GPS的原理及应用Word文档格式.docx

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这就需要地面站监测各颗卫星的时间，求出钟差。

然后由地面注入站发给卫星，卫星再由导航电文发给用户设备。

GPS工作卫星的地面监控系统包括一个主控站、三个注入站和五个监测站。

GPS信号接收机

　GPS信号接收机的任务是：

能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行，对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理，以便测量出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间，解译出GPS卫星所发送的导航电文，实时地计算出测站的三维位置，位置，甚至三维速度和时间。

　静态定位中，GPS接收机在捕获和跟踪GPS卫星的过程中固定不变，接收机高精度地测量GPS信号的传播时间，利用GPS卫星在轨的已知位置，解算出接收机天线所在位置的三维坐标。

而动态定位则是用GPS接收机测定一个运动物体的运行轨迹。

GPS信号接收机所位于的运动物体叫做载体（如航行中的船舰，空中的飞机，行走的车辆等）。

载体上的GPS接收机天线在跟踪GPS卫星的过程中相对地球而运动，接收机用GPS信号实时地测得运动载体的状态参数（瞬间三维位置和三维速度）。

　　接收机硬件和机内软件以及GPS数据的后处理软件包，构成完整的GPS用户设备。

GPS接收机的结构分为天线单元和接收单元两大部分。

对于测地型接收机来说，两个单元一般分成两个独立的部件，观测时将天线单元安置在测站上，接收单元置于测站附近的适当地方，用电缆线将两者连接成一个整机。

也有的将天线单元和接收单元制作成一个整体，观测时将其安置在测站点上

GPS车载终端原理：

车载终端设备是GPS车辆监控管理系统的前端设备，安装在被监控的车辆上。

车载终端还可以隐秘地安装在各种车辆内，同时与车辆本身的油路、电路、门磁及车上的防盗器相连，可对车辆进行全方位的掌控。

　　车载终端设备主要由GPS接收机，GSM/GPRS收发模块，主控制模块及汽车防盗器、外接探头等各种外接设备组成。

　　GPS模块接收卫星的定位信号运算出自身的位置（经度、纬度、高度）、时间和运动状态（速度、航向），每秒1次送给单片机并存储，以便随时提供定位信息。

MCU单片机控制整个车载台的协调工作。

GSM/GPRS模块负责无线的收发传输。

FSK部分负责对数据的调制解调，接收中心的指令数据和发射车载台的报警等信息。

话音控制部分用于控制免提话筒耳机，监听MIC，FSK调制解调信号的缓冲，放大，匹配，转换等功能。

数字逻辑控制部分用于各种输入，输出的电平，脉冲信号的缓冲与驱动。

电源及省电控制部分用于对汽车电平与后备电平的自动切换，稳压滤波并通过车匙及报警器的触发控制睡眠与苏醒。

汽车防盗器部分负责对各探头的采集分析完成盗车报警的所有功能。

双控熄火/断油路控制器受控于监控中心及汽车报警器。

以下为其工作原理方框图：

货运行业车辆监控管理

针对以下问题设计本系统

·

货物状态不能实时查询，不能为客户提供实时和历史的货物情况

车辆不能定位跟踪，货物安全得不到保证

区域与线路监控要求突出，监控系统与货运单据配合不紧密

需要信息服务的用户不断增多，现存信息不完善，不统一　

业务地域广，车辆多，信息量大，烦琐的信息不能一目了然

功能模块

车辆监控模块－－实时查询、历史回放、报警中心、车辆状态

能够在实时查询车辆的位置信息，包括所在位置、行驶道路、速度、经纬度值、方向　、时间、GPS状态、设备编号等。

历史轨迹回放。

可显示过去某天某车辆行驶状态，包括车辆信息回传时间、车牌号、　该车当时的位置、速度、状态、方向等。

系统具有限界行驶、遥控断油断电、防盗报警等功能；

提供触发报警、移动报警、　速度报警、越界报警等报警功能

监控运输工具的工作状态，如气压、油压、电路等。

通讯中心－－单双向语音、收发短信、电子信号

车辆信息报告：

如车辆位置和状态信息，显示故障、报警、行驶方向等内容，并生成　相关报表，作为调度参考。

发送文字信息：

通过系统发送文字信息，如调度指令或路况信息等；

具有单呼、组呼　、群呼等功能。

单向监听：

紧急情况下，监控中心可以单向监听车内的情况。

双向通话：

实现监控中心与车辆上的人进行通话的功能。

通讯记录查询：

对历史通信记录或调度记录进行查询。

车辆管理模块－－车辆管理、司机管理

车辆信息管理包括：

车辆行驶记录、车辆维修和保养信息、车辆事故管理、出车记录　、年检记录等内容。

司机管理包括司机档案管理、费用管理、司机交接管理、司机业绩考评及违章记录等

作业管理模块－－运输管理、配载管理、优化调度、服务跟踪

驾驶员通过终端设备向信息中心汇报工作进程，监控中心有效控制整个运输作业过程　（发车时间、到货时间、卸货时间等）。

客户利用互联网可以提前预告车辆精确的抵达时间和获得大量有效配货信息，大大提　高回程配载效率。

调度人员和车辆能在任意时刻交流调度信息。

能做到真正意义上的就近调度、实时调　度、准确调度，提供企业工作效率。

将车辆的有关信息（如地点、路线规划、货物状态等）让用户通过互联网或打电话查　询，提高服务的准确率和客户满意度，

平台管理－－外部管理、内部管理

外部管理：

设置车辆标签、车辆刷新频率、当前位置颜色、报警开关、终端关闭时间　、报警速度、显示屏菜单等。

内部管理：

可对客户进行增加、删除、修改信息的管理；

可对客户拥有的功能进行增　加、删除、修改的管理。

客户定制服务－－线路优化、运费计划、流程再造

规划车辆的运行路线、运行区域，运行时间表等，调查运输任务的完成情况；

分析车　辆运行规律，优化路线。

依据地理信息系统制定更为合理的行车路线及优化整个运输过程中的燃料、维修、过　路费等成本费用，制定更加合理和精确的运费计划。

对基础运输数据进行管理，包括任务量、运输距离、运输容量等，减少车辆和人员　的等待时间，提高公司资产使用效率。

帮助客户整合公司业务体系，内容包括客户资料管理、公司运力评估、公司资源规划　等，有效提高整个公司业务体系的运行效率。

客运车辆监控调度系统

　　本系统主要由监控中心、GSM、GPRS网络、监控分中心、安装车载终端的车辆、GPS系统以及为上述部分之间提供通信的无线和有线网络组成，为企业提供长途客运车辆提供监控调度、信息服务、安防救援、行车历史记录、车辆/司乘人员统一信息管理等服务。

