差分GPS技術(shù)在車輛監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

隨著我國(guó)城市建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，車輛日益增多，交通運(yùn)輸?shù)慕?jīng)營(yíng)管理和合理調(diào)度，警用車輛的指揮和安全管理已成為公安、交通系統(tǒng)中的一個(gè)重要問題。過去，用于交通管理系統(tǒng)的設(shè)備主要是無線電通信設(shè)備，由調(diào)度中心向車輛駕駛員發(fā)出調(diào)度命令，駕駛員只能根據(jù)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確認(rèn)自己的方位甚至迷路。因此，從調(diào)度管理和安全管理方面，其應(yīng)用受到限制。GPS定位技術(shù)的出現(xiàn)給車輛、輪船等交通工具的導(dǎo)航定位提供了具體的實(shí)時(shí)的定位能力。通過車載GPS接收機(jī)使駕駛員能夠隨時(shí)知道自己的具體位置。通過車載電臺(tái)將GPS 定位信息發(fā)送給調(diào)度指揮中心，調(diào)度指揮中心便可及時(shí)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(tǒng)的主要有：車輛GPS定位與無線通信系統(tǒng)相結(jié)合的指揮管理系統(tǒng)；應(yīng)用GPS差分技術(shù)的指揮管理系統(tǒng)。下面介紹這兩種管理系統(tǒng)的工作原理與設(shè)備構(gòu)成。


1. 車輛GPS定位管理系統(tǒng)

車輛GPS定位管理系統(tǒng)主要是由車載GPS自主定位，結(jié)合無線通信系統(tǒng)對(duì)車輛進(jìn)行調(diào)度管理和跟蹤。已經(jīng)研制成功的如車輛全球定位報(bào)警系統(tǒng)，警用GPS指揮系統(tǒng)等。分別用于城市公共汽車調(diào)度管理，風(fēng)景旅游區(qū)車船報(bào)警與調(diào)度，海關(guān)、公安、海防等部門對(duì)車船的調(diào)度與監(jiān)控。

監(jiān)控中心部分的主要功能有：

◆ 數(shù)據(jù)跟蹤功能。將移動(dòng)車輛的實(shí)時(shí)位置以幀列表的方式顯示出來。如車號(hào)、經(jīng)度、速度、 航向、時(shí)間、日期等。
◆ 圖上跟蹤功能。將移動(dòng)車輛的定位信息在相應(yīng)的電子地（海）圖背景上復(fù)合顯示出來。 電子地（海）圖可任意放大、縮小、還原、切換。有正常接收與隨意點(diǎn)名接收兩種接收方式。 還可提供是否要車輛運(yùn)行軌跡的選擇功能。
◆ 模擬顯示功能?？蓪⒁阎哪繕?biāo)位置信息輸入計(jì)算機(jī)并顯示出來。
◆ 決策指揮功能。決策指揮命令以通信方式與移動(dòng)車輛進(jìn)行通信。通信方式可用文本、代碼或語音等，實(shí)現(xiàn)調(diào)度指揮。
車載部分的主要功能有：
◆ 定位信息的發(fā)送功能。GPS接收機(jī)實(shí)時(shí)定位并將定位信息通過電臺(tái)發(fā)向監(jiān)控中心。
◆ 數(shù)據(jù)顯示功能。將自身車輛的實(shí)時(shí)位置在顯示單元上顯示出來。如經(jīng)度、緯度、速度、航向。
◆ 調(diào)度命令的接收功能。接收監(jiān)控中心發(fā)來得調(diào)度指揮命令,在顯示單元上顯示或發(fā)出語音。
◆ 報(bào)警功能。一旦出現(xiàn)緊急情況，司機(jī)啟動(dòng)報(bào)警裝置，監(jiān)控中心立即顯示出車輛情況、 出事地點(diǎn)、車輛人員等信息。
車輛GPS定位屬于單點(diǎn)動(dòng)態(tài)導(dǎo)航定位。其定位精度約為100M量級(jí)。為了提高定位精度，可采用差分 GPS技術(shù)。

2. 應(yīng)用差分GPS技術(shù)的車輛管理系統(tǒng)

