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1、基于GPS/GIS的机动目标指挥调度管理系统的工程实现温 锦( 深圳市智能运输中心，广东 深圳 518040 )摘要：以GPS、GIS和RS（遥感）技术一体化为主体构成的现代空间信息技术，同通信、计算机网络等其他IT高新技术结合的位置信息服务LBS（Location Based Service），在应用领域迅速拓展。其技术开发、产品生产和运营服务形成的产业价值链是IT业重要增长点。基于GPS/GIS的机动目标指挥调度管理系统是LBS的典型应用。本系统的设计、关键技术开发、应用系统集成给出了工程实现的基本原则和方法。关键词：全球定位 地理信息 位置服务 智能终端 系统软件 系统集成作者简介：温锦
2、，男（1954），籍贯广东，桂林步兵学校（陆军学院）毕业，现深圳市智能运输中心副主任，高级工程师。主要工作和研究方向数字集群移动通信系统、电子信息、监控系统。全球卫星定位系统GPS（Global Positioning System），是由美国国防部为其星球大战计划，从上世纪七十年代制造GPS系统Navstar卫星开始，历时20年，到1993年建成的空间军事系统，它被称为继阿波罗飞船登月、航天飞机之后耗费巨资的第三大浩繁空间工程。1996年3月白宫宣布“每个人都可以使用更高精度的GPS系统，降低民用GPS信号精度的做法将在10年内逐步取消”之后，GPS除军事应用外，开始在民用领域迅速扩展。GP
3、S由三个分系统组成：一是由24颗分布于2万公里高度的6个轨道围绕地球飞行的卫星构成GPS空间卫星网（另还有3颗备份星）；二是由分布于全球的5个监测站、1个主控站、3个注入站构成的地面监测控制（支撑）系统；三是遍布全球的固定或移动的GPS用户接收系统。GPS是近年来高速发展的最具开创意义的高新技术之一，因其全球性、全能性、实时性、全天候的连续高精度导航定位、测速、授时、校频等功能和技术优势，广泛应用于各个领域，发展方兴未艾。前苏联从1982年开始，俄罗斯续于1995年建成了只由自己控制使用、不向世界提供服务的全球卫星导航系统CLONASS。由于全球卫星定位技术具有在军事、商业等广阔的应用前景，2
4、002年由欧盟发起，并且中国于2003年与其正式合作，联手实施“伽利略（GALILEO）计划”，开发民用全球卫星定位系统，预计于2008年投入商业运营。我国也于2000年建成了“北斗一号”双星定位系统,是有完全自主知识产权、自主控制的本土区域性卫星导航系统，具有在国内无盲区、全天时、全天候同时提供导航和通信服务的特点。地理信息系统GIS（Geographical Information System）是用于采集、模拟、处理、检索、分析和表达地理空间数据的计算机信息系统。GPS的应用离不开GIS。以GPS、GIS与现代遥感RS(Remote Sensing)技术（称为“3S技术”）一体化为主体构
5、成的现代空间信息技术，同电子、通信、计算机网络等其他IT高新技术进一步结合，其应用领域将更加迅猛拓展。GPS/GIS应用技术开发、产品生产和位置信息服务LBS（Location Based Service）已迅速形成IT高新技术产业。基于GPS/GIS机动目标指挥调度管理系统是LBS的典型应用之一。它是由自主开发的软件系统（指挥控制中心管理系统和客户端系统）和集GPS、GIS、话音、数据与图像传输、自动报警控制等功能于一体的车载智能终端， GPS和GIS技术同现代通信网络，如数字集群移动通信专网或/和GSM(Group Special Mobile)、GPRS（General Packet R
