云南缉毒大队车载GPS方案.docx
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云南缉毒大队车载GPS方案
云南缉毒大队GPS指挥
调度决策系统解决方案
西普瑞格科技有限公司
1
缉毒大队GPS系统项目概述
1.1项目概况
边防缉毒大队是战斗在祖国边海防一线的公安边防官兵，日夜守卫在神圣的国界线，管理着出入境口岸、通道，把守着通往内地主要交通要道和控制边境地区社会面。
边防缉毒大队担当着维护地区的社会稳定、打击毒品贩卖、确保人民群众根本利益的重要职责。
在以往的作战中战功卓著，屡建其功，有着很好的口碑。
勇于挑战，敢于接受新事物，已成为这支队伍的一贯的优良作风。
领导部队在科技练兵，部队信息化等指导思想的作用下，拓展了思维，高瞻远瞩，响应号召，适应形式，立志把边防缉毒大队建设成为一支科技含量高，作战反应速度快，作风顽强的高素质信息化部队。
部队领导这种创造性地重抓部队信息化，无疑为部队的建设注入一针强心剂,使部队的建设与作战能力时刻处于领先地位,为其他兄弟部队树立榜样，为中国公安信息化建设做出贡献。
1.2缉毒大队需求分析
1.2.1需求分析
通过了解，边防缉毒大队在接到作战报警后，对于部队领导的指挥应急调度来说，首先要做的就是调集警力，掌握各种警力资源的位置、状态等情况，以便对资源进行合理有效地安排与调度。
结合我们的系统就是要对车辆的位置进行精确定位，通过系统掌握车辆的位置、状态等即时信息，利用车载终端的语音通话功能直接和驾驶人员交流，下达命令或者利用车载显示屏，用文字信息来发布消息和下达命令。
整个指挥调度的过程都会被记录下来，作为战略分析的第一手资料。
1.2.2指挥流程分析与设计
监控中心在接到作战报警后，先将作战地点的地图信息调出或者是锁定作战区域，然后呼叫车辆，待车辆图标出现在地图上时，选择离作战地点较近的车辆，利用车载终端的语音系统或视频系统和驾驶官兵联系，由领导下达行动命令，各车辆按照上级部署赶往现场。
同时，领导们还可利用设备返回的现场信息，进行远程部署，根据实际情况来指挥作战。
1.2.3系统主要受众目标
●边防缉毒大队的领导
总队的领导可以通过电脑上网，PDA、手机的短信，彩信等多种方式对部队车辆进行查询，发生重大事故时可以保证对事故进行最快的应对决策。
●边防缉毒大队下属地方各支队
GPS定位移动监控系统支持多级分监控平台，边防缉毒大队下属地方各支队可以通过上网等方式进行车辆的查询，依据总监控中心赋予的权限执行操作，这样既可以保证信息的通畅，又保证了系统安全。
●国家财产和人民群众的安全
人民群众是这一切的最终受益者，国家利益、国家财产得以保全，社会的安定团结是广大人民安居乐业，幸福生活的保障。
1.3相关应用技术
1.3.1GPS（全球卫星定位系统）
全球定位系统（GlobalPositioningSystem-GPS）是美国从本世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，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。
经近10年我国测绘等部门的使用表明，GPS以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，赢得广大测绘工作者的信赖，并成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科，从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命。
随着全球定位系统的不断改进，硬、软件的不断完善，应用领域正在不断地开拓，目前已遍及国民经济各种部门，并开始逐步深入人们的日常生活。
GPS系统包括三大部分：
空间部分—GPS卫星星座；地面控制部分—地面监控系统；用户设备部分—GPS信号接收机。
卫星及星座
由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成GPS卫星星座，记作（21+3）GPS星座。
24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内，轨道倾角为55度，各个轨道平面之间相距60度，即轨道的升交点赤经各相差60度。
每个轨道平面内各颗卫星之间的升交角距相差90度，一轨道平面上的卫星比西边相邻轨道平面上的相应卫星超前30度。
