1  引　言
　　
　　隨著社會(huì)的發(fā)展和通信技術(shù)的進(jìn)步,，人們對(duì)移動(dòng)目標(biāo)監(jiān)控的要求越來(lái)越高，不僅需要知道移動(dòng)目標(biāo)的位置,，還需要對(duì)移動(dòng)目標(biāo)的視頻圖像,、報(bào)警信息、運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和處理,。例如,，移動(dòng)監(jiān)控定位系統(tǒng)可協(xié)助對(duì)長(zhǎng)途客車的管理，指揮中心通過(guò)分析客車發(fā)送的GPS" target="_blank">GPS數(shù)據(jù)確定客車的位置,，判斷是否超速行使,，客車若出現(xiàn)故障、遭遇事故或劫車事件,，可及時(shí)通知指揮中心,，指揮中心再通知交通、公安,、醫(yī)院等部門進(jìn)行緊急處理,，在客車中加裝攝像頭還可有效預(yù)防行車途中的犯罪事件。另一方面,，司機(jī)通過(guò)指揮中心可以了解行使前方的地理信息,、天氣狀況、交通情況等,。此外,，移動(dòng)監(jiān)控定位系統(tǒng)在漁船出海作業(yè)、城市出租車調(diào)度,、公安治安巡防,、銀行運(yùn)鈔車監(jiān)控等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。移動(dòng)監(jiān)控定位系統(tǒng)是伴隨著GPS技術(shù)和無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟而發(fā)展起來(lái)的,，在20世紀(jì)90年代初,，GPS技術(shù)剛剛進(jìn)入實(shí)用階段,，基于GPS的移動(dòng)跟蹤、監(jiān)控系統(tǒng)開始走向市場(chǎng),，但由于無(wú)線通信網(wǎng)技術(shù)的制約,，造成系統(tǒng)建設(shè)規(guī)模小、投入成本高,，所以未得到普及,。近幾年來(lái)，各種無(wú)線通信專網(wǎng),、集群無(wú)線網(wǎng),、衛(wèi)星數(shù)據(jù)通信網(wǎng)、數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)發(fā)展迅速,，其數(shù)據(jù)承載能力明顯加強(qiáng),，并且，GPS技術(shù)更加成熟?，F(xiàn)在市場(chǎng)上的12通道GPS接收機(jī)價(jià)格也比較低廉,，2000年5月1日，美國(guó)政府宣布取消GPS的SA政策,，這樣,，一般GPS接收機(jī)定位精度可以達(dá)到25 m。由于上述原因,，基于GPS和無(wú)線通信網(wǎng)的移動(dòng)監(jiān)控定位系統(tǒng)在世界各國(guó)都得到迅猛發(fā)展,，并顯示出強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭，市場(chǎng)潛力巨大,。
　　
　　GPS技術(shù)和無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是移動(dòng)監(jiān)控定位系統(tǒng)關(guān)鍵的2個(gè)要素,，如今GPS接收機(jī)或OEM卡已經(jīng)商品化，其體積可以做得很小,，提供串口標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)輸出,，數(shù)據(jù)接口很方便，而無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)則多種多樣,，其建設(shè)成本、系統(tǒng)容量也各不相同,，可供選擇的通信網(wǎng)絡(luò)有集群無(wú)線網(wǎng),、衛(wèi)星數(shù)據(jù)通信網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)等,。

2　移動(dòng)監(jiān)控定位系統(tǒng)通信網(wǎng)的選擇
　　
　　無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)是移動(dòng)監(jiān)控定位系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分,，可分為無(wú)線專網(wǎng)和公用的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)2大類，其中無(wú)線專網(wǎng),、衛(wèi)星通信網(wǎng),、移動(dòng)通信網(wǎng)是比較常見(jiàn)的幾種形式,。

2．1　無(wú)線專網(wǎng)
　　
　　無(wú)線專網(wǎng)就是專門為移動(dòng)監(jiān)控定位系統(tǒng)建設(shè)的無(wú)線通信網(wǎng)，他有自己的交換中心,、基站及監(jiān)控平臺(tái),，缺點(diǎn)是組網(wǎng)費(fèi)用較高、覆蓋面積有限,，但無(wú)線專網(wǎng)系統(tǒng)更改靈活,、抗毀能力強(qiáng)且具有移動(dòng)性，適合用于抗洪救災(zāi)指揮系統(tǒng),、軍事作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)等專用性較強(qiáng)的領(lǐng)域,。

