（系统工程专业论文）车辆监控系统中Web+GIS子系统的研究.pdf

南京理工大学硕士学位论文车辆监控系统中， eb g is子系统的研究 ab s tra c t with th e d e v el o p m ed t ofs o d a l 以 刀 。 o m y ， the c o n u 力 er c l alo pe 口 ti o nof e n g 旧 比 r i n g v ehic l e s h asg 旧 场 . toa 】 肛 g ersc 川 e . inor d ertog 田 s p th e c o n d i ti ono f v e hi c l es暇 山 忍 t e l y， a set ofm o 山 t o ri d g syst e n l w hi chcan 舰 hi ev e th e re m o t e tr a c k in g and m o n 姚 。 n n g s h o u l d be c 0 n s u 刀以曰 inthis p a p er廿 ir eew e b 0 1 sw a y s h av e b een d esigned. w hi ch are b as ed on th e d ee p researc h ofg istechnof 0 gyacco r d in g toth e n 以 刃 s ofve址 cl e m o ni t o n n g sys tem . the firs t w ayisb as edonth e c o n u n er c ial v /e b g iss o ft w 田 吧 . m apin fom apx tr e m e 2 0( 科h 韶b een selec ted for th e con s 往 u 扼 on ofthe 场 /e b g i s pl a 冻 叮 mof、 乞 1 1 i cl esm onito ring s y s te 甩 it can a c hi ev e the 九 n ctions u c b asth eloca ti onofv ehicl esand th e d e p i ctionofu 2 c k ， w hi ch can al soen 】 l anc e the m ap、 p e ri 七 nr 口 盯 ceand a c c e l 曰 ra teth e sp e edoffo a d in g it 以 p withits 。 wn 加 n ction . the s e c o ndw a y is ad叩ting a w 七 b g isso f t w are of叩ens o u r c e 一sharpit 以 p . on th e b asls ofanai y 乙 ng th e s trua 旧 r ean d叩eratingm ec h 硕sm of so urcec ode ， w e d ev el 叩 th e s 云 ni 址 允 n 比 on ac c 0 r d in g tothe fij n c tion ofcon u n e r o alv 触 b g isso ft w ar e 曲 d th enap plyi t in the ve hi c le m 俪to d n g s y s tem . m eanw hi l e ， w e p ro pe seso me e 耳 ec d v e so l u 往 o n s toac c e 】 。 冠 te the s pe edoflo ading立 份 p and e 曲a n c e 山 e p e ri 沁 n n 阴 ceof皿甲 . the t h ir d w ayi s a m ethedo f u sing th e it 曰 p en gi n e p ro v i d edb y a th 川p ax ty . it can a c c o mpli sh th e 】 0 a 巨 ono f v ehicl es胡d th e d 晒ction oft r a c k b y c o- o per a t i n g w i thth e m ap en gine w hich i s p r o v i d ed b y the 山 心 d p 洲y and 、 乞 hi c l esmo 山 t o n n g s y s te m a t th e end of面s p a 详 思th e compalsl onofth es e l hr ee研 /e b g isis d e ri v edfr o mse v e r a l 愁 p ec ts ， an d th e 叩石 m a l m e t h o d s w 川he 比 o sen tocon s tructth e 节 /e b g ispl a d b n nof 、 殆 h i cl e mo ni t o ri ng s ys桂 ” l k e y wd r ds : vehi c l e m o ni t o ri n g s ys te ln， 晒 /e b g is ， m apl n 丘 ， map x tr e m e 2 0( 抖 ， sh田 币 map ， the m ape n g ln e p r 0 v l ded by a t b ii d p arty 声明 本学位论文是我在导师的指导 下取得的 研究成果， 尽我所知， 在本 学位论文中， 除了 加以 标注和致谢的部分外， 不包含其他 人已 经发表或 公布过的研究成果， 也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使 用过的 材料。 