基于北斗系統(tǒng)BDS的智能化車輛信息監(jiān)控平臺設(shè)計(jì)

摘要：本文主要介紹了依托BDS系統(tǒng)，采用GIS技術(shù)、圖像采集技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫處理等技術(shù)，整合并系統(tǒng)的建立一個(gè)全天候、全范圍、高穩(wěn)定性的智能化車輛信息跟蹤和監(jiān)控調(diào)度的綜合平臺。

關(guān)鍵詞：定位；監(jiān)控；平臺；信息

中國自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)北斗系統(tǒng)（BDS）現(xiàn)已提供區(qū)域服務(wù)，未來將迅速廣泛應(yīng)用于車輛、飛機(jī)、船舶等移動載體的定位、監(jiān)控、跟蹤、調(diào)度與導(dǎo)航等領(lǐng)域。本文主要介紹了依托BDS系統(tǒng)，采用GIS技術(shù)、圖像采集技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫處理等技術(shù)，整合并系統(tǒng)的建立一個(gè)全天候、全范圍、高穩(wěn)定性的智能化車輛信息跟蹤和監(jiān)控調(diào)度的綜合平臺。該平臺系統(tǒng)注重操作方便性、簡潔化和高效性，方便操作人員進(jìn)行業(yè)務(wù)處理和車輛信息的綜合管理，對車輛流動數(shù)據(jù)信息實(shí)現(xiàn)快速反應(yīng)，保證客戶端、互聯(lián)網(wǎng)、車載移動設(shè)備、監(jiān)督平臺及BDS系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確快速傳達(dá)，便于上級部門及時(shí)掌握各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)信息和決策信息，實(shí)現(xiàn)智能化車輛信息監(jiān)控平臺的實(shí)用、準(zhǔn)確及穩(wěn)定。

1、總體設(shè)計(jì)

該監(jiān)控平臺采用分級管理模式，軟件構(gòu)架采取C/S結(jié)構(gòu)，由5大部分組成：（1）移動設(shè)備：負(fù)責(zé)采集移動目標(biāo)的實(shí)時(shí)位置并傳送到后臺。（2）數(shù)據(jù)處理中心：負(fù)責(zé)接入移動設(shè)備的數(shù)據(jù)，并對目標(biāo)數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)移動設(shè)備、數(shù)據(jù)庫、監(jiān)控客戶端數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。（3）數(shù)據(jù)庫：承擔(dān)著數(shù)據(jù)的持久化存儲，可存儲海量數(shù)據(jù)至少半年，達(dá)到交通部標(biāo)準(zhǔn)要求。（4）監(jiān)控客戶端：通過用戶名登錄，實(shí)現(xiàn)基本資料的管理，對已授權(quán)目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控，必要時(shí)對目標(biāo)進(jìn)行調(diào)度。（5）監(jiān)管數(shù)據(jù)上報(bào)：負(fù)責(zé)把目標(biāo)數(shù)據(jù)（靜態(tài)和動態(tài)）按照J(rèn)TT/809標(biāo)準(zhǔn)上報(bào)給上級監(jiān)管平臺。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示：

系統(tǒng)采用分級管理模式，軟件構(gòu)架采取c/s結(jié)構(gòu)，在邏輯上，系統(tǒng)由三部分組成，即衛(wèi)星定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)（6IS）和通訊鏈路（GPRS/CDMA）組成；從物理組成上講，系統(tǒng)由四部分組成，即監(jiān)控服務(wù)器、監(jiān)控客戶端、通訊網(wǎng)絡(luò)和移動設(shè)備。

1.1 監(jiān)控服務(wù)器

監(jiān)控服務(wù)器是系統(tǒng)的核心，由終端接入服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器、監(jiān)管上報(bào)服務(wù)及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成。對入網(wǎng)目標(biāo)運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，能及時(shí)將目標(biāo)發(fā)出的遇險(xiǎn)或故障求助信息通知相關(guān)單位和人員。同時(shí)對入網(wǎng)目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，以提供歷史數(shù)據(jù)查詢，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)、供各單位決策。

1.2 監(jiān)控客戶端

監(jiān)控客戶端是整個(gè)系統(tǒng)的可視化及操作界面，通過對移動目標(biāo)進(jìn)行分組、分級管理，實(shí)現(xiàn)對授權(quán)目標(biāo)的定位監(jiān)控、調(diào)度、警報(bào)處理及信息發(fā)布等。

1.3 通訊網(wǎng)絡(luò)

通訊網(wǎng)絡(luò)分為兩類，一類為移動設(shè)備到服務(wù)器之間的無線通訊網(wǎng)絡(luò)，一般采用GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)。一類為普通的以太網(wǎng)絡(luò)，通過各級路由器、交換機(jī)、防火墻，使得監(jiān)控客戶端能夠連接到監(jiān)控服務(wù)器進(jìn)行相關(guān)處理。

