物流行业车辆调度管理系统应用与实现

物流行业乍辆调度管理系统的应用与实现摘要 物流行业是一个关乎国际民生的行业，国家也在“十一五”计划里头把它列为重点发展的一个项目。然而目前物流行业在车辆管理上还存在一些问题：公司 的管理人员无法对在外行驶的车辆进行监控，只能靠打电话的方式与行驶中的司 机进行确认，对司机的交通安全造成隐患；车辆超速、超载、司机超时等三超问 题现象会时有发生，给运营带来安全隐患；部份司机会谎报车辆行驶路线而管理 者没有办法核实。为了对集团用户提供调度监控能力，加强车辆的管理，提高车 辆的运输效率与经济效率，对车辆运输过程的情况进行有效监控调度，中国石油 公司内蒙古分公司决定统一引入ＧＰＳ（全球卫星定位系统）技术来对公司的运输 车辆进行有效的监控调度管理，真正有效的达到提高调度效率节约调度成本，有 效的控制超速超载，司机偷油、绕路的情况发生。ＧＰＳ监控系统不仅适用于石油 项目的车辆管理，还可以广泛应用于客运、出租等行业的车辆管理方面。 本文分析了物流行业车辆管理存在的问题，并给出了利用ＧＰＳ全球卫星定位 技术软件来进行车辆管理的解决方案，设计了一套车辆监控系统，详细说明了这 套监控系统的功能。实际应用表明，该系统可以满足物流行业的车辆管理需求。 关键词：车辆调度系统ＧＰＳ ＧＰＲＳ 车辆监控系统 Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｌｏｇｉｓｔｉｃｓ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｐｅｏｐｌｅ’ＳｉｉｖｅＩｉｈｏｏｄ ｒｅｌａｔｅｄ ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｔｒａｄｅ，Ｃｈｉｎａ ａｌｓｏｔａｋｉｎｇ ｋｅｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ”Ｅｌｅｖｅｎｔｈ Ｆｉｖｅ－Ｙｅａｒ’ｐｌａｎ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｒｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｌｏｇｉｓｔｉｃｓｉｎｄｕｓｔｒｙｉｎｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｔｈｅｒｅａｒｅｓｔｉｌｌｓｏｍｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ：ｔｈｅｃｏｍｐａｎｙ７Ｓ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｔａｆｆｃａｎｎｏｔｍｏｎｉｔｏｒｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｓ ｏｕｔｓｉｄｅ，ｃａｎｏｎｌｙｒｅｌｙ ｏｎｔｈｅ ｐｈｏｎｅｗａｙ ｔｏｃｏｎｆｉｒｍｔｈｅｄｒｉｖｅｒ ｄｒｉｖｉｎｇｏｎ ｄｒｉｖｅｒ７Ｓｓａｆｅｔｙ ｃａｕｓｅｄ ｈｉｄｄｅｎｄａｎｇｅｒ：ｖｅｈｉｃｌｅｓ ｓｐｅｅｄｉｎｇ， ｏｖｅｒｌｏａｄｉｎｇ，ｄｒｉｖｅｒｓｓｕｃｈａｓｔｈｒｅｅ ｓｕｐｅｒ—ｔｉｍｅ—ｏｕｔｐｒｏｂｌｅｍｓｈａｖｅｏｃｃｕｒｒｅｄ ｗｈｅｎｔｈｅ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ ｇｉｖｅｏｐｅｒａｔｏｒｓａｓｅｃｕｒｉｔｙｒｉｓｋ：ｓｏｍｅｄｒｉｖｅｒｓ ｗｏｕｌｄ ｍｉｓｒｅｐｒｅｓｅｎｔｔｈｅ１ｉｎｅｏｆｖｅｈｉｃｌｅｓｔｈｅｒｅｉｓｎｏ ｗａｙ ｖｅｒｉｆｙｔｈｅｍａｎａｇｅｒ Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｇｒｏｕｐｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｃａｐａｂｉｌｉｔｙ，ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｔｈｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔｏｆｖｅｈｉｃｌｅｓａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅｖｅｈｉｃｌｅｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｅｃｏｎｏｍｉｃｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎｖｅｈｉｃｌｅｓ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇ，ｔｈｅＣｈｉｎｅｓｅｏｉ１ｃｏｍｐａｎｙ．Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ Ｂｒａｎｃｈ ｄｅｃｉｄｅｄ ａｌｉｇｎ ＧＰＳ（Ｇ１０ｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｔｏｔｈｅ ｃｏｍｐａｎｙ’Ｓｔｒａｎｓｐｏｒｔｖｅｈｉｃｌｅｓｆｏｒ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｄｉｓｐａｔｃｈｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ｔｒｕｌｙｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇｔｏ ａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｃｏｓｔ ｓａｖｉｎｇｓｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｅｆｆｅｃｔｉｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌｏｆ ｏｖｅｒｌｏａｄｉｎｇ，ｓｐｅｅｄｉｎｇ，ｄｒｉｖｅｒｓＳｔｅａｌｏｉｌ，ｄｅｔｏｕｒｔｏｈａｐｐｅｎ． ＧＰＳ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｓｎｏｔ ｏｎｌｙａｐｐｌｉｃａｂｌｅｔｏｖｅｈｉｃｌｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔｉｎｔｈｅ ｏｉｌ ｐｒｏｊｅｃｔｓｃａｎａｌｓｏｂｅ ｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎ ｐａｓｓｅｎｇｅｒｔｒａｎｓｐｏｒｔ，ｒｅｎｔａｌ ｖｅｈｉｃｌｅｓａｎｄｏｔｈｅｒｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓｍａｎａｇｅｍｅｎｔ． Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｓ ｌｏｇｉｓｔｉｃｓｉｎｄｕｓｔｒｙ，ｖｅｈｉｃｌｅｍａｎａｇｅｍｅｎｔｐｒｏｂｌｅｍｓ，ａｎｄｇｉｖｅｓｔｈｅｕｓｅｏｆＧＰＳ ｇｌｏｂａｌｓａｔｅｌｌｉｔｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｃａｒｒｙｏｕｔｖｅｈｉｃｌｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｏｆｔｗａｒｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ，ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａｖｅｈｉｃｌｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ，ｄｅｔａｉｌｅｄ ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｏｆｔｈｉｓ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｆｕｎｃｔｉｏｎｓ． Ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆｖｅｈｉｃｌｅｓｔｏｍｅｅｔｔｈｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔｎｅｅｄｓｏｆｔｈｅ ｌｏｇｉｓｔｉｃｓｉｎｄｕｓｔｒｙ． Ｋｅｙｌｒｏｒｄｓ：Ｖｅｈｉｃｌｅｓｃｈｅｄｕｌ ｉｎｇｓｙｓｔｅｍ ＧＰＳＧＰＲＳＶｅｈｉｃｌｅＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄ Ｄｉ ｓｐａｔｃｈｉｎｇＳｙｓｔｅｍ 物流行业车辆调度管理系统的应用‘ｊ实现第一章绪论 １．１本课题的研究背景 第一章绪论 帚一早三百 近年来，随着我国经济的迅速发展，物流企业和物流车辆的总量快速增长，对物流车辆和货物的经营管理及合理调度就成为物理运输管理系统中的一个重 要问题。各类物流企业虽然在长期的发展过程中积累了丰富的实践经验，但由于 对物流车辆的动态实时监控和调度一直未得到妥善解决，信息反馈不及时、不精 确和不全面等问题导致了物流行业的大量浪费与运作成本的居高不下，严重的制 约了我国物流企业的发展。目前物流企业普遍存在问题： １．车辆调度难：车辆管理只能由司机向公司报告车辆的位置，属于被动的管 理办法，有时无法准确了解车辆的真实位置，致使物流企业不能为运营车辆组织 货源和灵活配货，无法对运行车辆进行高效的调度管理。 ２．车辆超载、超速、司机超时等“三超”现象时有发生，缺乏有效的监管， 对交通安全和客运公司的运营带来巨大危害；司机绕路行驶报销过桥过路费用和 司机私拉货物的行为得不到监控。 ３．ＧＰＳ、ＧＩＳ和无线通信技术的发展使得物流企业实现货物跟踪、合理监控 和调度车辆等功能成为可能。在物流企业内应用这些技术对物流车辆进行监控和 调度已成为一种趋势。 １．２本课题的研究意义 在当今信息社会中，交通运输的合理调度与管理是一个重要问题，也是促进 社会生产发展和人类生活的关键环节。例如：出租车公司的汽车监控和调度、公 共汽车的合理调度、公安警车的调度和指挥，运钞车的监控、各专业运输公司车 辆的监控等等，都需要实时向总部回报自己所在的位置（及速度）和运营状况， 或者总部实时地询问各车辆的位置和状态，以便及时指挥车辆，灵活的处理所遇 到的情况。