若采用一般差分GPS技術(shù)，每輛車上都應(yīng)接收差分改正數(shù)，這樣會(huì)造成系統(tǒng)過于復(fù)雜，所以實(shí)際應(yīng)用中多采用集中差分技術(shù)。

工作原理：每一輛車都裝有GPS接收機(jī)和通信電臺(tái)，監(jiān)控中心設(shè)在基準(zhǔn)站位置，坐標(biāo)精確已知。 基準(zhǔn)點(diǎn)上安置GPS接收機(jī)，同時(shí)安裝通信電臺(tái)、計(jì)算機(jī)、電子地圖、大屏幕顯示器等設(shè)備。 工作時(shí)，各車輛上的GPS接收機(jī)將其位置、時(shí)間和車輛編號(hào)等信息一同發(fā)送到監(jiān)控中心。 監(jiān)控中心將車輛位置與基準(zhǔn)站GPS定位結(jié)果進(jìn)行差分求出差分改正數(shù)，對(duì)車輛位置進(jìn)行改正， 計(jì)算出精確坐標(biāo)，經(jīng)過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后，顯示在大屏幕上。
這種集中差分技術(shù)可以簡(jiǎn)化車輛上的設(shè)備。車載部分只接收GPS信號(hào)，不必考慮差分信號(hào)的 接收。而監(jiān)控中心集中進(jìn)行差分處理，顯示、記錄和存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)通信可采用原有的車輛通信設(shè)備， 只要增加通信轉(zhuǎn)換接口即可。

由于差分GPS設(shè)備能夠?qū)崟r(shí)地提供精確的位置、速度、航向等信息，車載GPS差分設(shè)備還可以對(duì)車輛上的各種傳感器（如計(jì)程儀、車速儀、磁羅盤等）進(jìn)行校準(zhǔn)工作。

3. 應(yīng)用前景

汽車是現(xiàn)代文明社會(huì)中與每個(gè)人關(guān)系最密切的一種交通工具，據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅幾個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家的汽車保有量已有數(shù)千萬輛。因此車輛導(dǎo)航將成為未來20年中全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)應(yīng)用的最大的潛在 市場(chǎng)之一。預(yù)計(jì)到2000年，全世界用于車輛導(dǎo)航的總投資額的1/3。

在我國(guó)，特種車輛約有幾十萬輛。有關(guān)部門要求首先對(duì)運(yùn)超車、急救車、救火車、巡警車、迎賓車等特種專用車輛實(shí)現(xiàn)全程監(jiān)控、引導(dǎo)和指揮。目前使用車載GPS接收機(jī)進(jìn)行自主定位 的車輛很少，大量的開發(fā)應(yīng)用熱點(diǎn)在監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)上。

車載GPS導(dǎo)航設(shè)備在應(yīng)用上的發(fā)展方向，應(yīng)當(dāng)著重多衛(wèi)星系統(tǒng)、遠(yuǎn)距離監(jiān)控以及多功能顯示等幾個(gè)方面。
使用多衛(wèi)星系統(tǒng)，如GNSS系統(tǒng)（該系統(tǒng)在2000年后將成為綜合導(dǎo)航定位系統(tǒng)），進(jìn)行導(dǎo)航定位時(shí) 由于衛(wèi)星多，可以保證車輛實(shí)時(shí)定位的精度與可靠性。

對(duì)于用于調(diào)度指揮的監(jiān)控系統(tǒng)來說，監(jiān)控中心與其管轄的車輛之間由于通信電臺(tái)的功率有限， 其作用距離僅幾十公里。增大監(jiān)控作用距離，應(yīng)當(dāng)解決遠(yuǎn)距離通信問題。例如增加通信中繼站， 延長(zhǎng)作用距離，利用廣播或衛(wèi)星通信方式使監(jiān)控范圍覆蓋更大的地域。

監(jiān)控系統(tǒng)的功能應(yīng)當(dāng)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(huán)境的情況錄入存儲(chǔ)等。

所以說，GPS導(dǎo)航定位在公交、交通系統(tǒng)中的應(yīng)用前景是非常廣闊的。在開發(fā)車輛導(dǎo)航應(yīng)用的同時(shí)， 也將帶動(dòng)與其相關(guān)的通信技術(shù)、信息技術(shù)、控制技術(shù)、多媒體技術(shù)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展。