6、adio Service）、CDMA（Code Division Multiple Access）等数字蜂窝移动通信公网、计算机、INTERNET网络等技术平台结合，构成的指挥控制综合电子信息网络系统。可以用于城市公交、长途客运、物流货运车辆调度管理、特种车辆（运钞车、120救护车、危险品运输车等）的实时全程动态监控、公安、消防等抢险救援现场远程指挥，还可以提供综合交通信息服务、车辆驾驶自动导航及车辆遇险自动报警。与RS技术结合，可应用于大地与海洋测量、地质勘探等。1 系统主要功能需求根据对不同用户群的调研和分析，按照适应、可靠、实用、便于扩展、使用简便的设计原则，该系统应能承载GPS导航定位
7、、电话、数据、文字以及图像通信等综合数字业务。可根据使用目的和应用条件，基于集群通信系统平台组成专网，或基于GSM（GPRS）、CDMA公众数字移动通信网和INTERNET构成虚拟专网。指挥控制中心（固定或移动）可通过话音、数据、图像，对多个目标车辆进行全程动态监控和实时指挥调度。目标的实时三维定位坐标、速度、方向、轨迹、现场实况视频图像等信息，能在指控中心以及车载智能终端显示屏的电子地图上实时显示，同时将数据存储归档以供查询、分析、报表等调用；可按时发布综合交通、天气、商情等信息，具备交通收费IC卡功能，遇险报警及紧急制动，车载移动终端还具备倒车超声测距、图像与距离显示， VCD/DVD播放
8、功能，有较强的通用性。2 系统主要技术指标2.1 总体技术要求无线话音通信与数据、图像传输兼容，一个系统设计可指挥调度管理两万台机动车辆，目标车载移动用户终端信息可存储在中心数据库（硬拷贝长期存储调阅）, 操作系统采用windos，数据接口RS232 ，数据速率11KB171KB，通信格式自定义,移动用户终端可实现有线/无线网络互联, 地图切换时间1秒, 数据更新速率1秒。2.2 GPS定位 通道数为并行12通道，移动目标最大速度Vm=515米/秒，最大加速度a4g，最大高程h18000米，定位精度 CR20米 、V5米/ 秒 ，数据更新率1秒，典型TTFF=15 秒，平均无故障工作时间MTB
9、F60000小时，工作电压12V20V，功耗3瓦。2.3 图像传输 波特率为960038400bps，图像无线传输速度35秒/幅，图像有线传输速度0.10.35秒/幅，图像数据压缩与解压采用软件方式，压缩比2040，通信协议自定义，每幅图像解象度为300200象素，R.G.B原色不失真。 2.4 信息显示 显示界面：指挥控制中心用数字投影仪或大屏幕电视、计算机终端显示器；车载智能终端采用TFT LCD 真彩色显示屏（支持VCD/DVD播放）或单色字符显示屏。显示信息：GIS地理信息（矢量与标量地图兼容），汉字显示，电子地图放大、缩小、漫游和平移，移动目标识别号、位置坐标、速度、方位、轨迹等数据
10、、文字和现场图像信息；声、光、图像报警信号。2.5 通信平台 400/800兆无线模拟集群移动通信网络、数字集群移动通信专网，GSM（GPRS）、CDMA公众移动通信网络及INTERNET等，可根据用户终端所处的环境和要求选择。3 系统基本组成原理如图1所示。本系统由GPS空间卫星网、车载移动智能终端、通信网络传输平台、指挥控制中心、系统软件、GIS地理信息系统软件等部分组成。车载智能终端中的GPS接收机接收到卫星发送的定位信号经处理后获得该车的坐标、速度、航向及跟踪卫星状态等各种数据信息，摄像机获取的视频图像经压缩编码处理后的图像信息数据，以及遇险告警信息，通过微处理器数据打包，由通信模块（
