车辆基于GPRS的GPS系统技术实施方案

1、车辆基于GPRS的GPS系统技术实施方案青岛卡波特电子科技2006年3月21日第1章 技术背景1.1 系统简介卡波特系列GPS车载卫星定位系统使用了最先进的GPS和GPRS/GSM技术，是目前市场上物美价廉的GPS定位设备。可支持GSM、GPRS、SMS、无线通讯协议。车载设备具有非常强的抗电磁干扰和抗不稳定电流冲击能力。卡波特系列智能车载设备具有模块化结构设计、重量轻、高兼容性、散热功能强、并能快速定位等特点。其车载终端使用标准12V/24V电源，安装极其简便，只需几十分钟既可安装在轿车、卡车、客运车辆、货柜等运输工具上。卡波特系列车载终端的功能非常强大，以车辆为例，安装了卡波特车载终端，用

2、户只需要通知“中国车辆卫星定位服务网”的网络中心或其各级经营服务商，就可以在任何时间、任何地点查询车辆的准确位置，还可以通过产品实现定位、导航、轨迹回放、查询车位、报警等功能，从而实现对车辆的监控和跟踪。与此同时，车内还将安装紧急报警按扭。按下按扭时，车载终端会向服务中心或预先设定的接收者发送报警信号及其位置信息，从而更有效地发挥监控作用。1.2 关于GPRS/GSMGPRS是GSM Phase 2+阶段引入的一种基于分组的数据业务，它能够实现从空中接口到外部网络之间的分组数据传输，GPRS可以接入基于TCP/IP的外部网络和X.25网络。GPRS的主要特点是： GPRS向用户提供从9kbps

3、到多于171.2kbps的接入速率。 更为有效地利用无线资源可动态地向单个用户分配位于同一载频上的1到8个时隙。无线接口资源可根据业务流量和运营者的选择在语音和数据业务之间共享。 GPRS支持上行和下行的非对称传输更为有效地实现和IP网络的互通。GPRS从协议结构上提供了和IP网络的互通功能。另外GPRS可以更为便捷地实现和X.25网络的互通。GPRS能向用户提供Internet所能提供的一切功能， GPRS对于Internet的其它组成部分来说，只是一个普通的子网。用户在拥有一个 号码的同时将拥有一个固定的或动态分配的IP地址。 GPRS用户的建立时间更短。GPRS运行者可以将用户的业务流量

4、作为收费标准。 GPRS向用户提供比GSM数据业务更为丰富的数据业务（还包括补充业务和短消息业务），支持四种QOS 。GPRS在GSM原有网络的基础上叠加了一层网络组成GSM/GPRS网络，GPRS在GSM网络的基础上增加了SGSN、GGSN、PCU、计费网关（可选）、边缘网关（可选）等实体，同时通过GPRS骨干网实现各实体之间的连接。优点：(1) 覆盖范围大：GPS系统的有效服务范围即为GSM/GPRS移动通信网的覆盖范围。 (2) 系统建设投资少，信息服务费低（一般费率：1K字节/分钱）。 (3) 系统安装工程量小，建网快。 (4) 系统运行维护工作量小。 1.3 关于GPS随着经济的发展

5、，商务竞争的日益激烈，使得服务行业把工作效率和服务质量放到了重心。GPS车辆导航监控系统是运用GPS导航定位技术，通过GPRS通讯网络发送的数据包对车辆进行实时监控、调度指挥的应用系统。该系统应用了GPS卫星定位技术、现代通信技术、信息处理技术等高科技成果，具有先进、实用的特点。运用该系统，调度中心的电子地图上可监测移动目标的运行状态、灵活的掌握所派出车辆的实时情况，对很多临时任务可以做出应急措施，使调度人员合理的分配车辆去完成任务。在GPRS通信网平台上传输GPS信息，建立GPS/GPRS卫星定位车辆监控调度系统其意义如下：(1) 通讯以流量计费，节省成本，减少开销。(2) 可以提高工作效率

6、，创造经济效益。(3) 加强管理水平，提高服务质量。 1.4 关于GISGIS即地理信息系统(电子地图系统)，是本系统的一个重要组成部分，可以直观实时地显示与位置有关的信息，是提供优质服务的重要保证。GIS能将空间信息与属性信息的处理完美结合起来，以直观的方式显示所有移动目标、固定目标的位置和状态，并直接在图形界面上对受控目标进行指挥调度操作，系统具备界面友好、操作便捷、实时性强、信息量大、稳定可靠的特点。第2章 卡波特GPRS/GPS系统及定位服务网络2.1 卡波特GPRS/GPS系统处理流程卡波特车载GPS系统，结合了GPS(全球定位系统)与GIS(地理信息系统)， 通过中国移动的GPRS