与我一同工作的同 事对本学位论文做出的贡献均己 在论文 中 作了明 确的说明. 研 究 生 签 名 : 衣 象 馨 飞 . 回 年 7 月 2 日 学位论文使用授权声明 南京理工大学有权保存本学位论文的电 子和纸质文档， 可以 借阅或 上网公布本学位论文的部分或全部内容， 可以向 有关部门或机构送交并 授权其保存、 借阅 或上网公布本学位论文的 部分或全部内容。 对于保密 论文，按保密的 有关规定和程序处理。 研 究 生 签 名 二 一 卫丝一 呵年 7 ” 尸 南京理工大学硕士学位论文车辆监控系统中， eb g ls子系统的研究 1 绪论 l l 课题研究的背景 随着社会 经济的不断发展， 大型工 程机械车辆 ( 如 挖掘机、 推土 机、 吊 车等) 的 商业化运作规模 也不断扩大， 一些单位和个 人经常需要 租用这些工程车 辆， 为了 使车 主可以 及时准确 地获取工程车辆的相关 信息以 便对其进行有效地管 理， 需要开发一套 能够远程监控目 标车辆的监控系统。而 将这 样的车辆监控系统应用 于像出 租车公司、 公交公司、 公安1 10、急救1 20等部门 对其归属车辆的 跟踪监 控同 样适用。 车辆监控系统融合了 g p s技术、g 】 5技术和无线通信技术这三种当今世界上的 前沿技术， 可随时随地对车辆进行远程跟踪监控。其中，g p s 技术、 g i s技术和无线 通信技术是车辆监控系统的核心技术， 每一项技术在车辆监控系统中都有着不可替代 的 作 用. gps( gl ob alposi ti 妙 g s ys teln) 技 术 作 为 车 辆 监 控 系 统 中 的 定 位部 分 ， 主 要 负责移动车辆的位置等信息的采集， gp s定位技术是随着现代科学技术的发展而建立 起来的 一个高精 度、 全天 候和全球性的 导航定 位、 定时、 测速系统， 它 利用位于距地 球2 万多公 里高的24颗人造卫星不断向 地球发射卫星定 位信号，地球 上的 任何一个 g p s接收机， 只要接收到大于等于 4颗定位卫星发射的定位信号， 就可以解算出被测 载体的 运动状态， 如经度、 纬度、 高度、 时间、 速度等113 。 作为车辆监控系 统的 信息 发布部 分， 地理信息系统( g 即9 门 p hi c ln fo m 旧 ti ons y s te m 简称g is ) 是融合计算 机图形 和数据库于一体， 对地理数据进行采集、 处理、 传输、 存 储、 管理、 查询检索、 分析、 表达和应用的计 算机系统， 主 要包括 计算机硬件、 软件、 地 理数据和用户等几 个部 分， 它把地理位置和 相关属性信息真实准确、 图 文并茂地展现给用 户， 并借助其独 有的空 间 分析能 力和可 视化表达能 力， 满足用户对地 理信息的需求 114。 将 g 巧 条 件下的电 子地图 应用于车 辆监控系统， 可为车辆 监控提供一个可视化载体， 各个互联网 用户可 以 方便地通过电 子地图查询相关的 地理信息和车辆信息. 而无线通信技术则在 gps 和 g is 之间建 起了 一座数据通信的 桥梁， 使得远程监控成为可能 【 ， 习 .通过准确的定 位技术、 通信技术以及 g is下的电子地图， 车辆监控系统可实现对车辆的定位、 跟踪、 监控，有效地对车辆进行了管理，从而使车辆管理走上了科学化、正规化的道路。 1 2课题研究的目 的和意义 随 着in t 。 刀 et的 不断发展和人们对地理 信息系统(g15 ) 的需 求， 利用玩 t 曰 刀 et 在we b 上发布空间数据， 为用户提供空间数据浏览、查询和分析的功能， 成为g is的一种发 绪论 硕 士论 文 展趋势。 它是一种全新的gis 实现方式， 克服了传统g i s 软件的 高成 本、 专业性强、 跨平台性差等缺陷， 使得地理信息资 源的 利用更 加广泛、 更 加大众化。 用户不必在自 己 的本地计算机上安 装g 1 5 软件，只 需要一台 连在in t 。 刀 et上的电 脑， 就可以 进入到 提供g is数据的站点 查询所需要的地 理信息， 这种新的实现方 式被称为v 触 b g i s ， 它 是g is与in tern et结合的 产物， 同 时具 备了 专业g i s 软件和int。 卫 e t 的 优势。 web g i s 扩大了g is 的应用范围，必将成为今后g is领域的发展方向。 随着w 七 bg is 的 发展和成熟， 在智 能车辆监控导航领域的 应用也 越来越广泛。 