基于GPS定位的车辆调度管理系统.docx

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基于GPS定位的车辆调度管理系统

基于GPS和无线网络的

车辆调度管理系统

大唐高鸿数据网络技术股份有限公司

2005.1

前言

大唐高鸿公司提供的车辆调度管理系统（最新软件版本3.0），采用Client（客户机）/Server（服务器）模式，以gpsOne/GPS技术为基础，综合运用GIS（GeographicInformationSystem，地理信息系统）技术、CDMA1X移动通信技术，可广泛用于各种车辆、船舶和其它移动目标的位置跟踪、指挥调度、应急救急等。

同时，所配移动终端具有全球定位、防盗报警、监听录音、紧急求助、车况记录、车载电话、移动上网、图像传输等功能。

本系统最大的特点在于：

✧采用gpsOne/GPS定位，gpsOne技术可以最大限度缩少定位盲区；

✧支持CDMA1X数据传输；

✧同时支持通过GSM/CDMA短信中心和GSM/CDMA前置机两种通讯方式，能满足位置服务商和集团用户的不同需要；

✧有C/S模式、B/S模式，人性化操作，自动换图，无缝拼接；

✧支持手机短信查询。

一、项目综述

军用车辆主要承担军需物质及其它相关运输保障任务，工作繁重，传统的管理手段已经不能适应军用规模化的货物运输。

建立新型的车辆监控调度系统对于方便及时的进行车辆监控和调度、及时掌握各种车辆的运行状态、及时准确的调度车辆并达到节约运输成本的目的有着重要的意义。

大唐高鸿数据网络技术股份有限公司利用公司在GPSOne/GPS、GIS、CDMA等专项技术领域的优势和车辆跟踪、定位、防盗等产品研制、生产的经验，为部队进行车辆的调度管理、GIS地图管理提供最佳的解决方案。

实施该方案的积极意义在于：

（1）实时掌握本部队车辆位置及运行状态，发送各种指令、信息，指挥调度车辆；有效的提高车辆周转速度，大大降低运输成本。

提高车辆使用率及工作效率，有效降低车辆空驶率。

（2）部队管理人员能随时随地了解运输车辆的行踪，方便调度和管理，确保运送物质及时准确地到达目的地。

（3）部队可实时查询委托运输货物目前所在位置及运输情况，大大提高运输效率，确保军队后勤保障工作的顺利完成。

（4）能有效的管理车辆和驾驶员，杜绝驾驶员公车私用，人为地拖延运输时间等现象的发生。

（5）能够增加车辆和驾驶员的安全系数。

（6）提高部队的信息化管理水平，提升部队的战斗力。

二、系统方案

2.1系统简介

目前，大唐高鸿数据网络技术股份有限公司在引进国外先进技术的基础上，成功开发出适合国内使用的基于公众移动通信网络的车辆调度管理系统。

该系统分为C/S和B/S两种模式，可运行于多种系统平台，用SQLServer2000或者ORACLE数据库为中心数据库。

在系统中综合运用了gpsOne/GPS定位技术、CDMA无线通讯技术、GIS技术、计算机数据处理等先进技术，可广泛用于各种车辆的位置跟踪、指挥调度、应急救急等。

系统在设计时，除实现定位跟踪的基本功能外，还着重考虑了安全、实用、可扩充以及便于维护等方面的问题，具体如下：

1.对登陆用户进行鉴权，同时对访问中心的各个车载gpsOne/GPS终端也进行了过滤处理；在数据传输过程中采用加密传输，确保数据的安全。

2.由于整个系统完全自主研发，大唐高鸿数据网络技术股份有限公司具有完全的知识产权，在实际使用中对于不同的用户需求均能进行相应的调整，并可以根据业务的扩展进行改进；

3.系统的信息收发和用户操作均有日志，以便于用户分析判断。

4.系统提供了完整的用户使用手册和友好的界面设计，并采用了网络自动重连和系统状态记录等功能，在系统故障（断电或系统重启等）后能够根据状态记录迅速恢复原有状态，提高了系统的可维护行和容错性。

