基于ＧＰＳ、ＧＩＳ的車輛管理系統的研究

摘要：論文介紹了基于GPS、GIS的車輛管理系統，重點分析了系統的結構設計、工作流程與主要技術。在GIS設計中采用Maplnfo組件的OLE技術大大降低了編寫程序的復雜度，采用GPS技術提高系統監控的精確度。實踐表明系統具有精度高、成本低、等優點，該系統具有很高的工程應用價值。

關鍵詞：GPS；GIS；Maplnfo；車輛管理

中圖分類號：TP315文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)08-10ppp-0c

1 引言

隨著交通事業的發展，汽車數量的增加，人們對車輛管理的需求也越來越高。在公交、出租車輛，尤其是對特種車輛的調度管理中需要了解車輛的具體位置，以便及時實現全程監控、調度和指揮，智能車輛管理系統在此背景下應運而生。目前，城市交通車輛管理系統是智能運輸系統的重要組成部分，也是目前我國交通運輸管理領域需求迫切，極具市場潛力和經濟效益的應用項目。該系統綜合運用衛星定位、無線通信、計算機技術等對城市交通進行優化管理，可以被廣泛應用到城市出租車、公交車、貨運車及其它特種車輛的實時定位、監控運營調度及系統管理上，極大地提高了車輛運輸管理的效率與安全。

2 交通監控系統設計

2.1 系統設計原則

2.1.1 先進性原則。采用先進技術和方法，實現對車輛管理監控。

2.1.2 實用性原則。系統功能的設計、車輛位置數據的處理、車輛實時位置的顯示、監控要切實考慮其在交通管理中的應用，注重系統的實用性開發。

2.1.3 規范化原則。在系統開發、數據存儲、處理、顯示等整個過程中，所采用的方法、技術路線、設備、成果要求、數據格式等都要統一、規范。

2.1.4 服務管理原則。系統使用實時對車輛的監控和管理，圍繞車輛交通管理現實需求，為實際管理工作服務，內容設定上要有針對性，根據實際情況進行必要的增補。

2.2 系統的體系結構

車輛管理系統由四個模塊組成：模擬數據、車輛監控、歷史回顧、車輛管理，用戶可見為三個模塊：車輛監控、歷史回顧、車輛管理，該三個模塊以三個不同的界面進行切換，模擬數據模塊在系統開啟后在后臺運行。SQL Server的GPS_information數據庫中，主要存有三種數據：車輛基礎信息，車輛位置數據，車輛超速信息。車輛基礎信息包括車輛基本信息，車輛保險信息，車輛維修信息等，可由用戶進行添加、刪除、編輯；車輛位置數據，即車輛日志文件，每輛車每日對應一張位置數據表，由系統的模擬數據模塊生成，包括車輛的經緯度坐標，速度等；車輛超速信息是系統在監控過程中產生并存入數據庫中的，包括超速車輛的車牌號碼，速度值等。系統結構參見圖1。

圖1 車輛管理系統結構示意圖

2.3 系統的工作流程

系統首先生成模擬數據，并存入數據庫中的車輛位置數據表中；其次讀取車輛位置數據表中的車輛即時位置數據，結合車輛基礎信息，進行車輛實時監控；監控過程中，系統自動記錄超速信息，存入車輛超速信息表中，并可供用戶查詢車輛的超速信息；最后在歷史回放時，從數據庫中的車輛位置數據表中獲取車輛歷史位置數據，將點數據連接成線，實現歷史軌跡在地圖上的顯示。車輛管理模塊訪問車輛基礎信息表是對這些信息進行編輯，查詢，添加，刪除等操作。系統工作流程參見圖2。

圖2 車輛管理系統工作流程圖

3 系統的主要技術

本系統采用目前流行的VB.NET為開發平臺，GIS技術采用Maplnfo的組件，使系統具有先進性和可擴展性；系統在實時監控方面采用GPS技術；系統數據管理基于SQL Server 2000數據庫，主要存放的數據有：車輛基礎數據、車輛位置數據、車輛超速信息，系統服務的表；在回放歷史軌跡，并采用flash控件，使整個系統方便使用，結構清晰。下面介紹系統的主要技術特點。

3.1 GPS技術

GPS(Global Positioning System)即全球衛星定位系統技術，是通過人造衛星對地面上的目標進行測定并進行定位和導航技術，其實際意義應為導航衛星測時和測距，全球定位系統。