7、无线数据传输网络，集移动目标的实时监视，控制，调度于一体，并可根据用户的需求，实现各种辅助功能。系统的工作流程如下：GPS终端采集的定位信号，通过GPRS无线网络，传输到INTERNET，再由INTERNET传输到GPS服务器，服务器再将信息发送到各监控终端，通过监控终端GIS系统实现各项功能。如要对终端进行控制，则以相反的方向进行数据通信，系统实现了完全的双向通信功能。图中注：注一：多个GPRS服务器可以共用一个服务器，这样比较紧凑；但当数据量比较大时，可以考虑为每个GPRS服务器配置一个专用的数据库，以提高处理能力及增加系统的可靠性；或者两种方式结合使用，取得最佳的费效比。注二：每台终端从

8、属于唯一的GPRS服务器，但每个客户端服务器可以登录多个GPRS服务器，从多个GPRS服务器接收数据，这样允许客户灵活地调整欲监控的终端。注三：多个客户亦可共用同一个数据库，但为了数据的独立性及可靠性，对物理上距离较远的客户，或关联不大的客户，推荐使用单独的数据库；当然最好是根据实际的情况，两种方式结合使用。有关系统的详细特性，请参见详细的系统功能设计文档。2.2 卡波特车辆卫星定位服务网2.2.1 “卡波特车辆卫星定位服务网”概述卡波特车辆卫星定位服务网络系统运用了多项高新科技成果即：GPS卫星定位、GPRS数据传输、GSM短信与语音服务网络、GIS技术和Internet网络技术，卡波特车辆

9、卫星定位服务网能为车辆管理者提供车辆位置及其报警服务信息。2.2.2 网络服务模式卡波特车辆卫星定位服务网的主要运营服务模式是通过Internet和中国移动的GPRS网络接收GPS车辆的车辆信息数据(位置、速度、时间、方向、运行轨迹、报警求助以及控制中心的调度控制信息等)，并向各级运营服务商监控计算机转发和提供上述信息。卡波特车辆卫星定位服务网可以接收手机用户通过短信查询车辆的位置状态请求，并通过中国移动的SMS向手机用户提供查询结以及报警信息服务。卡波特车辆卫星定位服务网通过中国电信的特服 接收用户的 委托查询车辆位置状态查询服务请求及其相关报警服务。卡波特车辆卫星定位服务网的建立极大的减少

10、各级GPS运营服务商的投资。各级GPS运营服务商只需要配备几台电脑并向当地电信部门申请一个宽带Internet用户，加上公司的相关软件就可以进行GPS运营了。2.2.3 定位网络服务的系统功能 实时车辆监控与车辆查询1、网络提供实时车辆监控与跟踪，实时轨迹绘制与显示2、提供实时网络查询车辆状态与报警服务功能3、提供对手机用户的短消息查询车辆和短消息报警服务功能4、提供 委托查询车辆状态的功能 被监控车辆信息管理1、监控车辆图标编号显示、轨迹显示，任意时段的连续轨迹显示与清除2、车辆发生报警时，实时车辆档案资料查询3、实时更新显示所有监控车辆的最新状态信息2.2.3.

11、3 对以注册的车辆的状态信息存取1、注册的车辆运行数据的存储回放与查询功能2、对已经注册的车历史数据管理(历史数据存取期限、容量要求等)3、在电子地图上重现车辆历史运行情况 在紧急状态下，对车辆的控制管理1、在报警状态下对发动机点火回路控制，以确保车辆和驾驶员的安全2、在报警状态下对车门、警示等的控制 区域查询与控制管理1、在电子地图上的指定区域范围所有监控车辆的状态查询与跟踪2、特定车辆进入限制区域内的警告提示、报告与记录3、特定车辆脱离特定区域运行的警告提示、报告与记录 提供网络化电子地图支持功能1、各种常用地图工具的提供：地图编辑、放大、缩小、漫

12、游、面积距离测量等2、提供WEB方式GIS支持和管理 专业客户化各级经营服务商服务监制软件支持3、专业定制各级经营服务商监控服务软件，根据服务商的特殊要求进行定制4、专业客户档案管理与维护管理功能、系统流量统计与计费5、系统自动生成车辆运行信息每日报表 特种行业客户化监制软件支持6、现代物流行业特殊定位服务要求支持与软件定制7、快速客运行业特殊定位服务要求支持与软件定制2.2.4 系统适应的范围应用对象行业类别功效大众运输客运业、公车、游览车、出租车、汽车租赁、私家车防盗、防劫报警区域控制查询实时监控通信与控制提升效率降低管理成本提升品质货物运输快递、物流配送业、工