同时，我公司的gpsOne/GPS车辆调度管理系统是一个完全开放的平台，由我公司完全自主开发的，我们可以提供全部的基础数据，以便与ERP等系统实现基础数据的相互交换。

系统对gpsOne/GPS定位终端查询的方式可以是手机短信查询、基于客户端软件的C/S系统查询和基于浏览器的B/S系统查询等。

2.2方案论证

现将GPS、gpsOne的定位原理和三种查询方式进行论述，并针对军用车辆运输管理的基本情况，结合网络通信技术的发展前景、系统投资等因素，为军用局选择最佳的方案。

2.2.1GPS定位原理

GPS是美国从20世纪70年代开始研制，于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。

GPS系统是由距离地球2万多公里基本均匀地分布在6个轨道平面内的24颗人造卫星不断发射定位信号，用户通过GPS接收设备（接收机）接收3颗或3颗以上的GPS卫星信号，经信号处理而获得用户位置、速度等信息的系统。

利用GPS系统能够实现导航和定位的功能。

GPS定位系统示意图

GPS定位的主要优点：

Ø定位信号覆盖范围广，可全球、全天候工作；

Ø定位精度高,一般精度15米，差分达1米，相位差分定位精度可达毫米级。

GPS定位的主要缺点：

Ø存在定位盲区：

要求GPS天线对天空有良好可视性，地下车库、城市高楼密集区、树阴下、阴雨天的户外区域等均存在定位信号丢失情况，如果引起GPS定位终端接收的卫星信号不足，会无法定位，形成定位盲区。

大唐高鸿公司通过将GPS技术和CDMA通信技术相结合，通过CDMA2000－1X技术/CDMA短信将GPS信息回传监控中心，与GIS结合，从而实现了对车辆的监控、调度等功能。

在CDMA2000－1X工作模式下，和gpsOne相比，这种定位模式定位速度比较快，可以几秒钟定一次位。

2.2.2gpsOne定位原理

gpsOne定位技术是结合了GPS定位技术和CDMA网络AFLT定位技术的一种综合定位技术。

gpsOne定位技术的目的和优势是以一种低成本的方式解决了GPS定位的盲区问题。

在GPS定位终端可以定位的区域，gpsOne具有和GPS一样的定位精度；在城市峡谷、室内、隧道、地下等天空被遮挡的GPS定位盲区，gpsOne技术可以通过CDMA网络收到GPS信号，加上gpsOne定位终端得到的一些CDMA网络参数，由这些参数就可以确定gpsOne终端的位置。

由于在目前的城市建设中，高楼林立，室内、地下车库比较多，造成了一定的GPS定位盲区，如果这些区域有CDMA网络信号，gpsOne技术仍然能够定位。

因此，gpsOne技术在城市中具有比较好的定位效果。

另外一个重要方面是，gpsOne定位终端和GPS定位终端相比，不会显着增加定位终端的成本。

gpsOne定位速度比GPS＋CDMA2000－1X方式要慢一些，需要20~30秒定一次位。

2.2.3系统构架比较

实现定位功能的系统平台构架有手机短信查询、基于客户端软件的C/S模式基于浏览器的B/S模式以及混和架构模式四种。

下面分别加以阐述。

2.2.3.1基于手机短信的查询平台

其实现的功能和原理都比较简单，不需要地图平台的支持，只需要GIS数据库，因而其投入的成本低。

典型的基于手机短信的查询平台结构如下：

系统的监控中心主要由一个GIS数据库和一个定位服务器构成（其它部分由联通现有网络提供）。

对gpsOne终端定位流程如下：

1.用户手机发送查询命令到定位服务器；

2.定位服务器发送定位查询命令到gpsOne平台；

3.gpsOne平台发送定位查询命令到gpsOne定位终端；

4.gpsOne定位终端向gpsOne平台返回相关位置信息；

5.gpsOne平台向定位服务器返回gpsOne定位终端相关位置信息；

6.定位服务器根据返回的位置信息与GIS数据库进行匹配，得到被查询的gpsOne定位终端的地理位置信息；

7.定位服务器向用户手机发送被定位gpsOne终端的地理位置信息。

对GPS+CDMA2000-1X终端的流程比较简单：

1.用户手机发送查询命令到定位服务器；

2.定位服务器发送定位查询命令（通过短信）到GPS＋CDMA2000－1X车载终端；

3.GPS＋CDMA2000－1X车载终端向定位服务器返回位置信息；

4.定位服务器向用户手机发送被定位GPS＋CDMA2000－1X车载终端的地理位置信息。

手机查询的问题是：

返回的信息不是完整的GIS地图信息；另外手机作为查询的终端，只能用短信查询，因而实时性差，只适合被查询终端数量不多、实时性要求不强的场合，不能满足物流公司实时调控的要求。

