车辆GPS系统方案文档格式.docx

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监控系统：

监控调度界面，在该界面上可看到移动目标的位置；

并实现与车载设备的信息交互。

二、系统目标

系统总体目标如下：

管理车辆：

通过回放车辆行驶的轨迹，察看车辆实际行驶的路线，便于进行事后统计分析管理。

跟踪车辆：

实时监控车辆当前的位置及车辆分布情况。

里程查询：

查询某一段时间内的车辆行驶里程及油耗情况。

统计报表：

可方便地组织车辆行驶记录、停车记录、加油信息等统计报表。

三、系统需求

从具体应用细节上来看，有以下几大需求：

（一）监控车辆

1、在***公司监管中心能监控所有车辆；

2、授权用户可以查看权限范围内的车辆位置、行驶记录、里程油耗统计报表等信息。

（二）轨迹存储

能将车辆的轨迹数据存放系统数据库中，以便对轨迹数据的查询调用，通过监控调度系统能回放车辆的行驶轨迹。

包括当时的车辆位置、速度、方向、车辆状态等信息。

（三）调度管理

1、查看车辆运行路线、运行区域、时间等计划，统筹管理，提高车辆使用效率，降低使用成本，避免违规作业，避免公车私用。

2、为车辆提供定位、调度服务，提高管理透明度、调度可操作性；

减低空载率，减少财政支出；

提高运输能力，从而提高企业经济效益。

3、为车上工作人员提供相关的信息和服务。

（四）电子地图

1、根据车辆的经纬度，将车辆显示在电子地图的相应位置；

2、电子地图能放大缩小；

3、在跟踪车辆时，能自动将车辆显示在地图的中间位置，

4、拥有全国范围内的详细的路网图和城市主要干道图，

5、能根据需要添加用户所关心的地点名称。

（五）车辆资料管理

可录入、修改、删除系统中的车辆数据。

如新车入网时要录入车辆的车牌，型号，车身颜色，车机的SIM号等。

第二章总体设计

一、设计原则

系统设计时要充分考虑到运行的稳定和以后的扩展，作为一个可实际操作的系统，可管理性也是应该充分考虑的功能。

基于以上的因素，整个系统的设计根据以下的几个原则来进行。

稳定性

系统要求一天24小时，一周七天不停机作业，数据传输量大，响应快，软硬件的处理能力必须保证这种需求。

实用性

整个系统的操作以方便、简捷、高效为目标，多操作平台整体设计统一操作，既充分体现快速反应的特点又能便于工作人员进行业务处理和综合管理，便于领导层、管理层及时了解各项统计信息和决策信息。

先进性

系统采用成熟的高新科技，要以目前较为先进的方法实现需要的功能，既反应当今科技的先进水平，又具有发展潜力，保证系统在相当长的时间内不被淘汰。

可扩充性

考虑到业务在不断发展、变化，因此要求系统在结构、容量、通信和处理能力等方面具有扩充性和升级的能力。

可靠性

系统必须高可靠地连续运行，设计在经济条件允许范围内，从系统结构、设计方案、技术保障等方面综合考虑，使得系统稳定可靠；

另一方面，系统尽可能地采用成熟的技术、商品化的软硬件产品，这也是系统可靠稳定运行的保证。

系统容错性能力强，对重要数据，提供备份的能力,保证系统高可靠性。

经济性

中心的设备尽量可能采用性能价格比高的产品。

二、通信方式选择

本系统作为一个GPS定位监控调度管理系统，如何将定位信息传回到指挥中心，以及如何将控制调度指令发送到移动目标，对系统实现的技术方案关系重大，是整个系统的关键，其主要特点是通信次数十分频繁，但每次的通信信息传输量很小。

在现有通信方式中没有一种通信方式是专门为GPS监控所设计，只能借用现有的无线通信方式来完成自己的应用。

常规电台、集群系统、GSM/GPRS系统、CDMA系统、CDPD系统、INMARSAT系统等现有无线通信系统，在覆盖范围、端机成本、通信费用、系统容量、通信延时等方面各有特点。

