摘要：隨著人民生活水平不斷提高，道路交通需求旺盛。如何合理調(diào)度高速公路上的各類(lèi)勤務(wù)車(chē)輛，提率，為過(guò)往車(chē)戶提供更為的服務(wù)，是高速公路管理部門(mén)亟待解決的問(wèn)題。 GPS車(chē)載定位系統(tǒng)這一新興技術(shù)的應(yīng)用為高管部門(mén)的車(chē)輛管理拓寬了思路，使現(xiàn)代化科學(xué)管理成為了可能。
　　前言
　　隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，人民生活水平的不斷提高，道路交通需求旺盛。近年來(lái)全國(guó)各地加大了道路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的步伐，高速道路網(wǎng)已初具規(guī)模，尤其在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)已形成了以高速公路為主的道路交通網(wǎng)絡(luò)。但由于車(chē)流量的迅猛增長(zhǎng)，交通矛盾依然十分突出，1 990～2004年我國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)年平均增長(zhǎng)率達(dá)到12.21%，交通流量也以年平均1 5%左右的速度遞增。隨著我國(guó)進(jìn)入WTO，私人汽車(chē)擁有量的增長(zhǎng)已成井噴之勢(shì)，由此帶來(lái)的對(duì)高速公路的交通壓力也日益嚴(yán)重。如何實(shí)時(shí)地監(jiān)控和管理機(jī)動(dòng)*車(chē)輛和清障車(chē)輛，并組織調(diào)度、及時(shí)出警，實(shí)時(shí)掌握各種機(jī)動(dòng)車(chē)輛執(zhí)勤及道路情況，以及更方便地對(duì)車(chē)輛定位數(shù)據(jù)及多種交通管理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)、分析，來(lái)提高交通指揮調(diào)度效率，為過(guò)往車(chē)輛提供更、更便利、更的服務(wù)，是高速公路管理部門(mén)亟須解決的問(wèn)題。作為京津塘高速公路交通的主要管理部門(mén)——華北高速公路股份有限公司面臨著嚴(yán)峻的交通管理形勢(shì)。
　　GPs車(chē)載定位系統(tǒng)是GPs這一新興技術(shù)在交通領(lǐng)域的應(yīng)用，它可以實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理華北高速各養(yǎng)護(hù)所的*車(chē)和清障車(chē)。系統(tǒng)由監(jiān)控中心和所轄車(chē)輛組成。中心在接到報(bào)警救援后，通過(guò)查詢(xún)電子地圖上各*車(chē)所處位置，組織調(diào)度就近車(chē)輛及時(shí)出勤。同時(shí)，中心實(shí)時(shí)掌握接警車(chē)輛執(zhí)勤路線，通過(guò)車(chē)載及時(shí)了解道路暢通情況，通過(guò)短信平臺(tái)下達(dá)調(diào)度指令，接警車(chē)輛及時(shí)向中心報(bào)告處理結(jié)果，達(dá)到接警和處警的及時(shí)性和互動(dòng)性。中心數(shù)據(jù)庫(kù)可對(duì)車(chē)輛定位等各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)和分析，以此提高車(chē)輛指揮調(diào)度效率，為過(guò)往客戶提供更快捷和更的服務(wù)。數(shù)據(jù)庫(kù)中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)也可作為各養(yǎng)護(hù)部門(mén)對(duì)員工日常管理和考核的有效依據(jù)，使各車(chē)輛得到有效的監(jiān)督和管理。這一系統(tǒng)對(duì)高速公路養(yǎng)護(hù)車(chē)輛的運(yùn)營(yíng)調(diào)度、車(chē)輛控制更佳合理化，提升行業(yè)服務(wù)質(zhì)量保證高速公路暢通等方面起到全面改進(jìn)的作用，同時(shí)對(duì)提高高速公路管理部門(mén)的形象產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
　　系統(tǒng)技術(shù)簡(jiǎn)介
　　項(xiàng)目設(shè)計(jì)的技術(shù)背景
　　隨著GPs技術(shù)的發(fā)展和電子、通信、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等*的廣泛應(yīng)用，一些*國(guó)家的GPs應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)普及，建立我國(guó)自己的GPs產(chǎn)業(yè)和GPs綜合服務(wù)系統(tǒng)已經(jīng)成為電信、*、銀行、交通等政府職能部門(mén)和企事業(yè)單位*和有關(guān)專(zhuān)家的共識(shí)。
