基于GPRS和GPS的公交车辆定位系统设计

1、基于GPRS和GPS的公交车辆定位系统设计四川测绘第27卷第3期2004年9月103基于GPRS和GPS的公交车辆定位系统设计雷建军,夏英(1.重庆邮电学院GIS研究所,重庆400065;2.重庆工学院,重庆400050)库和GIS技术.阐述了公交系统中的应用和实现方案,具有数据管理,精确定位,实时监控和直观显示等功能.并且分析了该系统的特点.关键词GPS;GPRS;公交系统中图分类号P228.4文献标识码A文章编号10018379(2OO4)03010302APublicVehiclesLocationSchemeBasedonGPRSandGPSLElJianj帆1XIAYing1(1.G

2、ISResearchCenter,CUFF,Chongqing400065,China;2.ChongqingInstituteofTechnology,Chongqing400050,China)Ah煎:BasedoncurrentdevelopmentofGPSandGPRS,anovelmethodinwhichtransmittingGPSdataonGPRSplat-formisputforward.CombiningwithtechniquesofdatabaseandGIS,thispapeFdescrilxarealizingschemeO11publictraps-porta

3、tion,andanalysesitsfeatures.Keywords:GPS;GPRS;Publictrasmtrtationsystem1引言近年来,GPS在车辆管理和调度系统中得到越发展相对成熟,而位置信息的通信方法成为问题的焦点.常用的无线数据通信平台可以分为两大类:公网和专网.公网是指GPRS,GSM等无线公共数据网,专网则是指为调度系统专门建立的无线通信网.采用公网的GPS系统具有投资小,覆盖面大,系统维护量小等优点,但它的实时性较差,不能进行GPS差分定位和实时性要求不高等特点,提出了一种使用移动通信公司的GPRS方式实现GPS数据通信的方法,并且讨论了应用系统的优缺点.2系统

4、组成系统设计图如图l所示,车载系统根据GPS接收的经,纬度等信息每隔一固定时间通过GPRS模块发送至监控中心,两个监控中心可以分别设在公交起点站和终点站.监控中心自动处理到站信息,然后在电子站牌上实时地显示每个车辆的位置和其他监控信息.图1系统设计图车载系统设计如图2所示,主要由GPS接收机,GPRS模块,微处理器,LCD显示及车辆到站语音提示模块组成.实现以下功能:(1)完成定位数据采集;(2)车辆位置信息显示;(3)与监控中心进行通信;(4)到站语音提示等功能.图2GPS车载机原理图GPS接收机接收GPS卫星发送的原始电文,并根据从三颗以上不同卫星发来的电文以1秒的刷新间隔提供车辆的运行状

5、态,如:经度,纬度,高四川测绘第27卷第3期2OO4年9月度,速度,时间等数据,发送给微处理器并存储,以便随时向监控中心提供定位信息【.微处理器控制整个车载台的工作,可以采用DS80C320等带有两个串口的单片机,一个串口读取GPS接收机的数据,另一个串口通过RS232电平转换后控制GPRS模块,完成和监控中心的通信工作,其它并口可以用来扩展车内到站显示功能和语音提示功能,预先在每个公交站点划定一个长方形坐标区域,当公交车辆行驶至每个公交站点时,进行站点显示并语音控中心通信,使用AT命令对其进行驱动和控制,为保证高效的消息通信,采用同一个电信运营商的监控中心查询方式和固定时间间隔自动发送方式进

6、行通信.因本系统的特点,通信可以采用错误重传机制,要求车载系统保持一天之内的所有信息,以供监控中心随时查询提取.监控中心主要实现三个方面的功能:一是完成和车载系统的通信功能,并对接收的GPS信息进行处理;二是在电子地图和电子站牌上显示车辆到站信息;三是车辆信息的数据库和维护工作,实现智能化和信息化调度3.系统设计实行模块化设计,可分为以下几大模块.表1接收数据包格式名称字节数格式起始位2Ooo1010101l10O0o车辆号20xxxxxxx0xxxxxxx车辆状态10xxxxxxx0xxxxxxx0xxxxxxx0xxxxxxx纬度50xxxxxxx0xxxxxxx0xxxxxxx0xxxx

7、xxx0xxxxxxx经度50xxxxxxx0xxxxxxx速度20xxxxxxx0xxxxxxx方向20xxxxxxx0xxxxxxx时间30xxxxxxx0xxxxxxx0xxxxxxx停止位2Ooo1010001101l11数据通信模块主要实现中心控制命令的发送和接收来自移动终端的位置信息,监控中心可以每隔一段时间接收同一车辆发回的状况信息,也可以随时查询某一车辆的当前状态或者历史记录,如果接GPRS模块进行操作,通信软件设计采用VC实现.根据任务又可分为发送数据模块和接收数据模块.接收数据包数据场共有24字节,其中格式可设置如表l.数据库管理模块主要对接收的原始数据进行预处理并管理日常

