摘 要：本文簡要介紹了GPS系統(tǒng)對車輛進行科學的、系統(tǒng)的、綜合的管理，通過實時監(jiān)控和處理車輛定位、統(tǒng)一調(diào)度指揮，實現(xiàn)城市照明管理現(xiàn)代化。

關(guān)鍵詞 GPS系統(tǒng) 車輛管理 通信功能

一、GPS系統(tǒng)簡介

GPS是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(Global Positioning System)的簡稱，是美國于1994年建成，主要用于軍事用途的衛(wèi)星導(dǎo)航與定位。GPS定位技術(shù)的出現(xiàn)，特別是在民用領(lǐng)域的應(yīng)用，給車輛、輪船等交通工具的導(dǎo)航定位提供了具體的實時能力，通過車載GPS接收機，駕駛員能夠隨時知道自己的具體位置；通過車載電臺將GPS定位信息發(fā)送給調(diào)度指揮中心，控制中心能及時掌握車輛的具體位置和運行情況。目前，GPS已廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，并發(fā)揮出巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。

GPS在城市道路照明領(lǐng)域的應(yīng)用，主要用于維護車輛的運行管理。隨著城市建設(shè)的發(fā)展，路燈設(shè)施不僅遍布城市大街小巷，并且不斷向城鄉(xiāng)結(jié)合部以及城區(qū)外拓展，使得路燈維護車輛的運行范圍越來越廣，運行成本越來越高，運行管理的難度也越來越大。采用GPS管理技術(shù)可以對車輛進行科學的、系統(tǒng)的、綜合的管理，通過實時監(jiān)控和處理車輛定位、統(tǒng)一調(diào)度指揮、掌握車輛運行情況，對于提高管理效率、降低維護成本、實現(xiàn)城市照明管理現(xiàn)代化，具有十分重要的意義。

二、GPS車輛管理系統(tǒng)的組成

GPS車輛管理系統(tǒng)是一個以地理信息系統(tǒng)(GIS)為平臺，車輛定位信息為依據(jù)，以無線通信為媒介的綜合信息技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)，是利用GPS接收機、無線通信、地理信息技術(shù)對移動車輛進行監(jiān)控、調(diào)度、指揮的新型車輛管理系統(tǒng)。GPS系統(tǒng)由控制中心、車載移動終端、 無線通信網(wǎng)絡(luò)三部分組成。

控制中心是整個系統(tǒng)的核心，由計算機及其網(wǎng)絡(luò)組成，采用無線通訊技術(shù)，通過呼叫應(yīng)答、調(diào)度派單的形式，實現(xiàn)車輛調(diào)度指揮。結(jié)合GIS地理信息，接收車載移動終端上傳的車輛信息，跟蹤和顯示車輛定位以及車輛運行情況，實現(xiàn)對管轄區(qū)域內(nèi)的車輛進行遠程調(diào)度和監(jiān)控管理。

車載移動終端是指被監(jiān)控車輛和安裝在車輛上的GPS設(shè)備，由GPS接收單元、無線通信單元、控制單元、顯示單元以及天線組成。車載移動端通過無線通信網(wǎng)絡(luò)與控制中心進行雙向信息傳輸，接收GPS衛(wèi)星定位信號，對車輛狀態(tài)進行跟蹤檢測，并將檢測信息傳送到控制中心，同時接收控制中心的調(diào)度指揮信息。

無線通信網(wǎng)絡(luò)是車載移動終端與控制中心信息交互的通道，完成控制中心調(diào)度指令及時、準確地傳送給車載移動終端，以及車載移動終端的GPS定位信息（精度、緯度、時速和航向等）、應(yīng)答信息或請求服務(wù)等信息準確及時回傳給控制中心，完成控制中心和車載移動終端之間信息傳輸。