11、手机）发送，经无线移动通信网络（或再经过INTERNET网）上传到指挥控制中心，在与GIS系统信息进行数据处理后存储，并送到大屏幕同电子地图叠加标定显示，上述信息也可在车载终端的显示屏上显示。指挥控制中心发布的信息和调度指令，下传到有关的车载移动智能终端并加以显示。指挥中心与车载台、车载台与车载台之间可双向通话。指挥控制中心图1 系统基本组成原理示意图无线移动通信网基站1移动网关INTERNETPSTN二级管理中心1其他部门二级管理中心J其他系统212324颗GPS卫星KN车载智能终端4 系统设计与关键技术开发主要包括通信平台选择、系统管理软件开发、车载终端研制和应用系统集成等四部分。4.1
12、通信网络平台选择（1）基于已经建有或必须建立独立数字（或模拟）无线集群移动通信系统加载GPS、GIS等技术建立的指挥调度专网的集团用户，必要时能够与移动通信公众网和（或）INTERNET互连；（2）基于GSM移动通信公网作为承载GPS业务的无线通信平台的机动车辆指挥调度管理系统设计，主要从成本、效益、网络覆盖等方面综合考虑。有三种GSM数据传输方式可供选择。一是电路交换，可提供上限为9.6Kbit/s的数据传输率，每个GPS移动用户终端接入时占用一个话务信道。从技术上考虑虽然能满足GPS数据和图像信息传输，但按信道占用时间计费太高。因此，除双向通话和必要的压缩图像传输外，不考虑采用电路交换方式
13、； 另一种是采用控制信道以SMS（Short Message Service）方式传输GPS信息。从技术上考虑，该方式的数据传输速率低，不适宜图像传输，只可以传输GPS定位数据和每条最多160字符的文字短信,更重要的是当大量GPS用户同时集中在某地区以短信方式传输GPS数据业务时，业务中心存储转发产生时延，影响实时传递； 再一种采用在GSM公网基础上升级发展的GPRS通用无线分组数据交换模式传输GPS信息，其优越性在于：一是无线分组交换，信道分配方式灵活，每个TDMA帧可分配18个接口时隙；二是能提供9.06171.2kbts/s可变传输速率；三是 GPRS网络接入速度快，可与IP网、X.25
14、网互连互通。GPRS的核心网络层采用IP技术，底层可使用多种传输技术，方便地实现与现有数据网以及IP网无缝连接；四是支持特定的点到点和一点对多点服务，实现远程信息处理等特殊应用；五是GPRS能提供完全的用户终端通信业务能力，包括基于PTP的终端业务和基于PTM的用户终端业务；六是GPRS能实现基于数据流量、业务类型及服务质量等级的计费功能。 （3） 基于CDMA公众移动通信网络作为GPS数据无线传输平台的指挥调度管理系统设计，则更侧重于技术的先进性和发展趋势考虑。一是容量大：CDMA使用扩频技术，所要求的能量信噪比Eo/No小，其处理增益和抗干扰性能高于其他系统。CDMA采用话音激活技术，其话
15、音占空比提高，仅此就使CDMA容量比其他系统增加一倍。频率复用和小扇区化，技术高于其他系统。 二是采用可变速率声码器（8K或13K编码）能提供高质量话音；扩频和多种形式分集接收使CDMA抗多径干扰引起的选择性衰落及噪声干扰的能力增强 。CDMA的软切换技术实现无缝切换，降低了切换掉话概率，提高了数据传输可靠性。采用功率控制技术，既可扩大系统容量，又具有环保和减小移动用户间的相互干扰，相应提高了通信质量。 三是保密性好：具有鉴权、数字格式、宽带信令、CDMA信号的扰频方式、根据受话人指定的通话保密措施、CDMA的数字话音信道可将数据加密标准（DES）或其他标准的加密技术直接引入等，可提供较佳的保
16、密特性，防止串话和盗用。 四是数据信息传输按流量收费，使用成本低。4.2 车载移动智能终端研制车载智能终端的研制是本系统设计和实现的关键部件，它是诸多软硬件技术高度综合的信息终端。它既要具备比较完整的调度管理的话音通信、GPS导航定位、测速、图像传输、GIS信息显示、告警等功能，又要能适应不同用户不同使用目的、基于不同传输平台的灵活选择，还要考虑安装使用简便、可靠、便于升级和降低成本。 4.2.1 原理框图如图2所示。可以分为GPS导航定位、遇险自动报警、GIS地理信息显示、图像传输等功能模块。4.2.2 工作流程（1）导航定位、话音通信、告警、IC卡读卡及信息显示：由GPS天线、OEM接收板