针对不同的用户需求，不同的GPS监控调度综合服务系统应选用不同的通信方式，或不同的通信组合方式。

本系统采用GSM短信与最新的GPRS通信相结合的方式保证信息传递的安全及快捷，在紧急状况下可结合PSTN固话网络进行录音的处理，诸如报警时中心的监听等。

如下介绍系统所采用的通讯环境。

（一）GSM短信息

车载终端通过发送GSM短信息，将定位数据发送到短信中心，然后短信中心将数据通过固定网络发送到系统的控制中心。

这种通信方式覆盖的范围非常广，依托于移动通信公司的网络，使用短信通信的费用低廉、性能稳定可靠。

（二）GPRS

ＧＰＲＳ是在ＧＳＭ基础上发展起来的一种分组交换的数据承载和传输方式。

与原有的ＧＳＭ比较，ＧＰＲＳ在数据业务的承载和支持上具有非常明显的优势：

更有效的利用无线网络信息资源，特别适合突发性、频繁的小流量数据传输；

支持的数据传输的速率更高，理论峰值达１１５ｋｂｐｓ；

计费方式更加灵活，可以支持按数据流量来进行计费；

ＧＰＲＳ还能支持在进行数据传输的同时进行语音通话等等，GPRS（高速移动互联网）目前已在全国流行。

能够随时与终端联系，实时性高，传输可靠，主要特点如下：

●永远在线，实时传输。

●实时车辆状态传输，可进行实时车辆控制

●支持TCP、UDP两种传输方式。

●先进的数据缓存功能，确保不会发生数据丢失

●流量计数、计费合理

综上所述，本系统的无线通信网络可以选用中国移动通信的GSM/GPRS的短信方式，我们提供给客户享受移动公司大客户的服务，每张SIM卡采取流量包月的方式。

三、网络设计

（一）网络架构

本网络以车辆监控管理中心为网络枢纽，借助公司内部网络或INTERNET，使监控端系统能随时随地接入，不受地域的限制。

网络架构如下图所示：

（二）监控中心网络

由于无线通讯部分采用中国移动GSM/GPRSSMSC网络，可通过GSM/GPRS通讯模组（或短信直联、DDN数据专线等）和GSM/GPRS连接，从而实现与监管车辆的通信。

另外，若在系统中使用一个公网IP，使任何客户端都能通过Internet接入本系统，在通讯服务器前加装防火墙，以保证其安全。

（三）远程监控

服务器提供客户端远程接入的端口，供授权的远程客户端实现远程的监控管理。

四、冗余设计

由于计算机技术的不断发展，硬件服务器平台已经具有了相当好的可用性。

本系统设计为服务器配备RAID以及一些好的系统管理工具，其可用性可达到99.99%。

本系统的冗余设计包括，通讯链路、通讯服务器、数据库服务器的热备。

五、应用系统

（一）应用系统架构

（二）通信系统

通讯系统（MCIOS-MobileCommunicationInput/OutputSystem）是监控中心与移动GPS终端（车载设备）沟通的桥梁。

负责处理监控终端的监控业务操作，处理大量的移动终端发来的服务请求和定位数据，将监控指令转换成车载终端可以理解的短信报文，并将监控终端的业务操作和车载终端发来的服务请求和定位数据存入数据库、轨迹分析等；

负责中心与各分中心的数据分发。

我公司的通信系统由通信代理（CommunicationAgent）、协议解释引擎（Protocol-ExplainEngine）、信息转发代理（TransferAgent）、轨迹分析存储（TrackStorage）、监控管理接口（MonitorInterface）、日志生成（LogBuilder）六个子模块组成。

通信代理子模块通过通讯模组与SMSC骨干网连接，能得到系统中的车载设备向监控中心发上来的信息，还可以将监控中心的调度指令下发给指定的车载设备；

协议解释引擎将座席系统发出的控制指令按照车机协议转换成车载设备可以理解的信息，并将车载设备发给座席系统的信息转换成明文。

信息转发代理（TransferAgent）主要是维护所有座席软件与通信系统间的套接字连接，将座席软件的控制指令转发给协议解释引擎，并将经过通信系统后台处理后的数据，转发给发出控制指令的座席。

监控管理接口（MonitorInterface）提供从客户端（可远程）监控通信系统运行情况的接口。

（三）座席系统

座席系统作为监控、管理的工具，具有如下功能：

1、移动目标监控

用户可根据需要，随时呼叫需要定位的目标或群组，系统将会立刻显示移动目标的当前位置。

2、电子地图操作

可对电子地图进行放大、缩小、移动、漫游、查询地物、测量距离、点选地物、图层管理、轨迹导出、地图打印等操作。

3、轨迹回放

可回放系统中的任意车辆任意时间段的产生的轨迹。

（四）管理信息系统

管理信息系统由四部分组成：

1、操作员管理

　可对操作员帐号密码进行增、删、改操作，并对操作员的权限按照角色的概念进行管理。

可根据用户需要，将某些一般操作归纳为一个角色，另外一些操作归纳为另外一个角色，给操作员赋予权限的时候，只需要将其加入某一角色，那么这个操作员就拥有这一角色的全部功能。