13、程车紧急救灾消防车、救护车、警车废弃物理环保清洁用车、废弃物处理车辆危险品运输油罐车、化学物品运送车、危险用品车辆特殊车辆运钞车、押运警车其它新闻采访车2.2.5 网络拓扑结构 GPS/GPRS组成原理图 卫星定位服务网络拓扑结构图2.3 网络系统服务层次结构、功能及服务对象2.3.1 网络服务系统层次结构图2.3.2 各层次功能及服务对象 移动GPRS/SMS网络中心1、为本网络中心提供GPRS和SMS网络的网络连接线路2、向网络中心经营者以及手机用户收取通信服务费3、将部分通信服务费返回给网络中心经营者 卡波特卫星定位服务网络中心(1

14、)网络中心的服务对象是各级GPS经营服务商以及客户(2)为各级运营商提供监控中心系统和所在地域的电子地图等数据(3)为客户提供互联网定位查询服务(4)GPS产品生产、供应和维护(5)向移动收取部分返还的通信费用提成，并按协定部分返回各级运营商(6)其他技术服务(如各级运营技术员工培训、系统安装、咨询等) 各级网络运营服务商1、各级网络运营服务商的主要服务对象是各车主客户2、本地网络中心的建立工作3、GPS产品的代理销售、安装与简单培训4、向客户收取固定服务费用5、对客户提供 委托定位查询服务; 向客户提供 语音报警服务 客户1、可以通过Internet向网络中心查询

15、所属车辆的定位信息2、按时向各级经GPS运营商缴纳服务费等第3章 产品技术优势3.1 主要技术特点3.1.1 产品是先进无线通讯技术的综合集成产品和用它构成的系统将GPRS/CDMA、GSM、SMS和Internet等技术完美结合在一起， 确保了各类信息能够准确的报送各级监控中心和用户。卡波特GPS产品在目前是首家通过公安部检测并许可生产的基于GPRS无线互联网的新一代网络GPS产品，在技术上具有其它产品所不可比较的技术优势。3.1.2 产品的模式配置灵活该公司具有很强研发能力，其产品的集成和软件协议具有自己的特色，保证了产品的稳定性和系统运行的实时性。产品还可根据用户的需求，分别采用GPRS

16、，GSM，GPRS/GSM, CDMA等多种类型的产品，因而产品的适用面广。 3.1.3 产品的有很强的双向通信能力强和通信信道的自由切换能力通信可以由任何一方自由发起，可以实现即时的管理功能，相比只能被动接受通信的产品，具有较大优势。GPRS数据通道与GSM语音通道的切换是无线通讯产品的一个技术难点，该公司的产品实现了完美的解决，用户在数据通信的时候可以自由地进行语音通话；在GPRS网络附着不好的区域，系统会自动切换回GSM方式，GPRS良好时再使用GPRS网络。不同网络的混合使用，使得产品功能全面，可靠性更高，也更实用。3.1.4 产品软硬件采用模块化结构设计，系统参数设置灵活方便，对用户

17、友好系统为模块化结构设计，为每个模块都定义了标准接口，易学、易配置、易维护、易升级。对于产品的一些重要参数，均实现了掉电保护。初始配置的参数，用户可以无线方式实现远程修改。3.1.5 具有良好的实时监控特性产品基于中国移动的无线GPRS网络，相对于传统的专用网络监控方式(如公安350M通信网)，具有网络覆盖范围广，使用方便，网络通信可靠，客户不必为之增加任何的建设成本；由于GPRS网络本身是基于INTERNET的包交换机制，故本产品相对于传统的纯粹基于GSM网络的GPS产品，具有很大的速度优势；以INTERNET包交换的可靠性和及时性为基础，加上本产品自身的补充机制，本产品可以对极大范围的移动

18、目标可作到真正的（秒级）实时监控。3.1.6 运营费用优势卡波特公司产品系统引入GPRS网络和技术，在同等条件下，“卡波特”系列GPS产品的运营费用只有其它同类产品的1/240。 3.1.7 系统建设投资与使用方便性优势卡波特公司产品引入Internet技术，不需要专门的平台，利用互联网络在任何地方（办公室、家庭等有电脑和Internet的地方）都可以进行车辆实时监控。客户端可以在任何INTERNET接入点作为服务器的节点接入，大大降低了管理平台的搭建门槛，真正作到了“凡有INTERNET的地方，即可管理控制” 。可以实现车主及其家人自己监管自己的车辆。而其它GPS产品需要建立监控中心才能进行