在两万公里高空的GPS卫星，当地球对恒星来说自转一周时，它们绕地球运行二周，即绕地球一周的时间为12恒星时。
这样，对于地面观测者来说，每天将提前4分钟见到同一颗GPS卫星。
位于地平线以上的卫星颗数随着时间和地点的不同而不同，最少可见到4颗，最多可见到11颗。
在用GPS信号导航定位时，为了结算测站的三维坐标，必须观测4颗GPS卫星，称为定位星座。
这4颗卫星在观测过程中的几何位置分布对定位精度有一定的影响。
对于某地某时，甚至不能测得精确的点位坐标，这种时间段叫做“间隙段”。
但这种时间间隙段是很短暂的，并不影响全球绝大多数地方的全天候、高精度、连续实时的导航定位测量。
GPS工作卫星的编号和试验卫星基本相同。
地面监控系统
对于导航定位来说，GPS卫星是一动态已知点。
星的位置是依据卫星发射的星历—描述卫星运动及其轨道的的参数算得的。
每颗GPS卫星所播发的星历，是由地面监控系统提供的。
卫星上的各种设备是否正常工作，以及卫星是否一直沿着预定轨道运行，都要由地面设备进行监测和控制。
地面监控系统另一重要作用是保持各颗卫星处于同一时间标准—GPS时间系统。
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。
用户设备:
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。
GPRS（通用无线分组业务）
1.3.2GPRS（通用无线分组业务）
GPRS是GeneralPacketRadioService的简称，即通用无线分组业务。
它是基于现在运行的GSM的基础上发展的数据业务，类似于固定交换技术里的数据分组业务，原来的GSM业务为电路交换业务，GPRS采用了GSM同样的无线调制技术，一样的频率，同样的TDMA帧结构。
利用现有的基站子系统（BSS）从一开始就可提供全面的GPRS覆盖。
GPRS允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据，而不需要利用电路交换模式的网络资源。
从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务。
特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。
它集合了现有的GSM的数据分组交换数据和短信息的服务。
GPRS业务能提供不间断的信息服务，信息的适时性在未来的运用中是十分重要的，例如在远程信用卡的认证应用。
使用GPRS，数据实现分组发送和接收，用户永远在线且按流量、时间计费，迅速降低了服务成本。
1.3.3GIS（地理信息系统）
地理信息系统（GeographicInformationSystem）通俗地讲,它是整个地球或部分区域的资源、环境在计算机中的缩影。
严格地讲，它是反映人们赖以生存的现实世界（资源或环境）的现势与变迁的各类空间数据及描述这些空间数据特征的属性，在计算机软件和硬件的支持下，以一定的格式输入、存贮、检索、显示和综合分析应用的技术系统。
它是一种特定而又十分重要的空间信息系统，它是以采集、贮存、管理、处理分析和描述整个或部分地球表面（包括大气层在内）与空间和地理分布有关的数据的空间信息系统。
地理信息系统（GIS）作为支持空间定位信息数字化获取，管理和应用的技术体系.随着计算机技术、空间技术和现代信息基础设施的飞速发展，在全国经济信息化进程中的重要性与日俱增。
特别是当今“数字地球“概念的提出，使得人们对GIS的重要性有了更深地了解。
进入９０年以来，地理信息系统在全球得到了空前迅速的发展，广泛应用于各个领域，产生了巨大的经济和社会效益。
目前已具有多种成熟的GIS软件开发平台。
GIS复杂而深层的可视化地理分析功能可以帮助用户在不同的数据之间建立关联，在同一个环境下显示，并迅速揭示数据之间的关系，从而做出快速有效的决策，提高运作效率。
2系统设计
2.1系统设计原则
GPS移动定位系统的方案总体设计，是按缉毒大队需求进行充分分析的基础上进行的。
系统本身在设计时充分考虑逻辑设计、物理设计和结构框架都要符合国家规范标准。
系统结构的设计遵循以下原则：
系统先进性原则
系统建设要尽能采用先进的技术、方法、软件、硬件和网络平台，确保系统的先进性，同时兼顾成熟性，保证系统的成熟与可靠。
操作系统选用开放式平台，确保系统资源充分利用，数据安全可靠；应用软件独立于硬件，具有很好的开放性。
系统在满足全局性与整体性要求的同时，能够适应未来技术发展和需求的变化，保证系统的可持续发展能力。
