客运车辆GPS监控管理系统技术方案.doc

客运车辆GPS监控管理系统技术方案建 设 方 案湖南湘邮科技股份有限公司2008年1月目 录1概述31.1项目背景31.2建设意义31.2.1降低车辆空驶率，提高企业经济效益31.2.2把握货物运输状况31.2.3加强企业的规范化管理41.2.4消除交通事故隐患41.2.5防盗防抢和远程遥控41.2.6完善的GIS查询功能51.3GPS运行管理系统对车辆使用者的意义51.3.1车辆发生紧急事件可以及时救援51.3.2充分了解车辆的行驶状况61.3.3防盗报警61.3.4通过网络或电话进行信息查询61.3.5为事故发生后的处理提供了强有力的证据61.4建设原则71.4.1技术的先进性和经济实用性相结合71.4.2扩展性原则71.4.3灵活性原则71.4.4安全性原则71.4.5可靠性和稳定性原则72业务功能描述72.1总体性能要求72.2总体功能需求82.3系统功能业务需求82.3.1公共管理功能92.3.2监控功能92.3.3报警功能152.3.4调度功能162.3.5信息查询功能172.3.6统计分析功能173系统总体结构173.1总体原则173.2系统总体结构图183.3系统逻辑结构193.4系统网络结构203.4.1系统网络结构图203.4.2系统网络结构说明203.5主要技术说明213.5.1GPS213.5.2GIS234系统配置方案264.1系统硬件配置方案264.1.1网络设备264.1.2系统主机设备274.2系统软件配置方案274.2.1数据库274.2.2操作系统274.2.3软件配置表275GPS设备要求285.1.1基本要求285.1.2性能要求295.1.3功能要求295.1.4配置清单336系统建设成本356.1硬件报价356.1软件报价361 概述1.1 项目背景随着世界经济一体化，交通运输业出现了运输方式的多样化、智能化、高效化的发展趋势，同时，我国的智能交通系统已在技术攻关、示范工程建设、企业产品研发和产业化以及社会环境体系建设等方面展，取得了一批阶段性科技成果，交通运输广泛采用了新技术、新设备，已在某些大中城市道路运输建设中取得很好效益，交通信息化也是促进交通行业跨越式发展的必由之路。1.2 建设意义1.2.1 降低车辆空驶率，提高企业经济效益对于各种运输公司而言，经济效益是第一位的。在传统的调度方式中，公司的管理层很难掌握车辆动态信息，特别是车辆的载荷状态。应用湖北省营运车辆GPS运行管理系统，通过GPS行车记录仪对车辆进行了有效的调度和管理，为货主和车主之间在物流信息平台上建立了良好的沟通途径。公司管理层将会掌握车辆的各种动态信息，并可根据具体需求随时调动物流和调配车辆，有效地降低车辆空驶率，提高物流的流通速度，从而提高企业的竞争力和经济效益。1.2.2 把握货物运输状况货物的动态信息对于运输公司而言具有非常重要的意义，某种特定的货物由何车辆载运、驾驶员是谁、现在何处等信息都可以通过营运车辆GPS运行管理系统进行查询，从而使得公司的管理层和调度人员能够随时掌握货物的运输状况，大大方便了管理和调度。1.2.3 加强企业的规范化管理在长途运输管理中，营运车辆GPS运行管理系统可以提供车辆的行车路程、加减速记录、车灯开关、车门开关等信息，可以有效的帮助管理者了解长途运输车辆在途中的停靠、有无超速、有无疲劳驾驶、驾驶行为是否规范。如果有意外事故发生，还可以充分了解事故发生时驾驶员的驾驶状态，使管理者对在外车辆的营运情况了如指掌，同时也能帮助管理者对驾驶员的技能评估提供准确的依据。管理部门可通过监控软件管理终端、通过手机短信、通过人工电话服务、通过公共网络等多种方式方便地查询所辖车辆当前位置及行驶状态，通过各项管理报表，实现对公司员工的绩效考核，建立高效的竞争机制，提高公司的经济效益。在一定程度上改变内部员工驾驶的不良习惯，节约汽油、减少轮胎、刹车片等耗件的损耗，降低车辆运行、维修成本，有效的防止公车私用等现象，杜绝因此造成的公司资本流失，从而加强了企业的规范化管理。1.2.4 消除交通事故隐患根据交通部和国家统计局的数据显示，1997年，我国交通事故死亡人数约8万人，到2000年上升到9.3万人，到2001年，境内约发生了76万起道路交通意外事故，道路事故共夺去10.6万人的生命，增幅达两位数，这是一组令人触目惊心的数据。营运车辆GPS运行管理系统可将相关的传感器连接到车辆的电路或油路的相关位置，发现不正常时，即向监控中心报警，同时提醒驾驶员；这样可以及早发现问题，同时，公司加强了对车辆及驾驶员的监管力度，高速行车现象减少，减少事故发生的机会、尤其是重特大事故的发生率，消除交通事故隐患。