北斗GPS卫星导航系统建设方案.docx

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北斗GPS卫星导航系统建设方案

北斗GPS卫星导航系统建设方案

北斗GPS卫星导航系统

建

设

方

案

贵州迪辰安信科技发展有限公司

二〇一三年五月

第一章建设背景

1.概述

随着我市城市建设规模的扩大，车辆日益增多，交通运输的经营管理和合理调度，警用车辆的指挥和安全管理已成为公安、交通系统中的一个重要问题。

过去，用于交通管理系统的设备主要是无线电通信设备，由调度中心向车辆驾驶员发出调度命令，驾驶员只能根据自己的判断说出车辆所在的大概位置，而在生疏地带或在夜间则无法确认自己的方位甚至迷路。

因此，从调度管理和安全管理方面，其应用受到限制。

北斗GPS定位技术的出现给车辆、轮船等交通工具的导航定位提供了具体的实时的定位能力。

通过车载GPS接收机使驾驶员能够随时知道自己的具体位置。

通过车载电台将GPS定位信息发送给调度指挥中心，调度指挥中心便可及时掌握各车辆的具体位置，并在大屏幕电子地图上显示出来。

目前，用于公安、交通系统的主要是车辆GPS定位与无线通信系统相结合的指挥管理系统。

2.车辆GPS定位管理系统　

车辆GPS定位管理系统主要是由车载GPS自主定位，结合无线通信系统对车辆进行调度管理和跟踪。

已经研制成功的如车辆全球定位报警系统，警用GPS指挥系统等。

分别用于城市公共汽车调度管理，风景旅游区车船报警与调度，海关、公安、海防等部门对车船的调度与监控。

监控中心部分的主要功能有：

•数据跟踪功能。

将移动车辆的实时位置以贞列表的方式显示出来。

如车号、经度、速度、航向、时间、日期等

•图上跟踪功能。

将移动车辆的定位信息在相应的电子地（海）图背景上复合显示出来。

电子地（海）图可任意放大、缩小、还原、切换。

有正常接收与随意点名接收两种接收方式。

还可提供是否要车辆运行轨迹的选择功能。

•模拟显示功能。

可将已知的目标位置信息输入计算机并显示出来。

决策指挥功能。

决策指挥命令以通信方式与移动车辆进行通信。

通信方式可用文本、代码或语音等，实现调度指挥。

•车载部分的主要功能有：

•定位信息的发送功能。

GPS接收机实时定位并将定位信息通过电台发向监控中心。

•数据显示功能。

将自身车辆的实时位置在显示单元上显示出来。

如经度、纬度、速度、航向。

•调度命令的接收功能。

接收监控中心发来得调度指挥命令,在显示单元上显示或发出语音。

•报警功能。

一旦出现紧急情况，司机启动报警装置，监控中心立即显示出车辆情况、出事地点、车辆人员等信息。

3.应用前景

汽车是现代文明社会中与每个人关系最密切的一种交通工具，据统计，仅几个发达国家的汽车保有量已有数千万辆。

因此车辆GPS导航将成为未来20年中全球卫星定位系统应用的最大的潜在市场之一。

在我国，有关部门要求首先对运超车、急救车、救火车、巡警车、迎宾车等特种专用车辆实现全程监控、引导和指挥。

目前使用车载北斗GPS接收机进行自主定位的车辆很少，大量的开发应用热点在监控调度系统上。

车载GPS导航设备在应用上的发展方向，应当着重多卫星系统、远距离监控以及多功能显示等几个方面。

可以说，北斗GPS导航定位在公交、交通系统中的应用前景是非常广阔的。

在开发车辆导航应用的同时，也将带动与其相关的通信技术、信息技术、控制技术、多媒体技术和计算机应用技术的发展。

第二章北斗GPS卫星导航系统简介

2.1、什么北斗卫星导航系统

北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统（BDS），是继美全球定位系统（GPS）和俄GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统。

系统由空间端、地面端和用户端组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度优于20m，授时精度优于100ns。

2012年12月27日，北斗系统空间信号接口控制文件正式版正式公布，北斗导航业务正式对亚太地区提供无源定位、导航、授时服务。

北斗卫星导航系统致力于向全球用户提供高质量的定位，导航和授时服务，包括开放服务和授权服务两种方式。

开放服务是向全球免费提供定位、测速和授时服务，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。

授权服务是为有高精度、高可靠卫星导航需求的用户，提供定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。

　导航精度上不逊于欧美之外，北斗卫星导航系统解决了何人、何时、何地的问题，这就是北斗的特色服务，靠北斗一个终端你就可以走遍天下。

2.2、北斗卫星定位原理

北斗卫星定位模块接收北斗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。

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。

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。

2.3、北斗卫星工作原理图

2.3、北斗GPS卫星导航技术指标

•模块类型：

双模

•主机尺寸:

长76mm宽66mm高43mm

•主机重量:

200g

•通信方式：

GSM、GPRS、语音；

•数据传输速度：

57.6Kbit/s；

•支持所有的短消息协义，如SMPP、CMPP等；

•抗干扰度：

符合GB17626　Ⅳ级；

•工作电源：

+7.5V∽+32VDC；

•工作电流：

50mA∽200mA；

•工作温度：

-20V∽+70℃；

•存储温度：

-35V∽+85℃；

•工作湿度：

5%∽95%；

•定位精度：

≤10米

•里程精度：

当测试距离为5公里时，允许的统计误差为±0.1km；

•实时时钟精度：

允许的时间误差在±5s之内；

•从车辆熄火到车台进入省电模式时间=20±2分钟

第二章系统设计原则

Ø稳定性

提供高可靠性能的服务器等硬件设备，保障系统的正常运行，使系统总体稳定性能良好，保证7*24正常运行。

Ø实用性

系统功能简洁、实用，界面设计符合“用户界面设计规范”，操作界面人性化。

Ø安全性

平台采用可靠的权限验证和数据加密机制，与Windows的安全系统相结合，保障最大限度的安全性。

Ø先进性

系统融合了当今先进的通信技术、计算机网络技术以及成熟的高新科技技术等，符合总体规划和长远发展的需要。

Ø成熟性

系统充分利用成熟的技术与设备，确保系统的稳定运行。

第三章系统总体设计

1.