随着信息技术的不断发展，智能交通管理不断显示出它的潜力。发达 国家最近在改进汽车驾驶员路线跟踪潜力的商业性估计中发现，失误路线所带 来的浪费相当于非商业车辆总行程的６．４％、总时间的１２％．对于超出的行程，仅 考虑汽车驾驶费、事故费和时间的价值，就数以百万计。如果车辆配备有效的导 航与调度设备，就能降低对道路通行能力的要求，以便改善交通条件和节省巨大 的经费开支。而且，我国城市交通管理逐渐由分散变为集中，车辆管理除了采用 物流行业车辆调度管理系统的应用与实现 第一章绪论 政府行政管理外，大都在酝酿城市车辆调度管理系统，以便采用科学手段管理城 市公共交通车辆。运用３Ｓ技术，建立一个完善的城市公共信息服务网是解决城 市交通的高效、统一、共享的方案。因此，必须改变传统的交通发展模式在我国 以势在必行，这也是国际交通发展的趋势。 １．３国内外研究的现状及发展趋势 随着互联网和移动通信技术的发展，嵌入式硬件和软件的完善，使得ＧＰＳ、 ＧＩＳ技术和ＧＰＲＳ技术逐渐进入物流领域。物流领域应用ＧＰＳ可以实时监控车辆 等移动目标的位置，根据货物情况向物流车辆发出实时调度指令。ＧＩＳ应用于物 流领域的最大优势在于它能提供强大的地理数据操作能力来完善物流分析技术。 通用无线分组业务ＧＰＲＳ是基于目前运行的ＧＳＭ的基础上发展起来的数据业务， 它能不间断的实时性信息服务，对车载终端上的定位数据和车辆现场数据实现分 组发送和接收。ＧＩＳ、ＧＰＳ和无线通信技术的有效结合，能够建立功能强大的物 流监控和调度系统，使物流企业对物流车辆监控和调度变得实时化、运营成本最 优化。 １．３．１国外研究状况 在国外，特别是一些发达国家的物流公司，他们早就完成了物流信息化。国 外物流企业对ＧＩＳ＼ＧＰＳ技术应用已经相当普遍。条码技术、无线射频技术（ＲＦＩＤ）、 电子数据交换（ＥＤＩ）等技术的应用正在研究和实施过程中。 美国联合包裹服务公司（ＵＰＳ）是世界最著名的物流公司之一，曾被《财富》 杂志评为邮政、包裹运送及货物配送领域内全球最受推崇的公司。ＵＰＳ通过全面 利用ＧＰＳ和ＧＩＳ技术，能够对每日运送的１３００万个邮件进行电子跟踪。ＵＰＳ近 年来一直在密切跟踪无线射频识别技术（ＲＦＩＤ），并有多项有关ＲＦＩＤ技术的测试 项目正在进行。 １．３．２国内研究现状 目前我国物流企业的信息化建设还处在初级阶段，业务流程和操作的优化尚 处于起步和摸索阶段。与发达国家相比，我国物流技术水平还比较落后，自动化 和物流信息化总体水平低，ＧＩＳ、ＧＰＳ和ＧＰＲＳ等技术的应用十分有限，网络技术 的应用还停留在初级水平。 物流行业车辆调度管理系统的应用与实现第一章绪论 国内车辆监控调度系统使用的车载终端多数采用８位微控制器，处理能力低、 集成度差、通信费用高，给物流企业增加了负担。 在我国，ＲＦＩＤ技术的发展刚刚起步已经开始了电子标签应用的标准化工作。 但国家标准尚未正式出台，ＲＦＩＤ政策白皮书也仍在观望阶段，尤其在应用方面 与发达国家有很大差距。在我国物流企业中还没有将ＲＦＩＤ技术作为信息采集和 跟踪的完整应用，另外目前我国对于商品标识标签的应用市场还未形成，这也严 重影响和制约了物流行业内服务水平的提高。 １．４本文所做的工作 在以下的论述当中我将阐述在做的石油项目当中，引入ＧＰＳ全球卫星定位系 统技术对中国石油天然气运输公司内蒙古分公司的运输车辆进行的有效的监控 管理，在本文的设计当中，作者完成了对ＧＰＳ定位原理及系统业务功能的分析； １、完成了在对石油长途车安装ＧＰＳ设备测试的时候，进行调试、了解运输 公司车辆的工作状态，并发现查找监控设计的缺陷，并及时反馈技术人员，对运 输公司提供更多安全的保障，做到熟练的进行网络操作，做到管车、管油、管司 机的目的。并且控制中心２４小时配合当地１１０指挥中心。 ２、作者在本项目当中要熟练的应用监控软件，记录车辆的基本资料、公司 资料的添加、修改、删除、打印以及系统用户的添加，出于安全考虑，只有在系 统中存在的用户才能对系统中的车辆进行监控，只有当用户拥有对特定车辆的访 问权限时才可以对车辆进行操作； ３、另外作者要做到对各种统计报表的管理 各种报警类型的分类统计、维护打印，根据不同的时间段，对所有的车辆例如超速报警、求助报警、出区域报警、抢劫报警进行分类统计， 并打印成报表。在为以后需要查询使用信息时做好准备。 ．作者还要做好调度信息的记录、查寻、打印：所有由控制中心发送的短 消息内容在数据库中都有日至记录，并统计成报表进行打印。 １．５本文的篇章结构 本文共分了六章，首先介绍了论文的研究背景情况，然后宏观的介绍ＧＰＳ全 物流行业车辆调度管理系统的应用‘ｊ实现第一章绪论 球定位的原理，进而在微观的介绍物流行业的现状，存在的问题，然后分析如何 把ＧＰＳ（全球卫星定位技术）应用与物流行业中，并用我公司做的一个石油项目 为例，用此监控终端软件来实现解决物流行业存在的问题。 第一章研究了本课题的研究背景，及国内外的发展。 第二章研究了ＧＰＳ全球定位系统的概论及原理，让读者明白ＧＰＳ是什么， 为接下来讲述具体的项目做铺挚。 第三章研究了在对物流行业存在的问题当中，以石油项目为例，来说明物 流监控系统的总体设计。 第四章研究了监控系统软件业务和功能的设计。 第五章有了第四章的业务和功能，环环相扣，这章来说明监控终端软件是 如何实现这些功能的。 