2.2.3.2基于客户端软件的C/S模式

基于C/S模式的系统，监控中心主要由定位服务器、监控端和地图与GIS数据库组成。

每一个监控端都需要安装专门的C/S模式客户端监控软件，客户端监控软件可以提供诸如定位、实时跟踪、防盗、预警、告警、侦听等复杂的功能，因而功能强大。

但是由于每个监控端需要地图控件、地图与GIS数据库平台的支持，因而投入的成本相对较高；同时，由于每个监控端需要安装客户端监控软件，因而降低了系统的灵活性，只能安装了客户端监控软件的机器才能进行操作。

gpsOne终端定位流程如下：

1.监控端或者用户手机发送查询命令到定位服务器；

2.定位服务器发送定位查询命令到gpsOne平台；

3.gpsOne平台发送定位查询命令到gpsOne定位终端；

4.gpsOne定位终端向gpsOne平台返回相关位置信息；

5.gpsOne平台向定位服务器返回gpsOne定位终端相关位置信息；

6.定位服务器向监控端返回被定位gpsOne终端额相关位置信息；

7.监控端得到位置信息后，和地图与GIS数据库进行匹配，得到被查询的gpsOne定位终端的地理位置信息，然后在地图平台上显示或者向用户手机发送被定位gpsOne终端的地理位置信息。

对GPS＋CDMA2000－1X终端定位流程：

1.监控端或者用户手机发送查询命令到定位服务器；

2.定位服务器发送定位查询命令（通过短信）到GPS＋CDMA2000－1X终端；

3.GPS＋CDMA2000－1X终端向定位服务器返回位置信息；

4.定位服务器向监控端返回被定位GPS＋CDMA2000－1X终端额相关位置信息；

5.监控端得到位置信息后，和地图与GIS数据库进行匹配，得到被查询的GPS＋CDMA2000－1X终端的地理位置信息，然后在地图平台上显示或者向用户手机发送被定位GPS＋CDMA2000－1X终端的地理位置信息。