在车辆监控系统中， 各个移动车辆的定位数据由通信网络传输到监控中心， 监控中心 通过节 肥 bg is下的电 子地图 准确、 直观 地展现各个被控车辆的 位置、 行驶轨 迹等信 息， 各网络用户通过访问监控中心网站就可以 查询他们想要了解的信息， 并对车辆实 施相应的控制。 m 佗 b g i s 作为车辆监控系统的主要信息展示媒介，结合地理特征将车 辆的信息直观、 准确 地展现出 来， 更符合 人们的习 惯， 是车辆监控系 统中不可 缺少的 组成部分。另外，g 巧在进入 in t e rn et后，其实现原理、数据组织管理、系统的应用 模式、 软件开发、 用 户界面 等方面 都发生了 变化， g i s 数据也改变了 传统的发布模式， 通过互联网来传播， 那么就必然会受到网 络传播速度的影响， 这些问 题的解决策略都 在一定程度上决定着系统能否成功， 同时， v 阳 b g i s系统的开发速度和成本高低也是 开发者所关注的问题。 可见， 面对激烈的 竞争， 选择一种功能 全面、 速度快、 可靠性 高、开发成本低的w七 b g is平台来构建车辆监控系统至关重要。 1 3w e b g is 的 发展现状 目前， w七 b g i s已经成为各大 g is软件厂商激烈竞争的焦点， 他们都把w匕 b g is 的推广和应用当作是 抢占 市场的 法宝和策略， g is的软 件商们纷纷推出 或升级已 有的 节 触 b g is系 统， 而 且 更 新 的 周 期 越 来 越 快. 目 前 的 几 大 主 流， 阳 b g is 平台 有m 叩 in fo 公 司 的m a p ln fo pros erver 和m 叩 x tr 巴 团 吧 、 in te rt ra p h 公 司 的g 即 m ed ia v /e b m ap、 e s ri 公 司 的in tern etm aps erver( ims)for 户 lr c 巧 e w及m ap obj ects ， 著 名 的c ad 厂 商 autedesk 公司也推出了 m 即 心 u i de，随后，b end y公司和 m ap in fo 公司 又推出了 m od el s erverj id i s co v ery 和m 即 xsi仍 。 在国 内 ， 对， 尼 b g 招的 研 究 中 比 较 有 影 响的 是 武汉测绘科技大学的c e 0 s tar ( 吉奥之星) 、 北大青鸟 天通工程公司的c e o 一 u n i on场 /e b g is ent。 ， ri se以 及ci ty s tar、 m a pgis等 13) . 除了这些商业m 触 bg i s 产品， 开源g is也开始逐渐升温， 越来越受到 人们的 关 注。 2 以 拓年 初， q 阵 n so urce g eo sp at ial 基 金 会 成 立， 为 开 源g is的 快 速 和 健 康发 展 开创了 全新的 舞台， 也为开 源g is项目 的正常 运转、 整合、 应 用和推广起到 很好的 作 用。 将会有越来越多优秀的开源 g is产品产生，这些系统、软件、 类库或平台都将成 南京理工大学硕士学位论文车辆监控系统中乳bgls子系统的研究 为商业g is软件提供商 们的一 个重要竞争对手。目 前， 开源的g is产品己 经有很多， 例 如 定 位 于 浏 览 器 端 开 源g ls 解 决 方 案的m 即 b uil d er ， 提 供了 一 个 基 于 浏 览 器的 开 源类库; g e o 毛 为 1 5是一个基于 java和. n et开发， 与 q 浑 。 g i ss 助p l er 乏 tu r es s p 。 口 fi 画 on (s fs) 兼容的 空间 数据检索、分析和运算核心类库; 御en so吟 g 巧一 p yth 叨 功b o ra to 巧 则基于 p ython 和 m aps erver 实现了 巧 曲。 nc aito grap hi c u b ra 口 ( p c l)和而m a g 巧， 前者是 基于m aps erver使用即h on封装了 一个基础类库， 后者是一个节 触 bg 】 5产品 ，这些开 源产品都被人 们很好地扩展了 其功能并应用在很 多领域。 sh呷m a p也是 一个刚刚发布 的基于. n e t 的 开 源 g is 产品， 可用于桌面和 v 几 b 程 序 阅. 另外，现在出现了一种新的 节 触 bg i s实现模式即利用第三方地图引擎的实现方 式， 这种实现方 式以 简单 便捷且地图引 擎性能 好、 可靠 性高而吸引 人们的目 光。 2 0( 抖 年以 来， 开 领域一些有影 响的企业开始 关注地 理信息服务 领域， 积极推动着地理信 息服务产业化和 社会化的 发展。 g 。 。 gl e 公司相继推出了c 加gl e m aps 和c 佣g led 爪 1 1 两 大 面向 大 众 服务 的g 玲 ， 给 人 们 的 生 活 带 来了 极 大的 便 利 ， 同 时g oc g le还 对 第 三 方 提 供 免 费 的 编 程 接口 ， 供 第 三 方网 站 将g oo gl e m aps 和g 加 gl e d 斌 h 整 合 在自 己 的 网站中 开发满 足需求的 地图。目 前， c 的 。 