GPS/GSM多功能服務系統(tǒng)簡介

浙江移動嘉興分公司 任國棟



一、系統(tǒng)簡介


　　確定位置、導引航向是人類最基本和最具有實踐意義的問題，從最早的指南針到近代的羅盤、無線電導航，傳統(tǒng)的定位導航技術在不斷擴大的應用領域中日益暴露出在覆蓋面、精確度等方面的局限性，從而促使新一代導航定位技術——全球定位系統(tǒng)（Global Posting System——GPS）的誕生，使人類第一次徹底解決了地球表面的定位導航問題。


　　由于GPS獲得的數(shù)據(jù)只能存儲在GPS設備中，當GPS單獨地應用在車輛中時，只能進行自動導航。而控制中心想實時獲取該車的位置、速度等數(shù)據(jù)，則必須在這兩點之間建立一條無線數(shù)據(jù)鏈路，把車輛上GPS獲得的數(shù)據(jù)實時地傳輸?shù)娇刂浦行摹?br>

　　GPS/GSM移動定位多功能服務系統(tǒng)是基于GPS衛(wèi)星定位信息，通過GSM全球移動通訊系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)以及相應的管理機構，服務于移動車輛和船只的社會服務系統(tǒng)。它可以實現(xiàn)多種規(guī)模、多種形式的監(jiān)視、調度和控制，在相應的組織機構的協(xié)調下，能夠快速、高效地反饋和處理各種類型的事件和服務請求。從效益上，經(jīng)營者依托該系統(tǒng)，提高了其服務的目的性與計劃性，降低損耗，增加收益；從管理上，對于動、散的移動車輛和船只，提高了管理的透明度和可操作性；從服務保障上，提高了社會服務的質量和效率，就近服務，叫車服務，車內電話服務、移動信息服務等將成為時尚；從安全上，有了該系統(tǒng)，提高了移動車輛和船只，駕乘人員的安全系數(shù)，同時對犯罪分子產生相當?shù)耐�懾作用�?br />


二、系統(tǒng)的關鍵技術


　　（一）GPS（Global Positioning System）衛(wèi)星定位技術


　　GPS是美國國防部投資100億美元，歷時20余年開發(fā)成功的一種無線電導航定位系統(tǒng)。進入90年代以來，GPS在宇航領域地位得到認可，1993年此項技術開放用于民用后，立刻顯示了廣泛的應用前景。特別得到公安、金融、保險、交通、運輸?shù)炔块T的廣泛關注。
　　全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS是隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展建立起來的一個高精度、全天候和全球性的無線電導航定位、定時的多功能系統(tǒng)。它利用位于距地球2萬多公里高的、由24顆人造衛(wèi)星組成的衛(wèi)星網(wǎng)，向地球不斷發(fā)射定位信號。地球上的任何一個GPS接收機，均能接收到四顆以上的衛(wèi)星發(fā)出的信號，經(jīng)過計算后，就可報出GPS接收機的位置（經(jīng)度、緯度、高度）、時間和運動狀態(tài)（速度、航向）。目前，沒有任何一種傳統(tǒng)的導航定位技術能夠達到GPS這樣的高精度、高速度、全天候和全球性的性能。


　�。ǘ�）全球移動通訊系統(tǒng)GSM（Global System for Mobile）


　　GSM全球移動通訊系統(tǒng)是目前國內覆蓋最廣、系統(tǒng)可靠性最高、話機保有量最大的數(shù)字移動通訊系統(tǒng)。GSM以統(tǒng)一的方式向各地用戶提供具有所有電信業(yè)務的國內和國際漫游。用戶身份鑒別可保護網(wǎng)絡避免無權用戶使用。GSM系統(tǒng)除提供話音業(yè)務外，還提供數(shù)據(jù)業(yè)務、短消息（SMS）業(yè)務等多項功能。GPS/GSM多功能移動跟蹤服務系統(tǒng)則是采用了SMS短消息功能實現(xiàn)固定站與移動站之間的數(shù)據(jù)傳輸。


　　在GSM體系結構中，有一個通信管理層（CM）。CM的功能是：應用戶的要求，在用戶之間建立連接，并能維持和釋放這些呼叫。SMS就是屬于CM層的附加功能。GSM系統(tǒng)的話音或數(shù)據(jù)傳送，都是按照一定的規(guī)程建立、釋放和管理的，而SMS是GSM中唯一不要求建立端——端業(yè)務路徑的業(yè)務。簡單地講，GSM系統(tǒng)的通訊信道分為話音（或數(shù)據(jù)）信道和控制信道，SMS是通過控制信道來實現(xiàn)的。 短消息的基本過程是：在GSM系統(tǒng)中有一個短消息服務中心（SMSC），手機將短消息和要發(fā)送的目的站號一同發(fā)給SMSC，再由SMSC轉發(fā)給指定的另一手機。SMS向上發(fā)送的信息占用的是信令信道，占用時間極短，且SMS不占用話音信道，發(fā)送短消息對網(wǎng)絡的接通率不會造成太大的影響，因此采用該種方式通訊費用低廉。對于定位監(jiān)控系統(tǒng)來說并不是所有監(jiān)控的車輛都在不停地發(fā)消息，而是定時地報道一下位置信息，只有在特殊情況下才進行連續(xù)跟蹤。這樣GSM網(wǎng)絡的短信息服務為GPS移動定位系統(tǒng)提供了良好的通信平臺。