　　GPs（Global POSitioning System）即衛(wèi)星定位系統(tǒng)是一個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，由美國(guó)*（DOD）投資建設(shè)，并免費(fèi)向民間用戶開(kāi)放。它是真正實(shí)現(xiàn)了、全天候、連續(xù)、實(shí)時(shí)、以空中衛(wèi)星為基礎(chǔ)的高精度無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)。GPs由地面控制站、空間設(shè)備（sV）、GPs用戶接收機(jī)和地面通信網(wǎng)多部分組成。要建立大型GPs綜合服務(wù)系統(tǒng)必須首先在較大范圍內(nèi)建立一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)，通信網(wǎng)的好壞是這個(gè)系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵。為這樣一個(gè)系統(tǒng)專(zhuān)門(mén)建立通信網(wǎng)在經(jīng)濟(jì)上有點(diǎn)得不償失。因此乏幾年發(fā)展起來(lái)的價(jià)格合理、性能可靠的公用網(wǎng)成為*的選擇。
　　同時(shí)，近幾年來(lái)電子技術(shù)的發(fā)展使GPs接收機(jī)的造價(jià)大幅度下降體積越來(lái)越小，由于單片機(jī)和DSP技術(shù)的發(fā)展使車(chē)載設(shè)備的體積和造價(jià)成倍下降。同時(shí)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展.相關(guān)軟硬件設(shè)備的性?xún)r(jià)、比有大幅度的提高，使我們有可能建立一個(gè)低價(jià)格高性能的GPs綜臺(tái)服務(wù)系統(tǒng)。
　　系統(tǒng)采取的應(yīng)用技術(shù)及其說(shuō)明
　　本系統(tǒng)將采用了以下應(yīng)用技術(shù)作為技術(shù)支撐點(diǎn)：GPs（衛(wèi)星定位系統(tǒng)）、GpRs（通用分組無(wú)線服務(wù)）、Gls（電子地理信息系統(tǒng)）、光電顯示、以太網(wǎng)技術(shù)等，下面分別對(duì)上述主要的應(yīng)用技術(shù)做簡(jiǎn)要說(shuō)明GPs（衛(wèi)星定位系統(tǒng)） 。
　　GPS是真正實(shí)現(xiàn)了、全天候、連續(xù)、實(shí)時(shí)、以空中衛(wèi)星為基礎(chǔ)的高精度無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)。在任何地方以及近地空間能夠給出準(zhǔn)確三維位置、速度和的時(shí)間信息：GPs由地面控制站、空間設(shè)備（sV）、GPS用戶接收機(jī)和地面通信網(wǎng)四部分組成。
　　GPS系統(tǒng)廣泛的應(yīng)用于大地測(cè)量、地質(zhì)勘探和車(chē)輛導(dǎo)航等方面，近年來(lái)隨著GPS模塊的成本不斷下降和地面通信系統(tǒng)的不斷發(fā)展應(yīng)用于車(chē)輛監(jiān)控調(diào)度管理的GPS系統(tǒng)正如火如荼地向前發(fā)展。首先是在*系統(tǒng)的專(zhuān)網(wǎng)應(yīng)用，隨著GSM等通信系統(tǒng)的不斷發(fā)展,GPS應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，長(zhǎng)途客運(yùn)、物流、出租車(chē)及城市公交車(chē)輛的應(yīng)用在我國(guó)也已進(jìn)入成熟發(fā)展階段。
　　GPRs（通用分組無(wú)線服務(wù)）
　　GPRS的英文全稱(chēng)為General Packet Radio Service，中文含義為通用分組無(wú)線服務(wù)，它是利用“包交換”（Packet-Switched）的概念所發(fā)展出的一套無(wú)線傳輸方式。所謂的包交換就是將數(shù)據(jù)封裝成許多獨(dú)立的封包，再將這些封包一個(gè)一個(gè)傳送出去，形式上有點(diǎn)類(lèi)似寄包裹。GPRS網(wǎng)絡(luò)是基于現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)中需增加一些節(jié)點(diǎn)，GGSN（Gateway GPRS Supporting Node，GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)）和SGSN（Serving GSN.GPRS服務(wù)支持節(jié)點(diǎn)）。SGSN的主要作用是記錄移動(dòng)終端的當(dāng)前位置信息，并且在移動(dòng)終端和GGSN 之間完成移動(dòng)分組數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。GGSN主要是起網(wǎng)關(guān)作用，它可以和多種不同的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接，如ISDN、PSPDN和LAN等。國(guó)外有些資料甚至將GGSN稱(chēng)為GPRS路由器。GGSN可以把GSM網(wǎng)中的GPRS分 組數(shù)據(jù)包進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，從而可以把這些分組數(shù)據(jù)包傳送到遠(yuǎn)端的TCP/lP或x 25網(wǎng)絡(luò)。