2.2.3.3基于浏览器的B/S模式

基于B/S模式的系统，监控中心主要由通信网关服务器、Web服务器和地图与GIS数据库组成。

而监控端非常简单，用户通过浏览器就可以实现诸如定位、实时跟踪、防盗、告警等功能。

基于B/S模式的系统在功能、性能和投入上介于短信模式和C/S模式之间。

WebServer上需要安装诸如MapXtreme的地图发布系统，但是对监控端没有要求，只要能够访问WebServer的指定网页就可以了，非常灵活。

在任何的上网的机器上都可以根据系统分配的帐号、密码就可以实现规定权限的功能。

B/S模式的监控系统适合于功能要求相对简单，需要多个监控端、灵活查询的场合。

gpsOne终端定位流程如下：

1.监控端（浏览器）或者用户手机发送查询命令到Web服务器；

2.Web服务器发送定位查询命令到通信网关服务器；

3.通信网关服务器发送定位查询命令到gpsOne平台；

4.gpsOne平台发送定位查询命令到gpsOne定位终端；

5.gpsOne定位终端向gpsOne平台返回相关位置信息；

6.gpsOne平台向通信网关服务器返回gpsOne定位终端相关位置信息；

7.通信网关服务器向WebServer返回被定位gpsOne终端额相关位置信息；

8.WebServer根据收到的位置信息和地图与GIS数据库进行匹配；

9.WebServer向监控端（浏览器）发布基于电子地图的地理位置信息，或者通过通信网关服务器向用户手机发送被定位gpsOne终端的地理位置信息。

对GPS+CDMA2000-1X终端定位流程：

1.监控端（浏览器）或者用户手机发送查询命令到Web服务器；

2.Web服务器发送定位查询命令到通信网关服务器；

3.通信网关服务器发送定位查询命令到GPS＋CDMA2000－1X终端；

4.GPS＋CDMA2000－1X终端向定位网关服务器返回相关位置信息；

5.通信网关服务器向WebServer返回被定位GPS＋CDMA2000－1X终端相关位置信息；

6.WebServer根据收到的位置信息和地图与GIS数据库进行匹配；

7.WebServer向监控端（浏览器）发布基于电子地图的地理位置信息，或者通过通信网关服务器向用户手机发送被定位GPS＋CDMA2000－1X终端的地理位置信息。

2.3结论

GPS＋CDMA2000－1X方式下，存在定位盲区问题，好处是定位速度比较快。

gpsOne定位系统可以解决GPS定位的盲区问题，并且不会增加用户的成本，而且CDMA网络覆盖比较良好，可以在全国范围内实现对车辆等移动目标的定位、跟踪。

目前大唐高鸿数据网络技术股份有限公司提供的gpsOne/GPS定位系统，针对军用局的功能需求建议中心采用C/S架构，并以B/S架构为补充增加系统的灵活性，并在此基础上提供短信的查询功能。

同时，赛洛克的车载GPS+CDMA2000-1X终端可以同时支持GPS定位和gpsOne定位功能，可以在用户需要时分别选用不同的定位方式，满足用户对于定位速度、定位盲区、使用费用等方面的平衡。

综上所述，利用gpsOne/GPS定位方式实现对车辆位置跟踪、调度等功能的最优解决方案是：

采用C/S架构为主,B/S架构、短信查询架构为补充

；车载终端可以根据需要选用gpsOne终端、无gpsOne功能的GPS+CDMA2000-1X终端或者有gpsOne功能的GPS+CDMA2000-1X终端。

●终端定位技术选择

性能指标

gpsOne+CDMA1X

GPS+CDMA1X

定位精度

<15米

<15米

定位盲区

少，在GPS盲区但有CDMA信号覆盖情况下<200米

有，城市峡谷、地下、室内等接收GPS卫星数量不足情况下。

定位实时性（车辆定位反应速度）

20～30秒

<3s（CDMA1X建立后）

<20s（CDMA短信）

价格

低

高

⏹说明：

gpsOne难以满足系统提出的实时性指标要求。

●C/S和B/S选择

项目

C/S

B/S

功能

强大

简单

实时性

很好

●定位反应速度：

与通信网关/定位服务器同步，基本无延迟。

较差

●定位反应速度：

一般在15s左右，如果车载终端数量比较大，Web客户端数量比较多时，延迟更大。

灵活性

差：

需要客户端安装必备软件和地图。

好：

只需要浏览器即可。

适用场合

对于功能要求比较强大的客户端，建议选用C/S模式，主要考虑因素是C/S模式在支持强大功能的同时可以保证系统的性能指标。

对于个别功能简单的客户端，可以选用B/S模式，提供简单的定位、查询功能等。

⏹说明：

在Web模式下，如果要达到系统要求的性能指标也可以，但是对系统硬件提出了更高的要求，也意味着更高的硬件成本。

三gpsOne/GPS车辆调度管理系统

3.1概述

根据市场调研和行业客户的反馈信息，大唐高鸿数据网络技术股份有限公司推出了全新的gpsOne/GPS车辆调度管理系统解决方案，软件最新版本3.0，以gpsOne/GPS、CDMA1X技术为基础，综合运用GIS、CDMA移动通信、专家辅助决策等先进技术，可广泛用于各种车辆、船舶和其它移动目标的位置跟踪、指挥调度、应急救急等。

