差分技術。

  工作原理:每一輛車都裝有GPS接收機和通信電台,監控中心設在基準站位置,坐标精确已知。 基準點上安置GPS接收機,同時安裝通信電台、計算機、電子地圖、大屏幕顯示器等設備。 工作時,各車輛上的GPS接收機将其位置、時間和車輛編号等信息一同發送到監控中心。 監控中心将車輛位置與基準站GPS定位結果進行差分求出差分改正數,對車輛位置進行改正, 計算出精确坐标,經過坐标轉換後,顯示在大屏幕上。

  這種集中差分技術可以簡化車輛上的設備。車載部分隻接收GPS信号,不必考慮差分信号的 接收。而監控中心集中進行差分處理,顯示、記錄和存儲。數據通信可采用原有的車輛通信設備, 隻要增加通信轉換接口即可。

  由于差分GPS設備能夠實時地提供精确的位置、速度、航向等信息,車載GPS差分設備還可以對車輛上的各種傳感器(如計程儀、車速儀、磁羅盤等)進行校準工作。

  汽車是現代文明社會中與每個人關系最密切的一種交通工具,據統計,僅幾個發達國家的汽車保有量已有數千萬輛。因此車輛導航将成為未來20年中全球衛星定位系統應用的最大的潛在 市場之一。預計到2000年,全世界用于車輛導航的總投資額的1/3。

  在我國,特種車輛約有幾十萬輛。有關部門要求首先對運超車、急救車、救火車、巡警車、迎賓車等特種專用車輛實現全程監控、引導和指揮。目前使用車載GPS接收機進行自主定位 的車輛很少,大量的開發應用熱點在監控調度系統上。

  車載GPS導航設備在應用上的發展方向,應當着重多衛星系統、遠距離監控以及多功能顯示等幾個方面。

  使用多衛星系統,如GNSS系統(該系統在2000年後将成為綜合導航定位系統),進行導航定位時 由于衛星多,可以保證車輛實時定位的精度與可靠性。

  對于用于調度指揮的監控系統來說,監控中心與其管轄的車輛之間由于通信電台的功率有限, 其作用距離僅幾十公裡。增大監控作用距離,應當解決遠距離通信問題。例如增加通信中繼站, 延長作用距離,利用廣播或衛星通信方式使監控範圍覆蓋更大的地域。

  監控系統的功能應當是多方面的。例如語音傳輸、視覺圖象傳輸以及各種命令和車輛周圍環境的情況錄入存儲等。

  所以說,GPS導航定位在公交、交通系統中的應用前景是非常廣闊的。在開發車輛導航應用的同時, 也将帶動與其相關的通信技術、信息技術、控制技術、多媒體技術和計算機應用技術的發展。



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