GPS應用 - 山東交通運輸GPS信息系統(tǒng)介紹

山東交通運輸GPS信息系統(tǒng)介紹系統(tǒng)概況系統(tǒng)建設背景系統(tǒng)技術構成系統(tǒng)特性GPS信息系統(tǒng)功能用與用途山東交通運輸GPS信息服務系統(tǒng)系統(tǒng)概況“山東交通運輸GPS信息服務系統(tǒng)”是集全球衛(wèi)星定位技術、現代移動通訊技術、GIS地理信息技術、汽車行駛記錄技術、Internet互聯(lián)網技術以及計算機網絡技術為一體的高科技信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用國家“863”計劃研制的基于UNIX操作系統(tǒng)平臺的大型網絡地理信息系統(tǒng)（WebGIS）和GPS監(jiān)控系統(tǒng)，技術上先進，運行穩(wěn)定可靠，安全保密性強，能滿足用戶互聯(lián)互動大數據量的應用并不斷升級、完善。GPS信息系統(tǒng)建設背景促進社會經濟發(fā)展、建設平安和諧山東的需要改造傳統(tǒng)管理手段、提高政府服務水平的需要落實國家法規(guī)和政策的需要2004年5月1日實施的《中華人民共和國道路交通安全法》

落實交通部（2001—2010年）發(fā)展規(guī)劃的要求落實交通部等國家六部委《預防道路交通事故“五整頓”“三加強”實施意見》

的要求實現政府降低險情危害，實施應急指揮調度的需要地震、洪災、瘟疫、戰(zhàn)爭等多種不可抗力的危害人民生命財產安全的災難難以預防和消除，政府和政府職能部門須時刻應對突如其來的險情，最大限度地減少災害帶來的損失。建設GPS信息服務系統(tǒng)是政府實時、全面監(jiān)控車輛情況，以進行應急調度的需要。

基礎技術的成熟GPS信息系統(tǒng)技術構成GPSWebGIS移動通訊技術汽車行駛記錄技術計算機網絡通訊與數據處理技術網絡安全并發(fā)請求處理關鍵技術

各項技術的有機結合GPSGPS概述GPS組成GPS的特點其他定位系統(tǒng)GLONASS系統(tǒng)伽利略系統(tǒng)北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)GPS概述全球定位系統(tǒng)（GlobalPositioningSystem——GPS）是美國從本世紀70年代開始研制，歷時20年，耗資200億美元，于1994年全面建成，具有在海、陸、空進行全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)。美國空軍太空司令部于1995年4月27號宣布GPS已達到完整操作能力，成功地滿足軍事實務的操作。由于此技術的迅速發(fā)展，使得民間應用的需求與日俱增，對于傳統(tǒng)導航方式更有革命性的影響。GPS組成

一、空間部分——GPS衛(wèi)星星座由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成GPS衛(wèi)星星座，記作（21+3）GPS星座。24顆衛(wèi)星分布于距地表20,200公里的上空，均勻分布在6個軌道平面內，衛(wèi)星軌道面傾斜角為55度，提供全球全天候，每秒一次，持續(xù)不斷的定位訊號。位于地平線以上的衛(wèi)星顆數隨著時間和地點的不同而不同，最少可見到4顆，最多可見到11顆。在用GPS信號導航定位時，為了計算測站的三維坐標，必須觀測4顆GPS衛(wèi)星，稱為定位星座。GPS組成

二、地面控制部分——地面監(jiān)控系統(tǒng)對于導航定位來說，GPS衛(wèi)星是一動態(tài)已知點。星的位置是依據衛(wèi)星發(fā)射的星歷——衛(wèi)星運動及其軌道的參數算得的。每顆GPS衛(wèi)星所播發(fā)的星歷，是由地面監(jiān)控系統(tǒng)提供的。衛(wèi)星上的各種設備是否正常工作，以及衛(wèi)星是否一直沿著預定軌道運行，都要由地面設備進行監(jiān)測和控制。地面監(jiān)控系統(tǒng)另一重要作用是保持各顆衛(wèi)星處于同一時間標準——GPS時間系統(tǒng)。這就需要地面站監(jiān)測各顆衛(wèi)星的時間，求出鐘差。然后由地面注入站發(fā)給衛(wèi)星，衛(wèi)星再由導航電文發(fā)給用戶設備。另外監(jiān)控中心可上傳資料給衛(wèi)星，衛(wèi)星再將這些信息下傳給GPS使用者使用。GPS工作衛(wèi)星的地面監(jiān)控系統(tǒng)包括五個監(jiān)控中心，四個上傳資料站及一個控制中心，這些控制站以緯度來劃分其所控制的衛(wèi)星。GPS組成

