隨著機(jī)動(dòng)車輛規(guī)模的快速增長(zhǎng),，道路堵塞,、交通事故,、環(huán)境污染,、能源浪費(fèi)等現(xiàn)象變得越來(lái)越嚴(yán)重，采取手段改善日趨嚴(yán)重的交通狀況就愈顯迫切,。GPS,，GIS，3G等新技術(shù)在車載導(dǎo)航和目標(biāo)監(jiān)控領(lǐng)域的應(yīng)用使得研究智能交通系統(tǒng)(Intelligent Transportation Systems,，ITS)不斷獲得突破,，作為ITS的關(guān)鍵之一：客運(yùn)車輛監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展也極為迅速，但研究成果表明,，在目前該類車輛監(jiān)控產(chǎn)品的使用和測(cè)試中還存在諸如定位不夠準(zhǔn)確,、終端和監(jiān)控中心數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸困難、精度不高,、價(jià)格昂貴等問(wèn)題,。針對(duì)以上關(guān)鍵技術(shù)及難題，本文設(shè)計(jì)了一種基于差分GPS定位及中國(guó)聯(lián)通3G通信技術(shù)的客運(yùn)車輛視頻監(jiān)控系統(tǒng),。

　　1 客運(yùn)車輛監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

　　1．1 客運(yùn)車輛監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)

　　基于GPS定位及3G通信的客運(yùn)車輛監(jiān)控系統(tǒng)在客運(yùn)車輛上安裝車載終端主機(jī),、車載攝像機(jī)、無(wú)線網(wǎng)傳模塊等,，對(duì)車內(nèi)外情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,；監(jiān)控指揮中心對(duì)前端獲取的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示,。

　　1．2 系統(tǒng)各組成部分說(shuō)明

　　1．2．1 車載視音頻監(jiān)控模塊

　　在車輛進(jìn)出口及重要位置安裝視頻攝像機(jī),，獲取車內(nèi)外的視頻信號(hào)，并傳輸給車載終端主機(jī),；車載視頻監(jiān)控終端負(fù)責(zé)采集視音頻數(shù)據(jù),、數(shù)字化壓縮處理，并進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)保存在車載終端的硬盤(pán)內(nèi),。

　　1．2．2 信患交互模塊

　　車載終端主機(jī)可通過(guò)3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)(中國(guó)聯(lián)通WCDMA)與中心平臺(tái)進(jìn)行交互上傳車內(nèi)外視頻圖像信息及報(bào)警信號(hào),；GPS衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)以及語(yǔ)音信息等交互功能,。

　　1．2．3 GPS定位模塊

　　車載終端主機(jī)可采集GPS衛(wèi)星定位信息，并通過(guò)3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)(中國(guó)聯(lián)通WCDMA)上傳至與中心平臺(tái),；中心平臺(tái)屏幕顯示車輛所在位置,、速度、方向角等信息,；并可實(shí)現(xiàn)車載電話功能,。

　　1．2．4 中心管理平臺(tái)

　　通過(guò)3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)(中國(guó)聯(lián)通WCDMA)對(duì)車載終端主機(jī)進(jìn)行集中管理；中心管理平臺(tái)具備車輛調(diào)度,、車輛報(bào)警處理,、遠(yuǎn)程指揮等功能。

　　1．2．5 車載終端主機(jī)說(shuō)明

　　組成：需要定位,、跟蹤的車輛需安裝車載單元稱為車載終端,。車載終端組成包括主機(jī)(由GPS接收機(jī)、WCDMA收發(fā)模塊,、數(shù)字視頻服務(wù)器等構(gòu)成),、顯示設(shè)備、其他數(shù)據(jù)采集設(shè)備如攝像頭等,。

　　功能模塊：車載終端是客運(yùn)車輛監(jiān)控調(diào)度的重要部件,，GPS接收機(jī)完成GPS衛(wèi)星信號(hào)的分析計(jì)算，通過(guò)WCDMA通信模塊發(fā)送給GPS調(diào)度管理中心,。顯示設(shè)備可收發(fā)消息,、實(shí)現(xiàn)調(diào)度功能、發(fā)出提示信息,，攝像頭可拍照并由主機(jī)將數(shù)據(jù)上報(bào)到中心,。