车辆的故障数据可以由一套专家系统来进行诊断和处理，从而降低车辆运营费用和维护费用；另外，可以通过营运车辆GPS运行管理系统可以享受完善的维修救援服务。1.2.5 防盗防抢和远程遥控运输企业的另一个烦恼就是车辆被盗遭劫情况的发生。湖北省营运车辆GPS运行管理系统可记录车辆行驶的坐标、速度等参数发送到控制中心，并在GIS电子地图上将其可视化，当车辆被抢或被盗时，车载台能够根据预先的设置向监控中心报警，同时记录其相关数据。监控中心可以每一时间监控追踪报警车辆，提供救援，同时能够进行远程遥控车辆熄火等相应处理。1.2.6 完善的GIS查询功能通过营运车辆GPS运行管理系统可以轻松查询建筑物、道路等信息，使各种车辆调度服务内容更加丰富。1.3 GPS运行管理系统对车辆使用者的意义根据国家信息中心及中国汽车工业协会统计：2003年，中国汽车工业产销再创新高，累计产销汽车444.37万辆和439.08万辆，同比分别增长35.20和34.21，尤其是轿车，安全防盗是车主购车后的首要考虑。当汽车作为生活资料普遍被消费层面接受时，巨大的需求市场已存在。1.3.1 车辆发生紧急事件可以及时救援1.3.2 充分了解车辆的行驶状况对于货运车辆的管理者来说关心较多的就是车辆的去向，及它的行驶路线等。营运车辆GPS运行管理系统就能实现管理者随时知道车辆的去向及行车状况。1.3.3 防盗报警当车辆遭遇意外事件需要援助时(如遇劫、遭抢、事故等)，驾驶员轻触隐蔽报警开关，监控中心响警报，并自动进入实时监控状态，开启监听录音功能。在监控中心的电子地图上，实时动态跟踪报警车辆的精确位置、行驶速度、行驶方向，并同步显示报警数据库中的详细资料，同时通知相关部门，使车辆和人员在第一时间获得救助，将各种损失降到最低。驾驶员不在车上，盗贼偷盗车辆，会自动报警，通过GSM网络传输信号，通知相关人员采取措施。1.3.4 通过网络或电话进行信息查询监控调度中心可通过企业助理信息分发系统向驾驶员发布公司通知、新闻、路况、天气等信息能够达到减少通讯费用，集团用户可以享受大客户手机资费，节省费用。1.3.5 为事故发生后的处理提供了强有力的证据营运车辆GPS运行管理系统下挂的终端，可记录车辆在此一瞬间的行车速度，发动机转速，刹车时间、刹车距离、左右转向灯是否工作、远近灯是否工作、引擎是否异常等等数据。还可以二十四小时长时间记录车辆行车时每一个动作，曲线图表，一览无遗。可使肇事者无所遁形，为无辜者洗脱嫌疑，为公安机关提供有力的证据。1.4 建设原则1.4.1 技术的先进性和经济实用性相结合系统功能在充分满足营运车辆调度监控基本需求的前提下，要简单易行、经济实用和适度超前。1.4.2 扩展性原则系统在技术上和功能上要具备良好的扩展性，便于技术的更新和功能的扩充。1.4.3 灵活性原则系统结构和功能设置要灵活，满足多层次、多级别的管理和使用需求。1.4.4 安全性原则系统接口要具有很强的安全性，保证其它系统的安全。1.4.5 可靠性和稳定性原则系统采集和处理的车辆运行信息要客观，避免人为干预，保证数据的可靠性和稳定性。2 业务功能描述2.1 总体性能要求1. 系统应能24小时365天稳定运行。2. 系统建设完成后，应至少可容纳10000台GPS设备的接入及位置采集。3. 系统数据存储容量应满足需要并有冗余。系统存储设备应具备可扩充性以满足系统内GPS设备的增加。4. 在目标所处外界环境正常的情况下，系统对目标的定位精度应小于10米。出现较大定位偏差的目标个数不得超过总目标个数的0.5%。5. 在客户端网络环境良好的情况下，系统页面的响应时间应小于5秒，系统的定位响应时间应小于30秒。2.2 总体功能需求客运车辆GPS监控管理系统的总体目标是建立统一规划、统一标准、统一接入、统一维护的位置信息服务平台，为监控对象相关的生产作业和管理提供位置数据、地理资源、目标调控服务。客运车辆GPS监控管理系统服务模型如图3-1所示。2.3 系统功能业务需求客运车辆GPS监控管理系统的功能总体上可分为公共管理、监控功能、报警功能、调度功能、信息查询、统计分析六类。运营车辆GPS监控管理系统图3-3 运营车辆GPS监控管理系统基本功能报 警 功 能公 共 管 理 功 能监 控 功 能调 度 功 能统 计 分 析 功 能信 息 查 询 功 能2.3.1 公共管理功能公共管理主要包括账户管理、GPS设备管理、GIS资源管理、电子线路管理等GPS基础功能，以及单位管理、车辆管理、驾驶员管理等业务基础信息管理功能。账 户 管 理图3-4 系统业务管理功能模块公 共 管 理 功 能GIS资 源 管 理GPS 设 备 管 理电子线 路 管 理单 位 管 理驾 驶 员 管 理车 辆 管 理2.3.2 监控功能监控调度功能主要包括监控目标定位和监控目标控制。