三、用戶設備部分——GPS信號接收機每一顆衛(wèi)星會告訴您使用的接收機三件事，我是第幾號衛(wèi)星，我現位置在哪里，我什么時候送這訊息給您。當GPS接收機接收到這些資料后會將星歷資料及Almanac存起來使用，這些資料也用做修正GPS接收機上的時間。GPS接收機比較每一衛(wèi)星訊號接收到的時間及本身接收機的時間的不同，而計算出每一衛(wèi)星到接收機的距離。接收機若在接收到更多衛(wèi)星時，它可利用三角公式計算出接收機所在位置。三顆衛(wèi)星可做所謂2D定位(經度及緯度)，四顆或更多衛(wèi)星可做所謂3D定位(經度、緯度及高度)。接收機繼續(xù)不斷地更新您的位置，所以它可計算出您的移動方向及速度。接收機硬件和機內軟件以及GPS數據的后處理軟件包，構成完整的GPS用戶設備。GPS系統(tǒng)的特點覆蓋廣精度高實時定位速度快抗干擾性能好、保密性強GLONASS系統(tǒng)

GLONASS是GLObalNAvigationSatelliteSystem(全球導航衛(wèi)星系統(tǒng))的字頭縮寫，是前蘇聯(lián)從80年代初開始建設，1995年投入使用的全球定位導航系統(tǒng)。GLONASS的工作衛(wèi)星有21顆，分布在3個軌道平面上，同時有三顆備份星。地面控制部分全部都位于前蘇聯(lián)領土境內。GLONASS衛(wèi)星星座基本上一直處于降效運行狀態(tài)，只有8顆衛(wèi)星是全功能工作的。90年代曾經制定過一個GLONASS星座漸進增強計劃，企圖在2001年開始有12顆全功能工作的衛(wèi)星，但根據最新情報，目前仍然只有8顆全功能工作的衛(wèi)星。GLONASS系統(tǒng)

為進一步提高Glonass系統(tǒng)的定位能力，開拓廣大的民用市場，俄羅斯目前正在著手GLONASS系統(tǒng)現代化的工作。俄羅斯太空部隊打算開始進行新一代GLONASS-M計劃的飛行試驗，發(fā)射將在2004年左右進行。新型GLONASS-M衛(wèi)星除了將有更長的設計壽命(從現行的3年提高到7-8年)以外，還將具有更好的訊號特性；改進一些地面測控站設施；實現系統(tǒng)高的定位精度：位置精度提高到10～15m，定時精度提高到20～30ns，速度精度達到0.01m／s俄羅斯還計劃要在將來轉變到低質量(MASS)第三代GLONASS-K衛(wèi)星，確保衛(wèi)星工作壽命在10年以上。伽利略系統(tǒng)“伽利略”系統(tǒng)是1999年由歐盟提出“伽利略”計劃的核心內容，歐洲國家準備投資35億歐元，向2.4萬公里外的太空發(fā)射30顆衛(wèi)星來組成該系統(tǒng)。這是歐盟計劃建設的新一代民用全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)，預計2008年底系統(tǒng)建成并投入運營?！百だ浴苯邮諜C不僅可以接受本系統(tǒng)信號，而且可以接受GPS、GLONASS這兩大系統(tǒng)的信號，并具有導航與移動電話功能相結合、與其他導航系統(tǒng)相結合的優(yōu)越性能?！百だ浴毕到y(tǒng)建成后，將提供5種服務：一是免費的定位服務，類似于目前美國開發(fā)的GPS系統(tǒng)，為交通運輸等領域提供定位服務；二是需要付費的商業(yè)服務；三是用于高精度項目研究服務；四是特許經營服務，用于政府機構、軍隊以及敏感部門；五是全球搜救服務。伽利略系統(tǒng)的先進性首先體現在導航定位精度上。其免費服務定位精度為10米，與現有的GPS免費民用信號相當；而有償服務的定位精度可達1米以內。

中國參與伽利略計劃歐洲與中國經過近兩年的準備，于2003年5月16日在布魯塞爾舉行中歐伽利略計劃合作第一輪正式談判。2004年10月9日，中歐伽利略計劃技術合作協(xié)議在北京正式簽署，中國將投入2億歐元巨資參與伽利略計劃，這也是中國目前最大的對外科技合作項目。中國成為參加伽利略計劃的第一個非歐盟成員國，將在伽利略聯(lián)合執(zhí)行體中與歐盟成員國享有同等權利和義務。2005年7月28日，歐盟與中國在北京就“伽利略”計劃簽訂了3項合同。3項合同的簽署，標志著雙方的合作從此進入實質階段。根據中歐雙方達成的協(xié)議，中國企業(yè)將參與開發(fā)地面段相關應用技術標準，以最終促成一種全球標準的形成。北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)2003年6月1日，我國自主研發(fā)的北斗系統(tǒng)（北斗一號）正式開通，這標志著我國已經擁有了完全自主的（區(qū)域性）衛(wèi)星導航系統(tǒng)。2000年10月31日和12月21日，中國兩次成功發(fā)射“北斗”導航試驗衛(wèi)星，為中國“北斗”導航系統(tǒng)建設奠定了基礎?！?003年5月25日，第三顆“北斗一號”導航定位衛(wèi)星被成功送入太空。它是導航定位系統(tǒng)的備份星，與前兩顆“北斗一號”工作星組成了完整的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)，確保全天候、全天時提供衛(wèi)星導航信息。北斗導航系統(tǒng)具有衛(wèi)星數量少、投資小、能實現一定區(qū)域的導航定位、通訊等多用途，可滿足當前我國陸、海、空運輸導航定位的需求。缺點是不能覆蓋兩極地區(qū)，赤道附近定位精度差，只能二維主動式定位，且需提供用戶高程數據，不能滿足高動態(tài)和保密的軍事用戶要求，用戶數量受一定限制。