第六章总结与展望。 物流行业车辆调度管理系统的应用与实现第＿二章ＧＰＳ伞球定位系统概论及原理 第二章ＧＰＳ全球定位系统概论及原理 ２．１ ＧＰＳ卫星全球定位系统概述的发展和意义 全球卫星导航定位系统（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ，简称ＧＰＳ）是由美国军 方研制的，主要用于军事领域。随着科学技术与经济的发展，ＧＰＳ目前已经广泛 应用于军事领域和民用领域，进入实用阶段。ＧＰＳ技术具有全球性、全能性（陆 地、海洋、航空于航天）、全天性优势的导航定位、定时、测速系统。现代ＧＰＳ 由三大子系统构成：空间卫星系统、地面监控系统、用户接收系统。 全球定位系统不仅仅只限于技术的层面，更是各国在政治，军事科技，经济 等层面的较量和竞争。在民用方面，在发达国家，ＧＰＳ技术已经开始应用与交通 运输和道路工程之中。目前，ＧＰＳ技术在我国道路工程和交通管理中的应用刚刚 起步。中国ＧＰＳ市场尚处于市场导入期，但发展非常迅猛，２００５年的市场份额 已经达到了１７５亿元人民币。我国也启动了自己的ＧＰＳ计划，北斗全球卫星导航 系统的空间段由５颗静止轨道卫星和３０颗非静止轨道卫星组成，可提供开放服 务和授权服务两种方式。可见ＧＰＳ的发展对全球的经济、军事、科技都起到积极 的作用，使人民的生活也发生了很大的变化。 ２．２ ＧＰＳ的组成 ＧＰＳ系统包括三大部分：空间部分－－ＧＰＳ卫星星座；地面控制部分一地面监 控系统；用户设备部分－－ＧＰＳ信号接收机。 ２．２．１空间部分——七ＰＳ卫星星座 空间部分主要由２１颗工作卫星和３颗备用卫星构成。 按目前的方案，全球定位系统的空间部分使用２４颗高度约２．０２万千米的卫 星组成卫星星座。２１＋３颗卫星均为近圆形轨道，运行周期约为近圆形轨道，运 行周期约为１１小时５８分。卫星的分布使得在全球的任何地方，任何时间都颗观 测到４颗以上的卫星，并能保持良好定位解算精度的几何图形（ＤＯＰ）。这就提供 了在时间上连续的全球导航能力。由２１颗工作卫星和３颗在轨备用卫星组成的 ＧＰＳ卫星星座，记做（２１＋３）ＧＰＳ星座。２４颗卫星均匀分布在６轨道平面上（每 轨道面４颗），轨道倾角为５５。，各个轨道平面之间相距６０。。每个轨道平面内 各颗卫星之间的生交角据相差９０。，一轨道平面上的卫星比西边相邻轨道平面 上的相应卫星超前３０。。 物流行业车辆调度管理系统的应用与实现第－二章ＧＰＳ伞球定位系统概论及原理 在两万ｌ（ＩＩｌ高空的ＧＰＳ卫星，当地球对恒星来说自传一周时，他们绕地球运 行两周，即绕地球对恒星来说自转一周时，它们绕地球运行两周，即绕地球一周 的时间为１２恒星时。这样，对于地面观测者来说，每天将提前４分钟见到同一 颗ＧＰＳ卫星。位于地平线以上的卫星颗数随着时间和地点的不同而不同，最少可 见到４颗，最多可见到１１颗。在用ＧＰＳ信号导航定位时，为了结算侧站的三维 坐标，必须观测４颗ＧＰＳ卫星，称为定位星座。这４颗卫星在观测过程中的几何 位置分布对定位精度有一定的影响。对于某地点某时，甚至不能测得精确的点位 坐标，这种时间叫做间隙段。但这种时间间隙段是很短暂的，并不影响全球绝大 多数地方的全天候、高精度、连续实时的导航定位测量。ＧＰＳ工作卫星的编号和 试验卫星基本相同。 ２．２．２地面控制部分一地面监控系统 ＧＰＳ工作卫星的地面监控系统包括１个主控站、３个注入站和５个监测站。 监控站设有ＧＰＳ用户接收机、原子钟、收集当地气象数据的传感器和进行数据初 步处理的计算机。监控站的主要任务是取得卫星观测数据，并将这些数据传送至 主控站。主控站设在范登堡空军基地。它对地面监控部实行全面控制。主控站主 要任务是收集各监控站对ＧＰＳ卫星的全面观测数据，利用这些数据计算每颗ＧＰＳ 卫星的轨道和卫星钟改正值。 上行注入站也设在范登堡空军基地。它的任务主要是在每颗卫星运行至上空 时把这类导航数据及主控站的指令注入到卫星。这种注入对每颗ＧＰＳ卫星每天进 行一次，并在卫星离开注入站作用范围之前进行最后的注入。 对于导航定位来说，ＧＰＳ卫星是一动态已知点。卫星的位置是依据卫星发射的星历——描述卫星运动及其轨道的参数——算得到。每颗ＧＰＳ卫星所播发的星 历是由地面监控系统提供的。卫星上的各种设备是否正常工作，以及卫星是否一 直沿着预定轨道运行，都要由地面设备进行监测和控制。 地面监控系统另一重要作用是保持各颗卫星处于同一时间标准叫ＰＳ时 间系统。这就需要地面站监测各颗卫星的时间，求出钟差，然后由地面注入站发 给卫星，卫星再由导航电文发给用户设备。 ２．２．３ＧＰＳ信号接收机 用户设备部分接收ＧＰＳ卫星发射信号，以获得必要的导航和定位信息，经数 据处理，完成导航和定位工作。ＧＰＳ接收机硬件一般由主机、天线和电源组成。 物流行业车辆调度管理系统的应用与实现第＿二章ＧＰＳ全球定位系统概论及原理 ＧＰＳ信号接收机的任务是，能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测 卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行；对所接收到的ＧＰＳ信号进行变换、放大和 处理，以便测量出ＧＰＳ信号从卫星到接收机天线的传播时间，解译出ＧＰＳ卫星所 发送的导航电文，实时的计算出测站的三维位置甚至三维速度和时间。 