论文--GPS与地图设计

1、基于GPS的车辆监控系统的设计与开发学院：信息院 班级：计0802 姓名：季正波摘要GPS车辆监控系统通过准确的定位，配合通信技术以及电子地图，可以对车辆进行实时路线监控和状态监控。危险车辆在有物品准备运输时，先从服务器端的电子地图上搜索起点和终点间的路径，在行驶的过程中，服务器端一直接收客户端发送的位置信息，并在地图上显示出当前的路径信息，对接收到的数据信息与路线进行比对，在危险车辆偏离路径时，服务器端及时的发送警报信息，使危险车辆立即停止，达到对车辆实时监控目的。本设计采用了visual studio 2008作为开发环境，本文论述了在开发软件工具下需求分析、设计电子地图、开发客户端与服务

2、器通信的全过程。测试证明：用Visual studio 2008来开发这个地图，并配合百度API是灵活有效的。关键词：车辆监控 电子地图 GPS通信 路线图1电子地图的标注我们国家在对待此类危险车辆的管理一直是很重视的，一开始主要依靠数据统计的方法对已经发生的运输车辆的事故发生率进行统计，再结合个人风险和社会风险的数据评估，来保护车辆行驶安全。但这种方法需要大量的数据进行分析，比较繁杂。早期的交通运输管理与服务手段已不能适应交通运输业的需求，城市智能运输系统得到了迅猛的发展。智能运输系统，就是采用先进的电子技术、信息技术、通信技术等高新技术，形成一种信息化，智能化，社会化的新型现代交通系统。G

3、PS移动车辆监控系统在我国的发展主要从90年代初期开始，在这期间GPS移动车辆监控系统的发展经历两次起落，第一次在1991年到1995年，由于市场尚未形成，而且技术尚未完善，因此在这一阶段GPS应用产品一直未形成规模。从1999年开始随着作为系统瓶颈问题的通讯网络通过采用GSM（全球移动通信系统）的应用而找到了新的出路，GPS应用产品走上了快速发展的道路。欧美等发达国家一般采用全球卫星定位系统，专门对特殊车辆进行全程监督，给驾驶员提供远程信息服务，来实现对于危险的提前预警。在美国，GPS技术主要用于交通物流业中的货运跟踪、货运调度。如UPS公司将拥有的十万多货车都安装了GPS设备，实现长途运输

4、实时监控和市内物流的配送调度，有效地提高了车辆的使用效率。日本是车辆监控与导航系统应用最成功的国家之一，70年代初日本开始研究综合车辆交通控制系统，气候不断发展GPS、地图匹配和语音导航技术，各种车载监控系统产品不断在市场涌现。全球定位系统（GPS）车辆监控系统通过准确定位，配合通信技术一级电子地图，可以对车辆进行实时路线监控，便于管理着调度管理，引导车辆避开拥塞路段，缓解交通压力。对车辆的状态监控，可以实现报警求助。GPS车辆监控系统的车载终端可以接收GPS卫星定位状态（经度、纬度、高度），并产生车辆的各种报警信息和状态信息。GPS车辆监控系统是把卫星定位技术、地理信息技术（GIS）、现代通

5、信技术结合在一起的高科技系统。它是利用安装在车辆上的GPS信号接收机接收位置信息，并将其接收到的位置信息及其他信息利用通信技术传递到监控中心，监控中心根据接收到的信息进行GIS显示处理，去顶监控车辆的位置和状态，多车辆进行跟踪、调度和管理。良好的社会和经济效益使GPS车辆监控技术成为国内外关注的热点。GPS车辆监控系统结合了3S技术（GIS、GPS、RS）、通信技术等前沿技术，可监控车辆的运行轨迹和行驶状态，为车辆的安全运行、安全警报方面提供了帮助。本文的主要目的是解决交通运输中的车辆定位监控和车辆在陌生环境中的导航问题，进而建立车辆的导航、车辆的监控、车辆的报警等综合的车辆管理系统。系统分为