gl e 提供的 这 种功能己 经引发了 不计其数的 增值服务， 如已 经应用开 发的 犯罪率分 布统计、 房地 产价格变动 等应用， 还有著名的 保罗 拉特马 赫( paulr a d 已 山 口 c h er)的h ousingm aps.coln 网 站， 其网站 将c 。 。 g lem aps 同 c n 五 gs li st的公 寓出 租， 住宅购买的数 据相结 合， 创 建了 一种交互 式的 房屋搜索工具， 借 助g 的 gl e m aps 来 搜 索 满 足 需 求的 房 地 产 信 息 。 这 种 通 过 编 程 接口 利 用goo gl e 地 图来满足自己 需求的 实现 模式已 经越来 越多， 据c o o gl e 公司统计， 到目 前为止， 在 c 。 。 gl e 提供的 应用开发接口 ( 娜习 基础上 进行二次 开发 的第三方网站的 数量己 经达到 三万家， 而且还在 增加。 在g 的gl e 宣布开 放其地图 服务 后不久， 丫 止 加 也开放了y al l oo 地图服务， 可免费访问其s rr 以 n 劝e w技术， 同时提供了 免费的a p i 可共享他们的地图 服务， 用来开发 新的 应用 软件， 扩大了 搜 索和卫 星地图 服务的 范围， 且 推出 在线交通 服 务， 比g 加 gl e 更 胜 一 筹 。 微 软 为 了 与goo gl e m a ps 、 y 泊 h oom a p s 和 亚 马 逊bl oc k 巧 ew 争夺地理信息 服务市 场， 也 于2 005 年5 月推出了 名为，ms n场 州 刀 a 1 eai t l l ， 的 卫星地图 服务， 使用的是c 脸 b i lr 坦 g e 提供的 高分辨率全球卫 星图 像数 据。 c 的gl e 、 、 妞 h oo、 微软 等具有雄厚技 术和财力的 跨国企业进入地理信息 服务市场并提供了 可免费使用他们 地图的 编程接口 ， 再一次掀 起了gis 领域的高潮， 预示 着全球化地理信息 服务时代的 到 剩。 . m 触 b g i s 的应用非 常广泛， 目 前可被 应用于 旅游、 统计分析、 房地产、 油气管理、 土地管理、 环境监测、 资源 利用、 智能 交通管理、 跟踪 污染和疾病的 传播区 域、 商业 选址、市场调查、 移动通讯、民用工程、 城市管道管理、在线政府公共信息服务等多 绪论 硕士论文 个领域。 而 且， 随 着越来越 多的认 阳 b g is产品的 产生， 节 触 b gis 的 应用也会越来越广 泛。 l 4 本文研究的内 容 本文的主 要内 容是在 对g is技术深入研究的基础上， 针对车辆监控系 统的需 求， 设计了 三种可行的 构建节 厄 bg is 的 方法， 用来实 现车辆定位、 描绘轨迹等功能，同 时提出 一些有效的 解决方 案， 解决节 沱 bg is现存的 地图 加载速度慢、 可靠性不高等 问 题。 然后将这三 种实现 方案应用于车辆监 控系统中进行 验证， 从功能、 速度、 稳定 性、 开发成 本等几个 方面对其 进行比 较， 选 择最佳的实现 方案作为 本车辆监控系统的 v 范 b g is平台。 本文实现的 三种构建研 阳 b g is平台 的方法如下: 1) 利用商业节 触 b g i s 软 件构建车辆监控系统中 的研 触 b g i s 平台。 针对车辆监控 系统对认 范 b g i s 的需 求， 分析商 业w 七 b gis 软件的 相关功能， 利用它 们来优化地图、 提高地图 的加载 速度， 并实 现车辆定位、描绘轨迹等功能。 2) 第二种构 建web g is的方式是 利用一 种开源的从 七 b g is产品 s h 娜m叩 地图引 擎。 分析s h 却宜 以 p 的 源代码结构和 运行机制， 根据商 业v 傀 b g i s 软件的实 现 原 理 及 其 应 用 在 车 辆 监 控 系 统 中 的 功能 为 参 照， 开 发sh arpm a p 潜 在 的 功 能 ， 应 用在 车辆监控系统中， 同时针对地图现存的加载速度慢、 可靠性不高等问题提出了有效的 解决方案。 3) 第 三 种 实 现 方 式 是 利 用 第 三 方 地图 引 擎的 形 式。 通 过g 加 g le m ap s 对 第三 方 网 站 提 供的 编 程 接口g 加 g le m ap s api 将g o o g le m aps 卫 星 地图 和 本 车 辆 监 控 系 统 的 监控中 心网 站结合 起来， 共同 完成车辆定位、 描绘轨迹等功能， 同 时利用了 一些技术 实现了地图加载速度的改进. 1 5小结 本章首先提出了车 辆监控系 统中v 触 bg is子系统的 研究 背景: 进一步阐述了 研 究 该课题的目 的 和意 义; 然后分 析了v 几 bgis的 发展现状;最后说明了 在该课题中 本人所做的主要工作。 南京理工大学硕士学位论文 车辆监控系统中， e b肛5 子系统的研究 2 车辆监控系统中we b g is 的实现方案 2. 1 车辆监控系统总体结 构及其各部 分功能 本车辆监控 系统主要由 车 载终 端、 通信网 络、 监控中 心和 客户端4 个部分组成阴。 如图2. 1 . 