ＧＰＳ卫星发送的导航定位信号，是一种可供无数用户共享的信息资源。对于 陆地、海洋和空间的广大用户，只要用户拥有能够接收、跟踪、变换和测量ＧＰＳ 信号的接收设备，即ＧＰＳ信号接收机，就可以在任何时候用ＧＰＳ信号进行导航定 位测量。根据使用目的的不同，用户要求的ＧＰＳ信号接收机也各有差异。目前世 界上已有几十家工厂生产的ＧＰＳ接收机，产品也有几百种。这些产品可以按照原 理、用途、功能等来分类。 静态定位中，ＧＰＳ接收机在捕获和跟踪ＧＰＳ卫星的过程中固定不变，接收机 高精度地测量ＧＰＳ信号的传播时间，利用ＧＰＳ卫星在轨的已知位置，解算出接收 机天线所在位置的三维坐标。而动态定位则是用ＧＰＳ接收机测定一个运动物体的 运行轨迹。ＧＰＳ信号接收机所位于的运动物体叫做载体（如航行中的船舰，空中 的飞机，行走的车辆等等）。载体上的ＧＰＳ接收机天线在跟踪ＧＰＳ卫星的过程中 相对地球而运动，接收机用信号实时地测地运动载体的状态参数（瞬间三维位置 和三维速度）。接收机硬件和机内软件以及ＧＰＳ数据的候处理软件包，构成完整 的ＧＰＳ用户设备。ＧＰＳ接收机的结构分为天线单元和接收单元两大部分。对于测 地型接收机来说，两个单元一般分成两个独立的部件，观测时将天线单元安置在 侧站上，接收单元置于侧站附近的适当地方，用电缆线将两者连接成一个整机。 也有的将天线单元和接收单元制作成一个整体，观测时将其安置在测站点上。 ＧＰＳ接收机一般用蓄电池做电源，同时采用机内机外两种直流电源。设置机 内电池的目的在于更换外电池时不中断连续观测，在用机外电池的过程中，机内 电池自动充电。关机后，机内电池为ＲＡＭ存储供电，以防止数据丢失。 近几年，国内引进了许多种类型的ＧＰＳ测地型接收机。各种类型的ＧＰＳ侧地 型接收机用于精度相对定位时，其双频接收机精确度可达５ｍｍ＋ｌＰＰＭ．Ｄ，单频接收 机在一定距离内精确度可达ＩＯｍｍ＋２ＰＰＭ．Ｄ．用与差分定位其精度可达亚米级至厘 ２．３ＧＰＳ的特点 ＧＰＳ系统的特点是高精度、全天候、高效率、多功能、操作简便、应用广泛１．定位精度高 物流行业车辆调度管理系统的应用与实现第二章ＧＰＳ全球定位系统概论及原理 单击定位精度优于ＩＯＭ，采用差分定位，精度可达厘米级和毫米级。 ２．测量精度高 ＧＰＳ观测的精度要明显高于一般的常规测量方法，这是普通测量方法很难达 ３．全球覆盖连续导航定位ＧＰＳ由２４颗卫星，且分布科学合理，所以在地球上和进地空间上任何一点， 均可以连续同步地观测４颗以上卫星，实现全球化、全天候连续导航定位。 利用ＧＰＳ进行导航定位即可完成一次定位，对高动态用户尤其重要。被动式 全天候导航定位不仅隐蔽性好，而且可以容纳无数个用户 ４．观测时间短 采用ＧＰＳ布设一般等级的控制网时，在每个测站上的观测时间一般为１－２ 个小时，采用快速静态定位的方法，观测时间更短。 观测、处理自动化、采用ＧＰＳ布设控制网，观测工程和数据处理过程均是高 度自动化的。随着ＧＰＳ系统的不断完善，软件的不断更新，目前，２０ＫＭ以内相 对静态定位仅需１５—２０分钟；快速静态相对定位测量，当每个流动站与基准站相 距在１５ＫＭ以内时，流动站观测时间只需卜２分钟，然后可随时定位，每站观测 只需要几秒钟。 ５．全天候作业 在任何时间、任何气候条件下，均可进行ＧＰＳ观测，大大方便了测量作业， 有利于暗示、高效地完成控制网的不设，能为用户提供连续、实时的三维位置、 三维速度和精密时间，不受天气的影响。目前，ＧＰＳ观测可在一天２４小时内的 任何时间进行，不受阴天黑夜、起雾刮风、下雨下雪等气候的影响。 ６．功能多，应用广 随着人们对ＧＰＳ认识的加深，ＧＰＳ系统不仅可用于测量、导航，还可用于测 速、测时。测速的精度可达０．１ｍ／ｓ，测时的精确度可达几十纳秒。目前ＧＰＳ已得 到广泛的应用，应用领域不断扩大。 ７．抗干扰性能好，保密性强 ＧＰＳ最初主要用于军事和设计国家重要利益的民用领域，可实现飞机船舰的 导航、目标定位、部队调动、武器的精确制导等。 ８．选点灵活，不需要造标，费用低 ＧＰＳ测量，不要求测站间相互通视，作业成本低、大大降低了布网费用。 ２．４ＧＰＳ的发展 １０ 物流行业车辆调度管理系统的应用与实现 第二章ＧＰＳ全球定位系统概论及原理 在卫星定位系统出现之前，远程导航与定位主要用无线导航系统。 无线电导航系统 Ａ罗兰—Ｃ 工作在ＩＯＯＫＨｚ，由三个地面导航台组成，导航工作区域２０００Ｋｍ，一般精度 ２００—３００ｍ． Ｂ、Ｏｍｅｇａ（奥米茄） 工作在十几千赫。由８个地面导航台组成，可覆盖全球。精度几公里。 Ｃ、多普勒系统 利用多普勒频移原理，通过测量其频移得到运动物参数（地和偏流角），推 算出飞行器位置，属自备式行尾推算系统。误差随航程增加而累加。 缺点：覆盖的工作区域小，电波传播受大气影响，定位精度不高。 ２．５卫星定位系统 最早的卫星定位系统是利用美国的子午仪系统，１９５８年研制，１９６４年正式 投入使用。 由于该系统卫星数目较小（５～６颗，运行高度较低（平均１０００ｌ（１１１），从地面 观测到卫星的时间间隔较长（平均１．５小时），因而它无法提供连续的实时三维 导航，而且精度较低。 为满足军事部门和民用部门对连续实时和三维导航的迫切要求。１９７３年美 国国防部制定了ＧＰＳ计划。 ＧＰＳ发展历程 ＧＰＳ实施计划共分成三个阶段： １．方案论证和初步设计阶段 １９７３－１９７９年共发射了４颗卫星，研制了地面接收机及建立地面跟踪网。 ２．