本系统功能完善，操作维护简便，满足大量数据处理的需要。

同时该系统需要具有良好的扩展性和开放性，能够平滑的与其他客运管理系统无缝对接，适应业务发展的需要。

功能介绍

实时车辆

　　对于所查询车辆的选择可以按单辆车、部分（分组）或全部车辆进行，选中车辆的实时位置信息和行驶数据信息将向管理中心报告。

位置信息包含经纬度值，行驶状态信息包括时间、速度、方向、设备故障信息等。

历史轨迹回放

　　车载终端上存储的历史轨迹记录可以由管理中心通过无线方式按照时间段提取后存储于管理中心，轨迹点可以在管理中心电子地图上回放以重现车辆的行驶过程。

报警功能

　　车载终端设备可配置手动或脚踏紧急报警开关，在有紧急情况如遇劫、求助等发生时，当驾驶人员按下按钮后车载终端会马上执行向管理中心的报警动作；

管理中心接收到报警信息后立即以声音提示并结合文字提示信息通知值班人员，配合电子地图上位置信息为值班人员提供及时完整的报警信息和处理流程。

语音监听

　　在一些特殊情况比如劫警发生后，可由车载终端主动向指定号码的固定或移动电话上拨号，使得监控中心可以监听车内情况。

遥控断油/断电

　　管理中心在确认警情发生或其他特殊情况下，可以向车载终端发送断油电指令，车载终端在接收到指令后将执行断油电的动作。

双向文字信息

　　车载终端配合外接的中文液晶显示屏可与管理中心之间实现车辆电招、调度、文字信息收发等功能。

越界/超速报警

　　由管理中心系统下发速度的上限值到车载终端并由车载终端保存该设置，在行驶过程中若判断实际行驶速度超出速度上限值立即执行向监控中心上报超速报警信息的动作；

中心系统亦可下发活动区域的属性数据到车载终端并由车载终端保存该设置，在行驶过程中若判断出不在活动区域内则立即执行向监控中心上报越界报警信息的动作。

管理中心系统记录报警信息并立即以声音提示并结合文字提示信息通知值班人员，配合电子地图上位置信息为值班人员提供及时完整的报警信息和处理流程。

车载电话

　　车载终端配备通话手柄和免提通话装置，使用者可以通过手动拨号和接听方式使用电话功能，亦可通过免提方式对来电自动接听。

车载黑匣子

　　车载终端设备可按照要求的时间间隔存储车辆的位置及状态信息，所存储的信息可通过无线方式传输到管理中心。

营运数据实时回传

　　车载单元可以与记价器接口，在针对出租或长途车应用中实时采集营运数据，营运数据包括：

载客起点、载客终点、载客里程、行驶路线、载客营业额、空车起点、空车终点、空车里程、载客量；

营运数据可以通过无线方式传输至管理中心，管理中心存储营运数据。

信息管理

　　管理中心提供对车辆、驾驶员等信息的录入、查询、编辑功能，管理中心可按单车或分类查询方式进行查询，亦可以组合查询条件进行查询。

统计报表功能

　　可按照实际业务需求对驾驶员、车队或所有车辆按天、周、月、年进行车辆营运生成统计报表；

对驾驶员、车队或所有车辆按天、周、月、年生成超速统计报表；

按天、周、年生成营运分析报表；

生成营运状况分析图表、载客时间段/路段分析图表。

所有报表支持修改功能。

系统结构示意：