1 所示: 放置在车 载终端里的gps 接收机 接收 来自g p s卫星 的定 位信息后， 计算出 被控车辆的 经度， 纬度、 时间 等信息 连同 各个数据 采集设 备采集 到的 车辆的 状 态信息按照一定的格式一起被传送到由c p r s 十 玩 t 巴 刀 et组成的通信网络上去。 监控中 心接收这些通过通信网络传来的来自 车载终端的相关信息， 这些信息在监控中心做出 处理后， 存入数 据库， 并通过电 子 地图 和数字 信息两种 形式展现出 来。 各网络 用户可 以 访问 监控中心网 站， 在线 浏览 车辆信息并 实施相应的控制， 控制 命令 先被传 送到监 控中心，然后通过通信网络发往车载终端，实现 了 对车辆的远程监控。 导航卫星 曝 孰、犷、月.、 、吃.j卜冷、 移动车载终端 用户终端 图2.1 1车辆监控系统总体结构 用户终端 2. l i 车载终端 为了获得车辆的实时 c p s信息和各种状态信息，整个车辆监控系统中必须要有 2车辆监控系统中v 龙 b gis 的实现方案 硕士论文 一套设备安装 在被控制的 车辆上，这就是车 载终端. 它主要由gps模块、 数据采集 模 块 、 中 心 控 制 模 块 和g p r s 模 块 组 成 l81， 如 图2. 1 .1 .1 所 示。 图2 . 1 . 1 . 1车载 终端结构图 c p s 模块内 的g p s 接收机通过c p s 天线 接收 车 辆的c p s 信息， 连同 数据采集模 块采集到的车 辆的 模拟量和 开关量等状态信息 一起被传 送到中 心控制模 块中去， 中心 控制模块将收 集到的 信息进 行分析、 整理、 存 储后按照一定的 格式通 过g p r s 模块发 送到g p r s 网 络上， 再通过in t ernet网 络将这 些信息发 往监控中 心。同时 车载终端还 必须能响应监 控中心 发送的控 制命令和配置命 令， 并根据这 些命令对车辆实 施控制或 对车载终 端进行配置，并能 够在车辆出 现异常时 报警。 . g p s 模块 gp s 模块是车载单元负 责接收gps 定位 信息的 部分。 g ps 定位 技术主 要由三个 部 分 组 成 : 空间 部 分 一 一 石 p s 卫 星 星 座 、 地 面 控制 部 分 地 面监 控 系 统 、 用 户 设 备 部 分 - 一 ( 护 5 信号 接 收 机 30。 装 载 着gps 信 号 接 收 机的ops 模 块通 过gps 天 线， 接收来自g p s 卫星的定 位信息， 只要接收到 大于等于4 颗定位卫星发射的定 位信号， 就可以计 算出 经度、 纬度、 时间、 方位角等 可标识车 辆位置的信息， 然后将这些相关 信息传送到中心控制模块上去。 . 数据采集模块 数据采集模块主要负责采集车辆的一些模拟量 ( 包括车辆电源、备用电池电压、 燃油油温、水 温等) 和开关量 ( 包括点火信息、来电 信息、天 线和电 源是否 正常 等) 信息。 模拟量和开关量 是表征车 辆状态的一 部分重要 信息， 可以 辅助用户发 布正确的 控制命令，数 据采集模块是 车载终 端必不可少的部 分。 . 中心控 制模块 中心控制 模块是 整个车 载终端系统的 核心部分， 它负责接收gps模块上 传的 车 辆的位置信息 和各个数据采集 模块 采集到的 车辆的 状态信息， 进行 分析、 计算、 存储 后， 按照一定的 格式发送到g p r s 模 块上去。 同时， 中心控制 模块还负责报警 信息的 生成， 当检测到车辆 有任何的 越界或 违章 操作的时 候， 立即 生成报警 信息。 另外， 从 监控中心发送过来的对车辆的控制命令也在这里做出相应的分析处理. . g p r s 模块 南京理工大学硕士学位论文车辆监控系统中能bg is子系统的研究 c p r s 模块是车 载终 端接入通信网 络的接口， 车 辆的 位置、 状态等 信息被中心控 制模块通过ar 命令传送到g p r s 模块 19 ， 然 后通过g p r s 模块传送到 通信网 络上去. 同时， g p r s 网 络和in t 。 刀 e t 之间 存在着一个g p r s 网 关， 如图2 . 1 . 1 所示， 它是g p r s 网 络连入因 特网 的必要设 备， 主要功能 是对内 负责g p r s 网络的传输， 对外承担一台 因特网路由器的功能。 2. 1 2通 信网络 ops 系统的 定位方 式是被动的， 它只能 提供定 位信息， 而 其本身 不具备和其它系 统相互通 信的能 力。 要实 现车 辆监控， 必须能够把车 辆位置、 状态等 信息传送到监控 中心，同时监控中心也能下达控制命令至被监控的车辆， 因此车辆监控系统需要在车 载单元和监控中心有一个桥梁能够传输这些信息， 那么就需要选择一个成本低、 数据 传输可靠、 覆盖面广的 通信平台。目 前， 主要有以 下 几种方 式应用 于通信网络 平台 21 闭】 . 1) 无线电台 采用电台方 式传送数 据需 要配备 车载电台。 gps 车 载台的定位数 据经过车载电 台 调制， 并由车载 天线发射给基站， 基站 把数 据传送给监控中心， 这种 方式是最原始的 使用方式，现在已经很少使用。 