17、、CPU、GIS电子数字地图存储器、IC卡接口、显示存储器、时序控制电路、视频信号解码电路、液晶显示接口电路、iDEN（或TETRA）/GSM(GPRS)/CDMA通信接口电路等组成。GPS天线接收定位卫星信号，经OEM接收解码后得到控制器收集转发不同数据包，通信机完成发送或接收下传数据包解压，显示图文于电子显示屏电子地图和电子显示屏叠加GPS信息时，可进行自定位导航；转接视频信号可对目标进行现场监控CPUGPRS通信天线手机或车载台接收板OEMGPS天线接口电路时序控制电路接口电路液晶显示屏VCD/DVD播放机视频解码器显示存储器图像采集数字地图存储器IC卡接口报警装置IC卡刷卡器摄像头图2
18、 车载智能终端原理框图定位信息，经过一个电平转换电路与中央处理器CPU串口1相连接；电子数字地图存储器采用FLASH芯片，它有33MB以上的存储空间，电子数字地图经格式变换后，成为二进制文件，通过CPU的串口2写入FLASH芯片；IC卡接口接在CPU串口2和IC卡读卡机之间，完成CPU和IC卡读卡机的RS-232接口电路的电平转换功能；手机接口在CPU串口3和iDEN（或TETRA）/ GSM(GPRS)/CDMA手机通信模块接口之间，完成电平转换功能；CPU将需要显示的地图从FLASH芯片中调入显示存储器，并定时地对显示存储器进行刷新，显示存储器通过时序控制电路与CPU连接，时序控制电路从显
19、示存储器中读出数据变换成R、G、B三基色信号，送往显示屏；该时序控制电路为可编程逻辑控制器件，可产生定时信号送往CPU，让CPU分时对显示存储器进行读写，并且还产生地址信号以便读出显示存储器的数据，将从显示存储器读出的数字信号变为R、G、B模拟分量信号，同时产生标准的行、场同步信号；视频信号解码器输入的视频信号，经其解码后，输入三基色信号及行、场同步信号，并送入液晶显示接口电路；液晶显示接口电路输入端与时序控制电路、视频信号解码器连接，输出端接液晶显示器，完成信号放大及信号的逐行倒相。承载智能终端的移动目标的定位信息、图像、指挥控制中心发来的文字指令、IC卡付费信息除了在该终端存储和显示屏的电
20、子地图上叠加显示外，还与可能发生的遇险报警信息一同通过车载通信机（手机模块）上传到指挥控制中心，以及同中心或其他车载台直接通话。（2）图像处理与传输：由摄像头、图像采集芯片和上述的时序控制电路、CPU、图像存储器组成。摄像头与图像采集芯片相连接，图像采集芯片与CPU之间通过一个并行数据/串行数据的转换电路相连接，它能将CPU输出的并行数据变换成12C命令，从而通过12C总线，命令图像采集芯片中的寄存器进行读写。时序控制电路在图像采集期间，以图像采集的LLC2作为基准信号，由其生成地址及读写控制信号，将与之相连的图像采集芯片输出的图像数据存入图像存储器中。当采集完成一幅图像后，通过对时序控制电路
21、编程控制，选择CPU的地址和数据总线及读写信号对图像存储器进行读写控制。CPU将图像信号分成1616的模块，读入CPU的PAM，将其转换成Y、U、V，再分成88子块，由CPU对其进行离散余弦变换（DCT）、量化及HUFFMAN编码，得到比特流，将其暂存于与其连接的图像存储器，当一帧图像压缩完毕则将其打包成CPU数据包，由通信传输模块发送到控制中心。图像处理采用JPEG（Joint Picture Expert Group）高效压缩编码算法，其编码流程如图3所示，解码则基本是其逆过程。原始图像数据（分成88的小块）码表离散余弦变换DCT量化熵编码压缩图像数据量化表图3 JPEG编码流程 4.2.
