车辆导航定位监控实验系统设计与实现

摘 要:本文基于笔者多年从事汽车电器系统设计的相关工作经验,以基于GPS及GIS技术的车辆导航定位监控系统设计为研究对象,设计与实现了一个实验系统,分析了该类系统的功能组成与实现方式,全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华,相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。

关键词:GPS GIS 车辆监控 导航 定位

中图分类号:TB47 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)05(c)-0059-01

车辆监控系统是地理信息系统(GIS, Geographic Information System)技术、全球定位系统(GPS,Global Positioning System)技术和无线通讯技术、嵌入式系统技术等先进技术的有机结合体。GIS下的电子地图为车辆监控系统提供了可视化的载体,GPS提供了实时定位信息,无线通讯技术为GIS和GPS搭建起了无线数据通信的桥梁,嵌入式技术使得车载终端体积更小,功能更强大。在这些成熟的先进技术推动下,车辆监控系统不断地发展起来。

将车辆监控系统应用于我国的交通运输业具有重要的现实意义。它促进了信息化的发展,提高了交通运输的安全性、可靠性和道路网的通行能力及汽车运输的效率,并可以有效预防和打击犯罪,快速灭火和紧急救援等,可以创造良好的社会效益和经济效益。

1 系统实现

本文设计并实现了一个实验系统,用来说明汽车导航系统数字电子地图实现的几个重要方面。本系统分为监控中心系统与车载系统两部分,车载系统的功能基本上是监控中心系统的一部分所以功能介绍只介绍了监控中心基本功能。本系统的功能主要是使汽车驾驶者能够快速获得路况信息并在此基础上作出判断和决策,同时可以使管理者对各种地物进行修改。本系统以此为设计目标,借助地理信息系统(GIS)技术,通过用户简单的计算机操作,主要可实现以下功能。

1.1 车辆管理信息管理模块

车辆管理信息模块的主要功能如下。

(1)系统安全认证:从数据的安全角度考虑,只有拥有超级用户权限的管理者才可以对数据库中的数据进行录入,修改,删除和浏览等操作,其他用户没有操作数据库的权限。在用户操作数据库前,首先进行权限认证,通过认证的用户可以查看和管理系统数据,否则就无法查看和管理系统数据。(2)单位信息管理:完成单位信息的录入,修改,删除和浏览等功能。(3)车辆管理:完成车辆基本信息的录入,修改,删除和浏览等功能。(4)定位信息管理:完成定位信息纪录的定期删除,维护和浏览等功能。

1.2 监控中心的主界面模块

系统的主界面模块的主要功能如下。

(1)地图操作基本功能。

①文件操作。包括新建SHAPE图层文件、打开SHAPE文件、打开CAD文件,关闭图层文件等对文件的操作。②地图数据库操作。可以进行查询属性信息,通过属性信息来在地图上定位,新建SDE图层等功能。③数据库的设置功能,系统管理员可以根据用户的需要来显示不同SDE图层。④显示道路轮廓图,同时包含一些概要非道路信息,如公园、河流。⑤图层修改模块。

系统的超级用户可以对对某个图层进行修改,如可以新建道路、桥梁等并可以添加新建地物的属性信息。系统提供了会看地图使用的工具条,包括各种工具按钮,如选择、无级缩放、任意漫游等。

(2)系统参数的配置。

①GPS服务器参数设定:设置GPS服务器参数,主要端口号。②与短消息服务器控制模块建立连接,接受时实定位数据:系统自动读取GPS服务器参数,与短消息服务器建立连接,连接成功之后,进入接收数据状态,随时接收时实定位数据。

(3)车辆轨迹的分布式显示功能。

将移动车辆的定位信息在相应的电子地图显示出来。

(4)分布式单车锁定功能。

对于有需要的车辆可进行点名锁定,系统只接收锁定车辆的定位信息并在电子地图上显示锁定车辆的运行轨迹。如果锁定车辆超出观察范围,系统自动漫游将该车辆显示在视屏中央。

(5)在当前单位中,鼠标指定目标位置,查询最近车辆位置:在当前单位地图上指定目标位置,可以快速的找到离该位置最近的车辆,向该车辆发出指令,快速到达目标地点。

(6)数据查询功能。

①可以查询车辆属性数据,包括车型、牌号、颜色、车辆用途、司机姓名、联系电话,甚至是司机的彩色照片等等。②可以查询用户的行使数据,包括车号、行使路线、速度、方向等。③可以进行空间查询功能,可以根据点击地图上的地物来查询地物属性,也可以通过输入地名来查询在地图上的位置并高亮显示等各种查询功能。

(7)报警功能。

①移动目标报警后马上发送当前位置信息,监控中心收到报警信号后,自动显示车辆的位置,并将地图中心平移到当前位置。②遇到紧急情况,监控中心可以发出命令指示车辆怎么处理各种紧急情况。

(8)指挥调度功能。

监控中心的调度人员可以根据情况对移动目标进行指挥调度。

(9)鹰眼图功能。

鹰眼视图(也称鸟瞰视阁),地图图形较大而显示器屏幕较小,使用鹰眼视图,它可以在一个小的窗口中显示全图的内容和当前汽车的行驶轨迹,也可以用窗选某一部分显示。

(10)路径规划功能。

在路网图上动态地规划指定两点的最佳出行路径。并渲染该路径。

1.3 历史轨迹回放模块

轨迹回放模块的基本功能。

(1)系统能自动记录和存储移动用户行驶的轨迹,包括时间、地点、速度、方向等状态。(2)可以回放每个移动用户行驶路线的轨迹,包括以上存储的一些状态。(3)回放时可以调整回放的速度。(4)回放时可以回放任意车辆的任意时间段的行驶轨迹。(5)轨迹清除功能:清除当前选定单位中车辆的所有运行轨迹。(6)可以用打印机打印出移动用户的行使轨迹。

2 结语

车辆导航定位系统在国内还没有得到广泛的推广和应用,但正在迅速的发展。作为GPS、GIS和通信技术集成的结果,有许多的技术和理论问题值得研究和探讨。本文在进行本课题的研制过程中,主要对以下几个问题进行了理论用和实践上的探讨。

(1)通过对汽车导航系统发展的历史和背景以及当前国内外汽车导航系统的应用和技术状况的分析,探讨了汽车导航系统的应用前景。(2)给出了汽车导航系统应具有的基本功能,并对这些功能进行了讨论。(3)在对汽车导航系统数据电子地图的理论和技术进行分析和探讨的基础上,实现了数字电子地图软件的几个基本功能模块,并且得到了基本的验证。

汽车导航系统是一项精细而复杂的综合技术,其定位精度的大小和分析功能的强若、弱取决于很多方面。稳定、精细的地图数据库的建立和维护、强大的图形处理能力对地图操作的支持,快速路径的搜索等也将待进一步研究和和解决。

参考文献

[1]潘爱民.COM原理与应用[M].北京:清华大学出版社,1999.

[2]钟耳顺,宋关福,等.GIS组件化与组件式GIS研究[c].中国地理信息系统协会1998年年会论文集,1998,6:35～40.

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