差分GPS技术在车辆监控系统中的应用

随着我国城市建设规模的扩大，车辆日益增多，交通运输的经营管理和合理调度，警用车辆的指挥和安全管理已成为公安、交通系统中的一个重要问题。过去，用于交通管理系统的设备主要是无线电通信设备，由调度中心向车辆驾驶员发出调度命令，驾驶员只能根据自己的 判断说出车辆所在的大概位置，而在生疏地带或在夜间则无法确认自己的方位甚至迷路。因此，从调度管理和安全管理方面，其应用受到限制。GPS定位技术的出现给车辆、轮船等交通工具的导航定位提供了具体的实时的定位能力。通过车载GPS接收机使驾驶员能够随时知道自己的具体位置。通过车载电台将GPS 定位信息发送给调度指挥中心，调度指挥中心便可及时掌握各车辆的具体位置，并在大屏幕电子地图上显示出来。目前，用于公安、交通系统的主要有：车辆GPS定位与无线通信系统相结合的指挥管理系统；应用GPS差分技术的指挥管理系统。下面介绍这两种管理系统的工作原理与设备构成。


1. 车辆GPS定位管理系统

车辆GPS定位管理系统主要是由车载GPS自主定位，结合无线通信系统对车辆进行调度管理和跟踪。已经研制成功的如车辆全球定位报警系统，警用GPS指挥系统等。分别用于城市公共汽车调度管理，风景旅游区车船报警与调度，海关、公安、海防等部门对车船的调度与监控。

监控中心部分的主要功能有：

◆ 数据跟踪功能。将移动车辆的实时位置以帧列表的方式显示出来。如车号、经度、速度、 航向、时间、日期等。
◆ 图上跟踪功能。将移动车辆的定位信息在相应的电子地（海）图背景上复合显示出来。 电子地（海）图可任意放大、缩小、还原、切换。有正常接收与随意点名接收两种接收方式。 还可提供是否要车辆运行轨迹的选择功能。
◆ 模拟显示功能。可将已知的目标位置信息输入计算机并显示出来。
◆ 决策指挥功能。决策指挥命令以通信方式与移动车辆进行通信。通信方式可用文本、代码或语音等，实现调度指挥。
车载部分的主要功能有：
◆ 定位信息的发送功能。GPS接收机实时定位并将定位信息通过电台发向监控中心。
◆ 数据显示功能。将自身车辆的实时位置在显示单元上显示出来。如经度、纬度、速度、航向。
◆ 调度命令的接收功能。接收监控中心发来得调度指挥命令,在显示单元上显示或发出语音。
◆ 报警功能。一旦出现紧急情况，司机启动报警装置，监控中心立即显示出车辆情况、 出事地点、车辆人员等信息。
车辆GPS定位属于单点动态导航定位。其定位精度约为100M量级。为了提高定位精度，可采用差分 GPS技术。
 

2. 应用差分GPS技术的车辆管理系统

若采用一般差分GPS技术，每辆车上都应接收差分改正数，这样会造成系统过于复杂，所以实际应用中多采用集中差分技术。

工作原理：每一辆车都装有GPS接收机和通信电台，监控中心设在基准站位置，坐标精确已知。 基准点上安置GPS接收机，同时安装通信电台、计算机、电子地图、大屏幕显示器等设备。 工作时，各车辆上的GPS接收机将其位置、时间和车辆编号等信息一同发送到监控中心。 监控中心将车辆位置与基准站GPS定位结果进行差分求出差分改正数，对车辆位置进行改正， 计算出精确坐标，经过坐标转换后，显示在大屏幕上。
这种集中差分技术可以简化车辆上的设备。车载部分只接收GPS信号，不必考虑差分信号的 接收。而监控中心集中进行差分处理，显示、记录和存储。数据通信可采用原有的车辆通信设备， 只要增加通信转换接口即可。

由于差分GPS设备能够实时地提供精确的位置、速度、航向等信息，车载GPS差分设备还可以对车辆上的各种传感器（如计程仪、车速仪、磁罗盘等）进行校准工作。
 

3. 应用前景

汽车是现代文明社会中与每个人关系最密切的一种交通工具，据统计，仅几个发达国家的汽车保有量已有数千万辆。因此车辆导航将成为未来20年中全球卫星定位系统应用的最大的潜在 市场之一。预计到2000年，全世界用于车辆导航的总投资额的1/3。

在我国，特种车辆约有几十万辆。有关部门要求首先对运超车、急救车、救火车、巡警车、迎宾车等特种专用车辆实现全程监控、引导和指挥。目前使用车载GPS接收机进行自主定位 的车辆很少，大量的开发应用热点在监控调度系统上。

车载GPS导航设备在应用上的发展方向，应当着重多卫星系统、远距离监控以及多功能显示等几个方面。
使用多卫星系统，如GNSS系统（该系统在2000年后将成为综合导航定位系统），进行导航定位时 由于卫星多，可以保证车辆实时定位的精度与可靠性。

对于用于调度指挥的监控系统来说，监控中心与其管辖的车辆之间由于通信电台的功率有限， 其作用距离仅几十公里。增大监控作用距离，应当解决远距离通信问题。例如增加通信中继站， 延长作用距离，利用广播或卫星通信方式使监控范围覆盖更大的地域。

监控系统的功能应当是多方面的。例如语音传输、视觉图象传输以及各种命令和车辆周围环境的情况录入存储等。

所以说，GPS导航定位在公交、交通系统中的应用前景是非常广阔的。在开发车辆导航应用的同时， 也将带动与其相关的通信技术、信息技术、控制技术、多媒体技术和计算机应用技术的发展。