GPS/GSM多功能服务系统简介

浙江移动嘉兴分公司 任国栋

一、系统简介

　　确定位置、导引航向是人类最基本和最具有实践意义的问题，从最早的指南针到近代的罗盘、无线电导航，传统的定位导航技术在不断扩大的应用领域中日益暴露出在覆盖面、精确度等方面的局限性，从而促使新一代导航定位技术——全球定位系统（Global Posting System——GPS）的诞生，使人类第一次彻底解决了地球表面的定位导航问题。

　　由于GPS获得的数据只能存储在GPS设备中，当GPS单独地应用在车辆中时，只能进行自动导航。而控制中心想实时获取该车的位置、速度等数据，则必须在这两点之间建立一条无线数据链路，把车辆上GPS获得的数据实时地传输到控制中心。

　　GPS/GSM移动定位多功能服务系统是基于GPS卫星定位信息，通过GSM全球移动通讯系统和计算机网络系统以及相应的管理机构，服务于移动车辆和船只的社会服务系统。它可以实现多种规模、多种形式的监视、调度和控制，在相应的组织机构的协调下，能够快速、高效地反馈和处理各种类型的事件和服务请求。从效益上，经营者依托该系统，提高了其服务的目的性与计划性，降低损耗，增加收益；从管理上，对于动、散的移动车辆和船只，提高了管理的透明度和可操作性；从服务保障上，提高了社会服务的质量和效率，就近服务，叫车服务，车内电话服务、移动信息服务等将成为时尚；从安全上，有了该系统，提高了移动车辆和船只，驾乘人员的安全系数，同时对犯罪分子产生相当的威慑作用。

二、系统的关键技术

　　（一）GPS（Global Positioning System）卫星定位技术

　　GPS是美国国防部投资100亿美元，历时20余年开发成功的一种无线电导航定位系统。进入90年代以来，GPS在宇航领域地位得到认可，1993年此项技术开放用于民用后，立刻显示了广泛的应用前景。特别得到公安、金融、保险、交通、运输等部门的广泛关注。
　　全球卫星定位系统GPS是随着现代科学技术的发展建立起来的一个高精度、全天候和全球性的无线电导航定位、定时的多功能系统。它利用位于距地球2万多公里高的、由24颗人造卫星组成的卫星网，向地球不断发射定位信号。地球上的任何一个GPS接收机，均能接收到四颗以上的卫星发出的信号，经过计算后，就可报出GPS接收机的位置（经度、纬度、高度）、时间和运动状态（速度、航向）。目前，没有任何一种传统的导航定位技术能够达到GPS这样的高精度、高速度、全天候和全球性的性能。

　　（二）全球移动通讯系统GSM（Global System for Mobile）

　　GSM全球移动通讯系统是目前国内覆盖最广、系统可靠性最高、话机保有量最大的数字移动通讯系统。GSM以统一的方式向各地用户提供具有所有电信业务的国内和国际漫游。用户身份鉴别可保护网络避免无权用户使用。GSM系统除提供话音业务外，还提供数据业务、短消息（SMS）业务等多项功能。GPS/GSM多功能移动跟踪服务系统则是采用了SMS短消息功能实现固定站与移动站之间的数据传输。

　　在GSM体系结构中，有一个通信管理层（CM）。CM的功能是：应用户的要求，在用户之间建立连接，并能维持和释放这些呼叫。SMS就是属于CM层的附加功能。GSM系统的话音或数据传送，都是按照一定的规程建立、释放和管理的，而SMS是GSM中唯一不要求建立端——端业务路径的业务。简单地讲，GSM系统的通讯信道分为话音（或数据）信道和控制信道，SMS是通过控制信道来实现的。 短消息的基本过程是：在GSM系统中有一个短消息服务中心（SMSC），手机将短消息和要发送的目的站号一同发给SMSC，再由SMSC转发给指定的另一手机。SMS向上发送的信息占用的是信令信道，占用时间极短，且SMS不占用话音信道，发送短消息对网络的接通率不会造成太大的影响，因此采用该种方式通讯费用低廉。对于定位监控系统来说并不是所有监控的车辆都在不停地发消息，而是定时地报道一下位置信息，只有在特殊情况下才进行连续跟踪。这样GSM网络的短信息服务为GPS移动定位系统提供了良好的通信平台。