　　 

　　GPRS技術(shù)有用戶永遠(yuǎn)在線、接入時(shí)間短、高傳輸速度、大傳輸量、突破現(xiàn)有手機(jī)上網(wǎng)收費(fèi)模式等優(yōu)勢(shì)。
　　GIS（地理信息系統(tǒng)）
　　GIS地理信息系統(tǒng)，目前已具有多種成熟的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，其中以Maplnfo為zui成熟和普及。Maplnfo是目前世界上zui為完備、功能強(qiáng)大、全面而直觀的桌面地圖信息系統(tǒng)，為在client/Server環(huán)境下解決問(wèn)題提供了一種全新的方案。它復(fù)雜而深層次的可視化地理分析功能可以幫助用戶在數(shù)據(jù)庫(kù)中不同的數(shù)據(jù)之間建立關(guān)聯(lián)，在同一個(gè)環(huán)境下顯示，并迅速揭示數(shù)據(jù)之間的關(guān)系以及易被忽視的數(shù)據(jù)模式，從而做出快速有效的決策，提高運(yùn)作效率，加強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)能力。
　　網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
　　網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是信息時(shí)代應(yīng)用zui廣的技術(shù)，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)支撐平臺(tái)時(shí)，我們堅(jiān)持可擴(kuò)充和技術(shù)*性原則，選用世界*流的產(chǎn)品和標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)。并且系統(tǒng)中關(guān)鍵的設(shè)計(jì)直接依據(jù)我們近期在國(guó)內(nèi)類(lèi)似大型系統(tǒng)建設(shè)中所取得的經(jīng)驗(yàn)，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有相當(dāng)?shù)拈_(kāi)放性能，符合*的標(biāo)準(zhǔn)與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：同時(shí)采用業(yè)界現(xiàn)有的*技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以TCP/IP協(xié)議為主，在設(shè)備的選型上將充分考慮對(duì)于網(wǎng)絡(luò)層的支持，為未來(lái)的發(fā)展預(yù)留足夠的空間。
　　華北高速監(jiān)控中心GPs車(chē)載定位系統(tǒng)的組成與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
　　GPS車(chē)載定位系統(tǒng)組成
　　華北高速監(jiān)控中心的GPS車(chē)載定位系統(tǒng)主要由軟件和硬件兩部分組成的。其中軟件部分就是GPS系統(tǒng)的主監(jiān)控中心，主要由通訊服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、GIS工作站、管理工作站等組成。通訊服務(wù)器主要完成通信和數(shù)據(jù)調(diào)度分派等功能：數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器保存所有車(chē)輛和司機(jī)數(shù)據(jù)、運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)、所有歷史記錄及系統(tǒng)配置信息和管理方面的數(shù)據(jù);GIS工作站以直觀的方式顯示各種信息，并完成*車(chē)監(jiān)控、調(diào)度、報(bào)警數(shù)據(jù)處理等功能：管理工作站的功能面向系統(tǒng)管理人員，主要完成管理、日、月客流統(tǒng)計(jì)分析等功能。
　　硬件部分包括安裝在車(chē)輛上的GPS終端盒、通話手柄、GPS天線、GSM天線及緊急報(bào)警按鈕等。GPS終端盒負(fù)責(zé)接收GPS定位信號(hào)和發(fā)送GPRS數(shù)據(jù)信息;通話手柄可以實(shí)現(xiàn)車(chē)載的功能，并帶有收發(fā)短信的功能：緊急報(bào)警按鈕能實(shí)現(xiàn)人工向中心報(bào)警的功能。
　　 

　　車(chē)輛上的GPS終端盒收到衛(wèi)星定位后的數(shù)據(jù)，再通過(guò)移動(dòng)GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到當(dāng)?shù)氐碾娦挪块T(mén)，電信部門(mén)通過(guò)Intemet把車(chē)輛的數(shù)據(jù)信息發(fā)送給監(jiān)控中心的通訊服務(wù)器。通訊服務(wù)器與中心其他服務(wù)器及工作站計(jì)算機(jī)相連，就可以對(duì)車(chē)輛信息進(jìn)行相應(yīng)的分析、處理和保存等操作。對(duì)車(chē)輛的信息反饋和指令等也可以通過(guò)此信息通道進(jìn)行，并可以通過(guò)工作站計(jì)算機(jī)直接用鼠標(biāo)操作撥號(hào)，通過(guò)調(diào)制解調(diào)器車(chē)輛上的通話手柄。
