GPS在道路運輸管理中的應用

呂玉梅

摘要:近年來,全球衛星定位系統的發展使得對移動目標進行實時定位和遠程監控調度成為可能。特別是全球數字移動通信技術(GSM)和地理信息技術(GIS)的出現,更使得人們能夠對移動目標進行全國范圍、實時、全天候的監控調度。本文主要論述了如何實現GPS系統對道路運輸管理的有效指揮、協調控制和管理。

關鍵詞:GPS;道路運輸管理;監控系統

GIS技術、GPS技術及網絡技術作為道路運輸管理技術的重要組成部分,其應用領域日趨擴大。而道路運輸管理監控系統集GPS、GIS和現代無線通信技術于一體,車載移動終端將車輛的動態位置、時間、狀態、監控圖像等信息實時地通過無線通信信道傳至主監控中心,監控軟件在電子地圖上顯示車輛運動軌跡,并同時顯示被監控車輛的行車狀態等信息;監控中心也可以同時向移動終端發布命令和消息,實現道路運輸管理的信息化管理,提高效率并降低運營成本。目前,道路運輸管理監控系統在實際中的應用日趨廣泛。

1 GPS系統的概念及其基本組成

GPS即全球定位系統(Global Positioning System)。簡單地說,這是一個由覆蓋全球的24顆衛星組成的衛星系統。這個系統可以保證在任意時刻,地球上任意一點都可以同時觀測到4顆衛星,以保證衛星可以采集到該觀測點的經緯度和高度,以便實現導航、定位、授時等功能。這項技術可以用來引導飛機、船舶、車輛以及個人,安全、準確地沿著選定的路線,準時到達目的地。GPS全球衛星定位系統由三部分組成:空間部分-GPS星座;地面控制部分-地面監控系統; 用戶設備部分-GPS信號接收機。

2 GPS系統在交通運輸管理中的技術應用

2.1 無線移動通信技術

目前,為了取得廣泛的覆蓋范圍和降低系統投入成本,GPS系統普遍采用成熟的公共移動通信網作為通信通道。當前GPS可用的較先進的通信網為GPRS網和CDMAlx。基于GPRS網的傳輸速度理論可以達100kbps以上,而2003年正式開通的CDMAlX網絡,由于采用了反向相干解調、前向快速功率控制等技術,理論帶寬可達300kb/S,目前實際應用帶寬在100kb/s左右(雙向對稱傳輸),傳輸速率高于GPRS,可提供更多的中高速率業務。

2.2 智能導航終端

在國內,安華北斗、奧星等公司最近已推出支持CDMAlx通信功能的GPS導航設備,與國外導航設備功能大致相當,能夠實現導航功能、電子地圖、轉向語音提示功能、定位功能、測速功能、顯示航跡。

2.3 電子地圖

智能交通系統的大部分信息都需要通過電子地圖來表示,電子地圖作為空間信息特別是交通信息的可視化產品,將交通路線及周圍環境以視覺感受的方式傳輸給用戶。

3 GPS技術在現代運輸管理中的應用

3.1 GPS技術的監控定位原理

GPS定位原理是利用測距交會的原理確定點位。將無線電信號發射臺從地面點搬到衛星上,組成一個衛星導航定位系統,應用無線電測距交會的原理,便可由三個以上地面已知點(控制站)交會出衛星的位置,反之,利用三個以上衛星的已知空間位置,又可交會出地面未知點(用戶接收機)的位置。GPST/星發射測距信號和導航電文,導航電文中含有衛星的位置信號。用戶用GPS接收機在某一時刻同時接受三顆以上的衛星信號,測量出測站點(接收機天線中心)至三顆以上GPS衛星的距離,并計算出該時刻GPS衛星的空間坐標,據此利用距離交會法計算出測站點的位置。