19、GPS监控，只能在专门的监控中心和专门服务人员监管车辆。3.1.8 管理平台采用分布式的高效结构体系管理平台以INTERNET为依托，采用可靠的C/S处理模式，构成一个巨大高效的数据处理网络。后台的服务端负责数据处理，前台的客户端负责用户界面处理，作到了高效安全的数据处理。3.1.9 管理平台采用完整的数据安全体系服务端与客户端的数据严格分离，他们只能访问本地的数据，同时可以通过特定的工具软件交换数据，保证了各层数据的安全及一致；对重要的数据，进行严密的保护及备份，杜绝非法访问，系统安全性好。3.1.10 管理平台具备丰富的GIS效果采用强大的主流GIS处理平台，实现了丰富的GIS功能，从简单

20、的目标查询到复杂的最优路径查找。灵活的地图定制功能，呈现给用户一个图文并茂的管理界面。系统提供了网上查询和 委托查询等多种查询车辆位置状态等方式，尽最大可能的方便客户使用本系统。3.1.11 管理平台具备可定制的管理功能由于采用了组件式的软件结构，配合设计灵活的数据库框架，本系统可以很容易地增加新的功能，由基本型软件变为行业定制软件。3.1.12 系统具备灵活的Web GIS能力Web GIS,使得用户登录公司的“中国车辆卫星定位网” ，即可轻松实现各项管理功能，对个人用户尤显方便。3.1.13 产品具备很强的二次开发能力本产品配备了一套完整的管理平台，但是，卡波特公司还为卡波特系列GPS产品

21、提供了完整通信协议文件和各个操作系统平台下的“应用编程接口（API）”，用户可以根据产品标准的通信协议或者使用产品的API接口方便地定制自己的管理平台或者与自己的专用平台实现无缝集成。3.2 与常规GPS产品的优势对比分析表对比参数卡波特GPRS/GPS系列其它GPS产品网络技术1、支持GPRS；2、支持GSM；3、支持SMS；4、Internet技术。多种协议支持，能够确保各类报警求助信息能够准确的传输到中心，以确保车辆和驾驶员安全。1、支持GSM2、支持SMS主要性能参数定位精度：515米定位精度：50米（在没有延时的情况下，如果有延时，定位精度无法确定。）网络时延：0.5秒(GPRS)；

22、网络时延：5分钟甚至更长监控周期：1秒(GPRS)；监控周期：10分钟(GSM)运营费用由于系统引入GPRS网络和技术，在同等条件下，卡波特GPS产品的运营费用只有其它同类产品的1/240。（如果按一台车每天20小时，1月30天计算，卡波特GPS产品按监控周期2秒，其它产品监控周期为120秒计算）卡波特GPS产品月通信费用为20元/月40005000元左右系统建设系统方便性不需要专门的平台，利用互联网络在任何地方（办公室、家庭等有电脑和Internet的地方）都可以进行车辆实时监控。可以实现车主及其家人自己监管自己的车辆。只能在专门的监控中心进行车辆监控。 需要专门服务人员监管车辆。应用行业优

23、势本产品除了在车辆安防方面的应用外，由于产品的低运营成本和对车辆的真正意义上的实时监控，本产品还特别适合于物流、长途客运以及特种车辆的监控管理。在物流、长途客运和特种车辆管理方面没有任何特长和优势。产品设计结构采用模块化结构设计，如主控模块、车控、语音通信、免提监听和文字调度台都采用结构化设计以便于用户选购与配套，以满足不同层次用户的需求。采用捆绑销售。增加销售成本。第4章 卡波特®(CBT®)车载GPS终端4.1 纯GPRS主要型号及功能型 号GPRS支持求 助报 警车 辆控 制反 劫防 盗文 字调 度CBT-GG054.2 卡波特GPS设备功能4.2.1 跟踪定位系统连

24、续采集卫星定位信号，实时将当前所处的位置、移动速度、通信方式传送到监控中心。4.2.2 信息传输模式介绍系统以中国移动GPRS通讯模式为主，计费方式以GPRS数据包流量的计费方式。4.2.3 系统服务遥毙功能监控中心可以根据用户情况，远程停止部分或全部服务功能，包括语音通信。4.2.4 远程参数修改功能在监控中心数据库中，存储每个车载终端的部分参数设置，在车载终端成功登录监控中心服务器后，将这些参数下送到车载终端，以实现远程维护GPS设备的功能。4.2.5 系统工作方式选择功能车载系统工作状态分为实时监控状态和报警工作状态二种，监控状态为实时工作状态，两种工作状态可以相互切换。4.2.6 唯一