2) 卫星通信 c p s定 位信息直接通过卫星电 话网 传送给监控中心，这种方式的好处是覆盖面 广， 基本没有通信盲区， 但是设备复 杂成本 高昂 ， 适合军事、 科学 考察， 对于本监控 系统来说成本太高，不适合运营。 3) 集群移动通信方式 集群通信系统是一种特殊的专业通信网， 其特点是“ 资源共享” ，即许多移动用户 动态地共用少数无线信道，当用户开启移动台与他人 ( 有线或无线) 通信时， 在集群 系统有空闲信道的情况下，立即为该用户分配某一通信信道， 通信一旦结束， 被使用 的 信道立即释放 供他人继续使用。 这种通信方式可以 有效地分配信 道， 为用 户提供最 大的可用工作时间，缓解资源的紧张，且操作方便、 运行可靠、组网灵活。然而，由 于集群系统属于专用移动通信网， 一般由某一单位组建， 因此集群通信网的覆盖范围 不大， 容量也不 可能 太大， 这就限制了 车辆监控的 范围， 不能 满足大范围车辆监控 系 统的需要。 4 )g s m 网络 车载终端通过发送 g s m短信，将定位数据发送给短信中心，然后短信中心将数 据通过专线网络发送到系统的监控中心。 这种通信方式覆盖范围广， 容量大， 依靠移 2车辆监控系统中v 七 bg is的实现方案 硕士论文 动通信公司的网 络，无须自己 投资 建网， 但是，所 有的 信息必须 通过短信中 心中转， 如果要 达到较高的通讯 性能 ， 监控中心必须向 移动通信公司申 请专用光纤， 投资较大， 并且短信数据丢失率很大。 5 )c d ma网络 cdm a (c od e di vi si onm ul tiple ac ， 码 分 多 址 ) 是 在 数 字 技 术 的 分 支 扩 频 通信技 术上发展起来的一种 崭新而成熟的无线通 信技术。 c d m a是基于扩频技术， 将需要 传送的具有一定带宽 的信号 信息数 据， 用一个带宽远 大于 信号带宽的高 速伪随 机码进 行调制、 使原数 据信号的带宽被 扩展、 再经过载波调 制发送出去， 接收端使用 完 全相同的 伪随机码， 将接收的宽 带信号做相应处 理， 把宽 带信号换成原 信息 数据的 窄带信号即解 扩，以 实现数 据的 通信。 c d m a技术 具有强 大的 优势， 是未来通信网 络的发展方向， 国际电信联盟已将 c d ma确定为第三代移动通信的核心技术. c d ma 具 有系 统容量大，系统容量 配置灵活，建网 成本低等优势。 6) g p rs 网络 c p r s( g en e n 习 pack etr adio s ervice， 通 用 分 组 无 线 业 知是 一 种 采 用 分 组 交换 技 术传输数据及信令的高效率数据传输方式.gp r s 是区别于原有 g s m 电路交换方式 的另一 种数据 传输方式， 它利 用存储转发原理， 把不同终端的 数据分割成等长 标准的 数据格式， 通过非专用的逻辑 子信道进行数据的快 速交换， 即 将信息分成分组 数据或 信息包，再加上 目的地址、分组编号、控制比特等的分组头，沿不同路由进行传送， 接收端按照分组编号重新组装成原始信息。 g p r s具有资源利用率和传输速率高、接 入时间短、支持 x25 协议和ip协议、永久在线等特点. 随 着h t o n et逐渐进入无线 领域， 移动网 络和数据网络开 始慢慢融合起来使用。 一些网络的提供者开始提供更多的服务，来吸引人们的目 光， 他们将移动网 络接入 in t etn et或其它数据网络以提高数据的传输效率， 像传统的g s m运营商就提供了全面 的 无线数据接入服务。 其中， g p r s 和c d m a是无线接入in t 曰 m et技术中两个发展最 快也最成熟的 技术。 这些 技术的发展， 摆脱了 传统监控系统的 距离限制， 设 计出能够 覆盖全国 范围的 监控系统， 实 现了 原先不能 实现的 大范围 监控系统。 由 于gpr s 具有 资源利用率和 传输速率高、 按流量收费、 接入时间短、 永久 在线等 特点， 因此在本监 控系统中， 选择了gpr s 网络接 入 in t e m et作为无线 通信平台， 车载终端通 过g p r s 网 络利用ppp 协议拨号接入劲 tern et ， 使用u d p ， t c p 等通信 协议与监控中 心进行数 据的交互。 2 . 1 3监控中 心 本系统的监控中心是由 转发中心、数据库和业务展示系 统三个部分组 成，如图 南京理工大学硕士学位论文车辆监控系统中耘bgis子系统的研究 2.1 . 3. 1 所示。 监控中心 图2 . 1 . 3 . 1 监控中心 结构图 转发中 心是监控中 心运作的 枢纽， 它 将监控中 心的 其它部分 联系在一起。 转发中 心从通信网络上接收由车载终端发送来的各种信息 ( 包括实时信息、状态信息、 统计 信息等) ，将不同类别的信息解析出来，按照一定的格式，存入数据库。同时，当客 户端发 布新的 对车辆的 控制命 令时 ， 也会被传送到 转发中 心， 再通过通 信网络发往车 载终 端. 另外转发中心 还要响 应业务 展示系统的实时 数据请求， 将业务 展示系统需要 的实时 数据传送给它用于数据显 示。 转发中 心是核 心， 系统其它 部分的 运作都离不开 它。 