2.3.2.1 监控目标定位系统在监控目标定位功能中应采用实时定位和适时定位相结合的方式。通过多种定位方式获取监控目标的位置信息、状态信息和报警信息。实时定位GPS设备在接受到位置请求指令后，第一时间向GPS信息中心回传位置信息和状态信息。1) 立即定位监控中心对GPS设备下发立即定位指令，GPS设备立即回传一次当前时刻的位置信息和状态信息。若GPS信息中心下发立即定位指令时，GPS设备正好发生报警，则立即将报警信息回传。2) 实时跟踪GPS设备按照预先设置的位置采集间隔时间自动向GPS信息中心回传位置信息、状态信息。适时定位GPS设备能够在特殊的位置、特殊情况下适时发送监控目标当前位置信息和状态信息到GPS信息中心。1) 定时定位从指定时刻开始，按指定时间间隔回传定位信息。2) 定距定位从指定时刻开始，按指定距离间隔回传定位信息。2.3.2.2 监控目标控制语音监听GPS信息中心可对GPS设备下发语音监听指令，控制GPS设备向指定电话发起语音呼叫。GPS信息中心能够监听到监控目标现场声音，但监控目标一方不能觉察。语音监听便于更好的掌握现场情况，为侦查破案提供有效证据。远程控制远程控制功能主要应用在监控目标发生紧急情况报警的时候，对油路、电路、厢门等进行远程控制。远程控制一方面要有效的控制被劫车辆，另一方面要尽最大可能保障人员的生命安全。2.3.2.3 电子地图功能2.3.2.3.1.1 基础操作电子地图的基础操作有： 放大：电子地图支持利用放大工具对地图多极放大；缩小：电子地图支持利用缩小工具对地图多极缩小；平移：对地图进行上下左右拖动；居中：提供地图居中操作工具，利用居中工具点击地图，地图能根据点击点进行居中操作；距离测量：提供距离测量工具，通过测量工具可直接在地图上测量两点或有序多点间的距离；面积测量：提供面积测量工具，通过测量工具可直接在地图上测量多边形的面积；地图元素突出显示：能对电子地图上的点、线、面元素进行突出显示。鹰眼：用于显示当前窗口在全图中的位置，当前窗口换图时，鹰眼自动进行相应变化。鹰眼进行漫游。通过改变鹰眼中窗口位置可改变相应的主窗口地图显示区域。2.3.2.3.1.2 图层控制显示可对电子地图的图层进行有选择性的显示，提供全国1：1000矢量栅格图及1：2000卫星航拍图，同时还可根据用户需求定制地图图层，可在多个图层之间进行切换或叠加显示。2.3.2.3.1.3 区域查车可在电子地图上进行拉框区域查车，系统将根据所选范围列出在该区域内所有车辆，显示相关属性信息2.3.2.3.1.4 地名查询输入地名关键字，系统将查询出符合条件的所有结果，使用者可快速找到目标地点2.3.2.3.1.5 最佳路径分析输入起点及终点，系统将自动计算出最短路径并用文字及线条方向显示如何达到目的地2.3.2.4 历史轨迹回放提供选定监控目标选定时间段内已发回GPS信息中心位置信息的回放功能，结合电子地图动态显示监控目标的运行轨迹，并显示监控目标历史数据列表。2.3.2.4.1.1 历史位置轨迹回放提供选定监控目标选定时间段内已发回GPS信息中心位置信息的回放功能，结合电子地图动态显示监控目标的运行位置轨迹，并显示监控目标历史数据列表。2.3.2.4.1.2 历史报警回放提供选定监控目标选定时间段内已发回GPS信息中心报警信息的回放功能，结合电子地图动态显示监控目标的报警轨迹，并显示监控目标历史数据列表。用户可通过点击某一条报警信息迅速回放至相应报警点并暂停播放，可以直观看到两个报警点发生位置之间的轨迹状况。2.3.2.4.1.3 回放控制 可控制回放速度区间为 1条/秒-10条/秒 可开始停止回放（开始回放是重新取位置信息开始一次全新播放） 可暂停继续回放 可清除电子地图上所有目标的轨迹 可暂停回放同时进行上一条、下一条轨迹的播放 可在自动遍历过程中快进快退播放轨迹 可在暂停播放状态中快进快退播放轨迹2.3.2.4.1.4 轨迹回放速度曲线图可显示在规定时间内的轨迹回放速度曲线图，方便管理人员能直观查看在该时间段内车辆运行状况2.3.3 报警功能提供对监控对象不同报警类型的响应和处理2.3.3.1 超速报警在监控目标行驶速度超过系统设置的最高速度阀值时，GPS设备应主动向GPS信息中心发送报警信息和位置信息、状态信息，信息中心对报警信息进行保存和发布，同时GPS设备发出报警声对驾驶员进行提示。2.3.3.2 非法停车报警非法停车报警功能主要应用于营运车辆的监控。监控目标在非规定区域内停车上下客时，GPS设备向GPS信息中心发送非法停车报警信息和位置信息、状态信息，GPS信息中心对报警信息进行保存和发布。