基于GPS技術的定位監控系統

姚劍琴

YAO Jian-qin

（深圳桑達電子設備有限公司，深圳 518031）

1 概述

1.1 全球衛星定位系統（GPS）簡介

GPS全球衛星定位系統由美國軍方建立，它由遍布全球的24顆全球定位衛星組成，定位衛星全天候向地面發送定位信息。車載、手機終端安裝的GPS接收模塊，只要接收到四顆以上的衛星發出的信號，經過計算處理后，就可報出GPS接收機（目標）的位置（經度、緯度、高度）、時間和運動狀態（速度、航向）。通過三角定位原理計算出車輛當前所處的經度、緯度、時間、速度和航向。

1.2 地理信息系統(GIS)簡介

三維GIS地理信息系統是近些年來迅速發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、統計、測繪、通訊、規劃和管理學科交叉運用的產物廣泛的運用在各個領域。在本系統中，主要用于在計算機系統中對現實的顯示世界仿真及管理地區受控目標信息的管理。安裝于三維GIS服務器，用于將人車載終端發來的定位信息、狀態信息在三維仿真地圖上顯示出來。

2 監控系統技術實現

2.1 系統邏輯結構

GPS導航系統根據測量出已知位置的衛星到用戶接收機之間的距離，然后綜合多顆衛星的數據就可知道接收機的具體位置， 終端通過GPRS模塊發送信息到用戶的GPS服務器上，系統調用GPS服務器的實時數據進行監控定位、信息調度和報警等功能。

圖1 基于GPS的系統結構圖

2.2 系統架構

采用B/S三層結構，所有應用部署在服務端，客戶端通過瀏覽器訪問。同時根據系統設計，終端需要配置少量應用程序。

圖2 系統架構圖

2.3 定位信息采樣估算

終端分為車載設備和手機兩類，為了實現軌跡查詢，需要分別保證車輛200m，人員20m的識別精度，并且所有數據需要保存3個月；車載終端采樣頻率：10s一次，手機采樣頻率：20s一次；為保證位置信息有效傳輸和存儲，可以考慮在移動終端部署功能模塊，用于檢測位置是否發生變化。系統采用Oracle數據庫，并用存儲表空間的方式對海量數據進行存儲。對數據進行優化配置管理，實現了快速數據調用。

2.4 手機位置上報規則

當手機終端開機時，與服務端進行“握手”通訊，內容包括服務端同步系統時間和下發上報時段，手機端接收該數據成功后返回成功標志；如果此時在上報時段內，則開始上報，如果不在，則等候。終端根據系統時間和上報時段，在上報時段開始時啟動上報，在上報時段截止時停止上報；每天周而復始，在每天上報開始時都進行“握手”。

當系統管理員通過界面更改了上報時段的時候，系統將更改后的時段保存入數據庫。如果此時處在上報時段內，也就是說所有終端處在在線狀態，則馬上更新到終端；如果不在上報時段，即所有終端離線，則等下次上報開始執行握手時更新新的上報時段到終端。

因此，需要在服務端定義接口，完成如下功能：

1）當終端發起握手時，服務端給出系統時間和上報時段，直到終端反饋成功接收；

2）當系統管理員在界面更改上報時段，如果此時處在上報時段，則需要服務端接口向終端推數據，更新上報時段。

位置上報一般是指常規的位置上報，即終端根據系統參數，每隔若干秒向服務端上報一次數據，保存在數據庫中，待軌跡查詢等功能使用。對于實時跟蹤類的功能，需要非常規的位置上報，也就是終端根據系統使用人員定義的頻率上報位置，此頻率往往不同于系統默認的頻率。因此，執行實時跟蹤類功能時，相應終端的位置記錄頻率往往被修改為非系統默認頻率。

3 主要功能

3.1 實時跟蹤

車輛實時跟蹤就是向監控工作人員或用戶提供實時了解車輛行使情況途徑。系統結合GIS、GPS、GSM等平臺向用戶展現可視化的跟蹤界面，并向用戶提供多種查詢地理信息的手段，讓用戶獲得易懂而且較為精確的地理信息。

在進行車輛跟蹤時，監控點可以通過該平臺給遠端車輛發去指令和進行信息交流。本地監控點通過該平臺，向遠端車輛發送和接收信息。

1）多點監控：選擇多個終端進行監控，監控的結果顯示地圖上，顯示的方式有兩種，第一種方式是在地圖上閃動定位跟蹤監控；第二種是在地圖上繪制軌跡定位跟蹤監控。

2）單點監控：以監控點為地圖為中心，以動畫的形式對單個終端進行定位監控。

3.2 軌跡查詢

歷史跟蹤就是要求系統能提供，對車輛歷史行程情況的查詢。

1）行程軌跡回放：軌跡回放功能主要向用戶提供對車輛歷史行程的查找，系統在地圖上描述出車輛的歷史行程軌跡。

2）定點行程查詢：定點行程查詢就是以地理名詞和某個時間段為查詢條件，系統檢索出該時間段內車輛經過該區域的歷史記錄，以表明車輛是否到過該區域。

3.3 調度管理

監控中心可通過文本信息方式對目標對象進行調度。文本調度信息或圖片信息通過短信信道的方式下發到終端上；監控中心還能夠顯示終端發送的文本。

3.4 智能報警

報警方式分以下兩種：1）終端主動報警功能是工作人員針對緊急情況，以觸發按鈕方式主動報警，在地圖空間中鎖定報警人員位置； 2）終端提示報警主要是對終端使用人員進行監控時，提前設置提示報警條件，一旦使用人員觸發這些條件，則監控中心自動向工作人員進行提示報警。觸發條件主要有以下兩種：

1）超速報警：針對目標對象是車輛，一旦超速行駛，系統自動報警；

2）區域報警：如果目標對象入或出某一設定的報警區域，發生區域報警。

可以選擇一個或多個人員，為其在地圖上選定一個區域，作為區域報警的限界，并設定區域報警條件（入限界或出限界）。

實現方式為服務端對需要驗證區域的終端進行心跳監測，監測頻率同終端上報位置信息的頻率。一旦越界，則報警。

4 結束語

GPS定位監控系統是應用GPS技術來獲取車輛、手機的位置信息，應用3DGIS技術來完成車輛的、手機的實時顯示指揮調度、報警等功能，是多個技術的綜合系統。用三維地圖以其直觀、真實等特點在各個行業得到廣泛的應用。同時結合GPS無線通訊技術、計算機數據處理技術等構件了基于三維地理信息平臺的三維GPS定位監控系統。這樣的一個系統具有全天候的衛星定位、三維電子地圖顯示及車輛、手機監控管理功能，目前已經得到了成功的應用。