同时，所配移动终端具有全球定位、防盗报警、监听录音、紧急求助、车况记录、车载电话等功能。

3.2系统结构

车辆调度管理系统由gpsOne/GPS终端、CDMA传输系统和监控中心三部分组成。

其系统结构如图3-1所示。

图3-1gpsOne/GPS车辆调度管理系统结构

●gpsOne/GPS终端

定位终端负责接收GPS卫星信号、从CDMA网络得到GPS卫星信号以及测量并得到一定的CDMA网络参数，并将这些参数处理后发送给CDMA网络中的gpsOne平台。

●传输系统

传输系统由Internet、交换机/路由器、短信网关SMG、短信中心SMSC（或短信收发前置机）、CDMA网络组成，它负责定位终端与监控中心之间的数据传输。

●监控中心

监控中心是整个系统的核心，直接影响系统的稳定、有效运行。

它从gpsOne平台取得gpsOne终端的位置信息、从GPS终端取得GPS终端的位置信息，与电子地图匹配，即可实现车辆的位置显示、跟踪。

同时，监控中心的调度、控制指令等通过CDMA1X/SMS传输系统下达给gpsOne/GPS终端。

监控中心在软件上由四部分组成：

定位服务器、通讯网关服务器、Web服务器和GIS数据库、客户端。

⏹定位服务器负责接收用户查询、对终端进行定位查询操作、进行位置演算、向C/S监控端发送位置信息等功能。

⏹通信网关服务器负责与gpsOne平台、与CDMA2000－1X传输平台、SMG交互，负责与gpsOne/GPS终端的双向通讯。

⏹地图和GIS数据库又称地图数据库服务器，完成位置信息和电子地图与GIS数据信息的匹配。

⏹Web服务器完成网页和电子地图的发布。

⏹客户端：

包括C/S、B/S模式和手机短信。

C/S和B/S的选取根据各个工作点的功能要求进行选择。

大唐高鸿公司的系统采用的是SQLServer或者ORACLE数据库、MapXtreme地图发布平台，发布MapInfo格式的电子地图。

整个系统由大唐高鸿数据网络技术股份有限公司自主开发完成，在系统设计时就已经考虑了平台的可扩展性，可以在同第三方协调软件接口的基础上实现与第三方软件的集成；系统具有开放的gpsOne/GPS监控接口。

3.3系统功能

3.3.1系统实现功能

系统可以对各车辆的位置信息进行采集并将信息中的经纬度信息进行坐标转换，经过先进的电子地图匹配技术、在地图上实时显示车辆的位置、不断对位置信息进行刷新；对所有入网车辆的调度指挥、车辆控制、信息管理、跟踪监控、报警处理、数据备份等功能，具体功能如下：

1、安全保障

✍✍系统24小时监视车辆运行状态，监听车辆呼叫信息，一旦发现紧急情况，迅速启动应急预案进行救援，同时将有关信息及时传达到相关部门和相关责任人；当出现环境、交通异常，车辆偏离预定路线、违规行驶时，监控中心主动向被监控对象发出警告信息。

2、指挥调度

✍✍用户可以对系统内所有车辆进行实时位置查询，了解车辆动态分布情况，对车辆进行动态调度。

3、电子地图（图标菜单）

✍✍包括地图的无级放大、缩小，漫游，距离测量，周长、面积测量，放大镜功能，圆形、多边形、矩形区域地理目标查询，点选目标查询，激活选中车辆，图层管理，显示全图，打印等功能。