2.3.3.3 偏离线路报警监控目标偏离规定线路行驶时，GPS设备向GPS信息中心发送偏离线路报警信息和位置信息、状态信息，GPS信息中心对报警信息进行保存和发布。2.3.3.4 非法时间行驶报警监控目标不按规定时间行驶时，GPS设备向GPS信息中心发送非法时间行驶报警信息和位置信息、状态信息，GPS信息中心对报警信息进行保存和发布。2.3.3.5 疲劳驾驶报警监控目标连续行驶时间（停车少于20分钟）超过规定时间（可设定），GPS设备可通过声光报警方式提醒驾驶员，并可向GPS信息中心发送疲劳驾驶报警信息和位置信息、状态信息，GPS信息中心对报警信息进行保存和发布。2.3.3.6 到位预报监控目标运行到距预设地点一定距离时，GPS设备向GPS信息中心发送到位预报信息和位置信息、状态信息，GPS信息中心对报警信息进行保存和发布。2.3.3.7 紧急情况报警在紧急情况下，如遇抢劫，急救，故障，交通事故，通过触动紧急情况报警按钮，监控目标主动向GPS信息中心发送紧急情况报警信息和位置信息、状态信息，GPS信息中心对报警信息进行保存和发布。GPS信息中心应能通过应急预案，及时通知相关人员采取救助措施。紧急情况报警是最严重的报警，当发生报警时，GPS信息中心可直接发送信息到相关人员的通信工具上。2.3.3.8 断电报警GPS设备供电线路被切断时，向GPS信息中心发送断电报警信息和位置信息、状态信息，GPS信息中心对报警信息进行保存和发布，各级管理单位和人员及时掌握报警情况。监控终端通过电子地图和信息列表，掌握该车辆位置信息和状态信息。2.3.4 调度功能2.3.4.1 常用调度指令管理提供常用调度信息（主要指文字形式）的新增、修改、删除、查询等功能。2.3.4.2 调度信息管理提供已发送调度信息（主要指采用文字形式）的查询、删除等功能。2.3.4.3 调度信息下发1) 文字、图像调度将编辑好的文字信息通过GPS信息中心直接下发到车载终端外接手柄上。2) 语音调度GPS信息中心向监控目标或监控目标相关人员的通讯设备发起通话请求，即可实现语音调度功能。2.3.5 信息查询功能提供系统内大量基础数据的条件检索功能，用户可按照多种组合条件查询权限范围内的数据，但不能对数据进行修改或删除操作。包括GPS设备信息查询，车辆信息查询，驾驶员信息查询，单位信息查询和报警信息查询。2.3.6 统计分析功能统计以系统保存的大量历史数据为基础，业务管理员可以按照业务的需求进行各种统计分析工作，并生成需要的报表。各统计报表应能以Excel和txt文件格式保存并提供图表显示和打印功能。系统所提供的报表类型包括：通信流量统计表，报警情况统计分析表、信息调度情况统计分析表、车辆运行情况统计分析表、行驶里程统计分析表、和车辆利用情况统计分析表。3 系统总体结构3.1 总体原则1. 要考虑应用系统的扩展性和安全性，实现应用服务器与数据库服务器分离。2. 体系结构要满足集中维护、集中管理的需要，支持业务的快速开发及推广。3. 充分利用现有网络、终端、服务器等资源，节省本系统投资。3.2 系统总体结构图客运车辆GPS监控管理系统的总体目标是建立统一规划、统一标准、统一接入、统一维护的位置信息服务平台，为监控对象相关的生产作业和管理提供位置数据、地理资源、目标调控服务。系统总体结构如图所示：从上图可以看出GPS信息中心主要由GPRS通信服务器、接口服务器、GPS定位服务器、GIS地理服务器、业务应用服务器以及空间数据库和业务数据库组成。GPRS通信服务器主要完成与GPS终端设备的数据通讯的功能；接口服务器主要实现与相关系统的数据接入功能，GPS定位服务器主要完成GPS设备协议解析、对定位指令进行时间片合并、拆分等类型的管理等功能；GIS服务器结合空间数据库为系统提供地理资源服务功能；业务应用服务器则为应用提供接入或逻辑处理的功能；业务数据库主要功能是用来存储系统基础数据和业务数据等。3.3 系统逻辑结构系统的逻辑结构如图所示：图系统逻辑结构图系统用户以互联网接入客运车辆GPS监控管理系统；GPS设备通过移动基站、移动专线网络与营运车辆管理监督中心相连。 3.4 系统网络结构3.4.1 系统网络结构图3.4.2 系统网络结构说明系统采用集中的模式组建，所有数据、服务器均集中在营运车辆GPS管理监督中心，便于维护管理；各服务器设计均考虑负载均衡、互为备份，不仅保证系统可以平滑升级，也保证单点服务器出现故障以后，不会导致系统出现致命错误而停止服务；中心与移动信息中心通讯链路采用移动专线接入方式，保证GPS设备与GPS信息中心通讯的安全性、稳定性及速度。