系统的开放性原则
系统的开放性表现为：
对外界有良好的信息交换能力，对内部有良好的互联与兼容能力，对用户提供充分的维护扩充能力，系统有较强的应变能力以适应企业与环境的变化。
系统的建设要严格按照国家、地方和行业的有关标准与规范，如空间数据分层与编码标准、数据质量与元数据标准、公文标准等，并适当考虑与国际接轨。
在没有标准与规范的情况下，要参照国家、地方和行业的相关标准与规范，制订相应的标准与规范。
系统的分析、设计、实现和测试工作要严格按照软件工程标准和规范实施，并尽可能采用开放技术和国际主流产品，以确保系统符合国际上各种开放标准。
系统的实用性原则
系统的开发要“以人为本”，从用户实际需求出发，贴近用户的需求与习惯做法，做到功能强大、界面友好和美观、操作简单、使用方便。
构建合理的系统环境，实现现代化的经营管理，提高工作效率；软件的功能简明、实用，具有可操作性，能适应不同文化程度的使用者，以获得最佳经济效益。
系统的经济性原则
系统设计考虑到资源的合理配置（包括现有资源的合理利用），使整个系统具有最高的性能/价格比；系统设计中，软、硬件都以开放式为原则，使用户可以在保护已有投资的基础上增加有关设备，灵活扩充系统；提供完善的售后服务，包括系统维护、软件使用支持以及实施后对系统修改的服务等；系统具有完备的实施计划及完善的质量控制，能在规定时间内投入运行，从而直接缩短“投资回报周期”。
系统的安全性原则
保证网络环境下数据的安全，防止病毒入侵、非法访问、恶意更改毁坏，采取完备的数据保护和备份机制。
为了防止非授权用户的非法入侵和授权用户的越权使用，系统应进行各种级别的权限控制，并具备审核功能。
系统的稳定性原则
在系统设计、开发和应用时，应从系统结构、技术措施、软硬件平台、技术服务和维护响应能力等方面综合考虑，确保系统较高的性能，如在网络环境下多用户并发操作要具有较高的稳定性和响应速度，综合考虑确保系统应用中最低的故障率，确保系统的良好运行。
系统的技术指标要求
系统在硬件技术指标、通信能力、响应速度、处理方式等一些方面，根据具体对象和条件应分别制定相应的技术设计指标和经济指标。
2.2系统设计标准
2.2.1数据库建设标准
为确保缉毒大队GPS定位移动监控系统的各数据库与各功能模块之间的数据分类、编码及数据文件命名的系统性和唯一性，从而满足系统正常高效运行以及与其他相关系统协同运作的要求，实现系统之间相互兼容、信息共享，数据库建设时必须对规范化，标准化原则予以高度重视。
需参照的标准如下：
﹡空间定位标准
﹡数据分类标准
﹡编码体系和代码标准
﹡各数据库与文件命名标准
﹡元数据标准
﹡符号标准
﹡数据格式与交换标准
﹡数据质量标准
﹡数据处理标准
﹡数据库建库作业流程与技术规定
﹡数据库建设验收标准
2.2.2软件开发标准
计算机软件产品开发文件编制指南GB/T8567-1988
计算机软件需求说明书编制指南GB/T9385-1988
计算机软件测试文件编制规范GB/T9386-1988
计算机软件质量保证计划规范GB/T12504-1990
计算机软件配置管理计划规范GB/T12505-1990
软件维护指南GB/T14079-1993
计算机软件可靠性和可维护性管理GB/T14394-1993
计算机软件单元测试GB/T15532-1995
软件支持环境GB/T15853-1995
信息处理GB/T1526-1989
软件工程术语GB/T11457-1995
信息处理程序构造极其表示的约定GB/T13502-1992
计算机软件分类与代码GB/T13702-1992
软件维护指南GB/T14079-1993
信息处理系统工程计算机系统配置图符号及约定GB/T14085-1993
计算机软件可靠性和可维护性管理GB/T14394-1993
计算机软件单元测试GB/T15532-1995
信息处理单命中判定表规范GB/T15535-1995
软件工程标准分类法GB/T15538-1995
信息处理按记录组处理顺序文卷的程序流程GB/T15697-1995
软件支持环境GB/T15853-1995
信息技术部软件产品评价质量特征及其使用指南GB/T16260-1996
软件文档管理指南GB/T16680-1996
信息技术软件包质量要求和测试GB/T17544-1998
信息技术软件生存期过程GB/T8566-1995
《计算机软件工程规范国家标准汇编2000》
《计算机软件工程规范国家标准汇编2000》包括全部现行有效的计算机软件工程规范及其相关的国家标准应用技术