2．2　衛(wèi)星通信網(wǎng)
　　
　　衛(wèi)星通信有靜止軌道衛(wèi)星通信、中軌道衛(wèi)星通信,、低軌道衛(wèi)星通信3種,，衛(wèi)星起中繼的作用，地球站用來(lái)作基站或與用戶相連,。衛(wèi)星通信的特點(diǎn)是覆蓋面積大,，可以做到全球通，而且對(duì)氣候和傳輸距離不敏感,。在一般無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋不到的地方,，例如沙漠、森林地區(qū)特別適用,，此外,，在航海領(lǐng)域，通過(guò)基于衛(wèi)星通信網(wǎng)的監(jiān)控定位系統(tǒng)對(duì)航海的船只進(jìn)行導(dǎo)航,、實(shí)時(shí)監(jiān)控,，當(dāng)遇到海盜、海難等時(shí)可以及時(shí)進(jìn)行處理,；在航空領(lǐng)域,，在民航客機(jī)運(yùn)營(yíng)中采用監(jiān)控定位系統(tǒng)可以避免飛機(jī)空中相撞、當(dāng)發(fā)生劫機(jī)事件時(shí)可通過(guò)飛機(jī)上的攝像頭及時(shí)了解機(jī)上狀況,，在軍用飛機(jī)作戰(zhàn)時(shí)可以依托此系統(tǒng)組成空中指揮平臺(tái)等,。缺點(diǎn)是系統(tǒng)終端設(shè)備復(fù)雜，費(fèi)用較高,，不利于普及,。

2．3　移動(dòng)通信網(wǎng)
　　
　　近年來(lái)，移動(dòng)通信發(fā)展如火如荼,，從模擬的AMPS" target="_blank">AMPS網(wǎng)到數(shù)字蜂窩GSM" target="_blank">GSM網(wǎng),，到CDMA移動(dòng)通信網(wǎng)，現(xiàn)在日本一些國(guó)家又提出了第四代移動(dòng)通信網(wǎng)（即4G）的概念，并開始開發(fā)和研制,。相對(duì)于無(wú)線專網(wǎng)或衛(wèi)星通信網(wǎng),，移動(dòng)通信網(wǎng)比較普及，依托移動(dòng)通信網(wǎng)建設(shè)監(jiān)控定位系統(tǒng)具有覆蓋面積大,、組網(wǎng)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn),，利用移動(dòng)通信網(wǎng)的數(shù)據(jù)接入功能開展增值業(yè)務(wù)，還可提高網(wǎng)絡(luò)的資源利用率,。不過(guò),，移動(dòng)通信網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速率一般較低，若提高數(shù)據(jù)傳輸速率,，需要對(duì)原有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造,。例如，利用CDPD（分組數(shù)據(jù)交換）技術(shù),，可在模擬蜂窩AMPS網(wǎng)上提供分組數(shù)據(jù)服務(wù),，信道速率為19．2 kb／s。在數(shù)字蜂窩通信網(wǎng)中,，GSM網(wǎng)的數(shù)據(jù)速率只有9．6 kb／s,，當(dāng)GSM網(wǎng)采用GRPS（通用分組無(wú)線服務(wù)）技術(shù)或EDGE（增強(qiáng)數(shù)據(jù)速率）技術(shù)改進(jìn)后，他將分別提供115．2 kb／s和384 kb／s的數(shù)據(jù)速率,。另外,，在IS-95B，CDMAOne中都增強(qiáng)了移動(dòng)數(shù)據(jù)服務(wù)能力,，而CDMA2000可提供高達(dá)2 Mb／s的數(shù)據(jù)速率,。利用移動(dòng)通信網(wǎng)建設(shè)移動(dòng)監(jiān)控定位系統(tǒng)開通便捷、易于維護(hù),，能夠覆蓋手機(jī)信號(hào)可以到達(dá)的所有區(qū)域,，非常適合于車輛船只調(diào)度、110報(bào)警指揮,、鐵路列車無(wú)線調(diào)度等方面的應(yīng)用,。

　　除了以上介紹的幾種通信網(wǎng)，還有數(shù)字集群通信網(wǎng),、無(wú)繩電話通信網(wǎng)（包括DECT系統(tǒng),、PHS系統(tǒng)等）等網(wǎng)絡(luò)，他們都可以用來(lái)傳輸監(jiān)控定位數(shù)據(jù),。