三、監(jiān)控中心的主要功能

控制中心由服務(wù)器和控制工作站組成，由GIS和GPS應(yīng)用管理軟件構(gòu)成軟件平臺，接收、處理和顯示車載移動終端回傳定位信息，并具有以下功能。

(1)GIS電子地圖功能

采用GIS地理信息電子地圖作信息平臺，能夠反映區(qū)域內(nèi)交通道路以及地形、地物等標志，具備無級縮放功能、鷹眼功能、平滑快速移動功能、道路動態(tài)標注功能、標記自動避讓功能、經(jīng)緯度顯示功能、地物查詢功能以及電子地圖的編輯修改和打印功能等。

(2)GPS監(jiān)控顯示功能

根據(jù)車載移動終端回傳的車輛定位信息，按照一定的要求，實時、動態(tài)、準確的顯示在當前電子地圖的窗口中、并具有多窗口功能，多目標、分組監(jiān)控功能、單目標鎖定跟蹤和地圖自動切換功能、界限設(shè)定和報警功能、顯示目標軌跡功能、誤差調(diào)整功能以及多種形式的報警提示功能等。

(3)數(shù)據(jù)查詢功能

目標車輛信息應(yīng)能按照一定的數(shù)據(jù)庫形式記錄、保存，以供后期調(diào)用，并按照一定的表格形式進行顯示和查詢，具有目標車輛信息查詢功能、歷史數(shù)據(jù)回放功能、GPS監(jiān)控調(diào)度操作功能、定時呼叫功能、車輛調(diào)度功能、監(jiān)控通話功能等。

(4)數(shù)據(jù)庫管理功能

數(shù)據(jù)庫管理功能是一組功能完善的操作工具，具有維護和操作簡單的特點，應(yīng)具有車載終端的添加、修改和刪除功能、車輛信息的添加和修改和刪除功能、系統(tǒng)管理員權(quán)限的設(shè)置功能、日志查詢和維護功能、車輛移動終端軌跡查詢和維護功能、報表打印功能、記費報表生成和打印功能等(如通信費、車載終端通信費，車輛油料消耗等費用)。

四、車載移動終端的主要功能

車載移動終端主要由GPS接收單元、控制單元和無線通訊單元三部分組成，完成GPS車輛數(shù)據(jù)定位、車載電話通訊、液晶顯示調(diào)度信息。其中GPS接收單元接收美國全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)定位信號源，計算出車輛的偽距信息，提供車輛所在位置的經(jīng)度、緯度、航向、移動時速等。控制單元完成數(shù)據(jù)接口、協(xié)議、格式轉(zhuǎn)換，文本顯示，以及命令設(shè)置和功能控制等。無線通訊單元負責完成數(shù)據(jù)傳輸、語音通信等。

車載移動終端回傳控制中心的數(shù)據(jù)內(nèi)容至少應(yīng)包括：車輛ID號、經(jīng)緯度、時速、航向、時間、車輛狀態(tài)等。回傳模式應(yīng)至少具有二種數(shù)據(jù)回傳模式：定時數(shù)據(jù)回傳（按預(yù)定的時間間隔回傳定位數(shù)據(jù)）：點名數(shù)據(jù)回傳（按控制中心點名的車輛回傳定位數(shù)據(jù)）。

五、通信系統(tǒng)的主要功能及選擇

通信服務(wù)系統(tǒng)由通信模塊和通信網(wǎng)絡(luò)組成，其功能主要是在車載移動終端與監(jiān)控中心之間進行數(shù)據(jù)傳輸，確保各車載移動終端發(fā)出的車輛GPS信息、傳感器信息和中央處理機送出的指令和差分修正信號，在車載移動終端與監(jiān)控中心之間進行穩(wěn)定傳送。

