移動目標(biāo)防范及監(jiān)控技術(shù)

移動目標(biāo)防范及監(jiān)控技術(shù)（周�。�
    我們都知道，如果要對某個目標(biāo)無論它是固定的還是移動的實施防范，唯有對其進(jìn)行實時
的、動態(tài)的監(jiān)視和控制。許多年以來，大家都在尋找這樣的技術(shù)。在對移動目標(biāo)的監(jiān)控方面，
多年來經(jīng)過不斷的探索和實踐，人們一致集中到采用無線場強(qiáng)測量技術(shù)的信標(biāo)定位法和采用全
球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的GPS定位這兩種方法上。而經(jīng)歷了近十年的發(fā)展，由于GPS技術(shù)所具有無可比
擬的顯著特點(diǎn)，以及計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)的飛速發(fā)展，采用GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)具有絕對的
優(yōu)勢。
    從1992年誕生的第一套GPS車輛監(jiān)控試驗系統(tǒng)，到今天能在同一套監(jiān)控系統(tǒng)中兼容不同的通
信手段，實現(xiàn)全國范圍的自動漫游；能夠在脫離通信覆蓋狀態(tài)仍保持監(jiān)控；能夠在衛(wèi)星信號丟
失時也保持監(jiān)控狀態(tài)；從幾年前一套車載終端上萬元人民幣，降至目前的幾千元人民幣。這項
技術(shù)能形成今天的成果，得益于整個計算機(jī)技術(shù)和無線通信技術(shù)的高速發(fā)展。隨著具有全天候、
大范圍等顯著特點(diǎn)的GPS技術(shù)的推廣應(yīng)用，特別是設(shè)備成本的不斷降低，應(yīng)用技術(shù)的日益完善，
已在實際應(yīng)用中徹底否定了人們的懷疑和顧慮。
    1研制與開發(fā)
    國內(nèi)用戶日前使用的GPS衛(wèi)星信號，絕大多數(shù)采用美國于九十年代初布署完成的衛(wèi)星系統(tǒng)所
發(fā)布的C／A碼。這套衛(wèi)星系統(tǒng)是美國軍方七十年代出于軍事需要，耗資100多億美元而建設(shè)的。
美國政府對軍事以外的使用，采用民用C／A碼，并加以干擾。國內(nèi)有少量用戶使用的是前蘇聯(lián)
發(fā)射的衛(wèi)星定位信號，但由于前蘇聯(lián)的解體，以及隨后俄羅斯的財政狀況，該衛(wèi)星系統(tǒng)至今尚
未完成，現(xiàn)發(fā)射的定位信息不及美國全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)所具有的全天候、24小時動態(tài)穩(wěn)定。同
時，定位信號接收模塊，后者品種多、價格低廉且性能穩(wěn)定。
    九十年代初，國內(nèi)GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)在移動目標(biāo)上的應(yīng)用非常少，僅有測量部門和少數(shù)
科研單位，對地球物理、大地測量、精確授時等領(lǐng)域進(jìn)行科學(xué)試驗。多數(shù)移動目標(biāo)的監(jiān)控和防
范均采用無線電場強(qiáng)測量技術(shù)及信標(biāo)法。這種方法是采用在地面建立短距離的無線信號接收站，
來接收移動目標(biāo)上發(fā)出的無線信號，由場強(qiáng)和方位角比對，確定目標(biāo)的大致位置，方法簡便，
定位精度由短距離接收站布點(diǎn)密度確定。在一般小城市和不需要大范圍流動的地方適用。從當(dāng)
時的價格講，確實比GPS技術(shù)設(shè)備投資省。但是，它有4項致命的缺陷：
    1）因為數(shù)量龐大的無線信號接收站的建設(shè)需要大量投資很難在中等以上城市應(yīng)用。
    2）當(dāng)移動目標(biāo)脫離信號接收站的接收范圍（一艘700—500米），移動目標(biāo)失去監(jiān)控，無法
實施防范。
    3）系統(tǒng)建成后，無線信號接收站的日常維護(hù)費(fèi)用數(shù)額龐大，會增加系統(tǒng)運(yùn)營費(fèi)用的巨額支
出。
    4）由于采用場強(qiáng)測量和方位角確定技術(shù)，移動目標(biāo)的定位精度差，無法達(dá)到GPS定位技術(shù)
的定位精度。
    而GPS定位技術(shù)，由于其衛(wèi)星信號是全天候、不受地理位置限制，動態(tài)實時地接收衛(wèi)星信號，
監(jiān)控覆蓋范圍僅受通信信號覆蓋范圍所限制，定位精度在采用DGPS差分技術(shù)修正后，能達(dá)到米