北斗導航定位系統(tǒng)的雙星定位，只是初步實驗階段，以后除了發(fā)射同步衛(wèi)星外，還要發(fā)射多顆極軌衛(wèi)星，以實現北斗系統(tǒng)的全球定位和實用化。WebGISWebGIS（WebGeographicInformationSystem）即網絡地理信息系統(tǒng)，是Internet技術應用于GIS開發(fā)的產物。由于互聯(lián)網的迅速崛起，使得Web技術成為高效的全球信息發(fā)布技術。因此，利用Internet技術在Web上發(fā)布地理信息，就能從WWW的任意一個節(jié)點瀏覽WebGIS站點中的地理信息，并進行各種信息檢索和處理，這就為地理信息的開放和共享提供了切實可行的技術。WebGIS的特點較低應用管理成本WebGIS是利用通用的瀏覽器進行地理信息的發(fā)布，并使用通常是免費的插件ActiveX或JavaApplet，從而大大地降低了終端客戶的培訓成本和技術負擔。真正的信息共享WebGIS可以通過通用的瀏覽器進行信息發(fā)布的特點，使得不僅是專業(yè)人員，而且普通用戶也能方便地獲取所需的信息；這樣真正實現了GIS的大眾化。巨大的擴展空間傳統(tǒng)的GIS軟件大都采用自己內部的格式進行空間、屬性數據的管理，這樣就形成了一個個信息孤島。開放式地理信息系統(tǒng)(OpenGIS)互操作規(guī)范的制定和完善，使不同系統(tǒng)之間實現信息共享和互操作。WebGIS基于開放的、非專用的Internet技術，這就使得WebGIS很容易與Web中的其他信息服務進行無縫集成，建立功能豐富的具體GIS應用。移動通訊技術

GSM

GPRS

CDMAGSM概述

GSM—“GlobalSystemforMobileCommunication”

－全球移動通訊系統(tǒng)特點：

GSM通信技術成熟，穩(wěn)定可靠覆蓋范圍廣，基本不存在盲區(qū)支持國際漫游缺點：容量低、質量一般、只支持語音和文字、長度有限（140個字節(jié)/70個漢字）GPRS概述

GPRS—“GeneralPacketRadioService”－通用無線分組業(yè)務特點：實時在線按量計費快捷登錄高速傳輸：大流量，理論值171.2kbps

可以傳輸文字、語音、圖片等信息CDMA概述特點系統(tǒng)容量大具有良好的抗干擾性及抗衰耗性

CDMA與GSM和GPRS相比存在更大的通訊盲區(qū)，更適合在城區(qū)使用各項技術的有機結合山東交通運輸GPS信息服務系統(tǒng)特性1容量大首批設計容量20萬輛車，隨著車輛增加可無限量擴容滿足大用戶量訪問、大數據量處理需求2GPS應用網絡化系統(tǒng)以門戶網站形式呈現給各級各類用戶，可以無限設置監(jiān)控管理和應用平臺3訪問手段多樣化4服務能力彈性化5升級維護簡單化6設計開發(fā)規(guī)范化7資源共享信息化8資金、人員投入最小化GPS信息系統(tǒng)功能用與用途山東省交通運輸GPS信息服務系統(tǒng)用途山東省交通運輸GPS信息服務系統(tǒng)功能山東省交通運輸GPS信息服務系統(tǒng)用途對各級運政管理部門增加安全防范手段和救援措施，提高運輸安全規(guī)范運輸管理，提高行業(yè)宏觀調控和監(jiān)管力度隨時掌握道路運輸狀況，為制定決策提供科學依據實現政府職能由管理型向服務型轉變對個體車主、司機獲得及時救援，提高行車安全對運輸企業(yè)系統(tǒng)能夠實現“千里眼監(jiān)控零距離調度”：提高經營管理水平，增強企業(yè)競爭力加強運輸監(jiān)管力度，防止運輸事故發(fā)生資源共享、優(yōu)勢互補，實現企業(yè)集約化經營提供科學數據，降低管理成本山東省交通運輸GPS信息服務系統(tǒng)用途行駛記錄儀對降低交通事故的效果：從1970年歐共體開始全面強制使用記錄儀以來，德國客運、貨運車輛道路交通事故發(fā)生率一直呈下降趨勢。如德國1970年貨車平均每50萬公里發(fā)生一起事故，到2000年下降為每行駛160萬公里發(fā)生一起事故，事故發(fā)生率降低了220%；客車從1970年的每40萬公里發(fā)生一起事故，到2000年下降為每100萬公里發(fā)生一起事故，事故發(fā)生率降低了150%。從目前我國汽車行駛記錄儀的應用情況分析，車輛安裝汽車行駛記錄儀有以下使用