2.3软件平台选型
基于对边防缉毒大队GPS移动定位监控系统需求分析的描述，系统将采用MapInfo作为系统开发平台。
2.3.1MapInfo简介
MapInfo是全球信息可视化技术的领导者，总部设在美国纽约州特罗依市，其产品和服务遍布全球58个国家和地区，并已经被翻译成20种语言，全球有超过30万个分布在各行各业的用户在使用MapInfo产品和技术。
MapInfo在全球拥有超过1000个的应用软件开发合作伙伴，他们可以为企业和政府部门提供各种应用解决方案。
同时MapInfo拥有广泛的业界支持，MICROSOFT、ORACLE、INFORMIX、IBM、SUN、HP等都选择了MapInfo作为长期合作伙伴。
1995年底，MapInfoProfessional版正式推出，它是一个运行在Windows95和WindowsNT环境下的系统。
1996年，MapInfo公司不失时机地推出了用于Internet和WWW服务器级的产品——MapInfoProserver。
2.3.2MapInfo技术优势
平台兼容性：
支持Windows95、98、NT4.0，并且获得了微软第三方测试机构的认证使用Windows2000兼容标志，以及包括WindowsXPProfessional和WindowsXP家庭操作系统的WindowsXP标志。
数据库联接：
支持MicrosoftAccess2000以及SQLServerversions7.0和2000。
同样通过链接表和动态存取的功能支持MapInfoSpatialWare4.6支持的所有平台包括MSSQLServerversions7和2000以及Informix9.21。
大联接表的动态存取和SQLServer的性能被大幅度强化。
目标处理：
增加了有利的对象处理和编辑功能。
提供了强有力的数据创建，操作和分析的选项。
对象旋转功能为旋转目标地图提供了一个更为简单而有效的用户界面。
线，多线，多边形，矩形，圆周和椭圆都可以被旋转。
通过线与多线分割是一个新增的对象处理功能。
通过公路或自定义线，可以轻松的创建自定义地理布局。
这项功能也支持全数据集。
创建Voronoi多边形的选项提供了一种新的数据表示和分析的可能性。
通过简单的用户界面可以为点数据创建专署范围和贸易区域。
这种功能的用处是十分广泛的。
例如：
寻找零售总经销区域，建立城镇覆盖蜂窝模型，甚至用以合理的方法运用密集的点数据工作。
很强的光栅图像的支持：
支持如MrSid,ECW,JPEG2000ADRG等多种光栅格式，同时也支持ADRG,CADRG,CIB,ASRP和NITF这些官方的光栅格式。
提出了ImagePro，一种可以看到整个美国的高质量空中影像。
这种图像是MrSid格式解析度为3m到2ft。
MapInfoProfessional可以直接读取它们。
方便快捷的报告引擎：
具有有效而且友好的用户界面，可以创建复杂的报告。
其中一些最新值得关注的功能是：
back-endMicrosoftAccess引擎（MDB）能够嵌入MapInfo地图，加入表格，有简易的模块及导用模式来实现报告的版面编排。
多种输出选项如PDF,XML,HTML和Excel格式。
2.4数据库产品选型
2.4.1数据存储系统（Oracle）
由Oracle公司与Intel公司联合推出的Oracle功能服务器则针对具体的电子商务功能进行了系统优化，真正具有快速部署、总体拥有成本低和管理简单等优势。
Oracle功能服务器是软、硬件一起交付使用，能够即插即用，消除了引入复杂性和系统不兼容性的弊病，从而有效减少了系统停机时间和技术支持所带来的成本。
Oracle是世界上最大的关系数据库供应商。
Oracle的核心产品---Oracle数据库占有全球数据库市场的50%左右，是最优秀的数据库管理系统之一。
Oracle8i（9i）是一个面向Internet计算环境的、将Internet特征融入到传统数据库的、面向Web信息管理与发布的数据库系统，它是数据库技术与Web技术的完美结合。
Oracle特点
1、ORACLE7.X以来引入了共享SQL和多线索服务器体系结构。
这减少了ORACLE的资源占用，并增强了ORACLE的能力，使之在低档软硬件平台上用较少的资源就可以支持更多的用户，而在高档平台上可以支持成百上千个用户。
2、提供了基于角色（ROLE）分工的安全保密管理。
在数据库管理功能、完整性检查、安全性、一致性方面都有良好的表现。
3、支持大量多媒体数据，如二进制图形、声音、动画以及多维数据结构等。