　　（三）地理信息系统GIS（Geographical Information System）

　　GIS是近些年来迅速发展起来的一门新兴技术。它作为制图学、计算机技术、地理、遥感、统计、测绘、通讯、规划和管理学科交叉运用的产物而被广泛运用在各个领域。在GPS/GSM多功能车辆跟踪服务系统中，主要用于对地图的显示和管理以及对受监控的移动目标位置的显示。

三、系统的构成及功能

　　（一）系统结构

　　GPS/GSM移动定位多功能服务系统的结构主要包括下列几部分：

1.车载移动定位控制器（移动站）；

2.移动GSM网服务系统；

3. GPS监控服务中心；

4. GPS客户服务分中心；

5. GPS客户服务支持中心；

　　（二）系统的工作原理

　　车载定位单元中的GPS系统定位仪，按要求定时或在遇到紧急情况时，自动或手动触发，接收四颗以上定位卫星（分布在6个不同的 地球轨道上共24颗）发来的定位数据，单元中的控制器根据获得的定位数据计算出自身所处的地理位置坐标的数据，同时结合自身的状态数据，按信令协议处理后，生成短消息数据包，该数据包经GSM通信模块发往移动GSM通讯中心。移动GSM通讯中心将此数据包按控制信令处理，传送给SMSC短消息处理中心。GPS监控服务中心内的GPS服务器，在控制中心数据库的支持下，实时检索短消息服务器，并将检索到的以短消息形式存在的定位数据包转发给控制服务中心。控制服务中心解释获得的定位数据包中的信息，进行事务性处理，显示被监控车辆的位置，通知有关单位处理报警，应答服务请求等。同时，系统是双向工作的，控制中心将控制消息处理后，以指定或广播的形式，经GSM发往服务对象的终端接收设备，车载单元内的控制器解释控制中心的指令，显示用户需求信息或触发功能单元，完成控制中心的指令。

　　（三）各部分的主要功能

　　1. 车载移动定位控制器（移动站）

　　移动站车载单元由一个GPS定位仪和一部GSM通信模块组成。定位仪中的GPS接收器接收GPS卫星传来的定位信号，以确定移动站的位置；控制器控制GSM手机启动短消息发送功能，将位置信息发往监控服务中心。它配有一套可以通过手动遥控器操作或由监控服务中心远程操作的汽车防盗器。报警后，必要时可以关闭车辆的发动机、使报警器启动车灯和警笛报警、关闭车门等。

　　车载移动单元具有以下功能：

A.报警。人工或自动把定位报警信号发往GPS监控服务中心；

B.受控。可以随时被监控服务中心搜寻、控制；

C.自检。定时间向服务中心发出工作是否正常的自检信号；

D.通话。具有移动电话功能；

E.故障告警。车（船）载设备发生故障时，可向服务中心发回故障信息；

F.报警优先。自动优先发出报警信号；

G.求助。可向监控服务中心请求帮助或调用综合服务信息；

H.国内漫游。在GSM网有短信息服务的地区可自动漫游；

　　2.移动GSM通信系统

　　移动GSM通信系统是GPS移动定位依托的主要通信平台，它能向GPS监控服务中心提供直接从GSM网获取的移动站信息，并且可以将控制指令经GSM网传送给移动站；按服务中心或用户的需求，还能使GSM系统完成通话、静音监听等功能。

　　3.GPS监控服务中心

　　监控服务中心是GPS车辆（船只）移动定位信息流的终点，控制、指挥命令和服务信息流的发布点。它与通讯服务系统的通过通信服务器联接。可根据系统的规模和具体电信基础设施的不同支持多种广域网传输协议如：X.25、ISDN、DDN等。如果采用点对点永久性高速专线，则可同时传输数据和语音。