3.1.1 GPS的技術發展

GPS是美國于上世紀70年代開始研制，耗資200億美元，于1994年全面建成，具有在海、陸、空進行全方位實時三維導航與定位能力。按最初設計，實用系統由24顆衛星組網。這些衛星分布在三個軌道平面上，可以對地球上任何一點，能同時有6-9顆衛星可供觀測，可選擇4顆最佳衛星進行定位，預期定位精度可達l0米。

GPS自問世以來，已充分顯示了其在無線電導航，定位領域的霸主地位。最初GPS技術主要為軍事服務，隨著該技術向民用領域開放，目前，GPS已被廣泛用于航空/航海導航、大地測量、遙感、石油勘探、地震測量、野外救生、探險、森林防火、飛機播種、農田耕種、車輛自主導航、特種車輛（警車，銀行車）導航/監控及機場，港口交通管理等領域。

3.1.2 GPS的系統結構

GPS是在子午儀衛星導航系統的基礎上發展起來的，全球定位系統由空間部分、地面監控部分和用戶接收機三大部分組成。GPS的以上三個系統實際上是信號產生發出、監控整合、處理顯示的三為一體的統一整體系統。

3.1.3 GPS的定位原理

按照被定位的物體的運動狀態GPS分為靜態定位和動態定位。在靜態定位中按定位方式，GPS定位分為單點定位和相對定位(差分定位)。單點定位就是根據一臺接收機的觀測數據來確定接收機位置的方式，可用于車船等的概略導航定位。相對定位(差分定位)是根據兩臺以上接收機的觀測數據來確定觀測點之間的相對位置的方法。

在定位觀測過程中若接收機相對于地球表面運動，則稱為動態定位，實際上動態定位較之于靜態定位來說在智能交通領域有著更為廣泛的應用。

3.1.4 GPS的技術特點

(1)全球地面連續覆蓋。由于GPS衛星的數目較多，且分布合理，所以地球上任何地點均可連續地同步觀測到至少四顆衛星，從而保障了全球、全天侯連續地三維定位；

(2)功能多，精度高。GPS可為各類用戶連續提供動態目標的三維位置、速度和時間信息；

(3)實時定位。利用全球定位系統，可以實時地確定運動目標的三維位置和速度；

(4)定位精度高。目前在小于50km的基線上，其相對定位精度可達1-2x10-6，而在100km到500km基線上可達10-6-10-7；

(5)操作簡便。GPS測量的自動化程度很高，且接收機的重量較輕、體積較小，攜帶和搬運方便。

3.2 GIS及控件技術

Maplnfo是美國MapInfo公司的產品，其吸收了傳統GIS系統的精華，并借助于計算機技術的發展，及時將GIS概念從大中型計算機的專用工作站上介紹到普通桌面PC機上．開刨了一種嶄新的信息系統模式，即桌面地圖信息系統。通過MapInfo，用戶可以按點；按專題渲染的區域；按餅圖或直方圖；按分區等來顯示數據。可以進行諸如重新分區，合并或分離對象和設置緩沖區等地理操作，也可以從Maplnfo中查詢數據和直接訪問遠程數據。Maplnfo提供了數據庫的處理能力(包括強大的SQL查詢)，是進行數據分析的重要工具。下面是MapInfo提供的一些功能的簡介：

(1)可直接打開多種格式創建的文件，轉人多種格式的圖形文件，創建數據文件。

(2)對數據的多視圖查看，按三種方式：地圖、瀏覽窗口和統計圖窗口。同步顯示技術可以對同一數據同時打開多個視圖，并且當修改了任何一個視圖時自動更新所有的視圖。

(3)使用鏈接表訪問遠程數據庫諸如Oracle和Sybase的數據。

(4)無縫地圖圖層允許處理多個地圖圖層。

(5)專題地圖運用高度可視的效果分析數據。

(6)運用0LE可以把地圖窗口嵌入其它應用程

(7)一組全面的繪圖和編輯工具及其它功能

4 結論

本文對Maplnfo在基于GPS/GIS的車輛監控系統中的應用做了較詳實的說明，實際應用效果良好。但還存在一些問題，主要是移動目標在電子地圖上的某些地段上的顯示存在誤差。這種誤差來自兩方面：一方面是由GPS接收機通過衛星定位帶來的；另一方面是地圖本身的誤差。前者的解決可采用兩個信道；后者可以通過GIS的編輯功能修改地圖及地圖匹配來解決。隨著ITS在中國的蓬勃興起，GIS、GPS技術在城市信息化、現代化建設中將發揮越來越大的作用。

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