車輛衛星定位系統基本性能特點分析

張建

江蘇省計量科學研究院 江蘇南京 210023

1 道路運輸車輛衛星定位系統構成與用途

道路運輸車輛衛星定位系統應用了物聯網、移動通信、衛星定位等技術，主要由車載終端、通信網絡、數據平臺等部分組成[1]。車載終端屬于感知層，應用了衛星定位技術，能夠采集、測量、處理車輛實時位置、速度、駕駛員身份、總線數據等信息；通信網絡屬于網絡層，車載終端接入移動網絡，將采集和測量的信息傳輸給數據平臺；數據平臺屬于應用層，主要對數據進行處理和應用，分為政府平臺和企業平臺，能夠實時監控車輛運行狀態，按照相關要求對車輛進行管理和控制，見圖1。

圖1 道路運輸車輛衛星定位系統

道路運輸車輛衛星定位系統廣泛用于對重點營運車輛進行監控和管理，大幅提升了道路交通安全管理的有效性、及時性。

2 系統使用中須具備的基本性能要求

道路運輸車輛衛星定位系統的正常運行離不開車載終端、通信網絡、數據平臺緊密連接、共同協作。相關的技術標準分別對車載終端、通信網絡、數據平臺做出了詳細的技術要求和管理規定，在使用中應通過核查和檢測，確保系統具備以下幾項基本要求：

2.1 車載終端采集的信息應全面，測量的數據應準確。

車載終端由處理器、數據存儲器、定位模組、數據采集模組、移動網絡模組等部分組成，在道路運輸車輛衛星定位系統中主要負責采集車輛數據、測量衛星定位數據，并存儲、發送相關數據。車載終端是系統的數據來源，它能否實時、有效、準確的采集和測量數據，決定了系統是否能夠發揮作用，見圖2。

圖2 車載終端結構圖

車載終端采集車輛信息應全面、及時。要求采集駕駛人員信息、車輛運單數據、CAN總線信息等數據和信息。車載終端應連接車輛CAN總線，采集車輛以下信息：當車輛制動時，采集制動信息；當車輛轉向時，采集轉向信息；當車輛變換近光或遠光時，采集燈光信息。在使用中可通過數據平臺中的歷史數據，查詢車載終端發送的信息是否符合要求[2]。這些信息可用于分析車輛運行狀態，進而采取有效管理措施，車載終端必須按照標準要求實時采集所需信息，見圖3。

圖3 一次性同步預埋地腳螺栓

圖3 衛星定位原理圖

車載終端應安裝合理，衛星定位數據應準確可靠。車載終端接收衛星信號后，首先測量每顆衛星的偽距；然后解析出導航衛星的星歷，并計算得出坐標；最后綜合分析、運算得到偽距數據和導航衛星的坐標，計算出終端的位置、時間、速度信息，實時顯示車輛行駛的位置、速度情況。為確保車載終端衛星定位功能正常，終端應牢固安裝，安裝位置須避免可能發生的碰撞，應確保終端工作在正常溫度范圍內，減少對車載其他電子設備的干擾，確保終端能夠正常工作；導航天線應安裝在不影響信號接收的位置，確保天線功能正常

2.2 信息傳輸規范、數據真實可信

車載終端的通訊模塊通過GSM、TD-LTE等無線通訊網絡將數據傳輸至數據平臺。傳輸過程應符合相關技術標準中規定的通訊方式、數據類型、傳輸規范等相關內容，確保傳輸規范、數據準確可靠。

固定時間報送時，終端安裝設置好的時間間隔，將數據定時發送到數據平臺，時間間隔在（5～30）s；固定距離報送時，終端安裝設置好的距離間隔，將數據定距發送到數據平臺，距離間隔在（100～500）m；時間和距離相結合報送時，終端按照設置好的時間和距離間隔，報送數據至平臺。在實際使用中，不同廠家的車載終端參數設置、不同數據平臺的管理要求各不相同，導致報送方式、報送間隔差異較大。為確保道路運輸車輛衛星定位系統正常運行，應統一規定信息報送方式、報送間隔，保證發送到數據平臺數據的規范性和一致性，確保后續能夠對數據進行分析、應用[3]。

服務端是政府平臺或企業平臺，數據傳輸使用TCP或UDP協議?？蛻舳耸嵌ㄎ唤K端，在數據傳輸出現異常時，通信方式可使用短信息方式。平臺接收到注冊信息后，發送鑒權碼給車載終端，并保存相關信息。在實際使用中，存在通過偽造注冊請求發送虛假數據，或者使用軟件在對數據進行修改、篩選的風險。車載終端通訊程序應符合相關協議標準的要求，在接入系統前應進行必要的軟件功能測試，確保安全性符合要求。

2.3 數據平臺功能完善、性能穩定、響應及時

數據平臺主要用于數據的處理和應用，由通訊系統、監控系統和數據庫等部分組成，可分為政府平臺和企業平臺。行政管理部門使用數據平臺，接收、存儲、發送車輛相關數據，對車輛進行監控，對企業平臺進行管理，能夠管理的動態車輛不少于10萬臺。企業使用數據平臺對車輛進行管理，監控車輛行駛情況，能夠管理的動態車輛不少于1萬臺。當大量的車載終端同時將采集和測量的數據發送到接入的數據平臺，平臺的接入能力、顯示能力、響應時間等技術性能決定了系統的工作效率和可靠性，見圖4。

圖4 數據平臺組成框圖

高并發指的是同一時刻有大量的用戶請求到達服務器，服務器需要對請求進行處理，并及時返回響應信息。系統數據處理平均速率不少于500條/秒，峰值速率不少于1000條/秒。當有大量的用戶請求到達服務器時，系統響應時間應不超出5倍的單個用戶響應時間。實際使用中，由于在線車輛數量、發送的數據量、網絡速度、平臺性能等方面因素的影響，不同平臺之間性能差異較大。部分平臺數據處理能力不足，導致道路運輸車輛衛星定位系統整體效能低下，數據處理不及時、響應緩慢[4]。實際使用中，部分平臺的數據解析、轉發過程效率太低，耗時太長，導致系統存在數據延遲。在系統投入使用前，應使用測試軟件模擬車載終端，發送數據到平臺，對數據平臺最大接入能力、并發處理能力進行性能檢測、壓力測試，檢查平臺功能是否符合要求。通過檢查和檢測，可有效確認數據平臺功能是否完善，數據處理能力是否穩定，響應是否及時。

3 結語

道路運輸車輛衛星定位系統應用廣泛，大幅提升了道路交通安全管理的及時性和有效性。在使用中，應對車載終端、通信網絡、數據平臺分別進行功能核查和性能檢測，確保系統采集信息全面、數據準確；信息傳輸規范、真實可信；數據平臺功能完善、響應及時。