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车辆监控系统应用论文
车辆监控系统应用论文 摘要：介绍了GPS车辆监控系统的通信方式，基于集群系统的介绍，着重 阐明了集群通信技术在车辆监控系统中的应用，包括系统组成、信道利用方式、 呼叫方式、同步方式、数据传输格式等内容。关键词：GPS，集群通信，车辆监控系统 1.概述 GPS车辆监控系统是利用GPS接收机、无线通信、地理信息技术对移动用 户进行监控、调度、指挥的新型车辆管理系统。按照子功能划分，车辆监控系统 由三部分组成：定位部分、通信部分、显示部分。其中，比较常用的通信方式为 常规通信、集群通信、GSM的短信息业务三种。
基于常规通信的车辆监控系统，其设计、组网及使用相对简单，但其作用 范围较小；
GSM的短信息业务用于定位数据传输目前较为流行，其覆盖范围大， 可以全国漫游，但是其时延问题是制约其发展的瓶颈，且其呼叫功能无法与集群 系统相比；
集群系统是专用的调度指挥系统，对某些特殊单位而言具有不可比拟 的优势。本文就集群方式下GPS车辆监控系统的设计及信道利用等方面进行介绍。
2．集群系统 无线集群实际上就是多信道中继（转发）系统中自动共享若干个信道，并 在此基础上集小群（组）为大群（组），加上诸多呼叫、故障处理等功能而形成 的无线通信系统。
和常规通信方式相比，集群通信系统具有信道利用率高、服务质量好、通 话阻塞率低、通话具有私密性、系统智能化程度高、具有交换功能、可与PABX 或PSTN互连等优点。
集群通信系统的分类方法有多种，按照信令类型分有模拟信令、数字信令 及混合信令系统；
按照信令方式分有共路信令方式和随路信令方式；
按照话音分 有数字集群、模拟集群；
按控制方式分有集中控制、分散控制等等。目前较为广 泛使用的为集中控制方式的模拟集群系统，信令有MPT1327标准的，也有非公开 标准的。基于MPT1327标准信令的系统，传输车辆定位数据可以在信令信道中进 行；
而非公开信令标准，车辆定位数据只能在话音信道中进行。相应地，对车辆的数字信息必须进行调制才能在话音信道中传输。
3．基于集群通信方式的GPS车辆监控系统 3．1系统组成 基于集群的GPS车辆监控系统如图1所示。其中，集群网为系统提供无线 通信链路以进行话音和数据传输，数据传输可以利用话音的多种呼叫方法实现。
图1GPS车辆监控系统组成 监控中心以矢量化电子地图为背景，监控软件具有实时显示移动用户的所 有信息以及信息查询功能。同时，监控中心兼有差分基准站的功能，为整个监控 范围内的移动用户提供差分GPS修正信息，使车辆定位精度提高到10米以内。各 移动用户设备由集群电台和GPS接收机及控制逻辑电路组成，控制电路不仅形成 系统需要的逻辑时序，还具有数据处理功能，包括调制解调器。
3．2信道利用方式 在集中控制方式的集群系统中，各个信道的管理在一个控制信道上实现。
移动用户守候在控制信道上，发起呼叫或接收呼叫均在该信道上进行。一旦申请 到信道，则主呼方和被呼方在申请到的信道上完成话音联络，之后转换到控制信 道上守候。
利用话音信道传输车辆定位数据，每传输一次定位信息，电台都需要申请 一次信道，而申请时间不传输任何数据，时间利用率较低；
且申请不到空闲信道 时，该车辆的信息就会丢失。所以传输数据的用户应该设置优先级，以保证数据 的可靠传输。
3．3呼叫方式 在集群通信系统中，用户的呼叫方式有：单呼、组呼、群呼、私密呼叫等。
基于GPS的车辆监控系统，为提高系统定位精度采用差分方式，差分信息由监控 中心以组呼的方式下发，分配在同一组内的用户均可接收。
为使各移动用户的数据都能够实时采集，采用时分多址（TDMA）的方法， 即各车辆按照图2所示的时序依次发起呼叫。其中两相邻用户之间的时间间隔包 括数据发送时间和保护时间（防止数据相互影响）。一个采样周期内可容纳的用户数为，其中，为采样周期。
为了避免监控中心对某用户的话音调度影响其它用户的数据传输，话音呼 叫和数据呼叫分别在不同的组进行。移动用户传输数据时工作在数据组，利用专 用信道完成。当监控中心需要对某用户进行话音呼叫时，首先发送一个切换命令 将该用户的组号设置为话音组，而后再进行话音呼叫。在规定的时限内完成通话， 由用户自动切换到数据组再传输数据。
在监控中心，话音呼叫和数据呼叫分别利用不同的无线集群电台完成。
3．4同步方式 在GPS车辆监控系统中，通常采用异步的数据传输，接收端和发送端不需 要同步。但是，各移动用户的数据采集为时分多址方式，相互之间的时序关系不 能混叠，也就是说，移动用户之间必须同步。
各移动用户的同步方式有两种：①利用GPS接收机的秒脉冲进行同步；
② 利用监控中心发送广播同步码进行同步。秒脉冲和同步码均提供给各移动用户统 一的时间起点，不同车辆的发送时隙由不同的延迟来产生。利用监控中心发送同 步码，可以在一个采样周期内发送1个同步码，也可以周期性地发送多个同步码。
3．5数据传输格式 监控系统中的数据传输分上行和下行两部分。上行数据主要为被监控车辆 的实时位置、速度、时间、状态（包括报警、故障等）；
下行数据主要为GPS差 分修正信息，采用RTCM－104格式的通用电文，如果是监控中心同步的方式， 还包括广播同步码。
A．上行数据格式 数据报头用户地址纬度经度速度时间车辆状态 B．下行数据格式 数据报头广播同步码RTCM电文调度命令用户地址 上行和下行的数据报头不同，用于对上、下行数据的解码。用户地址指是 各监控车辆的识别号码，调度命令为监控中心对相应地址车辆的操作，如紧急救援、去某地运输、关闭汽车引擎等，广播同步码在利用秒脉冲同步的系统中不用。
车辆状态由驾驶员根据实际情况输入，如遇劫报警、车辆故障等。
4．结束语 利用专用信令格式的模拟集群实现GPS车辆监控系统的数据传输，在目前 只能利用话音信道进行。由于话音信道的带宽较窄，且集群系统中可能会伴随有 亚音频信令，所以，在选择调制解调器时应该特别注意其波特率、调制方式和数 据带宽等指标。一般地，调制方式为FSK、波特率为1200、2400bps，数据带宽 限制在3KHz以内的调制解调器都可以选用。
集群通信技术在GPS车辆监控系统中的应用包括其系统组成、集群信道利 用方式、呼叫方式、同步方式、数据传输格式等。但是，基于专用信令的集群系 统，其信道申请、维持、释放等过程及其占用的时间无法确切知道，仅通过试验 的手段获取粗略的数据，对系统的扩容是一个较大的障碍。随着数字化时代的来 临，数字集群系统也应运而生，基于数字集群系统的GPS车辆监控系统也将问世。
由于数字集群的信道利用率高，系统扩容就相对简单一些。