3　基于GSM的移動(dòng)監(jiān)控定位系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
　　
　　通過(guò)以上幾種通信網(wǎng)絡(luò)的比較,，移動(dòng)通信網(wǎng)是最為經(jīng)濟(jì)、最易普及的一種方法,。第三代移動(dòng)通信網(wǎng)CDMA具有較高的數(shù)據(jù)傳輸能力，但目前CDMA網(wǎng)還處于實(shí)驗(yàn)網(wǎng)階段，而GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)在國(guó)內(nèi)及國(guó)際上都已非常普及,，市場(chǎng)應(yīng)用最廣泛,，覆蓋面積最大，在技術(shù)上也是最成熟的,。所以,，利用GSM移動(dòng)通信網(wǎng)建設(shè)移動(dòng)監(jiān)控定位系統(tǒng)是當(dāng)前比較合理的選擇。通過(guò)GSM移動(dòng)通信網(wǎng)傳輸監(jiān)控定位數(shù)據(jù)可以有3種方法：利用話音通道傳輸,、利用SMS（短消息業(yè)務(wù)）傳輸,、利用改進(jìn)的GSM的高速數(shù)據(jù)通道傳輸。

3．1　利用GSM的話音通道通信的設(shè)計(jì)方法
　　
　　利用GSM的話音通道傳輸數(shù)據(jù)和在普通電話線上一樣,，在收發(fā)兩端通過(guò)MODEM調(diào)制解調(diào)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信,，這種方法技術(shù)成熟，應(yīng)用范圍廣,，在GSM網(wǎng)覆蓋的范圍內(nèi)均可使用,，缺點(diǎn)是在數(shù)據(jù)傳輸之前需要先撥號(hào)，呼叫建立時(shí)間較長(zhǎng),，一般為10 s左右,，而且通信費(fèi)用與移動(dòng)電話費(fèi)相同，費(fèi)用較高,。采用這種方法建立的移動(dòng)監(jiān)控定位系統(tǒng)如圖1所示,。

　　移動(dòng)終端的設(shè)備組成如圖2所示。

　　在圖2中,，移動(dòng)終端的GPS接收機(jī)可以獲取位置,、速度信息，攝像頭捕獲圖像信息,，麥克風(fēng)傳送話音,，報(bào)警設(shè)備提供報(bào)警信息，他們送入數(shù)據(jù)接口設(shè)備進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換后,，經(jīng)MODEM調(diào)制,，通過(guò)GSM手機(jī)發(fā)向GSM移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)監(jiān)控中心通過(guò)中繼線路與GSM網(wǎng)交換中心連接,，中繼線路為電話線,、光纖或微波提供的話音通道，移動(dòng)終端的數(shù)據(jù)由監(jiān)控中心的MODEM解調(diào),、接口處理后送入相應(yīng)分系統(tǒng),。如GPS信息送入GIS（地理信息系統(tǒng)）分系統(tǒng)、圖像和話音送入多媒體顯示分系統(tǒng),、報(bào)警信息送入報(bào)警處理分系統(tǒng),。監(jiān)控中心可以通過(guò)調(diào)度指揮分系統(tǒng)對(duì)各個(gè)移動(dòng)終端進(jìn)行控制，網(wǎng)絡(luò)管理分系統(tǒng)負(fù)責(zé)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行、管理工作,。
　　
　　利用GSM的話音通道設(shè)計(jì)移動(dòng)監(jiān)控定位系統(tǒng)時(shí),，可根據(jù)移動(dòng)終端數(shù)量和實(shí)際需求隨意添加、刪除信道數(shù)和業(yè)務(wù)功能,，還可組成簡(jiǎn)單的點(diǎn)—點(diǎn)移動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng),，例如用于家庭監(jiān)控等。

3．2　利用GSM的SMS通信的設(shè)計(jì)方法
　　
　　SMS（短消息業(yè)務(wù)）是GSM網(wǎng)的一項(xiàng)增值業(yè)務(wù),，他通過(guò)控制信道傳輸數(shù)據(jù),，支持點(diǎn)—點(diǎn)消息業(yè)務(wù)及消息廣播業(yè)務(wù)等多種方式。通過(guò)SMS傳輸數(shù)據(jù)的移動(dòng)監(jiān)控定位系統(tǒng)如圖3所示,。