　�。ㄈ�）地理信息系統(tǒng)GIS（Geographical Information System）


　　GIS是近些年來迅速發(fā)展起來的一門新興技術。它作為制圖學、計算機技術、地理、遙感、統(tǒng)計、測繪、通訊、規(guī)劃和管理學科交叉運用的產物而被廣泛運用在各個領域。在GPS/GSM多功能車輛跟蹤服務系統(tǒng)中，主要用于對地圖的顯示和管理以及對受監(jiān)控的移動目標位置的顯示。



三、系統(tǒng)的構成及功能


　�。ㄒ唬┫到y(tǒng)結構


　　GPS/GSM移動定位多功能服務系統(tǒng)的結構主要包括下列幾部分：


1.車載移動定位控制器（移動站）；


2.移動GSM網(wǎng)服務系統(tǒng)；


3. GPS監(jiān)控服務中心；


4. GPS客戶服務分中心；


5. GPS客戶服務支持中心；


　　（二）系統(tǒng)的工作原理


　　車載定位單元中的GPS系統(tǒng)定位儀，按要求定時或在遇到緊急情況時，自動或手動觸發(fā)，接收四顆以上定位衛(wèi)星（分布在6個不同的 地球軌道上共24顆）發(fā)來的定位數(shù)據(jù)，單元中的控制器根據(jù)獲得的定位數(shù)據(jù)計算出自身所處的地理位置坐標的數(shù)據(jù)，同時結合自身的狀態(tài)數(shù)據(jù)，按信令協(xié)議處理后，生成短消息數(shù)據(jù)包，該數(shù)據(jù)包經(jīng)GSM通信模塊發(fā)往移動GSM通訊中心。移動GSM通訊中心將此數(shù)據(jù)包按控制信令處理，傳送給SMSC短消息處理中心。GPS監(jiān)控服務中心內的GPS服務器，在控制中心數(shù)據(jù)庫的支持下，實時檢索短消息服務器，并將檢索到的以短消息形式存在的定位數(shù)據(jù)包轉發(fā)給控制服務中心。控制服務中心解釋獲得的定位數(shù)據(jù)包中的信息，進行事務性處理，顯示被監(jiān)控車輛的位置，通知有關單位處理報警，應答服務請求等。同時，系統(tǒng)是雙向工作的，控制中心將控制消息處理后，以指定或廣播的形式，經(jīng)GSM發(fā)往服務對象的終端接收設備，車載單元內的控制器解釋控制中心的指令，顯示用戶需求信息或觸發(fā)功能單元，完成控制中心的指令。


　�。ㄈ�）各部分的主要功能


　　1. 車載移動定位控制器（移動站）


　　移動站車載單元由一個GPS定位儀和一部GSM通信模塊組成。定位儀中的GPS接收器接收GPS衛(wèi)星傳來的定位信號，以確定移動站的位置；控制器控制GSM手機啟動短消息發(fā)送功能，將位置信息發(fā)往監(jiān)控服務中心。它配有一套可以通過手動遙控器操作或由監(jiān)控服務中心遠程操作的汽車防盜器。報警后，必要時可以關閉車輛的發(fā)動機、使報警器啟動車燈和警笛報警、關閉車門等。


　　車載移動單元具有以下功能：


A.報警。人工或自動把定位報警信號發(fā)往GPS監(jiān)控服務中心；


B.受控。可以隨時被監(jiān)控服務中心搜尋、控制；


C.自檢。定時間向服務中心發(fā)出工作是否正常的自檢信號；


D.通話。具有移動電話功能；


E.故障告警。車（船）載設備發(fā)生故障時，可向服務中心發(fā)回故障信息；


F.報警優(yōu)先。自動優(yōu)先發(fā)出報警信號；


G.求助�？上虮O(jiān)控服務中心請求幫助或調用綜合服務信息；


H.國內漫游。在GSM網(wǎng)有短信息服務的地區(qū)可自動漫游；


　　2.移動GSM通信系統(tǒng)


　　移動GSM通信系統(tǒng)是GPS移動定位依托的主要通信平臺，它能向GPS監(jiān)控服務中心提供直接從GSM網(wǎng)獲取的移動站信息，并且可以將控制指令經(jīng)GSM網(wǎng)傳送給移動站；按服務中心或用戶的需求，還能使GSM系統(tǒng)完成通話、靜音監(jiān)聽等功能。


　　3.GPS監(jiān)控服務中心


　　監(jiān)控服務中心是GPS車輛（船只）移動定位信息流的終點，控制、指揮命令和服務信息流的發(fā)布點。它與通訊服務系統(tǒng)的通過通信服務器聯(lián)接。可根據(jù)系統(tǒng)的規(guī)模和具體電信基礎設施的不同支持多種廣域網(wǎng)傳輸協(xié)議如：X.25、ISDN、DDN等。如果采用點對點永久性高速專線，則可同時傳輸數(shù)據(jù)和語音。