全面研制和试验阶段 １９７９－１９８４年又陆续发射了７颗试验卫星，研制了各种用途接收机。实验表 明，ＧＰＳ定位精度远远超过设计标准 ３．实用组网阶段 １９８９年２月４日第一颗ＧＰＳ工作卫星发射成功，表明ＧＰＳ系统进入人工程 建设阶段。１９９３年底实用的ＧＰＳ网即（２１＋３）ＧＰＳ星座已经建成，今后将根据计 划更换是小的卫星。 ２．６ ＧＰＳ原理 物流行业车辆调度管理系统的应用与实现 第＿二章ＧＰＳ全球定位系统概论及原理 ＧＰＳ定位的基本原理是根据告诉运动的卫星瞬间位置作为一只的起算数据， 采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置。加入时刻在地面待测点上安 置ＧＰＳ接收机，可以测定ＧＰＳ信号到达接收机的时间。 ＧＰＳ的基本定位原理 卫星不间断地发送自身是行李参数和时间信息，用户接受到这些信息后，经 过计算求出接收机的三维位置、三维方向以及运动速度和时间信息。 ＧＰＳ接收机可接收到可用于授时的准确至纳秒的时间信息。 用于预报未来几个月内卫星所处的概略位置的预报星历。 用于计算定位时所需卫星坐标的广播星历，精度为几米至几十米（各个卫星 不同，随时变化）。 ＧＰＳ系统信息，如卫星状况等。 ＧＰＳ接收机对吗的测量就可得到卫星到接收机的距离，由于含有接收机卫星 钟的误差及天气传播误差，故此距离称为伪距。对ｏＡ码测得的伪距称为ＵＡ码伪 距，精确约为２０ｍ；对Ｐ码测得的伪距称为Ｐ码伪距，精确度约为２ｍ． ＧＰＳ接收机对收到的卫星信号进行解码或采用其他技术，将调制在载波上的 信息去掉后，就可以恢复载波。 严格而言，载波相位应被称为它是收到的受多普勒频移影响的卫星信号载波 相位与接收机本机振荡产生信号相位之差。 一般在接收机钟确定的历元时刻测量，保持对卫星信号的跟踪，就可记录下 相位的变化值，但开始观测时的接收机和卫星振荡器的相位初值是不知道的，起 始历元的相位整数即郑州模糊度也是不知道的，只能在数据处理中作为参数解算。 相位观测值的精确度高至毫米，但前提是解出整周模糊度，因此只有在相对 顶给并有一段连续观测值时才能使用相位观测值，而要达到优于米级的定位精度， 也只能采用相位观测值。 ２．７ ＧＰＳ的广大用途 ２．７．１ ＧＰＳ的最初用途 ＧＰＳ最初就是为军方提供精确定位而建立的，至今它仍然由美国军方控制。 军用ＧＰＳ产品主要用来确定并跟踪在野外行进中的士兵和装备的坐标，给海中的 军舰导航，为军用飞机提供位置和导航信息等 １２ 物流行业车辆调度管理系统的应用与实现 第＿二章ＧＰＳ全球定位系统概论及原理 ２．７．２ ＧＰＳ的广泛用途 目前，ＧＰＳ系统的应用已经十分广泛。可以应用ＧＰＳ信号，进行海陆空的导 航，导弹的指导，大地测量和工程测量的精确定位，时间的传递和速度的测量等。 ２．７．３ ＧＰＳ技术其他应用 在中国，ＧＰＳ除了在一些专业领域得到广泛应用外，同时，由于ＧＳＭ移动通 信网络的发展，特别是ＧＳＭ的短消息服务技术的诞生，ＧＰＳ综合服务的范围也得 到了极大的拓展，在汽车导航系统和移动目标的定位、监控、指挥、调度系统等 方面的应用具有极大的发展潜力，目前已应用在出租车、公交、急救、物流、信 息服务等行业。 以下就是针对我公司对石油公司做的一套监控系统的应用。 物流行业车辆调度管理系统的应用与实现 第三章物流监控系统的总体设计 第三章物流监控系统的总体设计 ３．１物流行业现状 １．公司的管理人员无法在对外行使的车辆进行监控，只能靠人工的打电话方 式与行使中的司机进行确认，对司机的交通安全造成隐患； ２．车辆超载、超速、司机超时等三超现象实有发生，给运营带来安全隐患。 ３．部分司机会谎报车辆行驶路线而管理者没办法核实。如车辆是走国道而谎 报走高速，从而赚取交通费用的差价并且耽误了运输的行程与时间； ４．部分司机会私下拉货赚取没外快管理者办法抑制如谎报车辆中途损坏待 修或正在维修，而利用此时间去私下拉货赚外快； ５．部分司机的超速行驶无法管理，对交通安全和客运公司的财产安全、经营 带来不良影响。 ３．２针对此类问题以石油的项目来微观阐述 种种因素导致管理者无法从司机那里得到真实的情况，运作成本居高不下， 迫切需要一种产品能够使管理者不用与司机进行沟通便能得到车辆详细情况，主 要包括：车辆的详细位置、车速、里程统计、历史轨迹回放、车辆速度、运载乘 客情况和一种便于考核司机的报表和体系，在目前各种运输车辆系统方面需要解 决以下几个方面的问题 １．实时监控，一目了然该套系统需要采用ＣＳ结构和ＢＳ结构两种方式，通过Ｉｎｔｅｒｎｅｔ网络，让司 机和运输企业管理调度人员足不出户，上网就可以实时查询车辆的详细信息。 ２．遏制超速，保证安全 当车辆超过规定的行驶速度时，将提醒司机减速行驶，从而减少交通事故的 发生，保障行车安全。 ３．紧急情况，随时掌握 当车辆行驶发生超时、越界、求助等情况，均可报警通知监控中心，迅速采 取措施，确保人车安全，也增强快速处理突发事件的能力。 ４．有效监管，保证秩序 各种违规现象时常发生，需要上级主管部门进行有效管理，保证工作秩序， 保证安全运营。以下以我单位做的一个石油公司的项目来讲述 石油天然气运输车辆以其方便、快捷的特点，为社会提供了能源便利。但由 １４ 物流行业车辆调度管理系统的应用与实现 第三章物流监控系统的总体设计 于以下因素，石油天然气运输车辆仍具有很多安全隐患： 车辆本身价值昂贵； ２４小时服务，深夜营运 线路固定，装卸点基本固定； 司机容易疲劳，长时间不间断运营易出故障。 