1.4 移動設(shè)備

移動設(shè)備作為系統(tǒng)應(yīng)用的平臺，具備GNSS衛(wèi)星定位、導(dǎo)航、業(yè)務(wù)信息上報(bào)和管理信息的接收等功能，同時(shí)還為今后的綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)預(yù)留擴(kuò)展性。移動設(shè)備接收GNSS信號，通過無線通信系統(tǒng)向中心發(fā)送目標(biāo)位置和狀態(tài)信息，接收和執(zhí)行中心控制指令和資訊信息。

2、系統(tǒng)軟硬件架構(gòu)

移動設(shè)備通過GNSS模塊接收衛(wèi)星的定位數(shù)據(jù)，分析處理后，按指定的間隔通過GPRS/CDMA模塊把數(shù)據(jù)按JTT-808標(biāo)準(zhǔn)上報(bào)給終端接入服務(wù)。終端接入服務(wù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、解析后把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)處理中心。數(shù)據(jù)處理中心對數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯分析、權(quán)限控制后，按需的把數(shù)據(jù)再分發(fā)給數(shù)據(jù)存儲、三方接入系統(tǒng)及移動目標(biāo)管理系統(tǒng)。

系統(tǒng)軟件架構(gòu)從邏輯上分為通信層、服務(wù)層和應(yīng)用層三層結(jié)構(gòu)，模型結(jié)構(gòu)包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層、系統(tǒng)應(yīng)用層、用戶服務(wù)層三層結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)基于數(shù)據(jù)同步、數(shù)據(jù)庫、信息發(fā)布和內(nèi)容管理、開放式集成等技術(shù)，系統(tǒng)采用組件式結(jié)構(gòu)，靈活方便，并有良好的通用性和可擴(kuò)充性?；谠撃Ｐ涂裳杆偌軜?gòu)各種應(yīng)用模式的移動目標(biāo)管理業(yè)務(wù)解決方案。

3、服務(wù)器功能設(shè)計(jì)

3.1 終端接入服務(wù)器

在終端接入服務(wù)器上部署“終端接入服務(wù)”，負(fù)責(zé)接收及解析移動目標(biāo)定位設(shè)備上報(bào)的信息（注冊、登錄、定位、多媒體等信息），按照系統(tǒng)內(nèi)部規(guī)定的數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)發(fā)到數(shù)據(jù)服務(wù)器的“數(shù)據(jù)處理服務(wù)”，同時(shí)接收“數(shù)據(jù)處理服務(wù)”下發(fā)的指令、應(yīng)答等信息，轉(zhuǎn)換成JTT/T 808協(xié)議，轉(zhuǎn)發(fā)給移動目標(biāo)定位設(shè)備，實(shí)現(xiàn)移動目標(biāo)定位設(shè)備的接入。

3.2 數(shù)據(jù)服務(wù)器

數(shù)據(jù)服務(wù)器部署了“數(shù)據(jù)庫”，“數(shù)據(jù)接口服務(wù)”，“數(shù)據(jù)處理服務(wù)”和“數(shù)據(jù)存儲服務(wù)”。

（1）數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫采用MS SQL Server 2005企業(yè)版，是一個(gè)全面的數(shù)據(jù)庫平臺，SQL Server 2005數(shù)據(jù)庫引擎為關(guān)系型數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)提供了更安全可靠的存儲功能，可以構(gòu)建和管理用于業(yè)務(wù)的高可用和高性能的數(shù)據(jù)應(yīng)用程序。

在SQL Server 2005數(shù)據(jù)中，采用分區(qū)表方式來存儲海量數(shù)據(jù)，每天產(chǎn)生一個(gè)數(shù)據(jù)文件來存儲當(dāng)天的軌跡數(shù)據(jù)，使得軌跡數(shù)據(jù)的查詢和管理達(dá)到最優(yōu)。

（2）數(shù)據(jù)接口服務(wù)。數(shù)據(jù)接口服務(wù)采用HTTP POST方式來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫的交互。數(shù)據(jù)接口服務(wù)啟動一個(gè)HTTP服務(wù)，接受系統(tǒng)的SQL語句操作和特殊功能的接口調(diào)用。當(dāng)進(jìn)行SQL語句操作后，數(shù)據(jù)接口服務(wù)直接把SQL結(jié)果集轉(zhuǎn)成xml格式，并進(jìn)行壓縮后返回給調(diào)用端。

（3）數(shù)據(jù)處理服務(wù)。共有4大業(yè)務(wù)，分為：接入端數(shù)據(jù)處理，監(jiān)控端數(shù)據(jù)處理，報(bào)警業(yè)務(wù)處理和數(shù)據(jù)存儲業(yè)務(wù)處理。

（4）數(shù)據(jù)存儲服務(wù)。數(shù)據(jù)存儲服務(wù)通過數(shù)據(jù)接口連接到數(shù)據(jù)處理服務(wù)，來實(shí)時(shí)獲取歷史軌跡數(shù)據(jù)及其它SQL語句，通過高速緩存和多線程技術(shù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫存儲，并且保證數(shù)據(jù)存儲成功。