　　GPS監(jiān)控服務中心由若干個值班席組成，為一個網(wǎng)絡化的結構。每一個值班席由電子地圖地理信息系統(tǒng)及GPS應用管理軟件為軟件平臺；以幾臺工作站作為硬件支持。該網(wǎng)絡非常方便擴充值班坐席的數(shù)量，可以適應不斷擴充的用戶數(shù)量。


　　監(jiān)控服務中心的主要服務內容是接受各車輛（船只）發(fā)回中心的求助信號。車輛（船只）在以短消息方式向中心求助的同時可向中心撥號建立話音通信，中心可通過已建立的話路，詢問車（船）主情況并根據(jù)中心電子地圖上所顯示的車輛（船只）位置提供醫(yī)療救護、信息調用、交通救援、引路等服務。車船的位置信息在通話過程中仍以短消息報回，方便值班員提供援助。而盜竊搶劫等事件的信息及鎖車等控制可以在當?shù)毓�安局另設分中心進行受理與服務，也可在主中心一并接警并通報當?shù)毓�安局�?br>

　　4.GPS服務管理分系統(tǒng)


　　根據(jù)各種集團客戶的不同需求，可以專門為其設立專項服務的分中心，如出租車調度中心、公交車指揮中心、運鈔車監(jiān)控中心、公務用車管理中心，以及其它各類客戶服務的分中心。在這些分中心里，將根據(jù)客戶需求編制專用的管理服務軟件，對其共性的服務項目，如報警、求援等可由GPS監(jiān)控服務中心統(tǒng)一處理，而對其個性的服務項目，如調度、指揮、監(jiān)控等，則由各分中心自行處置。這些分中心的系統(tǒng)結構及功能除管理軟件外其它與監(jiān)控服務中心基本相同，只是規(guī)模不同而已。


　　最小的分系統(tǒng)可以只設一臺單機工作站即能完成監(jiān)控服務的任務。因此用一臺筆記本電腦和一臺GSM-MODEM即可在任意地點組成移動現(xiàn)場指揮中心。


　　5.GPS服務支持系統(tǒng)


　　為了保障GPS服務系統(tǒng)的正常運轉，應該與有關單位建立業(yè)務合作關系，如110報警中心、車輛救援修理中心、綜合信息服務中心等，以便及時向他們發(fā)出報警、求援和信息等方面的需求，得到他們的及時支持和響應。



四、系統(tǒng)的性能和特點


1.系統(tǒng)容量大。GSM短信中心可以支持數(shù)以萬計的用戶，在最小配置下，一分鐘可接收超過1.5萬目標信息數(shù)據(jù)


2.系統(tǒng)功能齊全：系統(tǒng)除具有語音通話（手機自身固有）功能外，還利用手機的收發(fā)功能實現(xiàn)數(shù)字通信，完成報警、定位、服務請求、控制等消息傳遞功能，


3.系統(tǒng)服務范圍廣：可以說中國移動GSM網(wǎng)覆蓋的地域，都是系統(tǒng)服務的范圍。


4.系統(tǒng)集成度高：系統(tǒng)采用集中式管理方式，監(jiān)控服務中心統(tǒng)管本部門以及與其它部門間的業(yè)務；系統(tǒng)設施集成在客戶服務中心內，便于維護、升級與管理。


5.系統(tǒng)建設投資省。由于以GSM為通信平臺，可以大大節(jié)省系統(tǒng)建設的費用。


6.可以實現(xiàn)漫游服務、異地報警。當A地的車輛漫游到B地時，B地的GPS/GSM移動定位客戶服務中心可以繼續(xù)向A地的車輛提供全套的服務，包括報警服務。如果B地沒有移動定位客戶服務中心，但是已開通短訊，則A地的客戶服務中心仍能通過B地的短訊通道提供服務，包括用各種方法向B地公安部門報警以及控制切斷電路等。


7.安全保密好。這體現(xiàn)在：(a)在傳輸階段，GPS數(shù)據(jù)和命令是經(jīng)過GSM信令通道的，對該部分監(jiān)聽難。(b)服務中心只對固定信息進行處理，對其它數(shù)據(jù)只是進行分發(fā)、儲存，因此客戶可根據(jù)需要對自身私有數(shù)據(jù)加密，其他用戶無法獲得。


　　GPS多功能定位系統(tǒng)市場應用比較廣泛，現(xiàn)在全國很多城市都已應用或準備應用具有類似功能的相應系統(tǒng)，但以前的GPS定位系統(tǒng)都采用集群或常規(guī)系統(tǒng)，有很多問題，目前采用最先進的GSM系統(tǒng)實行GPS車輛跟蹤定位剛剛開始起步，市場很有潛力。隨著社會信息化發(fā)展的不斷深入，移動客戶對車（船）載信息平臺的需求也將越來越迫切，通過GPS/GSM移動站向客戶提供越來越的綜合化信息服務將是社會信息化的一個組成部分，是一個很有發(fā)展前途的新領域。




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