全球定位系统(Global Position System,简称GPS)是以卫星为基础的无线电测时定位和导航的系统,可为航空、航天、陆地、海洋等方面的用户提供不同精度的在线或离线的空间定位数据,对于运动物体(车、船、机、星、弹)的全球准确定位被用于监控、救援、排险、导航等十分重要场合。GPS与GIS进行集成,可以实现实时定位、快速测量、监控导航等不同的具体应用目标。 一、GIS与GPS集成的系统结构模型 图解介绍GIS与GPS集成的系统结构模型。 二、GIS与GPS结合的形式 介绍GIS与GPS结合的两种形式:单台移动式和集中监控式。 三、GIS与GPS结合实例(一)黄冈地区运金车GPS实时监控系统 介绍黄冈地区运金车GPS实时监控系统的系统影响因素、需解决的关键问题,系统的网络结构和系统主要功能、主要技术指标。 四、GIS与GPS结合实例(二)中国大通汽车自动导航系统 以图解方式介绍中国大通公司的汽车自动导航系统的主要部件、内部结构和系统功能。 一、GIS与GPS集成的系统结构模型(据邬伦等)图7-2-1描述了GIS与GPS集成的系统结构模型,为了实现与GPS的集成,GIS系统必须能够接收GPS接收机发送的GPS数据(一般是通过串口通信),然后对数据进行处理,如通过投影变换将经纬度坐标转换为GIS数据所采用的参照系中的坐标,最后进行各种分析运算,其中坐标数据的动态显示以及数据存储是其基本功能。 二、GIS与GPS结合的形式GPS与GIS结合的形式一般有单台移动式和集中监控式两种。 1.单台移动式 即是在用户设备上直接配备GIS工具软件,把接收机天线接收的定位数字信号直接馈入GIS系统,由GIS系统对接收机定位信息进行处理并与其数字地图匹配,这样即可全世界实时显示接收机天线位置;这种情况对于接收机是独立运作时可采用,定位精度要求不高。 2.集中监控式 当定位精度要求高,移动区域广,需要集中显示流动目标的运行状况时,便需要采取本方式。它的组成往往有多台接收机,控制中心和基站组成: 1)控制中心,由大屏幕计算机、无线电台、通讯适配器、电源和天线系统组成,并配备GIS。 2)基站,由电台、通讯适配器、电源和天线系统组成。 3)移动站(即车载系统),由电台、天线、通讯适配器和GPS接收机组成。 其工作流程为各接收站把接收到的本机位置信号、通过电台发送给基站,基站接收信号后无线发送给控制中心,中心把收到的定位信号通过处理并与GIS的电子地图相匹配,显示该接收机位置。其中基站是作为中继站,视活动覆盖区大小及电台发送信号功率大小,可多可少,当接收机上电台功率大,或活动范围不大,可不要基站。监控中心在了解移动器的运动后还可通过电台发出接收机动作指令,指挥接收机的运行。 三、GIS与GPS结合实例(一)黄冈地区运金车GPS实时监控系统(据邬伦等)1994年初,人民银行湖北省黄冈支行结合黄冈地区的实际情况 ,建设了运钞车卫星定位监控系统,这是一个GPS与GIS结合的系统。 1、系统影响因素 由于黄冈地区地理位置特殊,从无线通信技术角度讲,有三大不利因素: 1)大山遮挡、通信死角多; 2)与三省交界,频率协调难; 3)跨区范围大,通信质量难以保证。 2、关键技术 为解决以上问题,在硬件和软件技术上要妥善解决: 1)移动数据通信的抗多径衰落、抗多普勒频移、抗阴影衰落能力(空间分集、时间分集、优良的调制方式、纠错编码等多种技术的综合采用); 2)常规电台的高速数据传输,速率为16kbps; 3)常规电台收发转换时间控制在5ms以下; 4)多基站系统的网络结构设计; 5)移动站的自动漫游及自动越区; 6)无线多址技术及效率。 3、系统网络结构 "运钞车卫星定位监控系统"采用多基站集中监控方式的系统(4个基站),图7-2-2,覆盖范围除黄冈地区9个县市外,武汉、鄂州、黄石也在视野之内。 4、系统主要功能 1)移动站具有数、话兼容功能,既能传输GPS定位数据,又能进行无线与有线、无线与无线间的语音通讯; 2)车辆监控、调度; 3)误码率从10-2纠正到10-5; 4)报警信息具有优先权,响应时间小于3.5sec; 5)移动站的传输周期为21sec,即每隔21sec传输一次GPS定位信息; 6)自组织网络,路由自动选择,自动中继; 7)综合采用TDMA和CSAM两种介质访问方式,使天线信道的利用率大大提高; 8)采用多媒体技术,使指挥中心的操作界面十分友善; 9)电子地图具有放大、缩小,自动跟踪平移,运行轨迹保存再现及道路添加功能; 10)系统定位精度不低于30米,处理能力每秒20辆车。 5、系统主要技术指标 1)系统容量500辆车; 2)天线信道频450MHz; 3)信道带宽25KHz; 4)调制方式GMSK; 5)多址协议:预约TDMA; 6)数据链路规程HDLC; 7)数据接口RS-232; 8)信道编码:R-S码(名组码); 9)纠错方式:FEC; 10)抗衰落技术GM-SK调制、交织、空间分集、纠错编码。 该系统自1995年8月投入服役于刑警队伍以来,运行情况与设计目标吻合。 四、GIS与GPS结合实例(二):中国大通汽车自动导航系统这里主要以图解方式介绍中国大通汽车自动导航系统的主要部件、内部结构和系统功能,如需详情可访问网站:http://www.AutoNavi.com 1、主要部件(图7-2-3) 2、内部结构(图7-2-4) 3、系统功能(图7-2-5至图7-2-10) 系统功能包括:计算当前位置,显示地图画面,最佳路线制定,检索功能,语音提示和娱乐功能。 |
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