　　2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)分析

　　2．1 差分GPS定位技術(shù)

　　差分GPS(Differential GPS，DGPS)定位需要至少2臺(tái)GPS信號(hào)接收機(jī),，分別安放在運(yùn)動(dòng)載體(客運(yùn)車輛)和基準(zhǔn)站(已知點(diǎn)位坐標(biāo))上,，前者稱為動(dòng)態(tài)GPS信號(hào)接收機(jī)，后者稱為基準(zhǔn)GPS接收機(jī),。二者同步地對(duì)一組在視GPS衛(wèi)星進(jìn)行觀測(cè),，基準(zhǔn)接收機(jī)為動(dòng)態(tài)接收機(jī)提供差分改正數(shù)，并稱為DGPS數(shù)據(jù),，動(dòng)態(tài)接收機(jī)利用自己的GPS觀測(cè)值和來(lái)自基準(zhǔn)接收機(jī)的DGPS數(shù)據(jù)精確地解算出運(yùn)動(dòng)實(shí)體的三維坐標(biāo),。只有一臺(tái)基準(zhǔn)接收機(jī)用來(lái)發(fā)送“偽距校正值”的DGPS測(cè)量模式叫做單基準(zhǔn)站偽距DGPS測(cè)量，其工作原理可通過(guò)圖2直觀表示,。 　　

　　實(shí)際操作中把基準(zhǔn)接收機(jī)設(shè)在監(jiān)控中心,，動(dòng)態(tài)接收機(jī)則放于客運(yùn)車輛上，經(jīng)測(cè)試，DGPS測(cè)量可以把單點(diǎn)動(dòng)態(tài)實(shí)體定位精度提高到10 m之內(nèi),，也可以較好的解決GPS靜態(tài)定位漂移的問(wèn)題,。

　　2．2 WCDMA無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)

　　第三代(3G)無(wú)線通信技術(shù)中寬帶碼分多址(Wideband Code Division Multiple Access，WCDMA)技術(shù)是全球商用時(shí)問(wèn)最長(zhǎng),，技術(shù)成熟,、可演進(jìn)性最好的。具有網(wǎng)絡(luò)速度快,、支持業(yè)務(wù)廣,、終端種類多、國(guó)內(nèi)覆蓋范圍廣的特點(diǎn),，這也是本文采用此技術(shù)的原因,。

　　WCDMA采用直接序列擴(kuò)頻碼分多址(DSCDMA)、頻分雙工(FDD)方式,，碼片速率為3．84Mc／s,，載波帶寬為5 MHz?；赗elease99／Release 4版本,，可在5 MHz的寬帶內(nèi)提供最高384 Kb／s的用戶傳輸速率,。WCDMA能夠支持移動(dòng)／手提設(shè)備之間的語(yǔ)音,、圈像、致?lián)约耙曨l通信,，速率可達(dá)2 Mb／s(對(duì)于局域網(wǎng)而言)或384 Kb／s(對(duì)于寬帶而言),。輸入信號(hào)先被數(shù)字化，然后在一個(gè)較寬的頻譜范圍內(nèi)以編碼的擴(kuò)頻模式進(jìn)行傳輸,，窄帶CDMA使用的是200 kHz寬度的載頻,，而WCDMA使用的則是一個(gè)5MHz寬度的載頻。

　　2．3 視頻傳輸流量控制方法

　　為了實(shí)現(xiàn)3G環(huán)境下視頻傳輸系統(tǒng)工作的的穩(wěn)定,，采用了如下方法,，基本工作原理如圖3所示。核心思想是在處理器端增加了視頻傳輸流量控制模塊,，并增加了監(jiān)控端接受緩沖區(qū)尺寸變化的反饋,。根據(jù)監(jiān)控端所占用的緩沖區(qū)大小就可以近似的知道當(dāng)前傳輸?shù)乃俾适欠窈线m，當(dāng)接收緩沖區(qū)之中的內(nèi)容比較多時(shí)說(shuō)明視頻幀有堆積現(xiàn)象,，此時(shí)應(yīng)減少視頻傳輸?shù)膸瑪?shù),，并以合適的時(shí)延調(diào)節(jié)以獲得較好的傳輸質(zhì)量；相對(duì)應(yīng)的在接受緩沖區(qū)中積累的數(shù)據(jù)較小時(shí)可以適當(dāng)增大傳輸數(shù)據(jù)的幀數(shù),。