6、车辆监控中心和车载导航系统两大部分。车辆监控中心通过车载GPS回传的车辆定位信息实现对车辆位置、车辆运行状态监控并将车辆行驶的轨迹以动画的方式显示在电子地图上。在电子地图里添加个人标注是很实用功能，他可以让用户在地图上加入自己所需要的元素，更重要的是标注的添加是后面驾车路线生成的基础功能。在地图上添加特定的标注首先我们要获得鼠标点击位置的经度纬度，添加对click的监听，然后在点击位置加上标注。在这里我们要完成地图的模糊搜索功能，这个功能自身是比较简单的，但却不能够满足用户对各种各样查询的需求，我们可以添加上视野内搜索和周边搜索这样比较实用的搜索功能。我首先创建一个搜索的类，然后再定义各种不同

7、的功能。2车辆监控系统的查询在这里我们要完成地图的模糊搜索功能，这个功能自身是比较简单的，但却不能够满足用户对各种各样查询的需求，我们可以添加上视野内搜索和周边搜索这样比较实用的搜索功能。三种搜索功能相互间是有联系的，在模糊搜索之后，我们会获得当前的视野，通过getbounds()函数，就能完成视野内搜索功能。周边搜索是传递四个参数：搜索地名的关键字、经度、纬度、搜索范围。3车辆监控系统的路径生成路径的查询在日常生活中是对人们外出游玩帮助最大的，要解决起点如何能到达终点的问题。路径的查询分为两种情况：一，是知道起点和终点的地名，输入起始点名称，得到路径。二，是通过点击地图任一位置设置起点和终点

8、，得到路径。对于第一种按地名查询路径，我根据实际需求加入了模糊搜索功能，当用户用关键字查询时，可以列出一个列表供用户选择，确定起始点地名后，再生成相应的路径。第二种生成路径，我就是要获得点击位置的经度纬度，定义一个最短路径的driving实例，再传递起始点的经度纬度参数，就能够得到用户所需要的自驾游路线图。在搜索起始点的时候，为了让页面干净好看，把不必要的结果展示暂时隐藏起来，当需要它们的时候，再展开。在生成路径的时候，在地图边侧用文字具体显示出途中所经过的路径名。用户还可以在点击文字说明的时候得到地图上所显示的位置。在某些情况下，用户需要改变几个途经的位置来满足自己的需求，在这里只需要在定义

9、路径实例的时候加入enableDragging功能就能实现了。4车辆监控系统的信息传递功能当用户得到起始点之间的路径后，在行驶的过程中要保持车辆和服务器之间的通信，及时接受车辆的经度纬度信息，在车辆偏离路径时发出警报。5 html页与winform函数调用在完成这个功能前，首先要把车辆的起始点信息传给winform窗体，在这里我们调用window.external.timer1_Tick(e.point.lng, e.point.lat);函数，JavaScript通过window.external调用C#公开的方法。即由ObjectForScripting属性设置的类的实例中所包含的公共方法

10、。这里我定义了一个时钟函数timer1_Tick()来实现车辆位置的不断发送功能。通过调用函数timer1_Tick()，把模拟车辆的标注位置参数传递给winform窗体，为接下来的UDP通信做准备。6判断是否偏移路径在获取了这些点之后，剩下的就是需要判断车辆是否偏移路径的算法。我把路径分为很多的线段，每个线段取三个距离，分别是：两个端点到车辆模拟点的距离，模拟点到直线的距离。虽然点到直线的距离是最短的一条，但是我们还要判断点到直线的垂线与直线的交点是否在线段的延长线上。若是在延长线上，就要把模拟点到直线的距离舍去。我们把有效的距离取出来，用简单的冒泡排序选择最短的一个距离和设定的误差值进行比

