卫星导航定位与车辆监控综述

卫星导航定位与车辆监控综述1．概述随着社会的发展和科学技术的进步，整个社会都希望利用新的技术来为生产、生活服务，提高生活质量。在卫星定位、通信等技术快速发展的促进下，车辆监控应运而生了。车辆监控系统是把全球卫星定位技术（GNSS）、地理信息系统（GIS）和现代通讯技术综合在一起的高科技系统。其主要功能是将任何装有GNSS接收机的移动载体的动态位置（经度、纬度和高度）、时间、状态等信息，实时地通过无线通信网传至主控基地中心，而后在具有强大地理信息处理和查询功能的电子地图上进行载体运动轨迹的显示，并能对载体的准确位置、速度、运动方向、车辆状态等用户感兴趣的参数进行监控和查询。2.车辆监控产业发展状况2.1国外发展情况早在20世纪20年代，汽车行驶记录仪便伴随着汽车里程表而诞生。随着汽车工业的快速发展，记录仪开始在汽车运营中得到自发性的广泛应用。1953年，德国开始对客车和载重超过7吨的货车强制推广使用行驶记录仪，随后欧共体道路安全管理部门进行总结评估后，也实施了相关条例。而车载GPS导航系统则最早出现在德国宝马汽车公司在1994年生产的“7”系高级汽车上。随着电子技术及互联网技术飞速发展，欧盟近年来逐渐发展了TACHONET（处理卡车转速计资料信息交换的通信设施）的概念，通过建立TACHONET通信网络，促进智能卡和数字式tachograph的信息在欧盟个成员国之间的及时交换和共享，进而促进对于长途运输及tachograph相关执法信息管理的便捷、高效。最终通过控制疲劳驾驶和超速，提高道路安全性，并确保驾驶员、货物承运人及其他交通方式的公平竞争。在北美地区，美国、加拿大等国同样车辆监控在道路交通管理中的作用，但理解和做法有所不同。他们更注重汽车行驶记录仪在交通事故发生前后的数据记录功能，以及他在事故分析处理中的作用。日本也在有关机动车的法律法规中规定了具体内容，明确了管理运营规则。由此可以看出，国外在导航定位和车辆监控方面有着比较丰富的经验和成果，值得我们借鉴。2.2国内发展情况我国测量监控的历史可以追溯到20世纪80年代末，当时我国自主研发的数字式记录仪产品开发成功，我国开始在少数地区使用国内一些科研机构及企业自主研制的数字式记录仪。进入21世纪以来，随着我国的科技水平的进一步提升，国内生产的数字式记录仪在技术上已经比较成熟，并在以配套产品的使用上取得了成功的经验。据不完全统计，全国由广东、四川、吉林、湖南、上海、浙江、广西、江西、河南、新疆、黑龙江等二十多个省、自治区、直辖市汽车行驶监控的应用工作取得进展。但是，目前看来全国各地交通运输企业营运车辆安装使用行驶记录仪工作仍处于起步阶段，且各地的工作进展不一。相比之下，广东省在车辆监控方面，走在全国前列。2002年，广东省开始研究、推广应用GPS、汽车行驶记录仪工作。随后，在省各有关部门的推动下，各地加大了推广应用GPS、车辆记录仪的工作力度。2009年3月9日3.技术分析与产业展望3.1支持技术与平台（1）卫星导航定位技术未来若干年内，卫星导航应用将从单一的GPS时代转变为多星座(GPS/GLONASS/北斗/伽利略)并存兼容的GNSS时代；从卫星导航向与多系统融合的发展时期转变；从经销应用产品为主逐步转变为运营服务为主的服务产业化新时期。当然，近期在我国仍是以车辆应用为主要应用市场。未来卫星导航将与车辆、手机、计算机等融合，成为集导航、通讯、监控、管理、安防、上网、办公、娱乐、信息服务、远程诊断等于一身的数字化信息系统。我国的卫星导航市场有着巨大的潜力，然而目前国内市场上的卫星导航产品充斥着洋面孔，这是由于其关键部件(芯片组)都靠进口。为了加速我国卫星导航设备的国产化进程，当前最重要的是芯片国产化。当前国内的导航市场以GPS为主，而我国正在发展的北斗卫星系统是GNSS的重要组成部分，有着广泛的应用前景。实现北斗与其他GNSS的兼容与互操作，充分利用GPS的成熟度和市场效应，可以推动中国导航产业的发展，为北斗将来的市场化奠定基础。对于国内的车辆监控产业来说，将相对成熟的GPS与正在快速发展的北斗系统相结合，研发GPS/BD兼容芯片，实现两个系统之间的兼容和互操作，将成为成功的关键。（2）通信技术当前在车辆监控系统中常用的传输方式有VHF/UHF单信道呼叫、集群移动通信、GSM/SMS及GPRS等几种。VHF/UHF单信道呼叫方式在GPS车辆监控系统中属早期的移动通信方式。由于集群系统属于专用移动通信网，因此集群网的覆盖范围一般不大、容量也不可能太大。这就限制了对车辆的监控数量和范围，不能满足大范围多车辆监控的需要。GSM(GlobalSystemforMobileCommunication)系统是目前国内移动通信体制中最成熟、最完善、应用最广的一种系统。我国已建成了覆盖全国的GSM数字蜂窝移动通信网，是我国公众陆地移动通信网的主要方式。GSM的短消息业务SMS(ShortMessageService)与话音传输及传真一样同为GSM数字蜂窝移动通信网络提供的主要电信业务，它通过无线控制信道进行传输，由短消息业务中心完成存储和前转功能，不用拨号建立连接，直接把要发的信息加上目的地址发送到短消息服务中心，由短消息服务中心再转发给最终的信宿。