25、编码设置对每台终端设备出厂时都分配了一个唯一编码，编码中对不同类型产品加以区分。设备唯一编码随软件系统一起固化到处理器里。4.2.7 低能耗管理功能为了降低系统对汽车电瓶电量的消耗，本产品引入系统能耗管理功能即在发动机停止工作5分钟后，系统自动进入低能耗状态。当有报警信号时，系统则自动加电进入工作状态，在报警消除5分钟后，系统又自动进入低功耗状态。4.2.8 人工报警当车辆受到非法劫持或发生事故时，可以由司机主动向监控中心报警。4.2.9 轨迹补偿功能在有无网络信号的区域，都能记录车辆行驶信息，在车辆行驶过程中的监控盲区可进行轨迹补偿，为您提供详尽的车辆安全和管理信息。4.2.10 车辆状态远

26、程监测与智能防盗车辆状态参数主要由车控器提供。当车辆状态发生改变，终端系统及时将当前车辆的各种状态信息发送到监控中心，以便监控中心能及时了解到车辆的当前状态情况。4.2.11 文字调度功能（可选）本系统提供文字通信调度终端，可以实施道路交通、施救维修、医疗救护、调度信息。4.2.12 车辆状态远程控制功能在紧急报警状态下，可以对车辆实现车门锁定和发动机远程断电断油控制。4.2.13 精细流量控制系统可以精确控制网络数据流量为4060字节/次，从而控制了每个用户月通信费，降低了运营成本。4.2.14 限制行车区域监控中心可根据客户需求预设车辆行驶区域，当发现车辆离开行车区域时，系统自动报警。第5

27、章 GPRS/GPS监控中心的环境要求5.1 系统建设容量与线路、中心设备及网络要求系统建设容量线路带宽需固定IP地址数GPRS服务器内部网络带宽5000台100M光纤1010台1000M5.2 计算机网络设备的配置要求5.2.1 GPRS通信调度服务器根据系统建设容量，在控制中心，需要增加N套GPRS通信调度服务器。其配置要求参见设备配置清单。5.2.2 数据库服务器根据系统建设容量，需要配置高端数据库服务器。其配置要求参见设备配置清单。5.2.3 WWW服务器根据用户的实际情况，需配置WEB服务器。其配置要求参见设备配置清单。5.2.4 监控计算机根据用户要求，需要监控计算机设备。其配置要

28、求参见设备配置清单。5.2.5 网络防病毒系统为了防止网络病毒对系统造成危害和损失，因此在网络中心新建计算机设备的基础上增加网络病毒防火墙软件。5.2.6 专用防火墙硬件防火墙(100兆带宽)5.2.7 网络设备及其它1000兆网络交换机、路由器、UPS电源、机柜等。5.3 网络中心网络拓扑结构图第6章 软件及系统平台6.1 卡波特GPRS/GPS软件分类6.1.1 服务器端软件1、GPRS通信调度软件系统2、数据库平台3、WEBGIS平台软件系统4、数据服务器软件5、服务器端管理工具6.1.2 客户端软件1、客户端服务器软件2、分监控终端软件3、客户端管理工具6.2 系统软件6.2.1 网络

29、操作系统采用Microsoft Windows Server 2003 企业版6.2.2 数据库管理系统采用Microsoft SQL Sever 2000 企业版6.2.3 电子地图引擎 地图编辑系统采用MapInfo Professional 7.0 地图驱动引擎采用MapInfo MapX 4.0 网络病毒防火墙1、服务器采用SYMANTEC ANTIVIRUS CORPORATE EDITION 8.1 FOR SERVERS LIC + GOLD MAINT 1YR VALUE BAND C2、监控电脑采用SYMANTEC ANTIVIRUS

30、 ENTERPRISE EDITION 8.6 LIC + GOLD MAINT 1 YR VALUE BAND F6.2.4 电子地图数据 系统要求1、比例尺：1：10000；2、坐标系：经纬度WGS84坐标；3、需求图层数据：街道、建筑物、桥梁、河流、绿化地、路网、政府机关、医疗机构、金融机构、加油站、宾馆和行政区划等。 电子地图系统建设1、主要交通干线地图：1：250000；2、市区地图：1：10000；3、相关地图数据处理：电子地图的建设方法是购买符合要求的地图数据后，然后进行深度加工处理。第7章 系统投资预算7.1 控制中心网络设备7.1.1 数据库服务器数据库服务器采用IBM一款双CPU服务器，具体型号为：IBM xSeries x225-8649-5AC塔式，具体配置见下表：产品名称产品规格描述xSeries X22