4、提供了与第三代高级语言的接口软件PRO*系列，能在C,C++等主语言中嵌入SQL语句及过程化（PL/SQL）语句，对数据库中的数据进行操纵。
加上它有许多优秀的前台开发工具如POWERBUILD、SQL*formS、VISIABASIC等，可以快速开发生成基于客户端PC平台的应用程序，并具有良好的移植性。
5、提供了新的分布式数据库能力。
可通过网络较方便地读写远端数据库里的数据，并有对称复制的技术。
2.5系统总体功能架构
缉毒大队GPS定位移动监控系统由四大子系统组成：
●GPS定位子系统：
包含GIS功能，监控功能。
GIS功能主要是对电子地图的放大，缩小，漫游等地图基本操作；监控功能主要对作战车辆的实时监控，轨迹的存储，回放，区域查询监控功能。
●信息管理子系统：
信息管理子系统主要管理整个系统的数据，包括车辆数据，驾驶员数据，车辆运行数据等等，同时对这些数据进行日常的维护管理，另外还通过权限管理保证系统安全。
●通信子系统：
通信子系统主要是进行通讯数据的关理，包括信息发送，信息的解析等等。
●移动指挥调度决策系统：
即前指监控中心，用于现场指挥。
可以实现自动语音导航功能，又可以实现大部分监控中心的功能，在移动指挥车上对所有参战车辆实现监控、调度、指挥。
2.6系统应用结构
GPS定位移动监控系统的应用结构主要包括通信层，应用层、数据层三大部分，如图所示：
系统软件结构
通信层主要是通信接口系统模块，通过接收GPS信号，完成GPS信息的解密、拆包，接着对信息进行分析，分类，处理并进行存储。
进行分类的部分信息到达应用层－中心监控系统进行处理。
同时通信层还对呼叫，控制信息进行综合，压缩，加密，打包，通过接口发送GPS设备接受的信号。
应用层是系统的主体部分，中心监控系统，这部分将通信层分发的信息进行处理，运算，生成结果数据，然后通过屏幕位置显示，语音报警，高亮报警等方式表现结果数据。
数据层是系统的底层，是系统的核心部分，系统所有数据储存在这里，包括车台信息，车辆信息，车辆行驶轨迹，路径信息，运行日志等，数据的来源包括数据层数据库维护系统的输入，通信层经过分析处理的最终数据，应用系统的各种使用统计数据，如：
车辆信息查询的统计数据等。
2.7系统物理架构
通过对缉毒大队GPS定位移动监控系统的项目背景、系统目标、总体系统要求、技术要求、性能要求和设计原则进行深入的分析，结合因博公司GPS领域工作经验，提出了对系统的总体结构，如下图所示：
GPS移动定位系统通过无线通信网络，将缉毒大队所管辖车辆车载终端的定位信息通过短消息服务中心，利用缉毒大队的特服专线和分发服务器，传送到缉毒大队指挥监控中心并显示在中心大屏幕的电子地图上。
同样，缉毒大队指挥中心发送命令通过专线，经过短消息服务中心，传送到作战车辆上，从而实现车辆的监控调度。
地方各下属部队通过武警系统内部专线来与总部进行联系，协同作战。
调度信息全部存储到缉毒大队的数据库服务器上，可以保障信息的安全。
3GPS定位移动监控系统解决方案
3.1监控系统组成
缉毒大队GPS定位移动监控系统结构主要由五个部分构成：
作战车辆的车载移动终端、无线通信网络、基指监控中心、前指监控中心（移动指挥）和计算机通信网络组成，其总体构成如下图所示。
作战车辆的车载移动终端：
GPS/GPRS智能车载单元（GPS、GPRS、液晶屏、控制单元等等）；
无线通信网络：
实现作战车辆与基指监控中心的通信.（GSM、GPRS）
基指监控中心、前指监控中心：
作战车辆监控终端/GIS终端、业务处理终端、前端接入设备、数据服务器、电子大屏幕、组网设备等；
计算机通信网络：
DDN、Internet、Intranet
3.2监控中心
3.2.1基指监控中心
缉毒大队基指监控中心是整个缉毒大队GPS移动定位系统的核心，是连接各个移动作战分中心与作战车辆的纽带：
1.是移动作战分中心和作战车辆的通信中心，负责收集作战车辆的位置信息显示到移动作战分中心和本监控中心的电子墙。
2.负责转发移动作战分中心对作战车辆的调度信息。
缉毒大队监控中心的服务器由短信息数据库和数据库服务器组成，中心网络通过DDN专线与GSM的短信息服务器相连，保证了车载信息的实时传输。
3.2.2前指监控中心
前指监控中心是在野战情况下对作战车辆调度指挥的中心。
负责监控整个作战任务的执行情况，对作战过程中的突发事件做出相应的调度指挥，是整个作战任务
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