这样通信方式，因其方便、高效成为目前众多车辆监控系统开发商的首选。然而利用这种方式也非十全十美。首先，运营费用高。目前国内的GMS/SMS服务按发送条数收费，每条短消息的费用为0.10元。在这种情况下如实时监控每辆车的运行状况，势必造成高额运营、服务费用。这样很不利于车辆监控系统的普及和推广。基于GSM/SMS的车辆监控系统在其通讯体制上决定了移动终端和监控中心之间不能进行大量的数据传输，只能传输少量GPS定位信息，是系统的扩展的一个障碍。GPRS，即通用分组无线业务(GeneralPacketRadioService)，是在现有的GSM系统上发展起来的用于在移动电话网络中进行数据传送的一种新型非语音增值服务。作为GSM中现有电路交换系统与短消息服务的补充，它提供给移动用户无线分组数据接入的服务。GPRS在移动用户和远端的数据网络之间提供一种连接，从而给移动用户提供高速无线IP和无线X.25业务。相对GSM原有的拨号方式的电路交换数据传送方式，GPRS具有实时在线、按量计费、快捷登录、高速传输、自动切换、资源共享、丰富带宽等优点，特别适用于间断的、突发性的或频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。GPRS的数据传输特点正好与车辆监控系统的数据传输特点相吻合，采用GPRS作为系统的无线传输网络不仅保证了系统的高速运行，还为以后的视频语音功能的扩展提供了条件，因此GPRS很有应用前景。（3）部门法规制定相关的法律法规，可以规范车辆监控系统的建设和应用，确保该技术满足社会各个方面的使用需求，同时保障监督管理的正常运作，使车辆监控的推广有法可依。例如广东在推广卫星定位汽车行驶记录仪的过程中，省公安厅、交通运输厅积极修订了《广东省道路运输管理条例》和《广东省道路交通安全管理条例》，把安装使用卫星定位汽车行驶记录仪产品作为强制条例进行立法，为推广工作提供了有力的法律依据。（4）技术标准制定卫星定位车辆监控航的标准，可以规范相关设备的研发、生产、安装和验收等活动，解决卫星定位车辆监控平台之间的资料共享、互相通信，有利于实现标准化管理，方便系统的维护与升级。技术标准应当由政府主管部门、行业专家学者、设备制造商等各界人士联合起来，参照国家标准规范和行业规范，结合各界需求，共同讨论和编制，以使得技术标准能够适应当前的技术水平和市场期望，推进产业的发展。3.2产业推动点分析推动车辆监控产业的发展的意义和重要性是不言而喻的。首先，车辆监控对于促进文明驾驶，增强交通安全有着显著的作用。通过应用卫星定位汽车行驶记录仪，可以及时制止疲劳驾驶，车辆超速、超员等严重交通违章行为，保证车辆行驶安全，预防也遏制重特大交通事故的发生，确保道路交通安全。其次，车辆监控在交通分析和智能交通中有着重要应用。此外，车辆监控在城市公共交通中可以实现公交车的线路调度、车辆运行过程的监控管理、应急维修和信息发布等作用。配合出租车，实现出租车的电话叫车、反劫功能。也能帮助长途运输行业规范管理，增强运输安全。在物流中运用，可以对车辆的位置和货物进行跟踪查询，实现有效配载，与GIS结合可以方便的实现车辆的配送规划。对于危险品和特种运输车辆，可以实现随时监控车辆运行状态和运输货物温度、泄漏、碰撞、开箱等状态的检测和报警，保证了运输的安全。还有很多相关的领域，车辆监控系统也可以发挥巨大的作用。展望车辆监控产业的发展，我们还需要多方面的准备和推动。（一）政策引导车辆定位监控设备的大规模应用与行业管理部门的推动作用是密不可分的，管理部门积极倡导和推进车辆的运输管理，在车辆定位监控行业发展中起到了决定性的作用。为了应对将来的发展，行业主管部门应制定相应的法规，同时积极争取政策支持，加大资金投入，加强推广应用的宣传力度，从多方面予以扶持。（二）建立全国性的行业标准一个全国性的行业标准的出台，将有助于产业发展的规范化和规模化，它可以有效降低资源的重复投资，使服务标准化、可替代，提升行业的规范性，实现规模化经营。倘若没有一个统一的标准，例如各家的产品使用不同的通讯协议，产品之间兼容性将会非常差，这会严重影响产业的后续发展。一流企业卖标准，二流企业卖产品，建立一个行业性的规范已经成为一个迫在眉睫的问题。（三）先进平台及跨平台的技术研发车辆定位监控系统是综合性的工程系统，它牵涉到通讯、导航、GIS、自动控制、计算机、以及系统集成整合和复杂的软件系统，还牵涉到电信、交通、公安、保险等许许多多部门和社会的方方面面。目前这种应用开发存在多部门，多企业独立及重复的现象，长期这样发展下去将不利于行业整合，提升及产业大规模发展，对此这一行业的公司都要有足够的思想认识和充分的技术准备，只有积极研发跨平台的先进的技术系统，才能适应日益发展的市场需求，促进产业的发展革新。（四）加强市场运营和服务能力产业未来的发展将由经销应用产品为主逐步转变为运营服务为主的新时期。目前市场上产生了很多的运营商，但规模比较小，地域性强