　　 

　　通訊服務(wù)器的主要功能
　　通信服務(wù)器是系統(tǒng)信息流轉(zhuǎn)的樞紐，完成的是車(chē)載終端上行數(shù)據(jù)的解碼，及數(shù)據(jù)流向分配和調(diào)度,GIS工作站、管理工作站、其他工作站和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)通信，以及中心下行至終端命令的發(fā)送等功能。同時(shí)兼有信息流統(tǒng)計(jì)及流量調(diào)節(jié)控制功能，使信息流得到安全管理與控制。
　　數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的主要功能
　　數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器是系統(tǒng)的核心，采用微軟的SQL Serve2000，保存所有車(chē)輛、司機(jī)數(shù)據(jù)、運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)、所有歷史記錄及系統(tǒng)配置信息和管理方面的數(shù)據(jù)。
　　GIS工作站的主要功能
　　GIS工作站可以是任何一臺(tái)或多臺(tái)連接在通訊服務(wù)器上的普通計(jì)算機(jī)，裝有GPS系統(tǒng)的客戶端部分，軟件中的電子地圖以京津塘高速全線為中心，顯示沿線重要的地名、公路、鐵路及河流等信息。對(duì)京津塘全線各個(gè)收費(fèi)站、養(yǎng)護(hù)所、服務(wù)區(qū)等重要地點(diǎn)有明確的標(biāo)注。包括地圖顯示控制、地圖實(shí)體屬性查詢(xún)和修改、車(chē)輛信息查詢(xún)等功能。其中的軌跡回放功能可以對(duì)一輛車(chē)在某段時(shí)間內(nèi)的行駛路線重現(xiàn)，可以對(duì)這段軌跡進(jìn)行數(shù)量統(tǒng)計(jì)，也可將這段軌跡保存成地圖上的路線，并查詢(xún)軌跡上每個(gè)點(diǎn)當(dāng)時(shí)的狀態(tài)。這些就為車(chē)輛的調(diào)度和管理提供了方便。
　　管理工作站的主要功能
　　管理工作站的功能是GPS運(yùn)營(yíng)服務(wù)系統(tǒng)的前臺(tái)程序，管理GPS主監(jiān)控中心的用戶、操作員、系統(tǒng)本身和提供的服務(wù)，具有用戶管理、GPS車(chē)載設(shè)備管理、操作員管理、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、綜合報(bào)表、運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)管理、線路車(chē)輛管理和駕駛員管理等功能。
　　GPs車(chē)載終端的主要功能
　　1）車(chē)輛衛(wèi)星定位
　　中心可以隨時(shí)了解所監(jiān)控車(chē)輛的實(shí)時(shí)位置定位（≤1 5米），被查詢(xún)車(chē)輛還可在收到中心命令后立即向中心發(fā)送其所在位置及狀態(tài)，并在中心電子地圖顯示。
　　2）緊急求助
　　提供緊急故障報(bào)警按鈕，在遇到緊急情況時(shí)，按動(dòng)“緊急報(bào)警按鈕”可向中心報(bào)告警情和位置，中心確認(rèn)報(bào)警后，可隨時(shí)對(duì)汽車(chē)實(shí)行跟蹤，并在中心電子地圖上顯示其行駛軌跡。
　　3）實(shí)時(shí)跟蹤
　　車(chē)載終端在收到中心的指令后，將車(chē)輛的位置、運(yùn)行狀態(tài)回報(bào)到中心（時(shí)間間隔zui短可達(dá)1秒）。 
    4）‘一鍵通’語(yǔ)音撥號(hào)車(chē)載
　　車(chē)載設(shè)備上的可以存儲(chǔ)多個(gè)（10個(gè)號(hào)碼以?xún)?nèi)），并對(duì)每個(gè)號(hào)碼設(shè)置“一鍵撥號(hào)”功能。通話錄音存儲(chǔ)在中心的錄音系統(tǒng)中。
　　5）限撥功能
　　車(chē)載設(shè)備上的可以設(shè)置為除設(shè)定的號(hào)碼以外，其他的號(hào)碼無(wú)法功能，只允許單鍵撥號(hào)。
　　結(jié)束語(yǔ)
　　目前，GPS車(chē)載終端系統(tǒng)在京津塘高速公路上已進(jìn)入實(shí)用階段，對(duì)于路巡車(chē)的監(jiān)控管理、清障車(chē)的合理調(diào)度、車(chē)輛狀況的統(tǒng)計(jì)查詢(xún)等都提供了便利。實(shí)踐證明，通過(guò)精心的設(shè)計(jì)論證，采用技術(shù)，GPS這一應(yīng)用于導(dǎo)航領(lǐng)域的技術(shù)*可以為高速公路的管理、監(jiān)控以及養(yǎng)護(hù)部門(mén)給與支持。在3G技術(shù)普及應(yīng)用的不久的將來(lái)，還可以為車(chē)載終端配備攝像頭，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)地將視頻信號(hào)傳送到中心的監(jiān)控系統(tǒng)。這些都為高速公路的管理拓寬了思路.提供了發(fā)展的前景。