級甚至厘米級以內(nèi)。
    GPS定位技術(shù)九十年代初期研制、開發(fā)和試驗應(yīng)用多集中在國內(nèi)公安部門。
    以上海公安車輛GPS／AVL自動定位系統(tǒng)為例。該系統(tǒng)是1995年初立項開發(fā)，1996年5月18日
正式開通，雖然它目前仍是國內(nèi)警用系統(tǒng)中覆蓋面積最大、容量最多的一個系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計容
量為600個移動目標(biāo)，現(xiàn)已有超過400輛警用車和運(yùn)鈔車，每天在系統(tǒng)中運(yùn)行。由于受當(dāng)時公安
處警模式和通信線路的影響，當(dāng)時僅有一個集中調(diào)度中心，全市集中處警、集中調(diào)度。對全上
海市近1萬平方公里的地域，通信系統(tǒng)必然有盲區(qū)，增加了中心處警對基層調(diào)度話音的使用量。
另外，車載設(shè)備僅提供定位／報警功能。
    1997年以后，隨著公安處警模式的改變，以及全市通信線路的架設(shè)完畢，我們對原有系統(tǒng)
進(jìn)行了三項重大改造，使之更加完善和實用。
    ①將原有一個中心集中調(diào)度和處警，改為利用已建成的全市通信線路設(shè)立市局中心到全市
各分局中心的連接，建立各分局的分控中心，實現(xiàn)全市集中監(jiān)控調(diào)度，分散處警、分級管理的
模式。各分局與市局中心之間數(shù)據(jù)共享、同步監(jiān)控。
    ②在市局無線通信無法覆蓋的地區(qū)，使用各分局的通信系統(tǒng)，擴(kuò)大了原有監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控
范圍，使在同一個GPS／AVL監(jiān)控系統(tǒng)中能同時兼容不同的通信網(wǎng)絡(luò)，同時市局和各分局實現(xiàn)數(shù)
據(jù)同步傳輸。
    ③對原系統(tǒng)中的數(shù)字化地圖進(jìn)行了升級。使用1：2000地圖數(shù)據(jù)，其精度達(dá)到了3米以內(nèi)；
圖層信息增力口到20層，基本包含了全上海市主要地理信息，達(dá)到了實時性的要求。
    2應(yīng)用與完善
    從1997年到現(xiàn)在，國內(nèi)GPS監(jiān)控行業(yè)的發(fā)展，可謂精彩紛呈，實用性能和完善程度大大提
高。許多監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，基本上達(dá)到國外同類水平的能力，甚至超過國外水平。全國除西藏
外，均已有各種規(guī)模的監(jiān)控系統(tǒng)。但是，我們也看到，相當(dāng)數(shù)量的監(jiān)控系統(tǒng)存在這樣那樣的缺
陷和不足，甚至難以正常運(yùn)行，致使國家浪費(fèi)了大量的投資。一個監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)劣主要看以下
幾個方面：
    2.1通信手段
    GPS定位監(jiān)控系統(tǒng)整體上分成GPS全球衛(wèi)星定位技術(shù)和GIS地理信息技術(shù)兩大部分。但是，
他們中間離不開一個重要的“橋梁”——通信技術(shù)。要把移動目標(biāo)的任何變化實時地、動態(tài)地
傳輸給監(jiān)控者，必須要有一個可靠、穩(wěn)定、不間斷的通信鏈路，這就是通信技術(shù)的重要橋梁作
用。而這個橋梁始終是任何監(jiān)控工具的瓶頸。
    1997年以后，GPS行業(yè)競相開發(fā)或?qū)ふ倚碌耐ㄐ攀侄危�解決由于通信容量和覆蓋范圍的限
制而阻礙GPS推廣應(yīng)用的問題。要解決這個問題，必須尋找出一種通信覆蓋范圍大、能自動漫
游、容量基本不受限制的通信手段。而此類手段非專用網(wǎng)絡(luò)所能，唯有國內(nèi)建設(shè)完成的公眾郵
電網(wǎng)（例如：GSM、CDMA、CDPD等）。只要經(jīng)過少量改造，增加數(shù)據(jù)加密技術(shù)，即可完成通信
手段的應(yīng)用。并且在一個監(jiān)控系統(tǒng)中，能同時兼容不同的通信手段（如專用網(wǎng)和公眾網(wǎng)等）。
這個方面的突破是GPS監(jiān)控系統(tǒng)最突出的變化。
    福建全省郵電公眾GPS／AVL車輛調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)即在國內(nèi)率先將GSM數(shù)字移動蜂窩通信技術(shù)