　　與圖1不同的是,，移動(dòng)終端的數(shù)據(jù)通過(guò)SMS全部發(fā)送到短消息業(yè)務(wù)中心，系統(tǒng)監(jiān)控中心通過(guò)中繼線路（如DDN）從短消息業(yè)務(wù)中心獲取數(shù)據(jù),。通過(guò)SMS傳輸數(shù)據(jù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
　?。?）信道建立時(shí)間短，數(shù)據(jù)傳輸速率快,；
　?。?）不占用話音信道，通話時(shí)不影響數(shù)據(jù)傳輸,；
　?。?）由于不占用話音通道，通信費(fèi)用低廉,；
　?。?）通過(guò)短消息廣播業(yè)務(wù)，可提供點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳送,；
　?。?）系統(tǒng)擴(kuò)容方便。
　　
　　另一方面,，由于控制信道的傳輸速率為781 kb／s,，所以數(shù)據(jù)傳輸速率不可能很快。SMS還受信息長(zhǎng)度的限制,，點(diǎn)—點(diǎn)信息長(zhǎng)度為140 B,，消息廣播業(yè)務(wù)信息長(zhǎng)度為82 B，這就決定了傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不能太長(zhǎng),，他適用于信息量少而通信頻繁的系統(tǒng)應(yīng)用,。此外，隨著系統(tǒng)容量增加,，SMS還會(huì)加重GSM網(wǎng)絡(luò)控制信道的負(fù)擔(dān),。

3．3　利用GSM的高速數(shù)據(jù)通道通信的設(shè)計(jì)方法
　　
　　在以上2種數(shù)據(jù)傳送手段中,，數(shù)據(jù)速率都較慢，只適合傳輸諸如GPS數(shù)據(jù),、報(bào)警信息,、控制信息等較短的數(shù)據(jù)，若傳輸監(jiān)控圖像,、移動(dòng)終端下載地理信息就比較困難，為此,，需要進(jìn)一步提高GSM通信網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速率,。GRPS（通用分組無(wú)線服務(wù)）是最近興起的一種新技術(shù)，他通過(guò)在原有GSM網(wǎng)上添加協(xié)議關(guān)口和改動(dòng)少量設(shè)備,，就可以提供高達(dá)115．2 kb／s的數(shù)據(jù)傳輸速率,，GRPS支持X．25，TCP/IP等協(xié)議?，F(xiàn)在世界上許多大公司都在抓緊開發(fā)GRPS功能,，國(guó)內(nèi)東方通信公司和Motorola公司在合作開發(fā)GRPS手機(jī)和相關(guān)設(shè)備。提高GSM數(shù)據(jù)傳輸速率的另外一種技術(shù)稱為EDGE（增強(qiáng)數(shù)據(jù)速率）,，他可支持384 kb／s的數(shù)據(jù)速率,。
　　
　　在以上3種設(shè)計(jì)方法中，利用GSM的GPRS或EDGE提供的高速數(shù)據(jù)通道通信是比較理想的一種方式,，目前正在研究開發(fā)過(guò)程中,，GSM的話音通道應(yīng)用最普及，但通信費(fèi)較高,，利用SMS業(yè)務(wù)傳輸數(shù)據(jù)是最經(jīng)濟(jì),、合理的方法，而且SMS業(yè)務(wù)也正在逐步走向普及,。