22、3 电路结构与主要电路芯片及其作用电路结构如图4所示。中央处理器CPU采用H8/3067F芯片，它内置了128KBYTE的程序存储器和4KBYTE的RAM，有三个串口，其工作方式为MODE7，其串口RXDO、TXDO分别通过74HC07芯片构成的电平转换电路接OEM接收板的串口输出端，如图所示CPU的P3口和P4口对FLASH芯片进行动态读写，FLASH芯片选用HN29N265 11T芯片；CPU的串口RXD2、TXD2通过由MC14506芯片组成的电平转换电路与IC卡读卡机的RS-232接口相连接；CPU的串口RXD1、TXD1、P60-P65口通过两个由74HC07芯片组成的电平转换电路与
23、iDEN手机或GSM(GPRS)、CDMA手机接口的对应端相连接；CPU与时序控制电路EPM7128SQC的对应端相连接；时序控制电路输出的地址信号，定时读写信号送入与之相连接的显示存储器K61008C2E芯片，三基色信号及行、场同步信号通过接口电路TA8696F送到显示屏；视频编码可采用OM8361芯片，其视频信号输入端为13脚，其37、43脚输出分别为行、场同步信号，4脚输出PAL/NTSC识别信号，本终端限定输入PAL制式信号，该P/N识别信号作为4053芯片开关的选择信号，当有视频信号输入时，4053芯片将视频信号解码器OM8361输出的行、场同步信号H1、V1和三基色信号Rl、G1、
24、B1选择输出，显示屏显示出电视画面。而无视频信号输入时，将时序控制电路EPM7128SQC输出的行、场同步信号H2、V2和三基色信号R2、G2、B2选择输出，显示屏显示出地图画面。接口电路采用TaA8696F型专用接口电路。图像采集电路为SAA7lllH芯片，并输出RGB565格式的数字图像信号，每个象素可用16bit表示，即R、G、B的比特数分别为5、6、5位，在图像采集电路与CPU之间加入PCF8584转换电路，图像采集电路将输入视频信号进行模数变换从VP015-VPO0输出；将其按帧写入图像存储器，需要将图像采集电路输出的时钟信号LLC2、行有效信号HREF、场有效信号VREF加到时序控
25、制电路，以便产生图像存储器写入地址；CPU对图像存储器中的图像数据进行压缩处理，压缩之后的数据送入存储器，一帧图像数据压缩完后，要对其打包然后由通信机（可用多种通信形式，如iDEN、GSM、GPRS、CDMA）传送出去；图像采集数据写入图像存储器和CPU对图像存储器的读写过程是分时操作的，当CPU的CTL1、CTL2均为“1”时，CPU通过转换电路PCF8584对图像采集电路，命令寄存器进行读写，当CTL1、CTL2均为“O”时，CPU通过转换电路PCF8584将图像采集电路输出的图像数据写入存储器；当CTC 1=1、CTL2=0时，CPU对存储器进行读写操作，CTL1和CTL2是由CPU编程
26、控制的，本终端中，可以采用两个图像存储器K61008。_图4 车载智能终端电路结构图电源部分5291、78L08、LM2579、AS111720V5 V3.3V5 V8V12ViDEN手机或GSM（GPRS）、CMDA通信模块通信天线显示存储器K61008C2E接口电路TA8696F74HC07时序控制电路QEPM7128SC视频信号解码器 OM8361VCD播放机CPUH8/3067FOEM接收板GPS天线高压电路液 晶显示屏12V报警探测信号入数字地图存储器HN29N25611TIC卡接口MC145406IC刷卡机图像采集芯片摄像机4.3 指挥调度管理系统软件设计4.3.1 指挥调度系统软
27、件功能系统软件功能有以下六个主要模块：（1）交通地理信息系统功能。 A、地图编辑：实现输入、修改，编辑地区、城市交通地图及相关的属性数据；B、图形库管理：实现对地图图库、图中的点、线、面的增删等；C、系统显示与查询：一是分层显示电子地图。二是按照不同颜色或标记显示电子地图上的目标及其属性。三是地图的任意漫游、无级放大与缩小。四是显示实时的交通图像信息，如路网状与信号灯状况、跟踪特种车辆，实现交通疏导。D、道路检索：根据道路的权重（即系统预先输入的参数），可进行最短路径、最省时路径、备选路径等多种选择。（2）调度管理功能。包括信息处理和显示功能。显示软件能在指控中心屏幕显示、放大、缩小、平移电子