系统通过接口服务器与短信平台进行数据交互，保证数据的安全性和交易的完整性。系统各主机之间均采用千兆链路连接，可以保证系统在扩容后内部网络依然能够满足各主机间数据传输需要。系统与GPS设备通信采用GPRS+短信的方式，GPS设备将位置信息、状态信息、报警等信息发送利用GPRS或短信的方式发送到移动基站，并通过移动内部消息转发送至系统。系统与移动采用专用网络线路的方式进行连接；GPS设备GPRS通信采用APN的接入方式接入移动，移动按APN接入为系统GPS终端提供私有IP地址；GPS设备短信通信采用接入短信平台的方式，系统通过短信平台与GPS设备进行通信。3.5 主要技术说明3.5.1 GPS3.5.1.1 GPS概述GPS全球定位系统是美国国防部自70年代初开始研制的新一代卫星无线电导航系统，主要为满足军事部门对海上、陆地和空中设施进行高精度导航和定位的要求而建立的。GPS可在全球范围内全天候为海上、陆上、空中用户连续地提供高精度的位置、速度和时间信息，并且具有良好的抗干扰和保密性能，从而引起了大地测量、摄影测量和其它定位应用的极大兴趣和普遍关注，并给导航技术、测绘技术等带来了革命性的变化。GPS系统的空间部分由21颗卫星组成，均匀分布在6个轨道面上，地面高度为20000余公里，轨道倾角为55度，扁心率约为0，周期约为12小时，卫星向地面发射两个波段的载波信号，载波信号频率分别为1575.442兆 赫兹（L1波段）和1227.6兆赫兹（L2波段），卫星上安装了精度很高的原子钟，以确保频率的稳定性，在载波上调制有表示卫星位置 的广播星历，用于测距的C/A码和P码，以及其它系统信息，能在全球范围内，向任意多用 户提供高精度的、全天候的、连续的、实时的三维测速、三维定位和授时。GPS系统的控制部分由设在美国本土的5个监控站组成，这些站不间断地对GPS卫星进行观测，并将计算和预报的信息由注入站对卫星信息更新。 GPS系统的用户是非常隐蔽的，它是一种单程系统，用户只接收而不必发射信号，因此用户的数量也是不受限制的。虽然GPS系统一开始是为军事目的而建立的，但很快在民用方面得到了极大的发展，对于测绘界的用户而言， GPS已在测绘领域引起了革命性的变化，目前，范围上数公里至几千公里的控制网或形变监测网，精度上从百米至毫米级的定位，一般都将GPS作为首选手段，随着RTK技术的日趋成熟，GPS已开始向分米乃至厘米级的放样、高精度动态定位等领域渗透。 国际GPS大地测量和地球动力学服务IGS自1992年起，已在全球建立了多个数据存储及处理中心和百余个常年观测的台站，我国也设立了上海余山、武汉、西安、拉萨、台湾等多个常年观测台站，这些台站的观测数据每天通过INTERNET网传向美国的数据存储中心，IGS还几乎实时地综合各数据处理中心的结果，并参与国际地球自转服务IERS的全球坐标参考系维护及地球自转参数的发布。使用者也可免费从INTERNET网上取得观测数据及精密星历等产品。3.5.1.2 GPS定位原理GPS设备可接收到可用于授时的准确至纳秒级的时间信息；用于预报未来几个月内卫星所处概略位置的预报星历；用于计算定位时所需卫星坐标的广播星历，精度为几米至几十米（各个卫星不同，随时变化）；以及GPS系统信息，如卫星状况等。当GPS接收机接收到三颗或三颗以上的卫星信号后，就可以计算出接收机所在的大地坐标，如果接收到四颗卫星，还可以计算出海拔高程，同时，卫星系统的时间信号也传送到了GPS上。GPS设备对收到的卫星信号，进行解码或采用其它技术，将调制在载波上的信息去掉后，就可以恢复载波。严格而言，载波相位应被称为载波拍频相位，它是收到的受多普勒频 移影响的卫星信号载波相位与GPS设备本机振荡产生信号相位之差。一般在GPS设备钟确定的历元时刻量测，保持对卫星信号的跟踪，就可记录下相位的变化值，但开始观测时的GPS设备和卫星振荡器的相位初值是不知道的，起始历元的相位整数也是不知道的，即整周模糊度，只能在数据处理中作为参数解算。相位观测值的精度高至毫米，但前提是解出整周模糊度，因此只有在相对定位、并有一段连续观测值时才能使用相位观测值，而要达到优于米级的定位 精度也只能采用相位观测值。GPS定位分为单点定位和相对定位（差分定位）。单点定位就是根据一台GPS设备的观测数据来确定GPS设备位置的方式，它只能采用伪距观测量，可用于车船等的概略导航定位。相对定位（差分定位）是根据两台以上GPS设备的观测数据来确定观测点之间的相对位置的方法，它既可采用伪距观测量也可采用相位观测量，大地测量或工程测量均应采用相位观测值进行相对定位。 