图中PARTI部分为中心系统对外的数据通信接口，可提供GSM短消息和GPRS两种通信方式，在实际建设时可以根据需要选用；

PARTII部分为含电招调度功能时的配备部分，同样可以根据需要选用。

汽车租赁和设备租赁行业资产监控管理方案

　　在汽车租赁和设备租赁行业里，因为租赁方无法掌握资产位置和实际使用状态，目前普遍存在的骗租、过期不还、过度使用等情况对租赁企业效益造成负面影响。

中交虹桥针对行业管理难题，设计了特制功能，使租赁公司能够及时了解出租资产的动向，提高管理效率，降低资产损失。

主要功能：

车辆定位查询

　　系统建立起了租赁公司与移动资产之间迅速、准确、有效的信息传递通道。

租赁公司可以随时掌握移动资产状态。

同时，可以根据需要对车辆进行远程控制。

隐秘跟踪中交虹桥提供隐藏式GPS终端，安装此终端的车辆或设备将连续发送工作信号和位置信息到调度中心。

车辆管理

　　信息管理内容涵盖车辆的基本信息（如车牌号、车辆类型、吨位、颜色等）、安全纪录等。

系统将对车辆的这些信息进行采集、录入，而后向用户提供修改、删除以及查询功能。

黑匣子记录

　　自动记录租赁车辆行驶的时间、行驶路线和停车地点；

当租赁车辆不按所规定的线路行驶，系统将自动向监控中心发出报警信号，并显示目标车辆的位置和报警状态。

越界报警

　　租赁公司可以设定租赁车辆或设备的运行界限，当车辆或设备超出界限时，将自动向监控中心发出车辆越界报警，中心将自动对车辆进行实时跟踪。

轨迹记录/回放

　　系统可将被监控车辆或设备的运行轨迹自动记录下来，并能重复播放，为事后的分析或处理纠纷提供可靠的证据。

网络查询

　　在监控中心授权的情况下，租赁公司可通过Internet查询有关车辆或设备的实时运行状况。

危险品车辆监控管理

　　危险品具有爆炸、易燃、毒害、腐蚀、放射性等特性，在运输、装卸和储存保管过程中需要特别防护。

随着经济发展社会进步，道路危险品运输业日渐增多，对城镇、人群、河流的威胁越来越大，危险品运输的安全问题得到了越来越高的重视。

针对危险品运输行业特点，中交虹桥推出“危险品运输解决方案”。

　　该系统集成GPS车辆智能监控与图像传输功能，通过融合GPS、GIS、GSM/GPRS/CDMA等技术的分布式软件系统，实现对车、船等移动目标的定位、跟踪及控制，同时实现图像拍摄与回传及管理。

　　中交虹桥“危险品运输解决方案”主要包括行车记录设备和货物状态检测设备。

行车记录设备分为行车记录仪（俗称黑匣子）和全球定位系统（简称GPS）。

行车记录仪主要是对车辆运行过程实行数据记录，主要用于事后车辆运行过程的读取和回放，全球定位系统主要是对车辆运行状态进行实时监控，确保车辆运行安全。

行车记录仪和全球定位系统既可单装也可全装，其功能互为补充，为确保车辆运输安全起到了积极作用。

通过安装行车记录设备，不但使管理部门和运输企业对车辆的运行情况进行即时监控，方便了车辆调度，同时对车辆超速、违章停靠等行为能够发出指令给予纠正，尤其在车辆发生事故的时候，可以第一时间取得情况，及时赶赴现场，降低事故损失。