2.

1

3.1系统架构

系统架构配置首先要考虑用户的实际应用环境及应用需求，其次要考虑作为平台的软硬件产品的功能与性能，还要考虑总体设计人员可能采取的技术策略与实现手段，最后还要考虑企业的投资能力及专业人员的技术支持水平。

其选择的准则是：

●标准性与先进性

●安全性与成熟性

●实用性和可行性

●易用性和可扩性

一般来讲，通常的系统基于网络的结构有两种：

1、基于局域网的Client/Server（C/S）结构；2、基于互联网或企业内部网的Browser/Server（B/S）结构。

根据用户实际需求，使用C/S结构的系统，可以很好的保证监控中心的性能，监控速度比较快，但需要在客户处安装客户端软件，这在一定程度上，可能加重后期维护的负担。

C/结构特点

C/S结构

系统的功能

非常强

初期建设难度

简单

投入运行后的维护工作量

少

客户端使用方式

安装专门客户端软件

可扩展性

非常强

是否适合面向社会的营运平台

可以

根据系统具体应用情况，及日后的发展趋势，本系统采用C/S结构模式。

基于C/S模式的GPS系统在总监控中心的基础上，可以无限扩展分监控中心。

将相关个体逻辑的连接在一起，形成一个互动的整体。

3.2技术架构

本系统主要以GPS数据为基础，以公安业务为应用的调度系统，数据集中存储在数据中心，通过网络载体和信息技术实现数据的检索。

因为庞大的而又及时更新的数据，因此系统通过数据中心提供数据请求服务来实现客户端的检索和比对。

系统采用基于微软.Net3.5框架技术实现，资源库数据库管理系统采用微软的MicrosoftSQLServer2005。

对关键业务层进行封装，减低系统之间的耦合程度，有效地减低系统开发后期的维护工作量和提高系统的稳定性。

3.3平台运行环境配置

1）数据库服务器操作系统：

数据库平台：

MicrosoftSQLServer2005

数据库服务器操作系统：

可支持windows2000、windows2003等操作系统

2）应用服务器操作系统：

windows2003、windows2008等。

3）应用软件操作系统：

windowsxp、windowsvista、windows7等。

3.4服务端程序平台

服务端程序平台主要负责将采集到的GPS数据进行整合加工，并将处理后的数据存储到外网服务器数据库中，同时处理外网客户端程序的各种请求。

程序模块主要包括：

GPS网关程序，中心处理程序、数据入库程序、前置机程序、区域检查程序等程序模块。

ØGPS网关程序：

负责接收北斗终端设备回传的GPS数据；

Ø中心处理程序：

负责解析GPS数据，将原始数据解析成统一的标准格式数据；

Ø入库程序 ：

主要负责将解析好的GPS数据存入数据库中。

Ø前置机程序：

负责处理客户端所有请求如登陆、注销、指令下发、数据实时查询、历史查询等。

Ø区域检测程序：

主要负责电子围栏、区域检测报警、线路检测报警等。

3.5数据接入公安内网

数据接入方式主要采取“单向接入”方式将公安外网服务器GPS平台上的GPS数据经过公安边界接入到公安内网的服务器GPS平台，便于公安内部使用。

数据同步主要采取数据库同步的方式实现，如下图：

ØGPS网关程序负责接收GPS数据；

Ø将GPS数据整合后经过外边界同步到隔离区服务器；

Ø隔离区服务器和公安内网数据库保持完全一致，按照公安核心边界数据同步机制实时同步到公安内网服务器。

Ø内网平台服务器存储数据。

3.6北斗GPS监控客户端功能设计

ØC/S版监控界面

主监控窗口由“标题栏”、“主菜单栏”、“数据工具栏”、“操作工具栏”、“地图显示窗口”和“状态栏”等部分组成（如下图：

）。

Ø功能详细介绍

Ø查询警车当前在什么位置

该模块主要是实现实时查看警车的位置信息、行驶速度、发动机状态。

监控时间为7×24小时监控服务，如下图：

实时监控车辆位置如下图：

Ø查询警车过去都去过哪些地方：

该模块主要实现查询车辆过去某一时间段的行驶轨迹，比如我想知道该车在过去的某一时间段都去过哪些地方。

通过该功能，我们就可以调出它过去的行驶轨迹，并以动态回放的形式将该车行驶轨迹显示在地图上，如下图：

历史轨迹统计报表图如下图

Ø查询有哪些警车离案发区域最近：

已知案发现场，如何查询有哪些警车活动在案发现场附近，便于调度。

在系统上设定案发区域，查询在当前活动在案发区域附近的警车，如下图：

Ø设定区域/路线，车辆进/出区域内报警：

首先设置车辆可行驶的区域，设置好区域后，双击鼠标左键，显示以下对话框，可以在“区域路线名称”栏自行编写路线名称，并在“区域路线类型”栏选择“区域检测报警”，然后在“附加参数”栏中自行选择“超出区域报警”或者“进入区域报警”，点击“确定”，区域设置完毕。

然后绑定要监控的车辆即可，一旦车辆超出设定区域系统将会报警提示。

如下图：

Ø超速报警：

对任意车辆设定行驶速度上限,当车辆超速行驶，系