3.2 基于GPS技術的運輸管理監控系統的原理

由于在任一時刻地球上任一目標均能通過GPS系統得知其三維坐標、三維速度和準確時間,故若在車輛上安裝GPS接收機,便能實時獲知車輛位置、運行速度和運動方向,再把這些信息及一些傳感器的數據通過一定的通信手段供給主控中心,在主控中心電子地圖上,能清晰地顯示出車輛運行軌跡;主控中心根據車輛運行情況,再發出調度指令,以完成對車輛的集中監控,甚至可以在一定程度上控制車輛的行為。

3.3 基于GPS技術的運輸管理監控系統的組成

基于GPS技術的運輸管理監控系統,主要由車載設備、監控中心以及通信系統幾部分組成,基本工作流程是:車載設備在接收到GPS定位數據后,自動計算出自身所處的地理位置的坐標,每隔一段時間,車載臺通過數字移動通信系統GSM (Global System For Mobile Phones)將數據發送到監控中心;監控中心將收到的坐標數據及其他數據還原后,與地理信息系統GIS(Geographic Information System)的電子地圖相匹配,并接合其他子系統的數據庫在電子地圖上直觀地顯示車輛在途狀態信息(貨物在途情況、交貨時問、發貨地和到達地等),地圖本身可以任意放大、縮小、還原、切換、可開多個窗口以分別跟蹤不同的車輛;用戶可根據自己的權限在Intemet上通過用戶接口進行信息查詢或發出調度指令,此時控制中心會將該指令發送到指定的車輛,并在其車載設備上顯示出來。

3.4 基于GPS技術的運輸管理監控系統的應用

3.4.1 車輛跟蹤

基于GPS技術的運輸管理監控系統,可選定車輛進行跟蹤顯示,在監控中心的電子地圖上選定跟蹤車輛,將其運行位置在地圖畫面上保存,形成直觀的運行軌跡。貨主、物流企業可以隨時隨地清楚地了解車輛的運行狀況、任務執行和安排情況。

3.4.2 運行監控

系統大屏幕可實現多窗口顯示,多窗口可同時監視多輛車運行,并可顯示和存儲車輛的運行軌跡,以供運行評估,進行指揮調度。調度中心可隨時同跟蹤的車輛進行通話,實行話務指揮與車輛跟蹤相結合,實現現代化管理。通過實時監督運輸車輛,可以避免駕駛人員的不良駕駛行為,防止超速、疲勞駕駛等行為的出現,保障司乘人員、貨物和車輛的安全;通過實施實時遠程監控、報警,可以防盜防搶,預防和阻止違法犯罪行為的發生;通過監督車輛是否按規定線路營運,可以堵塞或遏制車輛在行駛途中“換貨”等違規行為,提高運輸管理能力;在車輛發生事故時,可將事故車輛的位置和狀況等信息及時、準確地報告給監控中心,使事故損失減小到最低限度。

3.4.3 信息查詢

通過查詢可實時地從電子地圖上直觀了解運輸車輛所處的地理位置,以及經度、緯度、速度等數據,還可以查詢到行車的路線、時間、里程等信息。系統可自動將車輛發送的數據與預設的數據進行比較,對發生的較大偏差進行報告,從而使后方管理人員可輕松準確地掌握公司的運輸作業。對于一些危險品運輸車輛,如果安裝了額外的監測設備,用戶還可以查詢到貨物在運輸過程中的信息,以保障車輛安全、按時到達目的地。

結語

現代科技對經濟發展的促進作用越來越明顯,同樣GPS管理系統在現代物流、客貨運管理運營中,已經成為必然選擇,產生了巨大的經濟效益和社會效益。相比傳統管理方式,在實時性、大容量數據儲存、及時智能調度、自動報表生成等方面有著無可比擬的優勢。也成為幾乎所有物流、海洋運輸、客貨長途運輸、公交、出租車、汽車租賃等單位的首選。如果在降低管理成本手段、及時調度決策等方面進行流程再造,將在企業降本增效、節省開支等方面發揮重大作用。