基于GPS技术的定位监控系统

姚剑琴

YAO Jian-qin

（深圳桑达电子设备有限公司，深圳 518031）

1 概述

1.1 全球卫星定位系统（GPS）简介

GPS全球卫星定位系统由美国军方建立，它由遍布全球的24颗全球定位卫星组成，定位卫星全天候向地面发送定位信息。车载、手机终端安装的GPS接收模块，只要接收到四颗以上的卫星发出的信号，经过计算处理后，就可报出GPS接收机（目标）的位置（经度、纬度、高度）、时间和运动状态（速度、航向）。通过三角定位原理计算出车辆当前所处的经度、纬度、时间、速度和航向。

1.2 地理信息系统(GIS)简介

三维GIS地理信息系统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广泛的运用在各个领域。在本系统中，主要用于在计算机系统中对现实的显示世界仿真及管理地区受控目标信息的管理。安装于三维GIS服务器，用于将人车载终端发来的定位信息、状态信息在三维仿真地图上显示出来。

2 监控系统技术实现

2.1 系统逻辑结构

GPS导航系统根据测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置， 终端通过GPRS模块发送信息到用户的GPS服务器上，系统调用GPS服务器的实时数据进行监控定位、信息调度和报警等功能。

图1 基于GPS的系统结构图

2.2 系统架构

采用B/S三层结构，所有应用部署在服务端，客户端通过浏览器访问。同时根据系统设计，终端需要配置少量应用程序。

图2 系统架构图

2.3 定位信息采样估算

终端分为车载设备和手机两类，为了实现轨迹查询，需要分别保证车辆200m，人员20m的识别精度，并且所有数据需要保存3个月；车载终端采样频率：10s一次，手机采样频率：20s一次；为保证位置信息有效传输和存储，可以考虑在移动终端部署功能模块，用于检测位置是否发生变化。系统采用Oracle数据库，并用存储表空间的方式对海量数据进行存储。对数据进行优化配置管理，实现了快速数据调用。

2.4 手机位置上报规则

当手机终端开机时，与服务端进行“握手”通讯，内容包括服务端同步系统时间和下发上报时段，手机端接收该数据成功后返回成功标志；如果此时在上报时段内，则开始上报，如果不在，则等候。终端根据系统时间和上报时段，在上报时段开始时启动上报，在上报时段截止时停止上报；每天周而复始，在每天上报开始时都进行“握手”。

当系统管理员通过界面更改了上报时段的时候，系统将更改后的时段保存入数据库。如果此时处在上报时段内，也就是说所有终端处在在线状态，则马上更新到终端；如果不在上报时段，即所有终端离线，则等下次上报开始执行握手时更新新的上报时段到终端。

因此，需要在服务端定义接口，完成如下功能：

1）当终端发起握手时，服务端给出系统时间和上报时段，直到终端反馈成功接收；

2）当系统管理员在界面更改上报时段，如果此时处在上报时段，则需要服务端接口向终端推数据，更新上报时段。

位置上报一般是指常规的位置上报，即终端根据系统参数，每隔若干秒向服务端上报一次数据，保存在数据库中，待轨迹查询等功能使用。对于实时跟踪类的功能，需要非常规的位置上报，也就是终端根据系统使用人员定义的频率上报位置，此频率往往不同于系统默认的频率。因此，执行实时跟踪类功能时，相应终端的位置记录频率往往被修改为非系统默认频率。

3 主要功能

3.1 实时跟踪

车辆实时跟踪就是向监控工作人员或用户提供实时了解车辆行使情况途径。系统结合GIS、GPS、GSM等平台向用户展现可视化的跟踪界面，并向用户提供多种查询地理信息的手段，让用户获得易懂而且较为精确的地理信息。

在进行车辆跟踪时，监控点可以通过该平台给远端车辆发去指令和进行信息交流。本地监控点通过该平台，向远端车辆发送和接收信息。

1）多点监控：选择多个终端进行监控，监控的结果显示地图上，显示的方式有两种，第一种方式是在地图上闪动定位跟踪监控；第二种是在地图上绘制轨迹定位跟踪监控。

2）单点监控：以监控点为地图为中心，以动画的形式对单个终端进行定位监控。

3.2 轨迹查询

历史跟踪就是要求系统能提供，对车辆历史行程情况的查询。

1）行程轨迹回放：轨迹回放功能主要向用户提供对车辆历史行程的查找，系统在地图上描述出车辆的历史行程轨迹。

2）定点行程查询：定点行程查询就是以地理名词和某个时间段为查询条件，系统检索出该时间段内车辆经过该区域的历史记录，以表明车辆是否到过该区域。

3.3 调度管理

监控中心可通过文本信息方式对目标对象进行调度。文本调度信息或图片信息通过短信信道的方式下发到终端上；监控中心还能够显示终端发送的文本。

3.4 智能报警

报警方式分以下两种：1）终端主动报警功能是工作人员针对紧急情况，以触发按钮方式主动报警，在地图空间中锁定报警人员位置； 2）终端提示报警主要是对终端使用人员进行监控时，提前设置提示报警条件，一旦使用人员触发这些条件，则监控中心自动向工作人员进行提示报警。触发条件主要有以下两种：

1）超速报警：针对目标对象是车辆，一旦超速行驶，系统自动报警；

2）区域报警：如果目标对象入或出某一设定的报警区域，发生区域报警。

可以选择一个或多个人员，为其在地图上选定一个区域，作为区域报警的限界，并设定区域报警条件（入限界或出限界）。

实现方式为服务端对需要验证区域的终端进行心跳监测，监测频率同终端上报位置信息的频率。一旦越界，则报警。

4 结束语

GPS定位监控系统是应用GPS技术来获取车辆、手机的位置信息，应用3DGIS技术来完成车辆的、手机的实时显示指挥调度、报警等功能，是多个技术的综合系统。用三维地图以其直观、真实等特点在各个行业得到广泛的应用。同时结合GPS无线通讯技术、计算机数据处理技术等构件了基于三维地理信息平台的三维GPS定位监控系统。这样的一个系统具有全天候的卫星定位、三维电子地图显示及车辆、手机监控管理功能，目前已经得到了成功的应用。