　　3 基于GPS定位及3G通信的客運(yùn)車輛監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)例分析

　　基于以上系統(tǒng)設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)方法說(shuō)明,，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于GPS定位及3G通信的客運(yùn)車輛視頻監(jiān)控系統(tǒng)：系統(tǒng)中有效利用現(xiàn)有的公共通信網(wǎng)絡(luò)中國(guó)聯(lián)通WCDMA網(wǎng)絡(luò)作為移動(dòng)通信鏈路，在WCDMA網(wǎng)絡(luò)上建立公交數(shù)據(jù)專用網(wǎng)絡(luò)VPDN；考慮到車內(nèi)的無(wú)線和強(qiáng)電磁干擾,，采用數(shù)字化解決方案,，選用無(wú)線數(shù)字網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控終端進(jìn)行視頻處理傳輸；每輛車內(nèi)安裝攝像機(jī),、無(wú)線數(shù)字監(jiān)控終端,，視頻服務(wù)器，通過(guò)WCDMA無(wú)線通信鏈路將視頻信號(hào)及GPS信息遠(yuǎn)程傳送至中心監(jiān)控管理平臺(tái),；監(jiān)控中心服務(wù)器用于接收車輛的位置,、速度、司機(jī)的反饋信息等,，進(jìn)行分析和計(jì)算,，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地報(bào)告被監(jiān)測(cè)點(diǎn)的情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并進(jìn)行處理,，并告知執(zhí)行一些監(jiān)控中心分配下來(lái)的任務(wù),。系統(tǒng)主監(jiān)控界面效果圖如圖4所示。

　　系統(tǒng)主要功能有：遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)度,；錄像,、回放及報(bào)警；GPS定位,；雙向視頻通話等,。

　　經(jīng)為期3個(gè)月的測(cè)試及反饋信息發(fā)現(xiàn)此系統(tǒng)主要具備以下特點(diǎn)：

　　系統(tǒng)具備電信級(jí)處理能力，可實(shí)現(xiàn)較大規(guī)模數(shù)據(jù)即時(shí)處理和響應(yīng),、確保系統(tǒng)無(wú)故障運(yùn)行,；

　　定位精度高，在原有類似產(chǎn)品基礎(chǔ)上有了明顯的改善,；

　　由于采用WCDMA的3G通信技術(shù),，無(wú)線通信高速、穩(wěn)定,、實(shí)時(shí)性好,；

　　高度的開(kāi)放性和強(qiáng)大的可擴(kuò)展性，可根據(jù)用戶需求實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)展,。

　　4 結(jié)語(yǔ)

　　基于GPS定位及3G通信的客運(yùn)車輛視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中綜合應(yīng)用了差分GPS定位技術(shù),、WCDMA的3G無(wú)線通信技術(shù)、視頻傳輸流量控制技術(shù)及先進(jìn)的無(wú)線互聯(lián)方法,，經(jīng)測(cè)試所構(gòu)建的客運(yùn)車輛監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)視頻實(shí)時(shí)瀏覽,、車輛定位管理、多種報(bào)警等各種功能,，提高了客運(yùn)車輛運(yùn)行的安全保障,、乘客的滿意度,、管理效率，同時(shí)也降低了運(yùn)行成本,。今后的工作將集中在研究更為先進(jìn)的GPS定位技術(shù),、3G網(wǎng)絡(luò)技與“物聯(lián)網(wǎng)”的結(jié)合及在車載導(dǎo)航、交通事故應(yīng)急響應(yīng)等方面的應(yīng)用,，為發(fā)展智能交通系統(tǒng)提供參考,。