所以，向石油天然气运输车辆提供一套完善、及时的安全报警系统是极为重 为了保护石油天然气运输车辆司机和财产的安全，石油部门也采取了一系列措施，例如在车上安装行车记录仪等。“行车记录仪”也就是通常所说的“黑匣 子”，当然一定程度上提高了安全感，起到了对司机监督提醒的作用，但由于产 品、环境、使用者等多方面因素，都不是很完备。归纳起来，主要有以下两方面 缺点： ５．事后分析数据 大多数型号的行车记录仪只能够利用语音提醒司机，或者事后根据黑匣子数 据分析车辆的行驶状态，在运行中有些司机根本无视设备的安全警告，造成这种 情况的原因是管理者根本不知道车辆的实时运行情况，对司机没有约束力；等到 出现了交通意外，司机后悔莫及，管理者也只能看着事后的分析报表束手无策。 因此黑匣子只能为道路交通事故提供判断依据，加快交通事故的处理速度，而无 法随时监控车辆状态，预防和抑制交通事故的发生，杜绝交通安全隐患。 ６．无法多级联动 行车记录仪只能记录停车前２０—６０秒的车辆状态，当发生事故时管理者无 法及时知道车辆状态，进而采取相关措施；同时需要１１０、１２０、１１９等多级联动。 当然也有一部分车辆具有ＧＰＳ功能，也提供许多相关服务，但是这只是一些小的 运营商组建的小范围的网络，对于石油天然气运输车辆来说需要的是事发当地及 时救援，因此，一个覆盖全国的、多级联动的服务网络必不可少。 ３．３调度 对于运油车辆来说，调度主要指令和相关信息的发布（如各种通知、道路路 况信息）、导航（司机不熟悉目的地点）。目前主要有两种方式： １．人工调度 人工调度存在资源大量浪费。要发布通知等只有通过电话通知。管理部门电 话通知到每一位司机。 导航无法提供，司机只能通过手提电话询问同行。 物流行业车辆调度管理系统的应用与实现 第三章物流监控系统的总体设计 ２．对讲调度和模拟集群调度 目前已经使用的调度系统是基于对讲设备和模拟集群的语音调度系统，具有 所谓“一对一”的点呼和“一呼百应”的群呼功能。客观地说，语音调度系统在 相当长一段时间内提供了比较丰富的调度内容，发挥了一定的作用，但对于跨城 市或跨省运输车辆却无能为力。 ３．４管理 ３．４．１超速管理 据交通部统计数据显示，机动车驾驶人违法行为是交通事故的主要原因，而 超速行驶造成的交通死亡事故十分突出。２００４年因机动车驾驶人超速行驶造成 １８４１０人死亡，占死亡总数的１７．２％，车辆夜间行驶、超速行驶，超速造成的群 死群伤事故屡见不鲜。 ３．４．２疲劳驾驶管理 交通部统计数据显示，运输车辆肇事致死人数居高，占总数３／１还强。２００４ 年运输车辆交通肇事１６１０９７起，占总数的，造成４１３０６人死亡，占３８．６％。其 中因疲劳驾驶肇事致死人数比例，高出一般事故中致死比例一倍以上。专业运输 企业车辆交通肇事造成１６６４２人死亡，占总数的１５．５％，比２００３年上升２４．５％。 ３．４．３司机资料管理 运输车辆在运营时，对于司机的资料管理往往很不完善，无法确定某个司机 在何时开始驾驶，何时结束驾驶，驾驶时间等资料。 为此我们设计好了一个监控软件，很好的能够解决此类问题，我们设计的原 则是 ３．５设计原则 简单易用性：以保证系统最大的普及率与使用率，各种计算机水平的管理 者均能很快上手使用，使该系统快速投入实际运作，实现项目快速实施。 系统高可靠稳定性：为保证系统能良好运作，在满足各项功能的同时，车 １６ 物流行业车辆调度管理系统的应用与实现 第三章物流ｊｌ：【控系统的总体设计 载设备、总监控中心软硬件等必须有很高的稳定性和数据的安全可靠性，充分考 虑了ＧＳＭ通信条件对本系统的支持状况。 经济高效性：技术方案设计充分考虑市场经济原则，既有利于车辆的安全 方便管理，又有利于降低系统投资成本，特别是运营成本，能够充分考虑总控中 心的市场化经营模式； 系统的开放性：系统设计遵循开放性原则，能够支持多种硬件设备和网络 系统，并支持二次开发；系统计算机网络可适应将来广域网的扩展。车辆通信终 端智能化多接口结构，适应业务发展需要；最大限度利用原有部分设备，充分利 用已有硬件设备和网络资源。 系统的可扩展性：对系统终期容量及网络发展设想进行方案设计，实现平 滑扩容。采用智能接口技术，能够满足将来系统向３Ｇ等不同无线通信系统平台 的平滑过渡，建立一个跨平台的网控中心。对于不同的通信平台，只需要在总控 制中心分别设置一台前置设备进行数据交换即可实现连接。降低系统维护升级的 复杂程度，提高系统更新、维护、升级的效率。 系统安全性：在互联网络中，防止非法用户享受服务，防止计算机病毒的 入侵，总体方案中提出了对车辆智能调度系统的闭环检测及网管方案。实现对整 个网络的实时监控。软件设计及数据调度中采用纠错冗余技术，保证系统安全及 准确性。 ３．６行业特色与产品优势３．６．１多级管理 该系统是在满足电信级运营服务要求进行设计的，具有四级中心（总控中心、 分控中心、二级分控中心和用户中心），各级监控平台的管理权限范围可以灵活 设置。例如，南州一级平台可以对所有加入该平台的车辆进行监控管理，而册亨 县公司建立的分控中心就只能对册亨公司的所属车辆进行管理，其他县（市、区） 公司的车辆也无权监控。各承包人仅可以对其车辆进行有效监控。 ３．６．２超速预警与报警 在车辆超速运行时，终端（调度屏）会对司机进行预警声音提示，以提醒司 机降低车速，确保安全，当持续超速超过预设时间时发送报警至中心。 １７ 物流行业车辆调度管理系统的应用‘ｊ实现 第三章物流监控系统的总体设计 ３．６．３黑匣子 终端具有黑匣子，黑匣子能存储高达ｉ００００个以上ＧＰＳ数据，根据需要随时 可以读取。 ３．６．４多路摄像系统 终端最多支持８路的红外摄像头，可以满足所有客运车辆的摄像监控要求。 通过拍摄车辆内部情况可以直观了解车辆载客情况。 ３．６．５终端远程自动升级 提供终端软件自动升级功能，车辆无须召回即可完成产品功能的升级，可以 节省大量人力成本。 ３．６．６低功耗技术 系统允许开启停车不汇报功能，当车辆处于停驶状态时，设备功耗非常低。 对车辆电瓶的影响比较小。 ３．６．７车载终端自动检测系统 当使用者需要检测车载设备时，可选择手柄上的自检菜单，车载终端自动向 中心发送测试数据，同时中心会向车载终端发送检测结果信息。最后，检测信息 将在手柄上显示。 ３．６．８强大的扩展功能 车载终端预留２个扩展端口，可以连接诸如ＬＥＤ广告屏等多种设备；中心预 留接口功能，能够保证将来与其他系统无缝连接。 ３．６．９稳定可靠的报警机制 反劫防盗报警可通过ＧＰＲＳ网络传回中心，当网络堵塞时可通过短消息方式 １８ 物流行业车辆调度管理系统的应用与实现 第二三章物流监控系统的总体设计 向中心报告警情。 ３．７系统主要技术和原理 ３．７．１主要技术 “内蒙古油品配送车辆监控调度管理系统”将中国最先进的ＧＰＳ技术（全球 卫星定位系统）、ＧＩＳ技术（地理信息系统）有机结合起来。它是针对石油行业 要加强对危货运输车辆调度管理的要求，为建立科学管理、经济运营、安全防范 为一体的指挥控制体系而开发设计的高科技定位调度管理系统。 ３．７．２基本原理 系统的基本工作原理：移动目标的ＧＰＳ接收机接收定位卫星（共２４颗，分 布在６个不同的地球轨道上。预计２００８年将换到“珈利略系统”）每秒钟发来的 定位数据，并根据从至少３颗不同卫星发来的数据计算出自身所在地理位置的坐 标。将车辆的位置、状态、报警等综合信息发送到指挥监控中心，经过计算机处 理后在电子地图上进行显示，从而使监控中心能清楚和直观地掌握移动目标的动 态位置等综合信息。 系统总体体系结构遵循集中管理、分散控制的建设原则，采用三级体系结构， 即：“中寰无限”总控制中心、配送公司总监控中心以及各配送分监控中心。 “中寰无限”总控制中心是整个系统的总中心，实现对所有车辆的管理、监 控，数据存储、备份等。配送公司总监控中心以及各配送分监控中心同“中寰无 限”总中心采用互联网专线连接，对日常任务进行处理，如监控、管理、报警和 调度等。配送公司总监控中心管理本企业全部车辆。 通过用户分组方式实现车辆的分区域管理和分单位管理。每个地市车辆建立 一个分组，每组在本地设立远程控制终端。配送公司总控制中心可以对所有车辆 进行管理和控制，各组远程控制终端只能对本组车辆进行控制。通过设置缺省报 警监控终端属性，报警时，可以报告到总控制中心和所属远程控制终端。配送公 司总控制中心可以对所有车辆进行调度，各车辆可以将信息主动发送到总控制中 本系统是一个科技含量高、功能强、开放性的系统。为了保证系统能真正成为实用、高效的车辆管理系统，我们对该系统的长远发展做了充分考虑： 系统容量的扩充。系统容量主要受中心设备处理能力和通信平台信道容量 １９ 物流行业车辆调度管理系统的应用与实现 第二三章物流监控系统的总体设计 的影响。方案充分教育了系统终期容量及网络发展前景，能实现平滑扩容。系统 维护扩容简单，系统更新、维护、升级效率高。 ．增加专控、分控中心或远程控制中心。由于系统彩开放性和模块化结构， 增加各类中心不需要作任何程序改动，只需要在网管服务器进行相应配置即可。 ．增值新业务开发。本系统在报警、监控、调度及车载电话等基本业务的 基础上已经根据需要开发了实时定位、超速检查、呼叫限制、车辆黑匣子等多种 增值业务。由于系统开发时采用了业务模块与基础平台分离技术、业务独立构件 技术、协议帧的分级封装技术，使新业务的开发简单、可靠。 ．新技术的引入。新技术的不断引入是系统广泛应用并不断成熟、人性化 的关键。我们将致力于语音识别、语音合成、中心动态导航等新技术的研究开发， 使用户通过比较低廉的花费和方便的升级换代，享受到新技术带来的动人感受。 ３．８总控制中心 总控制中心是整个系统的核心控制中心。总控制中心主要有以下职能： 对所有车辆的监控。能够根据授权对任意车辆进行实时监控。 对所有车辆的调度。包括车辆高度、消息发布等。 必要时对车辆报警的预处理。针对误报相对较多的震动报警等，总控中心 可以通过监听等预处理判断是否误报，确认报警后再进行处理。 转达发各远程中心和车辆之间的各种命令和数据，如：监控命令、调度命 令、监听命令、报警数据、行车记录仪数据等。 对整个网络的管理。包括配置、性能、安全、故障等。对系统所有时间有 详细记录，对重要数据有备份机制。 提供与系统外部通信平台的连接。 “中寰无限”总控制中心机房主要设备包括数据在处理中心、中心交换机、 网管服务器、业务服务器、调度服务器、语音处理服务器、ＷＥＢ服务器、监控调 度座席、排队机等。机房内各主要设备间以高速局域网连接。局域网与ＧＰＲＳ中 心采用专线连接，专线的速率根据数据量确定。 中心交换机完成系统与外部各设备间消息的处理、转发。 中心服务器功能划分包括网管服务器、数据处理中心和调度服务器。