2、车辆管理

　登记车辆的属性，如车牌号，车辆颜色，投保时间，维修记录等信息。

3、权限管理

　　对不同操作员的使用系统的权限进行管理。

4、车载设备管理

　对车载设备的SIM卡和对应的车辆进行管理。

（五）应用服务系统

可验证登录用户的合法性，存储轨迹数据，代理数据库操作，实现应用逻辑的封装。

（六）系统间的关系

第三章系统选型

一、硬件设备

（一）GPS终端

本系统选定中国移动通信的GSM/GPRS网作为移动目标和监控中心的通信方式，选用中帆系列产品中的ZF-600型。

ZF600车载机是在总结我公司近年来在车载机设计、生产中的经验以及市场、用户反馈信息的基础上新推出的系列新型GPS车载机，其特点是体积小、耗电低、功能强，除保留原各系列产品的基本功能以外根据目前市场上的热点需求又增加了若干新的功能，通信协议、安装使用等各方面则与原系列产品完全兼容，但由于不同的终端功能或外接设备各有不同，因此相应支持的协议也会有所不同，没有相关外接设备的终端则相应的协议没有应答或没有动作。

ZF600车载机主要用于基本的定位应用，只要接通电源、天线就可以工作，支持紧急按钮、断油电、油量传输、高电平传感器1或ACC（与模拟量0共用接线）、高电平传感器2或发动机（与模拟量1共用接线）、手柄、液晶屏通话等硬件功能。

突出特点：

体积小：

73x53x30mm，比名片还小

功耗低：

40mA@12V

后备电源待机时间长：

8-10小时

油量传输：

2路10bitA/D变换，量程0-15.2V。

高可靠：

硬件长时间承受150V电压不会损坏，可靠的多任务操作系统，软件永不死机。

一、基本功能：

1、7路信号传感器

GPS天线开路、GPS天线短路、主机掉电由后备电池供电、电瓶拆除、紧急按钮、高电平传感器1或ACC（取消模拟量0）、高电平传感器2或发动机（取消模拟量1）。

2、2路模拟量传输，A/D变换10bit，量程0-15.2V，用于油量传输，不用时可以通过软件将模拟量0/1分别绑定为高电平传感器1/高电平传感器2或ACC/发动机。

3、8种车辆状态。

GPS天线开路、GPS天线短路、高电平传感器1或ACC（取消模拟量0）、高电平传感器2或发动机（取消模拟量1）、主机由后备电池供电、电瓶被拆除、断油电、车辆超速。

4、14种报警类型

劫警、电瓶拆除报警、GPS天线开路报警、GPS天线短路报警、禁止驶入越界报警、禁止驶出越界报警、超速报警、低速报警、GPRS阻塞报警、GPS接收机故障报警、4种传感器自定义触发报警