3.3 監(jiān)管上報(bào)服務(wù)器

在監(jiān)管上報(bào)服務(wù)器上部署“監(jiān)管上報(bào)服務(wù)”，負(fù)責(zé)將系統(tǒng)內(nèi)部的定位設(shè)備信息（包含資料和定位、指令等信息），安裝JTT/T809協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)到上級監(jiān)管平臺。同時(shí)接收來自上級監(jiān)管平臺的數(shù)據(jù)交換、報(bào)警、查崗等監(jiān)管指令，通過數(shù)據(jù)處理服務(wù)，轉(zhuǎn)發(fā)給終端和監(jiān)控客戶端處理。

4、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

4.1 表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

主要包括：

單位分組表base_group info、車輛信息表base carinfo、用戶信息表base_user_info、駕駛員信息表base-driver_info、行駛路線表base_drive_line、權(quán)限信息表base_function list、圍欄信息表fense_attr_info、圍欄點(diǎn)列表fense_point_info、圍欄關(guān)聯(lián)表fense relate—info、報(bào)警信息表gps_alarm_info、車輛最后位置表gps_last pos、車輛歷史位置表gps_history、車輛多媒體信息表gps_media_info、用戶自定義興趣點(diǎn)表map_user_poi、系統(tǒng)日志表server

4.2 存儲過程和函數(shù)

主要包括：

【過程】登錄Login、【過程】存儲定位數(shù)據(jù)Insert_GPS_His、【過程】統(tǒng)計(jì)里程p_GetMileage、【過程】終端注冊p-TerminalReg、【函數(shù)】獲取子分組列表f GetChi ldGroups、【函數(shù)】獲取父分組列表f GetFatherGroups、【函數(shù)】獲取公司所在分組f_GetCompanyID、【函數(shù)】獲取分組詳細(xì)名稱f_GetGroupName、【函數(shù)】獲取指定時(shí)間內(nèi)的里程f6etMileage。

5、接口設(shè)計(jì)

系統(tǒng)接口從數(shù)據(jù)類別上可分為兩大類：系統(tǒng)接口和數(shù)據(jù)接口。系統(tǒng)接口提供對整個(gè)系統(tǒng)的登錄和直接SQL語句操作，使用HTTP POST方式實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)接口主要提供系統(tǒng)的實(shí)時(shí)定位數(shù)據(jù)及對移動目標(biāo)的指令控制等，使用SOCKET異步方式實(shí)現(xiàn)。

5.1 系統(tǒng)接口

系統(tǒng)接口采用HTTP POST同步方式實(shí)現(xiàn)，所有參數(shù)均包含在POST內(nèi)容，并以URLEncode格式提交。

5.2 數(shù)據(jù)接口

（1）接入端以Client身份，以Socket常連接方式，連接到指定服務(wù)端。

（2）連接后，需主動向服務(wù)端發(fā)送登錄指令。

（3）登錄成功后，需每隔1分鐘向服務(wù)端發(fā)起鏈路檢測指令。服務(wù)端連續(xù)3分鐘未收到接入端發(fā)起的鏈路檢測指令，則強(qiáng)制斷開鏈接。同理，接入端連續(xù)3分鐘未收到服務(wù)端返回的鏈路檢測返回指令，也要強(qiáng)制斷開鏈接。

（4）接入端需實(shí)時(shí)檢測鏈路是否已經(jīng)斷開，斷開后需要自動重連，重連間隔需在10秒至120秒之間。

6、性能指標(biāo)和系統(tǒng)功能

6.1 性能指標(biāo)

（1）監(jiān)控平臺支持7×24不間斷運(yùn)行；

（2）數(shù)據(jù)處理能力：平均500條/S，峰值1000條/S；

（3）支持100000臺終端接入，支持10000個(gè)動態(tài)目標(biāo)監(jiān)控；

（4）數(shù)據(jù)在線存儲時(shí)間>200天；局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)交換速度>100Mbps。

6.2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能有：地圖顯示；地圖操作；地理測量；電子地圖打印功能：軌跡回放；求助報(bào)警；貨運(yùn)車輛重量記錄：車輛查詢；區(qū)域報(bào)警；日志管理；車輛管理；監(jiān)聽錄音；防盜報(bào)警；斷電報(bào)警；遙控熄火功能；車輛狀態(tài)記錄：遠(yuǎn)程設(shè)置；里程統(tǒng)計(jì)；用戶管理；多種監(jiān)控方式；權(quán)限管理；數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能。

7、結(jié)論

本系統(tǒng)平臺的設(shè)計(jì)依照國家及省內(nèi)對科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)劃及高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策，遵照國家及省市相關(guān)技術(shù)法規(guī)要求，順應(yīng)發(fā)展智能交通的需求；能夠推動車輛信息監(jiān)控的智能化，實(shí)現(xiàn)科技成果的轉(zhuǎn)化，提高車輛信息服務(wù)級別和技術(shù)含量，實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)產(chǎn)品的高檔化、國產(chǎn)化及專業(yè)化。對行業(yè)技術(shù)水平的提高及行業(yè)工作效率的提升具有重要意義，實(shí)現(xiàn)較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。