货物状态监控系统主要是通过一些专业传感器感受关键指标，如温度，气压，湿度等。

从而保证货物安全和意外状态的及时报警。

　该系统组网方式灵活，能够支撑具有多级分监控中心的大型监控系统，适用于运输管理、公安监控，使政府主管部门和运输企业对危险品运输车辆进行全面监控和管理，降低和避免违规事件、交通事故和恐怖事件的发生，同时能将车辆、驾驶员和货物的状态信息汇总为详细报表，为管理者进行分析和决策提供依据。

功能简介

车辆跟踪监控　　

　　监控中心可以随时掌握车辆状态，迅速下达调度命令。

还可以为车辆提供服务信息，有多种监控方式可供选择。

超速/停车报警　　

　　危险品运输车辆一般都有限速行驶的规定，并且运输途中不能随意停车。

监控中心可以预先设定限制速度，当车辆的行驶速度超过或者小于规定的阈值时，将自动发出报警信息。

以便监控中心采取措施控，提醒驾驶员注意速度或者要求驾驶员汇报情况。

历史轨迹纪录查询　　

　　危险品运输车辆在行驶过程中的轨迹信息将被纪录保存。

用户可查询选定时间段内指定车辆的历史数据，是事故分析的得力助手。

紧急报警　　

　　当车辆遭遇紧急情况时，只需要按下报警按钮，车载终端会自动向监控中心发送报警数据，在监控终端显示出车辆位置，并声光提示。

另外，当行驶过程中遇到险情或发生交通事故、车辆故障等情况下，可通过车载终端的报警按钮向监控中心求救。

监控中心还可对车内情况进行监听并录音。

偏航报警　

　　为了加强调度管理，一般要求车辆行使固定路线或者只能在特定区域活动。

在系统中为任务车辆预先设置行车路线，任务开始时，车辆行走路线及状态开始被监控及记录，如车辆未按预设行车路线行车或者驶出设定区域，系统将会自动报警，中心可以根据实际情况采取措施。

车辆统一信息管理

　　系统能够车辆进行集中统一的信息化管理。

管理内容涵盖车辆车牌号码、车台号码、车型、颜色、发动机号、底盘号码、用途等。

系统将对车辆的所有这些信息进行采集、录入，而后向用户提供修改、删除以及查询功能。

车辆实时监控界面

政府公务用车监控管理

　　为了加强对市直机关所有车辆的管理，主管部门（以市机关事务管理局为例）采用GPS全球卫星定位系统对所有车辆的实施监控，以提高车辆的利用率和管理水平。

　　该系统实现的功能包括：

车辆行驶轨迹跟踪、历史轨迹回放、车辆位置查询、车辆信息查询、地理信息查询等。

该系统的建成，将有效加强公务车监管力度，提高车辆调度水平，控制公车私用，降低油料消耗，降低使用成本，达到节省车辆开支的目的，减少盗抢风险。

技术方案：

这套系统只在主管部门（以市机关事务管理局为例）建设监控平台。

市机关事务管理局　监控平台具有最高管理权限，可对所有车辆实现监控。

利用监控平台，可以全面的管理车辆，即同时跟踪多台车辆甚至全部车辆，极大的方便了管理工作，减轻了劳动强度，提高工作效率。

监控平台在硬件方面需要满足系统运行需要的电脑、网络环境，在软件方面需要GPS　监控系统专业软件，并需专人负责系统运行。

各部门主要通过公网管理内部车辆，密码产生的管理权限让任一部门的车辆无法受到其　他因素的干扰，即保障车辆管理的有效和安全，又能够实现自主管理。

附带车载电话。

车载电话通过通话手柄实现，同时车载电话还接收来自控制中心的命令　，即以短信方式传输的调度命令，这些命令已经通过加密，完全可以保证管理的保密　要求。

每一部车都对应一个SIM移动通信卡号，每个号码只能设置一个密码，密码由监控中　心设置。

各部门对于调度和监控自有车辆的需要，可以通过公网查车系统实现，即在公共网络平　台上登录GPS监控中心的网络服务平台，输入车号和密码，查询调度车辆。

　　在此服务平台里，可以实现呼叫车辆、查询历史轨迹、查询呼叫记录、发送短信等功能。

功能演示