28、地图，增开电子地图显示窗口、对窗口内图像进行处理；中心处理软件设置有车辆监控、地图查询、中心数据库维护、系统管理等功能，对受控目标车辆进行识别、中心和车载终端能记录、显示和回放目标行驶轨迹，终端通过中心获得自己的最佳行驶路线，实现自助导航。（3）目标定位及状态信息处理功能。 车载智能终端的GPS接收机将解码处理后获得的定位数据和其他设定的信息按时间、距离、速度、方向等四维立体关系间隔取样、整理打包、调制发送到指挥中心进行处理、存储，并在GIS系统的电子地图叠加显示，绘制目标车辆轨迹。（4）报警显示及处警功能。受控目标车辆遇险时能以手动和自动两种方式向指挥中心报警。受控车辆设有报警开关，在遇险时
29、，手动报警；受控目标偏离预定行驶路线和静止目标被非法开启或移动时，报警装置自动发出报警信号。经网络传送到指挥中心，系统实时进行自动分类处理、记录目标当时的特征参数及报警前后的现场图像，以声、光方式告知指挥调度人员，并发送处警指令，或向目标发送遥毙信号，断其电路、油路终止行驶。必要时与相关部门实施联动处警。（5）图像处理与传输功能。重要的受控目标的智能终端装有可操控的摄像头，经压缩编码的目标现场环境视频图像传送到指挥中心，经软件解压还原图像，存储并显示,方便指挥。（6）话音及数据通信功能。系统软件能使指挥中心与受控目标车辆之间、车辆相互之间实现双向话音通信，同时受控目标车辆的GPS定位、状态、图
30、像、报警以及IC卡读卡数据等信息上传至指挥中心，指挥中心可将指令、遥控信号和其他服务短信息发送给任意受控车辆。4.3.2 指挥调度系统软件组成系统软件包括服务器软件和客户端软件,以及智能终端软件三部分。对于需要构建独立指挥控制中心的系统模式，系统软件采用中心服务器软件、客户端软件和智能终端软件组合方式；对于小规模或零散用户不需要构件独立指挥控制中心的系统模式，系统软件采用转发服务器软件、客户端软件和智能终端软件组合的方式。系统软件基于Windows操作系统、0racle数据库、MapInfo等软件平台开发。（1）服务器软件：控制中心服务器软件（或转发服务器软件），主要功能是接收、处理基于GPS
31、业务的各种数据信息，并提供给客户端用以统计、分析、管理。（2）客户端软件：包括机动目标监控、地图查询、系统管理三大功能模块。客户端软件结构如图5所示，较集中体现了系统软件的调度管理功能。系统软件主界面如图6、多窗口图像监控显示如图7所示。（3）智能终端软件：主要功能包括电子地图查询与目标定位、行进轨迹等信息显示、车辆GPS数据、IC卡读卡数据整理、存储与传输，视频图像压缩编码、通信接口与信令、报警等。图5 客户端软件功能结构报警提示信息：你已超出巡逻区域报警区域自定义，可保存，可调出增加管理窗口鼠标形状改为导航标，提供自动导航路线（地图中显示为最优化）终端控制可以遥取目标图像可选择是否显示目标
32、的实时图像窗口控制机动目标监控客户端软件终端管理目标查询目标导航轨迹显示轨迹清除区域管理删除管理窗口图像管理图像设置图像回放目标类型、ID号、目标编号、目标名称可选图形可选图形可选需要显示图像的目标 大图目标列表 小图显示实时图像原“发送短信信息”中的内容信息管理信息情况信息发布可选择是否显示点位信息接收管理显示GPS信息显示实时图像地图查询路径查询地址查询可自定义组别及数量移动目标列表中加“目标类型”，数据存储最大期限为“年”，按“月”更新历史数据下载系统管理数据管理系统设置地图切换目标设置可选择是否显示目标的实时图像功能选择全局图区状态栏快捷菜单地图区（四窗口）图6 系统软件主界面目标信息