8、数据,在此数据库中应包含与车辆于这些数据的管理主要包含GIS基本功能的实现,电子地图的存储与更新,基本数据的输入和输出等主要管理工作.具体实现以下功能:(1)基本数据的备份和更新;(2)运行数据的备份和选择性清除;(3)车辆数据的输入,修改,删除和查询等;(4)电子地图的缩放和移动目标位置在地图上的显示;(5)电子地图的更新,备份和恢复等.监控调度模块主要完成日常管理和调度的基本功能,其主要功能是对日常运行数据作一些基础性分析,对管理监控的车辆的调度和指挥作出建议等,比如,能根据客车实时发回调度中心的乘客数量和存储的历史数据,估算乘车高峰期,以便动态调整发车频率,提高效率,实现辅助调度功能.电

9、子站牌能利用GIS的功能实时呈现移动目标的各种状态并能回放数据库中的历史数据,是本系统的人机接口.主要由GIS地图显示模块,上下位机通信模块和LED显示屏组成.GIS地图是一种可视化的与地理信息相关的数据,它是以文件的格式存放在数据库中的,整个地图是一个工作空间,包含若干图层,图层中的数据一般是按照关系型数据库的格式来存放的,图中每一层对应一条记录.而对这些数据的添加,修改和删除等维护操作都是由MapInfo,GEOMania等专业工具给出的,这些功能也可以通过VC等专业开发串口来实现上位机和下位机的通信功能,将处理好实现,一方面接收来自上位机的数据信息,另一方屏主要用来动态地显示本系统中所有

10、车辆在公交线路上的位置,速度等状态信息,以供站内候车乘客合理安排乘车时间,提高服务质量,产生良好的社会效益.3系统特点与建立专网或采用GSM短消息的公共网络等其它数据传输系统相比,本系统有以下特点l4J:(1)监控范围广:由于使用公众GSM网络,现在几乎所有大中城市和发达地区乡村都开通了GPRS功能.(下转第102页)四川测绘第27卷第3期2004年9月质现象离散化或数值化,对评价区进行打分,来进行矿产资源的评价工作,这种方法在找矿工作中起到了一定的作用.但它有自己的局限性,它是针对数值型数据而不是针对图形,故难于与地质图件相联系,而且在给地质现象打分的过程中,往往受人为因素的影响.GIS可以

11、利用地质图件和相关资料,借助于地理信息系统所提供的空间分析能力,充分利用图形前人们用GIS来进行矿产资源的评价工作,是指在对一些工作程度相对较低,专家的找矿模型不统一,找矿模型不能确定的情况,需利用GIS的空间分析功能来反推找矿模型,从而达到矿产资源评价的目的.它的好处是不受人为的限制,充分利用现有资料,在拥有资料的基础上提炼出找矿模型,为地质工作者提供有益的启示.4结论作为地理信息系统的核心,空间分析功能的应用领域越来越广泛,要求增强GIS的空间分析能力的呼声越来越高,许多研究工作者都在各个领域探究项目主要对GIS空间分析在水污染监测的应用领域作了介绍.随着空间分析技术的不断发展,地理信息系

12、统必将向着能够提供丰富,全面的空间分析功能的智能型GIS方向发展.参考文献1邬伦,刘瑜,等.地理信息系统一原理,方法和应用M.北京:科学出版社,2001.划GIS系统研究J.信息技术,2001.12.3王学军.空间分析技术与地理信息系统的结合J.地理研究,1997,(9).4郭仁忠.空间分析M.北京:高等教育出版社,20o1.5柏延臣,等.空间数据分析与空间模型J.地理研究,1999,(2).6蓝运超,黄正东,谢榕.城市信息系统M.武汉:武汉测绘科技大学出版社,1999.综合信息系统J.电网技术,1999.5.产资源评价的方法研究J.物探物化计算技术,1997.3.收稿Et期2OO40511作

13、者简介姜亚莉,女,武汉大学遥感信息工程学院硕士研究生,研究方向为地理信息系统,三维空间分析,数据挖掘.基金项目首届全国优秀博士论文奖项目资助(199936)(上接第104页)(2)建网和运营成本低廉:本系统依赖成熟的GSM网络,不需单独建网,并且GPRS业务按流量计费,因此成本低廉.(3)数据安全性和可靠性好:GSM网络具有完整的数据校验,错误重发机制,所以数据传输的可靠性相对较高.(4)数据传输率高:GPRS方式最高数据传输率可以达到170Kbit/s,这样高的传输率,几乎可以建立一个无限庞大的公交车辆管理系统.(5)GPS信号问题:在高楼林立的街区,GPS卫星信号可能被遮挡,致使GPS系统无法工作,但地区间中短途客运更有优势.4结论'GPS和GPRS结合起来应用于公交系统的方式,使公交系统的网络化和智能化成为可能,以达到增强系统运行效率,提高系统可靠性和安全性,能带来极大的社会效益.参考文献1彭林.第三代移动通信技术M.北京:电子工业出版社,2OO3.GPS运用在公交系统的探讨J.测绘通报