應(yīng)用于車輛凋度系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計容量達(dá)到10,000個實時目標(biāo)，監(jiān)控范圍覆蓋福建全省12萬平方
公里。
    2.2監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)
    如果一大面積監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)有多個數(shù)據(jù)中心，不能連接成網(wǎng)絡(luò)而自成體系，必然帶來巨大的投
資和資源浪費(fèi)，同時，也不能做到信息的及時傳遞和交換。這也是GPS行業(yè)現(xiàn)在和今后要重點(diǎn)
考慮和解決的問題。
    我公司在承建河南全省GPS車輛監(jiān)控系統(tǒng)和上海公安車輛GPS／AVL系統(tǒng)改造中，徹底解決
了這個難題。河南系統(tǒng)設(shè)計要求覆蓋全河南省17萬平方公里，共建設(shè)17個監(jiān)控中心。各中心
相對獨(dú)立，可自行調(diào)度和管理各自中心的移動目標(biāo)；可實現(xiàn)全省漫游和各中心之間數(shù)據(jù)共享、
同步接收和監(jiān)控；各中心之間使用專用通信鏈路加以連接；形成全省的GPS網(wǎng)絡(luò)，該系統(tǒng)目前
在國內(nèi)屬監(jiān)控范圍最大、監(jiān)控目標(biāo)最多、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)最完整的一個系統(tǒng)。
    2.3使用功能
    使用功能的變化，為用戶帶來了管理上的革命，對推動GPS的應(yīng)用起到了至關(guān)重要的作用。
它從1997年以前僅僅能定位報警，到現(xiàn)在增加了許多實際應(yīng)用方面的功能，發(fā)生了很大的變化。
對移動目標(biāo)的防范才剛剛進(jìn)入應(yīng)用階段。
    2.4終端產(chǎn)品
    隨著應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大利用戶使用方式的不同，近兩年在車載終端產(chǎn)品上的變化豐富多彩，
各種功能，形式可謂琳瑯滿目。但是，基本離不開兩大品種：一種是基本型，只需要定位報警；
第二種是需要調(diào)度顯示。只是圍繞不同通信接口，相應(yīng)產(chǎn)生不同型號和品種的車載終端。
    基本型
    功能：定位報警，帶隱藏式報警按鈕，可放置車內(nèi)任意位置，留有防竊、防撞、斷電、斷
油等傳感器接口。通信接口可接電臺、GSM、CDPD等通信工具，針對保密性能要求高的用戶，通
信工具可置于終端內(nèi)加以隱藏。
    字符顯示型
    功能：定位報警，帶隱藏式報警按鈕，保留所有傳感器接回；可配接電臺、GSM、CDPD等通
信工具。預(yù)留足夠空間用于全中文短請命令儲存，可傳輸全漢字調(diào)度命令，命令語音提示及其
它一些功能。
    我們看到自1997年以來，GPS定位技術(shù)在對移動目標(biāo)監(jiān)控方面，得到了極大的發(fā)展和提高，
它距離移動目標(biāo)防范這個復(fù)雜的課題，已經(jīng)越來越近。
    當(dāng)然任何新技術(shù)的應(yīng)用都有一個非常艱難的歷程，同時，也有許多新暴露出來的缺陷，要
加以完善和補(bǔ)充。比如，在北京、上海等這類大城市，以及今后其他城市，將會出現(xiàn)越來越多
的高架橋梁和隧道，必然會造成衛(wèi)星信號的丟失。在國內(nèi)廣域地區(qū)使用GPS定位技術(shù)，仍然會
有通信冒區(qū)和城市區(qū)域通信黑洞。這兩個缺陷是無法徹底改變的，如何來彌補(bǔ)也成為我們近兩
年來的研究課題。
    在上海出租車輛監(jiān)控系統(tǒng)中，采用電子羅盤及多項傳感器技術(shù)的輔助導(dǎo)航系統(tǒng)解決了這一
問題。車載終端中，一旦衛(wèi)星信號丟失或遭遇衛(wèi)星遮擋，自動自動輔助導(dǎo)航系統(tǒng)，保持移動目
標(biāo)的被監(jiān)控，克服了丟失現(xiàn)象。
    1999年我公司在承建甘肅全省GPS車輛監(jiān)控系統(tǒng)中，由于甘肅省地處我國大西北，通信系
統(tǒng)覆蓋尚存在許多盲區(qū)，使移動目標(biāo)經(jīng)常出現(xiàn)丟失的現(xiàn)象。為此采用軌跡儲存技術(shù)，當(dāng)移動目
標(biāo)一旦進(jìn)入盲區(qū)，車載終端自動啟動儲存系統(tǒng)，儲存軌跡信息，當(dāng)移動目標(biāo)進(jìn)入正常通信區(qū)域，
終端將儲存信息立即傳回，保持移動目標(biāo)被監(jiān)控的持續(xù)性。