在定位观测时，若GPS设备相对于地球表面运动，则称为动态定位，如用于车船等概略导航定位的精度为30至100米的伪距单点定位，或用于城市车辆导航定位的米级精度的伪距差分定位，或用于测量放样等的厘米级 的相位差分定位（RTK），实时差分定位需要数据链将 两个或多个站的观测数据实时传输到一起计算。 在定位观测时，若GPS设备相对于地球表面静止，则称为静态定位，在进行控制网观测时，一般均采用这种 方式由几台GPS设备同时观测，它能最大限度地发挥GPS的定位精度，专用于这种目的的GPS设备被称为大地型接收机，是GPS设备中性能最好的一类。目前，GPS已经能够达到地壳形变观测的精度要求，IGS的常年观测台站已经能构成毫米级的全球坐标框架。举例说明，假设恒星在17710米的高度，这是一种高轨道与精密定位的观测方式，以此恒星为圆心画一个圆，而地面设备位置正处于球上面。再假设第二颗恒星距离大家19320米，而地面设备正处于这两颗球所交集的圆周上，现在再以第三恒星做精密定位，假设高度20930米，即可进一步缩小范围到二点位置上，但是其中一点位置极有可能在太空的某一点，因此，必须舍弃这一参考点选择另一点为位置参考点。如果要获得更精确的定位，则必定要在测量第四颗恒星，从基本的物理观念上来说，以信号传输的时间乘以速度即是地面设备与恒星的距离，将此测得为虚拟距离。在GPS的测量上，实际测算的是无线信号，速度几乎达到光速，时间短得惊人，甚至只要0.06秒，时间的测量需要两个不同的时钟，一个时钟装置于恒星上以记录无线电信号传输的时间，另一个时钟则装置在接收器上，用以记录无线电信号接收的时间，虽然恒星传送信号至接收器的时间极短，但时间上并不同步，假设恒星与接受器同时发出声音给地面设备，地面设备会听到两种不同的声音，这是因为恒星从17710米远的地方传来，所以会有延迟的时间，因此，地面设备可以延迟接收器的时间，以延迟的时间光速，就是接收器到恒星的距离，此即为GPS的基本定位原理。3.5.2 GISGIS(Geographical Information System，地理信息系统)早已不限于地理学研究和应用的领域，目前已与各行各业和人们的日常生活产生了千丝万缕的联系，更重要的是它的应用领域还在不断扩大，甚至可伸及企业信息化的过程中。3.5.2.1 GIS概述 - GIS是计算机科学、地理学、测量学和地图学等多门学科的交叉，它是以地理空间数据库为基础，采用地理模型分析方法适时提供多种空间的和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。 - 从表现形式来看，GIS表现为计算机软硬件系统，其核心是管理、计算、分析地理坐标位置信息及相关位置上属性信息的数据库系统。它表达的是空间位置及所有与位置相关的信息，所以，GIS又是地球空间实体的再现和综合，其信息的基本表达形式是各种二维或三维电子地图。因此，GIS也可简单定义为“用于采集、模拟、处理、检索、分析和表达地理空间数据的计算机信息系统”。 - GIS最早起源于20世纪60年代“要把地图变成数字形式的地图，便于计算机处理分析”这样的目的。1963年，加拿大测量学家R.F Tomlinson首先提出了GIS这一术语，并建成世界上第一个GIS(加拿大地理信息系统CGIS)，用于自然资源的管理和规划。那时的GIS注重于空间数据的地学处理。 - 20世纪70年代以后，随着计算机软硬件水平的提高，以及政府部门在自然资源管理、规划和环境保护等方面对空间信息进行分析、处理的需求，GIS得到了巩固和发展。 - 进入20世纪80年代，GIS的应用领域迅速扩大，商业化的软件开始进入市场，其应用从基础信息管理与规划转向空间决策支持分析，地理信息产业的雏形开始形成。 - 20世纪90年代以后，伴随着计算机技术和网络技术的迅猛发展，GIS的应用也日趋深化和广泛，在国土资源、农业、气象、环境、城市规划等领域成为常备的工作系统。尤其是1998年前美国副总统戈尔提出“数字地球”的概念以来，GIS在全球得到了空前迅速的发展，广泛应用于各个领域，产生了巨大的经济和社会效益。 - 我国GIS的发展自20世纪80年代初开始，以1980年中国科学院遥感应用研究所成立全国第一个GIS研究室为标志，经历了准备(19801985年)、发展(19851995年)、产业化(1996年以后)3个阶段。尤其是近年来，国内出现了不少优秀的国产GIS软件。 3.5.2.2 GIS的最新发展 - 日趋与计算机信息技术融合 近年来随着计算机软、硬件技术和通信技术的高速发展，GIS技术也得到了迅速的发展和更广泛应用，并日趋与主流IT技术融合，成为信息技术发展的一个新方向。 GIS发展的动力一方面来自于日益广泛的应用领域对GIS不断提高的要求；另一方面，计算机科学的飞速发展为GIS提供了先进的工具和手段。