在监控中 心建立数据库的目 的 主要 是用来存储车辆的状态 信息、 客 户信息和一些 控制命令等。由于使用这个系统的用户不会一直在线观察每个车辆的状态， 通常的情 况是每隔 一段时间 才会来观察一次 这段时间内 车辆的 运行状况， 这就要求系统要将上 传的数据 保存起 来， 当用 户需 要查看的 时候再将保 存在数 据库的 信息调 用出来。 数据 库的建立 是必不 可少的， 它可以 保持数 据的持 久性。 业务 展示系 统是整个系统中直 接面 对客户的部 分， 它从转发中 心和数据库分别获 取实时数 据和历 史数据， 然后以 网 页上的电 子地图 和数字信息两 种形 式将用户需要的 信息展示 给他们， 这样用 户可以 在线浏 览车辆的位置 信息、 行驶轨 迹及车辆的 各种状 态信息、 统计信息等。 其中， g is系统的电 子地图是业务 展示系 统的 核 心部分，因为 电 子地图结合了 地理特 征， 将车辆 信息 更加直观、 准确地展现出 来， 更 符合人们的习 惯. 而数字信息形式也是业务展示系统必不可少的部分， 它包含了更详细的车辆信息， 如车辆的定位信息 ( 经度、纬度、方位角等) ，车辆的状态信息 ( 车辆电源、备用电 2车辆监控系统中v 龙 bgis的实现方案硕士论文 池电 压、 燃油油量、 水温 等) ， 车 辆的工 作信息 ( 前一天点 火次数、 前一天 车辆工作 时间、 前一天车辆出 动时 刻等) ，辅助用户发出 适当 的控制 命令。这样，就形 成了以 电子 地图为 主， 数字信息形式 为辅的业务展示 系统， 各用户可以 访问 车辆监控系 统的 监控中 心网 站， 监控中 心根据 用户的权限允许 用户进行所属车辆 信息的收发、 查询 等 工作， 随时随 地掌握车 辆的信息， 并 根据车辆的状态 实施相应的 控制， 控制命令 被提 交给监控中心，然后通过通信网络发往相应车辆，实现了对车辆的远程监控。 2. l 4 客户端 本系统的 客户端采 用的 是普通的m 阳 b 浏览器，因此用户的电 脑上只要装有通用 的认 阳 b 浏览器 ( 如ie) 即可访问 本监 控系 统的监控中心网 站在线查询车 辆的相关信 息，给用户带来极大的便利，又降低了用户的成本。 z j 朋触bgis 2. 2. i w e b g is在本车辆 监控系统中的 基本功能 web g i s 是监控中心“ 业务 展示系统” 的 重要组成部分。 在车辆监控系统中， 各 个移动车辆的定位数据由 通信网 络传输到监控中 心， 监控中 心通过业务展示系统中 w 七 b gis 下的电 子地图 直 观、 准确地显示各个车辆的 位置、 轨迹等信息， 方 便用户的 查询， 从而实现对移动 车辆的管理， 可见， 建立一个w匕 bg is平台是必 要的. 在本 车辆监控系统中构建的节 阳 b g is 平台的基本功能如下: 1 .用户可以在电子地图上进行地理信息查询。 2 .在电 子地图上， 用户可以进行任意的 放大、缩小、漫游等操作。 3 .用户可根据车辆 编号在电子 地图上查 询出 指定车辆的实时位置。 4 .电 子地图能提供 车辆的轨 迹回放功能， 用户通过设置一系列的参数如回 放日 期等，实现对指定车辆的轨迹回放. 5 .用户可以 通过电 子地图查询到车辆 在某一时间内的行驶范围， 如果出 现越界 等现象，立即发布锁车等控制命令。 6 .另 外， 可根据用 户的 要求， 拓展m 肥 b g is的其它功能， 如计算车辆行 驶距离 等。 2 2 2节 /e b g is与g is体 系结构的 区别 1 .05 模式 南京理工大学硕士学位论文 车辆监控系统中，ebg ls子系统的研究 传统模式的口5 大都采用cs 模式的 体系结 构。 05 模式就是传统的c li en口 s erver ( 客户 湘 u 服务器) 模式， 是一种 分布式的 系统 结构， 能将任务合理地分配到 client 端和s erver端，充分利用两端的资源，有效地平衡网络负载。 2 .b i s 模式 虽然传统的cs 结构在应用中 获 得了 成功， 但是随着应用系统 规模的扩大和系 统 可伸缩性需求的增强， 这种两层结构的模式出现了一些问题。 从应用系统本身的特点 来看， 不 管应用系统的具 体功能是 什么， 其逻辑 结构大多 分为 三个部分: 表现部分( 负 责用户的 界面显示和输入) 、业务 逻辑部分 ( 负 责处理数据) 和数据访问 部分 ( 负责 数据的 存取访问) ，因 此将传统的 两层c / 5 模式的 体系结构 进行改进，出现了b ls模 式的体系结构。 bis 模式是传统的05 模式的体系结构与w七 b 技术紧密结合而形成的 三层体系结构， 它把客户 机从沉重的 负担和不 断对其提高的 性能中 解放出来， 把业务 逻辑部分交给了 服务 器， 使客户机一下子 “ 苗条 ” 了很多， 只负 责显示部分， 采 用v 陌 b 通用浏览器就可实 现原来需要复杂专 用软件 才能实 现的 功能; 应用逻 辑层负责业务逻 辑的实现，是客户机与数据库对话的桥梁;后台是数据库，提供了数据的存取服务。 这种模式也同时将技术维护人员从繁重的维护升级工作中解脱出来， 使维护人员不再 为程序的维护工作奔波于各个客户机之间， 而把主要的精力放在对服务器功能的更新 上， 它从 根本上改变了 传统的05 体系结构的 缺陷， 是应用系统体系 结构中 的一次深 刻变革13 ，它的 结构如图2 2.2 1 所示。 