基于北斗系统出租车位置服务终端设计研究

中国电子科技集团公司第二十七研究所 王文松 王鹏宇 蓝常源

一、引言

目前，大多数出租车都安装了乘客计价器和监控终端两套设备，计价器由三大部分组成：主机、空车灯、传感器。主机包括单片微机、贮存器（EPROM）及数据存储器、供电电路、时钟电路、输入输出电路、显示器部分。出租车计价器使用的传感器主要有：光电式、干簧管式和霍尔式，目前的主流是霍尔式。

出租车车载监控终端以GPS车载记录仪形式存在，主要用于对出租车位置的监控和管理。GPS车载记录仪安装在出租车内部，作为前端信息采集，主要由GPS天线、GPS模块、车载电台、控制模块等组成（图1）。采集出租车位置信息，发送到出租车运营管理中心，运营管理中心根据乘客约车信息，下发给出租车终端，出租车司机通过车载终端指令抢答接收派车信息，前往乘客位置。

GPS模块通过接收天线接收GPS C/A码信号，计算出租车所在位置的经度、纬度、移动速度及精确时间等参数送到GPS接口板。GPS接口板对送来的信息数据进行转换、压缩、加密，并按确定的数据传输格式和速率通过车载电台将其发送至运营管理中心。对外接口板与报警装置相连，用于在发生紧急情况时将报警的内容和目标的位置数据发送至运营管理中心。车载电台构成出租车和运营管理中心的无线通信通道。

二、背景技术

计价器和监控终端都在出租车上使用，但安装两套硬件产品，占用了有限的车内空间位置，也增加了安装成本。

目前的出租车GPS车载记录仪采用单一GPS卫星定位模式，其在可用性、连续性和完好性方面的保障比较有限；特别是由于GPS卫星在某一地区、某一时间内可用卫星的数量是一定的，这样在市区高层建筑物等遮挡较多，或者存在有意无意干扰的情况下，单一GPS定位的可用性大大降低。

出租车GPS车载记录仪采用车载电台作为通信传输模块，目前采用集群电台通信，需要独立建立通信网络，建网费用高，覆盖范围有限，系统容量有限，传输速率低，投资大，维护费用高，并且通信链路频段容易受干扰，工作不稳定；采用集群电台通信链路，GPS车载记录仪需要专用车载电台配合工作，这不仅增加了出租车装车成本，而且出租车容易跑出通信覆盖范围，造成通信盲区，也容易受到临道干扰。

GPS车载记录仪不具备触摸显示屏等显示模块，没有事先加载导航软件，不具备导航功能，乘客在一个陌生地区打车，行驶路线完全只能由出租车司机掌控。

目前，当一个乘客想要用出租车时，可以在路旁等车，或者打电话约车。随着日趋严峻的交通压力，如果乘客在城市中心或偏僻路段等车往往会浪费很多时间，但打电话约车成功后，在等车的过程中如果凑巧碰到其他空出租车，乘客就会乘车离去，最终导致约车失败，造成空车行驶。所以现在大部分城市很少会有用到电话约车的调度，最终导致系统建成后达不到应有的效果，无法正常运行。

三、设计目标和技术实现方案

1. 设计目标

本设计的目的是设计一种新型的出租车位置服务车载终端，采用BD（北斗）/GPS双模式定位技术，兼备位置监控和计价器的功能，扩展2G或3G无线路由功能、服务质量评价功能。改变传统行车监控黑匣子模式，采用带触摸显示屏显示装置，预装GIS电子地图，可实现本地导航和综合实时显示车辆及人员信息。

2.技术实现方案

本设计采用我国自主研发的北斗二代导航定位系统、BD/GPS双模式定位技术、GIS地理信息技术、移动通信技术以及计算机处理技术等构建而成。

BD/GPS双模式卫星定位模块配置于出租车位置服务车载终端中，通过监控管理中心，加强了车辆和人员的可视性、信息化、智能化管理。

方案设计中增加车速传感器采集模块，采用机械记录模式记录车辆行驶路程。计价行驶里程的计算可以采用卫星定位模块获取的里程，也可采用车速传感器采集的里程进行计算，或两者互为佐证进行计算。

本设计的实现过程是出租车位置服务车载终端采集车辆位置信息、速度信息、状态信息等，通过2G或3G通信网络传送到调度运营中心，在GIS地图上实时显示各车辆的信息，调度中心结合乘车乘客的实时位置信息，经过综合处理，下发给在线行驶车辆，出租车位置服务车载终端收到乘车信息后，实时直观呈现在出租车位置服务车载终端GIS地图上，指导车辆前往乘客位置。出租车接到乘客以后，根据车速采集模块和BD/GPS双模式卫星定位模块获取的里程数据，进行乘客乘车费用计算，并显示在终端触摸显示屏上。

出租车位置服务车载终端设计采用BD/GPS双模导航、2G或3G通信技术、射频收发一体化集成模式，充分利用2G或3G网络通信平台作为通信手段，采用C/S和B/S的综合应用体系架构，应用TCP/IP，HTTP，Web，ASP，网络路由等网络技术结合全球卫星定位技术、地理信息系统技术和嵌入式处理技术建立针对出租车辆的车载终端（图2）。车载终端配置触摸显示屏，安装GIS地理信息系统，可在终端上直观显示行驶区域的地图信息、路网信息，实时显示其他出租车以及需要乘车的乘客信息，并可通过导航软件实现导航选路功能。车载终端处理器可实现车辆自身的位置定位、行驶里程计算、路径导航，也能实现调度运营中心对于监控车辆、司机的基本管理。

四、技术优势及有益效果

与现有的技术比较，本方案的设计特点是：

（1）位置服务车载终端采用BD/GPS双模式定位技术，对多星座兼容接收机而言，同一时刻可视卫星的数量增加，一方面使系统的可用性得到了提高，另一方面使卫星的选择范围扩大，有利于采用选星策略去选择位置更好的卫星，特别是在城市高层建筑物多的区域，对于提高定位精度大有好处。

（2）位置服务车载终端采用GIS地图实时显示车辆和乘车人员的位置信息，方便出租车司机查找乘客，当乘客乘车以后，实时在地图上提示，提示出租车司机该任务取消，在乘客和出租车司机之间实现实时闭环，避免空车行驶现象，降低运行成本。

（3）位置服务车载终端采用3G通信，提供3G无线路由功能，可提供乘客一定的网络需求。

（4）位置服务车载终端提供本地导航功能，可由乘客自行选择行驶路线，并提供运行服务质量调查器，有效监督出租车司机驾驶行为规范，提高运行安全。

（5）将传统出租车计价器和车载监控终端合二为一，减少车载设备硬件数量，优化车内结构，节省车内空间，降低车载设备成本。

五、结束语

本论文研究涉及出租车位置信息的获取，车辆行驶状态信息的采集处理技术。位置服务车载终端采用BD/GPS双模式定位技术，用于获取车辆的位置、速度等状态信息，组合导航系统有利于充分发挥各导航系统的优势，可以获得优于单一导航系统的性能，是目前车辆导航监控系统发展的方向；终端配置触摸显示屏，显示乘客行驶里程，预装GIS地理信息系统，实现车辆、人员的直观实时显示，实现本地导航功能，方便乘客自己确定行驶路线；通信模块采用2G或3G通信，传输速率高，系统容量大，具有很强的扩展性。

见www.dcw.org.cn