许多计算机领域的新技术，如面向对象技术、三维技术、图像处理和人工智能技术都可直接应用到GIS中；同时，由于空间技术的迅猛发展，特别是遥感技术的发展，提供了地球空间环境中不同时相的数据，使GIS的作用日渐突出，GIS不断升级并能提供存储、处理和分析海量地理数据的环境。 组件式GIS技术的发展，使之可以与其他计算机信息系统无缝集成、跨语言使用，并提供了无限扩展的数据可视化表达形式。 -动态、多源、多维化 最新GIS技术将逐渐摆脱先前的主要处理静态的、二维的、数字式的地图技术的约束，而从传统的静态地图、电子地图发展到能对空间信息进行可视化和动态分析、动态模拟，支持动态的、可视化的、交互的环境来处理、分析、显示多维和多源地理空间数据。 其中，可视化仿真技术，能使人们在三维图形世界中直接对具有形态的信息进行实时交互操作；虚拟现实技术以三维图形为主，结合网络、多媒体、立体视觉、新型传感技术，能创造一个让人身临其境的虚拟的数字地球或数字城市。 先进的对地观测技术、互操作技术、海量数据存储和压缩技术、网络技术、分布式技术、面向对象技术、空间数据仓库、数据挖掘等技术的发展都为GIS的发展和创新创造了新的手段。 -第四代GIS技术随着计算机硬件性能的提高以及面向对象、网络和数据挖掘等主流IT技术的发展，在科技部有关部门的倡导下，目前国内学术界又提出了第四代GIS技术的概念。第四代GIS技术将主要有如下特点。 支持“数字地球”或“数字城市”概念的实现，从二维向多维发展，从静态数据处理向动态发展，具有时序数据处理能力。 基于网络的分布式数据管理及计算、Web-GIS和B/S体系结构，用户可以实现远程空间数据调用、检索、查询、分析，具有联机事务管理(OLTP)和联机分析(OLAP)管理能力。 面向空间实体及其相互关系的数据组织和融合，具有矢量和遥感影像数据互动等多源数据的装载与融合能力，多尺度比例尺数据无缝融合、互动。 具有统一的海量数据存储、查询和分析处理能力、基于空间数据的数据挖掘和强大的模型支持能力。 具有与其他计算机信息系统的整体集成能力。例如与MIS、ERP、OA等各种企业信息化系统的无缝集成；微型、嵌入式GIS与各种掌上终端设备集成，如PDA、手机、GPS接收设备等。 具有虚拟现实表达及自适应可视化能力，针对不同的用户出现不同的用户界面及地图和虚拟现实效果。4 系统配置方案4.1 系统硬件配置方案系统硬件配置主要由网络设备、系统主机设备构成。下面按系统硬件拓扑结构图来阐述系统硬件配置方案：图系统硬件拓扑图4.1.1 网络设备4.1.1.1 防火墙根据系统网络功能要求，硬件防火墙应该能实现高数据量过滤、地址映射、安全审计、病毒防御、容错机制、自动侦测线路状态、自动寻找替代路径等功能；至少同时支持50000个连接数，至少配备2个百兆WAN口，4个百兆LAN口。4.1.1.2 路由器根据系统网络功能要求，路由器应该能实现数据的高速稳定路由、支持组建VPN网络、自带2个百兆LAN口、2个百兆WAN口，考虑到以后系统扩容的需要，还需考虑路由器的扩展能力。4.1.1.3 交换机根据系统网络功能要求，交换机应采用8口交换机,接口全配,线全配。4.1.2 系统主机设备通信服务器：通信服务器至少使用一台配备双至强CPU的企业级PC SERVER。GIS服务器：GIS服务器至少使用一台配备四至强CPU的企业级PC SERVER。WEB应用服务器：WEB应用服务器至少使用一配备双至强CPU企业级的PC SERVER。数据库服务器：GIS服务器至少使用一台配备四至强CPU的企业级PC SERVER。4.2 系统软件配置方案4.2.1 数据库根据系统现有用户数及将来的扩展，数据库管理系统选用Oracle 10G， 4.2.2 操作系统系统所有服务器，均建议采用Windows2000 Server操作系统。4.2.3 软件配置表4.2.3.1 系统应用软件软件名称用途数量系统应用软件定位服务软件定位服务器软件1业务应用服务软件业务应用服务器软件1地理信息服务软件地理信息服务器软件1通信服务软件通信服务器软件1接口服务软件接口服务器软件14.2.3.2 操作系统、数据库管理软件软件名称用途数量操作系统软件Windows Server操作系统数据库操作系统业务服务器操作系统通信服务器操作系统接口服务器地图服务器5数据库管理软件Oracle 10G企业版数据库服务器管理软件14.2.3.3 中间件软件名称用途数量WEB中间件应用中间件WebLogic1GIS中间件电子地图中间件Arcgis地理服务器基础软件15 GPS设备要求5.1.1 基本要求1) 通信协议：GPS设备与系统间通信协议应满足GPS设备通信协议的要求。