而web g is大 多采用这种b ls模式的 体系结 构。 图2 22.i b ls模式的体系结构 2 2 3 叭 几 b g is的实 现过程分析 场 范 b g i s 是 基于in t 。 刀 et平台、 客户端应 用软件采用w ww协议运行在 互联网 上 1 1 2车辆监控系统中v 七 b c i s的实现方案硕士论文 的地理 信息系 统， 其核心是在 地理信息系 统中 嵌入h t t p 标准的应 用体系， 实 现互联 网 环 境 下的 空间 信息 管理 、 查 询、 分 析 等 地 理 信 息系 统 的 功 能 3 . 它 的 实 现 过 程 和 v 触 b 的 实 现 过 程相 同 ， 遵 循h l ，t p 的 “ 请 和应 答 ” 沮 eq u es 呱es ponse ) 的 模 式， 而 与0 5 结 构 的g ls实 现 过 程 不 同 。 ， 阳 b gi s 采 用u r l 方 式 来 访问 空 间 数 据 ， 支 持h l 飞 ， 协 议，地图的生 成与显示 过程由 浏览器 和服务器共同 完成， 如图2. 2. 3. 1 所示，主要包 括以下 几个步骤: (3)服务器接收并响应 请求.执行处理后生成所 要 的地 图 图像 (2)请求消息通过网络 请 求 信 息 g巧服务器 4 )将生成的地图图 以 标记 的 形 式 返回 给 浏 览 器。 浏览器执行脚本，对新的地图图像进行渲染处理后在浏览器端显示出来。 南京理工大学硕士学位论文 车辆监控系统中能b以5 子系统的研究 2 3利用商业， 傀 b g is软件在车 辆监控系统中的实现 g ls与 web 结合后， 在很多方面 都发生了 改变， 如实现原 理、 系统的 应用模式 等， 同时， 它的 数据传 播也改变了 传统的模式， 通过互联网来 传播， 这必然受 到网 络 传播速度的 影响， 再加上g is的 海量数 据， 往往造成在客户端 等待查 看地理数 据的 用 户无法忍受， 这些问 题的解决 策略都 在一定 程度上决定 着一个v 阳 bg i s软 件能 否成 功。同 时， 从开 发者的 角度看， 他们 希望 采用的v 阳 bg 巧产品的 成本要相对低 廉， 因此需要从多个角度出发，选择一个功能全面、速度快、可靠性高、开发成本低的 v 尼 b g i s 产品应 用于 本车辆监控 系统. 目 前构建webg i s 平台的方 法主要有三种:一是利 用由 专门的c 巧软件厂家 推 出的商业g is软件， 像m ap in fo 、 户 j g 玛， 国内的 有sup 比 m ap、 m a pgis， 它们都是 达到商用标准的 发行产品，具 有功能 全面、 可靠性高等特点. 二是利 用开源的 c is 软件，开源的东 西对于需要 成本低又 可按照自 己的需求 打造自己 的 g is 平台的人来 说，是个不错的选择。由于开源产品往往能针对 自己系统的需求开发其相应的功能， 因此 往往具有 较高的 执行效率。 第三种是利用第三方地图 引擎的 方式，现在一些 rr 业的巨头公司 如g oogi e 、 、 恤 h oo、 微软等都对第三方网 站提供 一个可共享他们 地图的 免费的编 程接口 ， 任何 对这些地图 感兴趣的程序员都可以 通过编 程接口 将这些地图和 自 己的网站整 合起来，开发出 满足自己 需求的二次 开发地图。同时，这种 w 匕 b g is 的实现 方式相对简单， 它必将成为认 触 b g is的又一大趋势。 首先利用商业 节 阳 bg is软件来构建车辆监控系统中的w七 bg is平台。目 前，各 大 g i s厂家纷 纷推出自 己的g is产品， 市场上的g i s 软件数 不胜数， 其中， 最著 名 的 要 数 两 家 美 国 公 司e s ri和m ap in fo公 司的 产品 ， 他 们 分 别 推出 了 一 系列 应 用 于 不 同范围的g 巧产品，满足不同程度上的需求。 2 3)冉jc g巧 a r c gis 是一个统一的 地理信息系 统平台，是由e s ri 公司 推出的g i s软 件产品 体系， 它不 是一个g 招应用软件， 而是由 一系列不同 应用范围的软件组成的一个g 巧 家 族。 它 主 要 包 含3 大 系 列 产 品 : 桌 面 软 件d es k to p ， 数 据 通 路户 j c s d e 和 网 络软 件 户 此u 以 5 141 1 习 . 1 . 桌 面 软 件d esktop: 桌 面 软 件d “ k to p 是 一 系 列 整 合 的 应 用 程 序的 总 称， 包 括arcm ap 、 a l c atal og 、 a rc t( 沁 lbo x 。 通 过 协调 地 调 用 这 些 应 用 程 序， 用 户 可以 实 现 任何从简单到复 杂的g 巧任务， 包括制图 、 地理分析、 数据分 析、 数 据编辑、 数据管 理、可视化和空间 处理. d es k top 是可以 满足各种类型用户的 可伸缩的产品 ，从功能 2车辆监控系统中we bgis 的实现方案硕士论文 上讲