33、区目标信息区图7 多窗口图像监控显示状态栏全局图区功能选择快捷菜单根据需要可增减显示窗口数目 5 指挥调度系统集成5.1 系统组成与指挥控制中心结构系统集成主要根据系统建设使用目的、资源、规模和业务要求的不同，确定方案，包括选择传输网络、配置硬件设备和软件系统。其中指挥控制中心是一个网络结构，也是该系统集成实施的重点。一个典型的车辆指挥调度系统集成如图8所示，这是一个广域覆盖、业务种类较多、可实施远程调度指挥的系统，网络结构和指挥控制中心的配置比较齐备。它既可以作为专用系统，也可以作为服务运营系统。对于小型、专用系统，可以在上述系统的基础上适当简化配置。车载智能终端12NGPS卫星基站1K2G
34、PRS/DDN移动网关INTERNET无线移动通信网PSTN（公众网或专网）向联网用户提供图像及定位信息图8 车辆指挥调度系统集成示意图DDN打印机投影仪光刻录机以太网大屏幕定位信息管理数据库服务器通信管理机指挥控制中心系统管理终端防火墙GPS/GIS监控终端网络服务器指挥调度终端业务工作站车辆GPS11MJ打印机 5.2 系统硬件构成系统硬件包含前端与后台设备，前端是指车载智能移动终端，主要实现移动目标的定位、图像传输等功能；后台设备是指挥控制中心，主要包括服务器、管理客户端与若干业务终端等，服务器主要实现数据转发、存储及身份认证等功能，客户端完成对各类目标的定位信息显示、轨迹跟踪、图像显示
35、、指令发布等。以管理4000个目标为例，对各类数据统计分析及相应后台设备的硬件配置要求:表3 纯GPS定位的信息数据量统计：统计条件（目标数量、时间段）每车每分钟GPS点数每天（24小时）每车点数转发服务器每车每天接收数据(KB)转发服务器每车每天发送数据(KB)客户端每车每天接收数据(KB)客户端100个目标每天接收数据(MB)客户端100个目标每月（30天）接收数据(MB)客户端100个目标每年接收数据(GB)100个目标转发服务器每秒带宽占用（bit/s）4000个目标转发服务器每秒带宽占用（KB/s）无图像数据量57200112.522522521.97265625659.179687
36、57.724761963133.33333335.208333333表4 纯图像信息数据量统计每车每分钟图数（KB）每天（24小时）每车图数（MB）每天（24小时）100辆车图数（GB）每月100辆车图数（GB）每年100辆车图数（TB）100辆车转发服务器每秒带宽占用（KB/s）建议1M带宽图像数据量3447.81254.669189453140.07568361.64151191756.66666667表5 推荐硬件配置CPURAM存储空间（100辆车图）独立显卡显示器声卡网卡网络带宽备注客户端配置P4512M最低160GB64M显存17“有声就行10/100M自适应建议512K建议托管转
37、发服务器P4512M20GB无10/100M自适应建议1M带宽每台2000个目标转发历史数据服务器P4512M1TB无建议千兆建议1M带宽5.3 指挥控制中心各主要部分的作用5.3.1 客户端主要用于指挥管理。软件程序安装在配置相适应的图形工作站，采用双显示器，对目标点位与图像进行直观管理。对于移动终端较少的单位，可配置普通PC机；应急环境时,可在移动通信网络内通过无线接入进行管理。系统软件见图5。5.3.2 服务器包括转发服务器、历史数据服务器、身份认证服务器、用户服务器等。转发服务器：转发服务器主要用于对移动目标的实时点位数据、图像进行接收与转发。该服务器只进行数据转发，不存储任何数据，对
38、数据的存储空间要求不高。为了确保实时数据的快速接收与发送，每一台转发服务器负责的移动目标转发任务不超过2000个，若移动目标超过2000个，需增加服务器。各转发服务器之间通过移动终端指定IP地址的方式明确管理对象。转发服务器接收来自移动终端及控制中心的各类信息与控制数据，需要有固定IP地址，前期可使用公网IP，服务器配置双网卡，一块网卡绑定外网地址，一块网卡绑定内网地址；移动终端的信息包发送采用特殊处理方式，非认证用户即使截获数据也无法读取数据。由于数据转发服务器承担着数据接收、发送的关键业务，其运行时间要求高，条件允许的情况下应考虑系统冗余度，即配置备份数据转发服务器。当主服务器因广域网连接