2) 外观：外观表面无凹痕、划伤、裂缝、变形、锈蚀、霉斑、灌注物溢出等缺陷，涂（镀）层不会起泡、龟裂或脱落，文字符号及标志清楚、美观。3) 材质：全金属镀膜外壳，符合绝缘、无毒害、无放射性的要求。4) GPS终端工作可靠；功耗低，待机功耗1W，工作功耗20W；操作维修方便。5) GPS终端及固件设计为每天24h持续稳定工作，采用软件狗随时监测主控程序，正常运行时无须外部干预；GPS终端随时监控网络连接，采用智能拨号，不受通信网络的错误及故障的影响，在网络恢复正常时能主动发起连接，及时与控制中心正常通信。6) 可靠性：GPS终端的平均无故障时间(MTBF)为20000h。5.1.2 性能要求1) 使用环境 温度范围：-25+70 相对湿度：5%95% 储存温度：-2570 工作电压：直流+8V+30V （配有超电压保护装置） 最高电压：80V2) GPS定位 接收通道：12并行通道 接收频率：L1（1575.42MHZ） 定位精度：10m 无SA 速度精度：0.1/s 无SA 更新率：1/s 连续 速度：515m/s 加速度：4g3) GSM/GPRS通讯 通信标准：符合ESTI GSM 2+标准 工作频率：EGSM900/GSM1800 (GSM Phase 2+) 发射功率：2W（EGSM900）、1W（GSM1800） 数据速率：上传 26.8Kbits/s、下载53.6Kbits/s 支持通讯协议：TCP/IP5.1.3 功能要求5.1.3.1 定位报告功能终端设备能够根据命令要求，定时回答当前的位置；终端设备能够根据命令要求，把多次位置信息，在一次报告中压缩发送回中心；终端设备能够根据命令要求，停止相应的位置报告要求；终端设备能够根据命令要求，在位置发生变化时主动报告信息到中心；终端设备在不能够及时锁定定位卫星时，在位置报告中报告上次位置信息，并在位置报告中进行区别。5.1.3.2 区域进/出报告 终端能够根据电子围栏参数设置，跟踪报告车辆进入指定围栏的时刻、离开围栏的时刻、在围栏中停留时长、指定围栏中某些部件（发动机、车门）的状态报告。终端能够保存32套电子围栏参数，监控中心首先通过指令对终端的电子围栏参数进行生成、下发、是否启用设置，终端根据指令要求定时检查车辆当前位置信息与围栏参数之间的关系，当满足指令设置要求时，给监控中心发送区域相关报告。5.1.3.3 盲区补报功能 终端盲区补报功能是指监控中心在发送要求终端连续实时报告位置信息指令时，车载终端处于没有通信信号物理条件，移动网络或监控中心对指令进行缓存，当车载终端恢复到信号覆盖区，终端接收该指令，需要把被延误的位置信息记录从历史记录中取出，报告给监控中心。对是否需要盲区补报，监控中心可以发送指令进行设置。5.1.3.4 缓存重发功能 缓存重发功能指终端执行连续实时报告过程中或在发生告警时，车载终端处于通信信号盲区，需要把发送的报告信息进行保存，当终端到达信号覆盖区，立即进行重发处理。终端是否支持缓存重发，监控中心和授权手机可以通过指令进行设置。5.1.3.5 状态采集功能终端能够检测车辆发动机状态改变、车门开关状态等，发动机从运转状态到停止运行，发动机从停止到点火，终端能够采集，并根据命令进行主动报告。5.1.3.6 历史记录功能终端根据命令要求，定时记录车载终端的位置信息在终端的内存中；终端根据命令要求，停止自动记录车载终端的位置信息。终端根据命令要求，停止报告压缩历史位置记录。终端根据命令要求，压缩报告指定某段时间内历史位置记录。终端设备能够保存设备断电的时间记录，再次通电时，自动报告上次断电的时间记录；终端总共能够保存12000条历史轨迹。5.1.3.7 里程统计终端能够从某时刻开始计数车辆行驶的里程，并根据命令要求，在每次实时位置报告的带上相对上次的报告时的里程差，监控中心根据终端的实时位置报告，能够计数出车辆任意两点间的行驶里程数。终端里程统计的启用、清零都可以通过监控中心的指令来远程控制。终端里程统计实现是计算在发动机点火条件下，车辆速度的累计，并进行必要的软件修正得到。5.1.3.8 超速告警 终端能够根据电子线路分段要求对车辆超速进行检查，同时能够对车辆全局限速进行检查。当两者都启用时，只检查一个，优先考虑电子线路中电子围栏对速度的限制。当终端检查到车辆运行速度超过某指定速度时，主动向中心报告超速时的位置及相关信息，车辆从超速回归到正常范围时，终端发送位置及相关信息，并包括车辆在超速期间的最高速度。同时终端在车辆超速过程中发送告警声音提醒驾驶员。5.1.3.9 被劫报警一旦驾驶员遇到抢劫，马上按动隐蔽劫警按钮，系统将自动向监控中心报警并自