4、操作员管理（下拉菜单）

✍✍对操作员（管理员）账号、密码进行管理。

3、用户管理（下拉菜单）

✍✍车队管理：

对行业、单位、单位车辆信息管理。

✍✍gps（One）用户管理：

入网用户管理。

✍✍用户信息查询：

对任一入网用户的档案信息进行查询。

4、显示控制（下拉菜单）

✍✍图层控制：

显示或隐藏指定图层。

✍✍用户列表：

显示当前所有在线用户。

✍✍目标样式管理：

指定不同车辆在电子地图上的显示图案。

✍✍选择地图：

手动选择不同的地图。

✍✍距离测量：

测量地图上两点之间的距离。

5、终端通信（下拉菜单）

✍✍监听：

通过监控中心对车辆内部进行监听。

✍✍信息发送：

通过监控中心向车载终端发送调度信息或别的信息提示。

✍✍解除警报：

用户报警后解除。

✍✍一次定位：

对指定车辆进行一次跟踪定位。

✍✍定时回报：

设定车辆固定时间间隔报告位置信息。

✍✍停止回报：

取消车辆定时回报位置信息。

6、跟踪（下拉菜单）

✍✍启动跟踪：

对所有在线车辆进行位置跟踪。

✍✍结束跟踪：

取消对在线车辆的连续跟踪。

✍✍历史轨迹回放：

对指定车辆的历史运动路线回放。

✍✍单用户连续跟踪：

对指定用户进行连续位置跟踪。

7、统计与打印（下拉菜单）

✍✍数量统计：

统计所有在线用户和报警用户数量。

✍✍报警记录打印：

打印用户报警情况。

✍✍用户位置信息打印：

打印用户历史位置记录。

✍✍地图打印：

打印当前地图。

3.3.2gpsOne/GPS定位终端功能

Ø单次定位：

接收授权用户或监控中心请求发送经、纬度信息。

Ø连续定位：

按授权用户或监控中心设定时间间隔连续发送经、纬度信息。

Ø车内监听：

用户手机或监控中心遥控打开车内监听系统监听车内通话、发动机声音等。

Ø被动报警：

兼容多种汽车防盗器，汽车防盗器发出报警时自动向用户手机或监控中心发送告警信息。

Ø主动报警：

紧急求助时按下车内报警按钮向监控中心和预设手机发送报警信息。

Ø电话功能：

可根据军用运输的特殊需求，增加语音等其他功能。

3.4系统特点

3.4.1成熟的短信网关技术

短信传输作为车辆调度管理系统通信方式之一，必然需要接入短信网关——20辆车以内可以通过前置机方式，数量大于20以上则采用短信网关方式。

大唐高鸿数据网络技术股份有限公司有自己完全自主知识产权的短信网关接入系统，利用该系统接入运营商的网关非常简单。

3.4.2成熟的监控中心软件和终端硬件产品

大唐高鸿数据网络技术股份有限公司开发的gpsOne/GPS的车辆调度管理系统C/S以及B/S版，在西部车网上试运行近十个月，在国内已经有了一些成功案例，为多家客户成功提供车辆、船舶等移动目标的位置服务，性能可靠稳定。

3.4.3完善的技术服务保障体系

大唐高鸿数据网络技术股份有限公司可以根据用户的要求，添加、定制终端和后台的功能，提供完整的用户使用手册、人员培训和上门协助服务。

3.4.4系统其他优点

1.可靠性高、费用少。

2.车载系统集成度高，稳定性好，安装简便、隐蔽。

3.系统设计完全是自主进行，可根据不同用户的特殊要求，进行有针对性的设计、开发和修改。

4.监控范围广，在CDMA系统允许的条件下可实现全国自动漫游。

5.投资小，易实现，无需建立专网，无需申请频点进行数据通信。

6.后台可以支持不同厂家gpsOne/GPS终端。

3.5系统性能指标

3.5.1系统容量

●通信网关服务器

系统如果采用单个通信网关服务器，容量与硬件配置、终端在线数量、信息速率有关，一般可以上千辆。

系统如果采用负载均衡通信网关服务器，总容量可以根据具体的终端数量进行扩充，理论上没有极限值。

●定位服务器

理论上没有极限值。

考虑到实时性要求，单台定位服务器容量1～5千辆。

系统如果采用负载均衡定位服务器，系统容量可以成倍增加。

●Web服务器而言：

单个Web服务器，内存配置要求2G字节，可以支持并发用户近200个。

纵上所述，系统的设计是基于灵活扩展和分布式计算技术基础上的，完全能够满足部队运输管理的需要。

3.5.2定位精度

室外GPS卫星可见条件下：

单点绝对定位精度小于15米，差分模式下工作可达1米。

GPS卫星不可见，CDMA网络覆盖情况下：

最差200米。

3.5.3实时性

gpsOne定位：

●C/S模式监控端查询gpsOne定位终端位置的响应时间：

≤20s。

●B/S模式监控端查询gpsOne定位终端位置的响应时间：

≤30s。

GPS定位：

●C/S模式监控端对GPS定位终端告警的响应时间：

≤3s；

●