GPS通訊系統(tǒng)目前廣泛采用的是公網(wǎng)GSM（全球移動通訊系統(tǒng)）數(shù)字通訊方式，不需要獨立建網(wǎng)。其最大的特點是利用我國覆蓋面最廣、功能最強、用戶最多的GSM數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)，作為數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)媒介，實現(xiàn)跨省市的全國性數(shù)據(jù)雙向?qū)崟r通信。具有通訊成本低、可靠性高、抗干擾能力強、不受通訊線路限制、使用方便、靈活，通訊快捷等優(yōu)點。

GSM通訊根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸方式的不同，有短信和GPRS（通用無線分組交換）兩種模式。短信模式又包括：“點對點”和“點對中心”兩種方式。所謂“點對點”短信服務(wù)模式，即車載終端和監(jiān)控中心都采用類似手機的短信收發(fā)通信模塊。最大的優(yōu)點是價格低廉，無額外的網(wǎng)絡(luò)開銷，通信成本較低。但該模式有延時時間較長、短信收發(fā)通信模塊數(shù)據(jù)處理能力較低的缺點，僅適用于車輛較少的情況。所謂“點對中心”短信服務(wù)模式，即短信上行時，車載終端短信通信模塊將GPS信息和要發(fā)往的目的站信息，以及其它信息一同發(fā)給短消息交換中心(SMSC)，再由短消息交換中心轉(zhuǎn)發(fā)給互聯(lián)網(wǎng)短信網(wǎng)關(guān)(ISMG)，最后經(jīng)專線數(shù)字數(shù)據(jù)傳送網(wǎng)(DDN)或Interner路由送至監(jiān)控中心進行處理；短信下行時，監(jiān)控中心將控制命令、差分修正信號和要發(fā)往目的站信息短信，經(jīng)專線數(shù)字數(shù)據(jù)傳送網(wǎng)或Internset路由至互聯(lián)網(wǎng)短信網(wǎng)關(guān)，再經(jīng)過短消息交換中心，轉(zhuǎn)發(fā)給車載終端短信通信模塊。它的優(yōu)點是數(shù)據(jù)處理能力強，時延小，適用于車輛較多的情況。但該短信服務(wù)模式網(wǎng)絡(luò)開銷較大，需自建路由器，申請IP地址。若采用專線數(shù)字數(shù)據(jù)傳送網(wǎng)方式，還存在租用線路的費用。

所謂GPRS服務(wù)模式，即車載終端的GPS信息上傳時，GPRS通信模塊將包括GPS信息在內(nèi)的GPRS分組和專用APN（接入點名）信息，經(jīng)基站發(fā)送到GPRS服務(wù)支持節(jié)點(SGSN)，服務(wù)支持節(jié)點與GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(GGSN)進行通信，GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點對分組數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的處理，再經(jīng)專用數(shù)字數(shù)據(jù)傳送網(wǎng)（DDN）或Internt路由送至監(jiān)控中心；監(jiān)控中心控制信息下行時，將標識有車載終端地址的分組數(shù)據(jù)包，通過專用數(shù)字數(shù)據(jù)傳送網(wǎng)或Internet路由，經(jīng)網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點接收，再轉(zhuǎn)發(fā)到服務(wù)支持節(jié)點，繼而傳送到車載單元。GPRS是一種向第三代移動通信模式過渡的技術(shù)，優(yōu)點是數(shù)據(jù)傳輸速率高，鏈路建立時間短，數(shù)據(jù)處理能力強，通信成本低，安全性高。但該GPRS模式網(wǎng)絡(luò)開銷較大，需自建路由器，申請專用APN和IP地址，安裝RADIUS Server（認證服務(wù)器）。若考慮安全性而采用專線數(shù)字數(shù)據(jù)傳送網(wǎng)方式（DDN），還存在租用線路的開銷。

根據(jù)上述GSM通訊模式的特點，盡管GPRS模式具有比短信模式更多的優(yōu)點，但是在道路照明車輛管理的GPS系統(tǒng)中，目前選擇GSM短信通訊模式的“點對點”方式，或者采用“點對中心”的Internet路由方式，應(yīng)該是比較經(jīng)濟合理的。