39、服务中断时，备份服务器可通过向移动终端发送拨号信号强制移动终端调整为备份服务器的IP连接地址。历史数据服务器：转发服务器接收到移动终端传来的GPS、图像及相关车辆运营数据等各类数据后，向管理中心的客户端发送数据，同时向历史数据服务器转发。该服务器负责存储所有移动终端信息，当客户端需要下载未能接收的历史数据时，可从历史数据服务器上下载。由于移动终端的图像数据庞大，因此必须考虑服务器的存储空间及必要的数据转储机制。身份认证服务器：当历史数据服务器和数据转发服务器接收到客户端的用户请求时，通过身份认证服务器进行身份有效性识别。用户服务器：用于存储用户各类型手机或车载台的号码、私密呼叫和组呼ID、IP
40、地址、序列号、车辆牌号、车辆类型、车主姓名、车辆的用途、收费有关数据等资料。5.3.3 系统管理终端：对数据服务器的数据进行管理，对指挥调度终端的调度员授权。5.3.4 大屏幕投影仪：显示电子地图、运行车辆的轨迹和终端传来的图像。5.3.5 指挥调度终端：由电脑和车载机组成，电脑的RS232端口和各类手机（车载）数据端口相连，用电脑控制通信模块或车载数据终端的组呼、私密通话和电话互联等功能，使一部电脑和通信模块组成一个调度终端，对全网的车辆进行指挥调度，也可根据需要显示当前所指定车辆的位置及相关信息，查看某一地区或道路车辆情况及平均速度等信息，调度正在运行的车辆。5.3.6 GPRS系统分组数
41、据交换网关（Mobile Data Gateway）：主要作用是经由该系统分组数据交换传输的各车载终端的数据，通过其送到控制中心数据服务器。5.3.7 GPS/GIS监控终端：其软件功能如图9所示。5.4 系统软件配置 表6 系统软件配置服务器端监控端(客户端)操作系统Windows2000 ServerWin2000中文专业版Windows2000SP2Windows2000 SP2数据库SQLServer2000标准版SQL2000个人版SQL SP3SQL2000 SP3支持软件GVA服务器端GVA客户端VCVCOffice2000Office2000MAPX GPS /GIS监控终端
42、地图编辑新建图层增加对象删除对象移动对象合并对象分割对象对象编辑地理信息查询属性查询地名查询条件查询空间查询查询地名查询地区移动目标监控车辆监控车辆位置车辆状态车辆轨迹报警处理抢劫报警盗车报警求助报警超速报警偏离区域报警图像显示轨迹回放图像回放短信服务通知派遣道路指引其他功能数据统计统计数据统计图形地图测量交接班管理接班登录交班退录地图显示管理显示控制地图缩小地图放大地图全景地图漫游图例显示图例打印图层控制标注显示颜色显示符号显示图层显示及设置图9 GPS /GIS监控终端软件功能结构图 6 结束语该系统已应用于公安、交通等行业车辆监控，调度管理，收到一定的社会和经济效益。“3S技术”一体化（
43、GPS 、GIS、RS）为主体构成的空间信息技术，同网络、宽带等整合的移动位置服务LBS，不仅在军事上具有价值，并且已成为继通信、互联网之后的IT新兴产业，基于PGS/GIS的机动目标调度管理只是位置服务的一种典型业务，在我国已得到发展。产品研发制造体系、信息综合服务体系和技术标准规范体系等三大基础正逐步形成。随着移动通信网络覆盖的改善，统一行业标准的建立，统一地理信息标准和电子地图的开放共享，终端产品和使用成本的降低，应用指导的加强，空间信息技术将进一步发展和推广。由最终用户、移动网络、定位平台开发集成服务等构成的LBS产业链，将加速其产业化进程，使LBS以更先进、精确、便捷的位置信息服务满足交通、军事、经济建设以及人们日益剧增的需求。参考文献1、GPS卫星导航定位原理与方法 刘基余等 2003年8月2、GPS应用程序设计 李洪涛等 2000年6月3、基于MapX的GIS应用 李连营 2003年5月4、GIS设计与实现 李满春等 2003年8月5、数字集群移动通信系统 郑祖辉等 2002年3月6、GSM网络与GPRS Xavier grang 著 顾肇基等译 2002年1月7、通用分组无线业务GPRS 文志成 2004年1月8、CDMA无线通信原理 窦