5、2种报警方式

短信报警、GPRS报警

6、64个电子围栏设置禁止驶入、禁止驶出越界报警

7、内置锂电池后备电源，主电源断电后可待机8-10小时。

8、4种传感器自定义触发报警：

主机掉电由后备电池供电、电瓶拆除、高电平传感器1或ACC（取消模拟量0）、高电平传感器2或发动机（取消模拟量1）。

9、4种传感器状态变化自动GPRS传输：

主机掉电由后备电池供电、电瓶拆除、高电平传感器1或ACC（取消模拟量0）、高电平传感器2或发动机（取消模拟量1）

10、4种传感器控制短信自动上传：

11、32个防爆区设置防爆功能，进入防爆区GSM自动关机，离开防爆区GSM自动开机

12、GPRS/短信（命令、数据）同时并行

GPRS永远在线，短信永远在线（GPRS在线收发短信、处理短信命令），同时保证了速度/流量（GPRS）和可靠性（短信）。

13、GPRS/通话同时并行

GPRS在线处理打入、打出电话，接通后GPRS传输挂起（TCP连接保持不断）电话挂断后恢复GPRS传输。

14、先进的数据传输方式，完全按照IT行业通行的传输模式传输数据即：

同时支持TCP、UDP协议，TCP协议传输命令/数据，UDP协议传输大宗数据。

GPRS3通道传输同时并行：

TCP命令通道、TCP数据通道、UDP数据通道，支持TCP、UDP数据通道同时以最快1秒/次稳定传输。

15、128点/4KBTCP数据缓存，256点/8KBUDP数据缓存，1KB命令缓存

GPRS掉线、电话通话中数据压入缓存，恢复后立即传送，不丢数据。

16、GPRS掉线自动重拨，永远在线。

17、实时GPRS流量查询，随时知道上行、下行IP包总字节数

18、针对移动通信的TCP/IP协议栈，不会产生多余流量

19、TCP、UDP协议均支持压缩传送以节约流量

20、相同的短信/GPRS命令及应答格式

可任选短信/GPRS通道传送，短信中心可立即升级为GPRS中心。

21、丰富的命令集，各种功能均可通过命令打开/关闭，各种参数均可空中设定。

22、短信主、辅双监控中心号码

23、无线更改热线电话号码

24、GPRS传输短信，短信沉默功能，车载机零短信费

25、自动监控功能，定时或定次自动回传车辆位置信息、状态信息

26、接收显示短消息，显示普通短消息或中心调度命令

27、向中心发送固定短消息

28、GPRS交互式短消息

中心向终端发送文字信息，同时可以看到用户按键，特别适合调度命令传送

29、GPRS透明传输用户数据，用于计费、税控、货单等信息传输

30、高速、低速报警

31、30个时间段切断电路、油路，确保安全

32、禁止打入、打出电话

33、16号段条件打入、打出电话

34、控制字输出功能用于控制车上设备

35、行驶里程查询

36、GPS信息输出功能

37、手柄、LCD屏直接显示车辆位置

38、GPS休眠功能（需取消模拟量0，改为ACC输入）

39、疲劳驾驶判断功能（需取消模拟量1，改为发动机输入）

40、电瓶保护功能，电瓶电压过低、过高时脱离电瓶

41、过压保护，长时间承受150V电压不会损坏

42、安装接线自检功能

二、GPS性能

1、结构

并行12通道，L1波段（1575.42MHz），C/A码（1.023MHz码片速率）

2、同时跟踪能力

同时跟踪12颗卫星

3、捕获时间

重捕获时间2.0秒；

温启动15秒，典型初始化启动35秒；

冷启动40秒。

4、定位精度

<

15米

5、速度精度

0.1米/秒

三、GSM/GPRS性能

1、频率

EGSM900/GSM1800

2、发射功率

EGSM900：

CLASS4（2W）

GSM1800：

CLASS1（1W）

3、GPRS

GPRSmulti-slotclass8

GPRSmobilestationclassB

下行速度：

最高85.6Kbps

上行速度：

最高21.4Kbps

四、整机主要技术参数

1、电源电压

12V或24V（标称）

2、电瓶保护电压

低端：

10V（12V机型）或20V（24V机型）

高端：

33V

电瓶电压低于低端或高于高端保护电压自动切换到备用电池工作。

3、极限输入电源电压

150V

4、电源电流

5、工作温度

-20℃～+70℃

6、相对湿度

20～95%

7、定位精度

15m

8、体积：

73x53x30

（二）监控设备

座席监控端：

用户目前办公电脑即可。

二、系统软件

（一）操作系统

通信服务器的操作系统选用SQLSERVER。

数据库服务器、业务管理以及监控座席工作站采用Microsoft的Windows2003操作系统。

（二）数据库

根据第二章3.3节“系统事务量的估算”，以及考虑性价比等综合因素，SQLSever完全满足本系统的需求，本系统采用的数据库系统为Microsoft®

SQLServer™2005。

Microsoft®

SQLServer™2005的特性包括：

∙可伸缩性和可用性

同一个数据库引擎可以在不同的平台上使用，从运行MicrosoftWindows®

98的便携式电脑，到运行MicrosoftWindows2003数据中心版的大型多处理器服务器。

SQLServer2005企业版支持联合服务器、索引视图和大型内存支持等功能。

∙企业级数据库功能

SQLServer2005关系数据库引擎支持当今苛刻的数据处理环境所需的功能。

数据库引擎充分保护数据完整性，同时将管理上千个并发修改数据库的用户的开销减到最小。

SQLServer2005分布式查询使您得以引用来自不同数据源的数据，就好象这些数据是SQLServer2005数据库的一部分，同时分布式事务支持充分保护任何分布式数据更新的完整性。

复制同样使您得以维护多个数据复本，同时确保单独的数据复本保持同步。

可将一组数据复制到多个移动的脱接用户，使这些用户自主地工作，然后将他们所做的修改合并回发布服务器。

∙数据仓库

SQLServer2005中包括析取和分析汇总数据以进行联机分析处理（OLAP）的工具。

SQLServer中还包括一些工具，可用来直观地设计数据库并通过EnglishQuery来分析数据。

第四章电子地图

一、地图概述

地图是空间现象的模型，是现实世界的抽象而不是现实世界的缩小。

它能够显示研究区域的每一处细节。

地图系列结合了地图包含的简洁信息及其强大的直观可视性，使地图具有不折不扣的权威性。

简言之抽象等级、符号和生成方式共同组成了地图产品。

二、电子地图

电子地图是将纸质模拟地图，矢量化数字化，以数字形式存在的地图，一个是模拟化的图，一个是数字化的图，和纸质地图的区别就在于制作方法不同。

传统地图制作手段主要是：

勘测--记录数据--手工绘制--样图--排版--印刷--成品地图，传统制作人力物力耗费很大。

电子地图制作手段：

卫星航片--扫描入计算机-工作站--成品地图。

电子地图的种类：

A、数字栅格地图（DRG）:

地图被划分为若干个小删格，每一个栅格代表一组数据，通过对着一栅格的数字分析，就能得出科学的结果。

B、数字高程模型（DEM）：

将地图做成有长、宽、高显示的三维地图，地图上每一个点都有自己的高程数据，可以了解到地形、地貌。

C、数字正射影像（DOM）：

通过航拍直接得到图象结果，直观。

D、数字线划图（DLG）

三、电子地图总体设计

1、比例尺：

1：

1万

2、坐标：

WGS84坐标体系

3、图层设置：

数据进行分层采集，由下到上分别为区界、市区道路面层（郊区三级道路面、郊区三级道路面、郊区一级道路面、市区四级道路面、市区三级道路面、市区二级道路面、市区一级道路面等）、居民地、绿地、双线河、湖泊水库、道路面、隧道、单线河、河堤、铁路、公路、公园路、公交线路、道路层（同面层一样进行详细划分）、桥梁、地物、公交站点、立交桥名、隧道名、山名、桥名、区界注记、水系注记、拓朴层、格网层等。

四、电子地图数据加工与处理

数据采集与加工处理是整个电子地图制作的核心过程，这个过程将会决定整个电子地图集的整体风格、功能、准确性、丰富性。

地图数据采集与加工

·

扫描、纠正、数字化、整饰、编辑、格式转换

地图数学精度校正（用大比例尺地形图）

定位GPS点（系统需要GPS支持）

确定有关参数（地图格网大小、图象分辨率、图幅名称等）

属性数据库建立

系统数据库设计：

系统数据库基本采用两种设计，即线状的道路、河流、桥梁等和点状地物的数据库。

道路属性库的设计字段为：

名称、地理编码、位置、备注。

点状地物属性库的设计字段为：

名称、地理编码、地址。

五、GIS（地理信息系统）

建立一套完整的GPS车辆监控系统，关键要把地理信息系统建立好，地理信息系统（GIS）系统对车辆的GPS信息进行显示，根据用户的要求对车辆进行控制处理。

它本身具有GIS的一些必要的功能，同时它又与中心数据库系统相关。

其功能包括：

对于车辆的单目标监控、多目标监控等等，车辆监控时用GIS软件，它除了GIS软件常用功能外，提供了多种针对GPS应用的专项功能，具有快速、高效、实时等特点。

（一）地图数据库的构建

地图数据库是地理信息系统的基础，针对本项目的业务特殊的要求，其所要求的地图数据库必须能严格满足系统所要求的地理精度、详细程度以及表示方法的要求。

在本项目中，地图数据库主要用于网络化管理，车辆的空间位置的确定，车辆周围的地理目标的位置关系以及空间数据的查询、显示等。

（1）地理底图

地理底图的选择关系到整个系统的成败，选择精度高的地形图底图可以减少以后的系统的误差避免在系统运行时车辆偏离道路的现象。

在系统调研期间，应尽量搜集所设计的地区的纸质地图资料，如：

交通地图、旅游地图、城区大幅挂图、详细程度较高的地图册以及带经纬网的国家基本比例尺地形图。

国家基本比的地形图可用来作为GPS专用数字地图的精度控制依据，但由于地形图上的地图内容与本项目要求的地理信息还有很大差距，还需要将其他地图资料上的信息增补到它上面去，同时也进行最新现时资料转绘。

在实际制作中一般不采用手工转绘而是将交通旅游地图和最新现势资料扫描后，用软件校正到地形图上去，然后在后期的数字化过程中实现“转绘”。

在选择地图时应注意地图的比例尺大小，比例尺应根据系统的应用侧重点以及应用区域的大小来确定。

一般来说，城区比例尺在1：

5千至1：

1万范围之间为好，郊区比例尺在1：

1万至1：

5万范围之间为好，比例尺不可贪大。

在选择交通旅游图时其比例尺尽量与地形图比例尺接近，以方便校正。

（2）地理编码

在进行地图数据数字化之前要确定数字化的地理要素内容并且对选定的地物进