11、较，当最短有效距离大于误差值就进行报错。在这个章节，具体的展示了一个比较完整的基于GPS的车辆监控系统的制作过程，首先采用百度地图API作为调用，来完成地图的加载和一些基本功能的实现，在此基础上，先介绍了添加标注的方法，还有其重要性。然后，为了让地图适应广大用户，加入了三个不同的又相互间关联的搜索功能：模糊搜索、视野范围内搜索、周边搜索。接下来阐述了两种不同路径的生成方法。这两种路径的生成里，第二个路径的产生加入了一个范围内搜索功能，因为用在地图上任意地点打上的起点（终点）一般都不是在特定的重要点，所以需要找一个最近的POI点作为起点（终点）。在此基础上再利用第一种计算路径的函数就能完成打点路

12、径的生成。本章比较重要的是最后简单的GPS功能是如何实现的。首先是介绍了服务器与客户端之间的UDP通信，在实现了两者之间经度纬度数据流的完好传送的基础上，再来处理历经上的信息。在获得了生成路径的点的经度纬度信息之后，根据三种距离的判断，最后实现了报错的功能。本系统的设计开发基本上实现了电子地图应有的基本功能，还加上了服务器与客户端通信，来实现初级GPS功能，用户通过使用电子地图添加自己的标注信息，查询相关地点，生成起始点间的路径，并在驾车的时候有实时位置定位和安全报警。这个实时警报的功能是利用了UDP通信技术，主要是为了解决特殊车辆在道路上的行驶规范问题。不同的车辆有时会有不同的行驶规范，需要

13、服务器端来特殊解决，为其及时纠正路径。就是相同的车辆，在有时交通堵塞或是其他状况，需要改行其他道路的时候，也需要服务器端及时的给予帮助信息。我的车辆管理系统还存在很多可以改进的地方，在我的课题设计中对车辆的实时监督主要是地理位置信息的对比，并没有考虑到时间以及相关的客流量分析等内容。接下去的改进工作还有很多，服务器端不仅仅接受和发送简单的数据信息，还能够对车辆的具体行驶方案进行安排，在有特大隐患时，服务器端要能够及时强制停止车辆的行驶，确保安全在完成硬件部分的设计后，在系统的使用过程中还有一些问题，主要是三个方面：第一方面，虽然具有固定IP地址的网络通信看来很可靠，但在复杂的外部因素或通信软件

14、的局限性影响下出现通信故障时，会导致GPS不能连接到网络通信服务，从而造成定位的失败；第二方面，工作站因为不同的用户有其不同的上网方式，多种原因的网络异常会导致通信受阻，不能实时接收车辆信息；第三方面，GPS定位设备在安装到车上时，在恶劣的环境，加上移动的目标，也会发生定位的实效。为了解决上面的GPS车辆监控系统响应慢，稳定性和安全性不高的不足，将来可以用改进的三层结构来构成系统框架，用Oracle数据库作为后台的GPS车辆监控信息管理系统设计方案，来设计GPS车辆行使信息数据库，完善GPS车辆管理系统的界面设计，还有中间件和软件设计。后台数据库采用功能强大的Oracle数据库，可以提供规模更

15、大的多用户服务。还可以加入一些使用的小功能，在GPS车辆管理中，加上监控记录的查询、接受、打印、存储功能，便于管理人员对危险车辆的行驶进行管理调度，能够更合理的安排运输路线的计划，台高效率和节约成本。参考文献1 Andrew S.TanenbaumComputer Networks(Fourth Edition) M 北京：清华大学出版社，2008.52 郭常圳，李云锦ASP.NET网络应用开发例学与实践M 北京：清华大学出版社2008 3 陈刚, 陈勤 高效学习CSS布局之道：通过244个范例掌握网页样式与布局技术M北京：科学出版社，2009 4 Thomas H. Cormen Charles E.Leiserson Ronald L.Rivest Clifford Stein 算法导论M 北京：机械工业出版社，2009.95 谢希仁计算机网络M 北京：电子工业出版社，2008.16 张跃庭,顾彦玲等ASP.NET从入门到精通M .北京：清华大学出版社20087 卫振林，裴拯等ASP程序设计与应用M 北京：机械工业出版社，20098 崔良海ASP.NET网络编程实用教程：C#版M .中国林业出版社.20109 裴拯 ASP实用教程