一种基于GPS/北斗卫星技术的车辆调度系统的设计

现代车辆调度系统是一种集全球卫星定位技术(GPS)、地理信息技术(GIS)和现代通信技术于一体的高科技项目。它将移动目标的动态位置(经度与纬度)、时间和状态等信息，实时地通过无线通信链路传送至控制中心，而后在具有地理信息查询功能的电子地图上进行移动目标运动轨迹的显示，并对目标的位置、速度、运动方向和车辆状态等用户感兴趣的参数进行监控和查询。目前此类系统主要采用的是GPS/GSM方式来完成定位通信要求，然而，单纯的GPS/GSM方式的车辆调度系统并不能完全的满足日常生活中的需要，例如在偏远西部地区，深山老林等，很尖锐的一个问题在于没有GSM信号，或者GSM信号被覆盖的情况下，车辆调度系统就完全失效了。另外出于战略方面的考虑，在某些非常时期(比如战争)美国可能关闭GPS卫星定位信号，如果我们的系统完全依赖于GPS，势必会造成极大的损失。由于以上问题，我们设计开发了基于GPS/北斗卫星的系统设计能够较好的解决这些问题。

2 “北斗”系统简介

我国于2000年底建立了我国自主研制卫星定位导航系统―“北斗一号”卫星定位导航系统。该系统是全天候、全天时提供卫星导航信息的区域导航系统，将主要为我国交通、运输、海上作业等领域提供定位导航服务。

同为定位系统，我国的“北斗”定位系统和美国的全球定位系统(GPS)又不同，GPS是被动式(广播式)的，收到信号即可定位，用户数量不受限制，但是无法实现通信功能;而“北斗”定位系统是主动式(应答式)的，通过与中心站建立联系实现定位功能，同时具有通信功能。“北斗”定位系统具有将通信与导航结合在一起的能力。利用两颗同步实点卫星就能进行双向信息交换，北斗导航定位卫星系统上、下行链路分别支持每秒200次定位或短信息业务，远高于Inmarsat-C/OmniTrack等系统的并发处理能力;范围覆盖中国大陆所有地区和海区，与电信蜂窝网络相比为真正意义上的无盲区覆盖。北斗卫星导航定位系统的主要系统组成为：

(A)北斗卫星：由2颗地球同步卫星(1颗在轨备用卫星)组成;

(B)北斗地面控制中心：由信号收发、信息处理、调度、时钟、测试分系统及配套设备五大部分组成;

(C)用户机：卫星导航定位用户的终端，服务范围分两种型号：普通型、指挥型。每台指挥型用户机可以控制100台普通型用户机;普通型用户机按运载方式分四种：便携型、车载型、舰载型、机载型等。

3 系统总体架构

本系统由车载终端、通信链路、中心服务器及监控终端组成，其总体结构如图1所示。车载终端完成车辆的定位、轨迹的存储及信息发送, 无线通信链路完成信息的交互,中心服务器完成与车载终端及监控终端的连接及数据存储,监控终端完成对车辆的监控。

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图1 系统总体结构图

3.1 系统工作原理

出现调度信息时，车载GPS接受机接受GPS卫星的定位数据，计算出自己的地理位置经纬度坐标，然后通过车载台的GSM模块将位置、状态、报警信息发送到控制中心，并存入数据库;当不能捕捉GSM信号时，启用北斗卫星定位系统，该系统具有定位和通信双重功能，将车辆的位置、状态等信息通过卫星系统发送到控制中心。

3.2 车载单元介绍

车载单元分为GPS部分和“北斗”部分。

GPS车载设备选用GSM/GPS一体机，配有标准串口,可输出NEMA-0183 标准GPS 定位数据,另外车载设备可进行语音通话和数据通信，通常情况下，车载台通过GSM短信的方式和控制中心联系。

“北斗”部分选用车载型用户终端，其技术指标为：

波束宽度：俯仰方向：25°～90°;水平方向0°～360°;

频率：采用L/S波段发/收，抗雨衰能力强，对雨雾衰减小于0.3dB;

接收频道数：≥2;

首次捕获时间：≤4秒;

失锁重捕时间：≤1秒;

接收信号误码率：≤10-5;

发射EIRP值：≥13 dBW;

发射频率偏移：≤2×10-7;

发射信号功率稳定度：

±0.5dB(一次最长发射信号周期);

±1 Db(24小时，工作环境条件);

发射信号载波抑制：≥30 dB;

功耗电源：直流10～32V 纹波≤1%，具备电源逻辑控制功能;

待机休眠状态功耗：300mW;

平均功耗：≤6W;

最大发射功率：≤20W;

在能接收到GSM信号时，车载单元的信息(位置以及其他请求服务信息)通过GSM网络传递GPS定位信息和发送消息;在接收不到GSM信号时，利用“北斗”系统的定位通信功能，安装在移动目标上的北斗用户机通过卫星向定位总站发出定位申请，定位总站根据所收到的两颗卫星信号，计算出目标位置的经度和纬度，并通过卫星传回到用户机，用户机得到位置信息，同时，该用户机所属的指挥机也得到该位置信息。指挥机把该位置信息直接传输到与之相连的定位数据服务器、GIS服务器