4　移動(dòng)監(jiān)控定位系統(tǒng)的業(yè)務(wù)功能
　　
　　基于GSM通信網(wǎng)設(shè)計(jì)的移動(dòng)監(jiān)控定位系統(tǒng)可提供以下幾種功能：
　　
　?。?）定位功能　通過(guò)移動(dòng)終端發(fā)送的GPS信息，監(jiān)控中心可對(duì)移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)的跟蹤定位,，監(jiān)控移動(dòng)目標(biāo)的行使速度,、運(yùn)行狀態(tài)，并且可以通過(guò)GIS系統(tǒng)在地圖上實(shí)時(shí)顯示運(yùn)動(dòng)軌跡,；相反,，監(jiān)控中心通過(guò)地圖可查詢區(qū)域內(nèi)車輛的有關(guān)資料，如車輛牌照,、單位名稱,、司機(jī)姓名、行使速度等,。
　?。?）調(diào)度指揮功能　因?yàn)楸O(jiān)控中心掌握各個(gè)移動(dòng)目標(biāo)的地理位置和運(yùn)行狀態(tài),，可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)度指揮。例如在出租車運(yùn)營(yíng)中采用此系統(tǒng),，監(jiān)控中心可根據(jù)客戶叫車電話通知附近車輛前去服務(wù),。
　　（3）報(bào)警功能　移動(dòng)終端發(fā)送的報(bào)警信息分為自身故障報(bào)警信息和突發(fā)事件報(bào)警信息2種,，以長(zhǎng)途客運(yùn)車為例,，自身故障報(bào)警包括車輛漏油、發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)異常等,；突發(fā)事件報(bào)警信息包括行車途中遭遇路橋坍塌,、交通事故、攔路搶劫等,。當(dāng)出現(xiàn)警情時(shí),，監(jiān)控中心可根據(jù)客車的報(bào)警信息分類處理，通過(guò)與110,、120聯(lián)網(wǎng)及時(shí)通知交通,、公安部門。
　?。?）視頻監(jiān)控功能　通過(guò)加裝攝像頭,，監(jiān)控中心可隨時(shí)查看移動(dòng)目標(biāo)的視頻圖像并進(jìn)行錄像，如可監(jiān)視長(zhǎng)途客運(yùn)車司機(jī)在途中有無(wú)違規(guī)拉客,、拒載行為,，若車內(nèi)發(fā)生搶劫、偷盜等犯罪事件,，可通過(guò)錄像回放協(xié)助破案,，等等。
　?。?）通話功能　當(dāng)采用SMS或高速數(shù)據(jù)通道傳輸64數(shù)據(jù)時(shí),，在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，移動(dòng)終端還具有正常GSM數(shù)字電話功能,。
　?。?）導(dǎo)向功能　在移動(dòng)車內(nèi)安裝GIS系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)車輛自我導(dǎo)向功能,，而且全國(guó)漫游,。
　　（7）歷史資料查詢功能　用戶可以通過(guò)監(jiān)控中心的記錄查詢移動(dòng)終端的歷史情況,，如查詢車輛在過(guò)去某個(gè)時(shí)間的位置,、速度、狀態(tài)等數(shù)據(jù),，并可進(jìn)行運(yùn)行軌跡回放,。
　　
　　在實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,，針對(duì)不同的用途，系統(tǒng)可繁可簡(jiǎn),，小到點(diǎn)—點(diǎn)的監(jiān)控,，大到幾百個(gè)移動(dòng)終端的監(jiān)控定位系統(tǒng)，業(yè)務(wù)功能如GPS定位,、視頻圖像監(jiān)控等也可根據(jù)需要進(jìn)行添加或刪除,。

5　結(jié)　語(yǔ)
　　
　　移動(dòng)監(jiān)控定位系統(tǒng)在我國(guó)有很大的市場(chǎng)潛能，近幾年在全國(guó)各地建起了不同形式的移動(dòng)監(jiān)控定位系統(tǒng),，如GPS車輛跟蹤系統(tǒng),、移動(dòng)指揮調(diào)度系統(tǒng)、車輛導(dǎo)航系統(tǒng)等,。2000年5月，上海市建成了公用移動(dòng)GPS系統(tǒng),，他使用GSM作為通信平臺(tái),，為上海以及華東地區(qū)的用戶提供GPS定位及監(jiān)控信息服務(wù)，用戶只需要購(gòu)買GPS車載設(shè)備就可以加入網(wǎng)絡(luò),。北京市也已建成GSM／GPS衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng),，他以衛(wèi)星通信為基礎(chǔ)，可提供高精度的三維定位信息,，將向公眾開放靜態(tài)車
輛防盜,、動(dòng)態(tài)車輛追蹤等服務(wù)。
　　
　　另外,，國(guó)內(nèi)許多通信網(wǎng)絡(luò)公司可以提供GPS接收機(jī),、GSM／GPS一體機(jī)、GIS系統(tǒng),、系統(tǒng)監(jiān)控軟件平臺(tái)及整套系統(tǒng)解決方案,，但由于剛剛起步，系統(tǒng)設(shè)計(jì)還存在許多問(wèn)題,，例如：監(jiān)控軟件功能比較落后,，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)處理能力較差；數(shù)據(jù)通信格式不統(tǒng)一,，不同廠商間的產(chǎn)品不兼容,；由于監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線傳輸，多數(shù)系統(tǒng)未采取加密措施,，監(jiān)控定位信息很容易被截獲等,。

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作者：孫增軍　胡延平