　　GPS监控服务中心由若干个值班席组成，为一个网络化的结构。每一个值班席由电子地图地理信息系统及GPS应用管理软件为软件平台；以几台工作站作为硬件支持。该网络非常方便扩充值班坐席的数量，可以适应不断扩充的用户数量。

　　监控服务中心的主要服务内容是接受各车辆（船只）发回中心的求助信号。车辆（船只）在以短消息方式向中心求助的同时可向中心拨号建立话音通信，中心可通过已建立的话路，询问车（船）主情况并根据中心电子地图上所显示的车辆（船只）位置提供医疗救护、信息调用、交通救援、引路等服务。车船的位置信息在通话过程中仍以短消息报回，方便值班员提供援助。而盗窃抢劫等事件的信息及锁车等控制可以在当地公安局另设分中心进行受理与服务，也可在主中心一并接警并通报当地公安局。

　　4.GPS服务管理分系统

　　根据各种集团客户的不同需求，可以专门为其设立专项服务的分中心，如出租车调度中心、公交车指挥中心、运钞车监控中心、公务用车管理中心，以及其它各类客户服务的分中心。在这些分中心里，将根据客户需求编制专用的管理服务软件，对其共性的服务项目，如报警、求援等可由GPS监控服务中心统一处理，而对其个性的服务项目，如调度、指挥、监控等，则由各分中心自行处置。这些分中心的系统结构及功能除管理软件外其它与监控服务中心基本相同，只是规模不同而已。

　　最小的分系统可以只设一台单机工作站即能完成监控服务的任务。因此用一台笔记本电脑和一台GSM-MODEM即可在任意地点组成移动现场指挥中心。

　　5.GPS服务支持系统

　　为了保障GPS服务系统的正常运转，应该与有关单位建立业务合作关系，如110报警中心、车辆救援修理中心、综合信息服务中心等，以便及时向他们发出报警、求援和信息等方面的需求，得到他们的及时支持和响应。

四、系统的性能和特点

1.系统容量大。GSM短信中心可以支持数以万计的用户，在最小配置下，一分钟可接收超过1.5万目标信息数据

2.系统功能齐全：系统除具有语音通话（手机自身固有）功能外，还利用手机的收发功能实现数字通信，完成报警、定位、服务请求、控制等消息传递功能，

3.系统服务范围广：可以说中国移动GSM网覆盖的地域，都是系统服务的范围。

4.系统集成度高：系统采用集中式管理方式，监控服务中心统管本部门以及与其它部门间的业务；系统设施集成在客户服务中心内，便于维护、升级与管理。

5.系统建设投资省。由于以GSM为通信平台，可以大大节省系统建设的费用。

6.可以实现漫游服务、异地报警。当A地的车辆漫游到B地时，B地的GPS/GSM移动定位客户服务中心可以继续向A地的车辆提供全套的服务，包括报警服务。如果B地没有移动定位客户服务中心，但是已开通短讯，则A地的客户服务中心仍能通过B地的短讯通道提供服务，包括用各种方法向B地公安部门报警以及控制切断电路等。

7.安全保密好。这体现在：(a)在传输阶段，GPS数据和命令是经过GSM信令通道的，对该部分监听难。(b)服务中心只对固定信息进行处理，对其它数据只是进行分发、储存，因此客户可根据需要对自身私有数据加密，其他用户无法获得。

　　GPS多功能定位系统市场应用比较广泛，现在全国很多城市都已应用或准备应用具有类似功能的相应系统，但以前的GPS定位系统都采用集群或常规系统，有很多问题，目前采用最先进的GSM系统实行GPS车辆跟踪定位刚刚开始起步，市场很有潜力。随着社会信息化发展的不断深入，移动客户对车（船）载信息平台的需求也将越来越迫切，通过GPS/GSM移动站向客户提供越来越的综合化信息服务将是社会信息化的一个组成部分，是一个很有发展前途的新领域。

----《通信世界》