知网查重论文样例--基于GPS的车辆管理系统研究现状
军事科技的不断发展与进步,促进了军方对军事目标导航定位的实时性和精度需求的提升。因此,美国国防部在上世纪七十年代整合其海陆空三军资源,开展了第二代导航卫星系统即导航星全球定位系统(NAVSTARGPS)的联合研制项目,而这个项目由美国国防部内部的一个联合办公室(JPO)来具体负责和实施[6]。
全球定位系统GPS的建设过程主要分为三个阶段:即初期的相关方案论证阶段、中期的工程项目研制阶段和后期的生产作业和发射运行阶段。GPS系统最终在1994年3月正式建成并部署完毕,该工程总投入达到二百亿美元规模以上,目前运行的GPS系统主要由四种不同类型的四十八颗GPS卫星构成[7]。
美国全球定位系统GPS具备两种不同类型的导航信号即C/A码和P/Y码。其中C/A码导航信号主要应用领域为民用,它的码速率一般为1.023Mbps,每间隔一毫秒可重复使用一次,因其具有快速捕获导航信号的功能而被称作捕获码[8]。因美国国家利益的存在与驱动作用使其使用性具有一定的选择性,并将其定位精确度降到百米水平,在美国觉得必要时可能会暂时关闭其服务。与之相对的P/Y码则是精确加密码,它的码速率能达到10Mbps以上,其主要服务对象是美国和美国盟国的军方,其主要任务是为服务对象提供高精密的定位服务(PPS)。因此P/Y码具有结构复杂且较难捕获的特性,其所采取的加密措施通常被称为“反欺骗”,加密以后的P/Y码信号抗干扰能力比C/A码信号强约20dB,从而能满足军事服务所需的可靠和安全要求,避免敌对方发射的伪信号对GPS系统的干扰等不利现象的发生[9]。
GPS系统建成与使用已经过很长一段时间了,随着科技的发展和更新,原有的GPS系统已显疲态和落后,需要对其进行现代化的改造,GPS系统现代化改造方案同样由民用和军用两方面组成[10]。在民用领域,其目标是尽可能提升GPS的国际竞争力,最大程度的抢占GPS民用市场,而采取的主要措施之一就是解除对GPS民用信号的SA干扰,将民用导航精度从原来的百米精度水平提升到现阶段的20m精度,将来的最终目标是实现十米精度水平;同时为了降低电离层误差和提高民用导航精度,系统新增加了两种民用信号便于民用用户的双频接收。而在军用领域,改造的主要目标就是实现定位信号抗干扰能力和定位系统生存能力的全面提升,从而确保在发生战争或战争危机时,能杜绝敌对势力对GPS导航信息的使用以及其对GPS系统的恶意攻击等情况的发生。目前所采取的改进措施有:实现军码和民码信号的完全隔离与独立;新增军用信号种类来增强导航信号强度;综合运用空间段、地面段和用户段的增强措施来提高GPS系统的抗干扰能力[11]。
GPS系统并不是唯一的全球定位系统,与之相对的还有俄罗斯的GLONASS系统[12]。从系统结构的构成、导航信号定位原理和服务方式等方面来看,GLONASS系统和GPS系统具有一定的相似性,但两者在参考时间和参考坐标、广播星历内容、卫星信号调制方式等方面存在着差异。GLONASS系统与GPS系统虽是同时代的竞争产品,但不可否认的是无论在政治、军事还是在经济方面,GLONASS系统所取得的成就均无法与GPS系统相媲美。
为了打破美国在全球卫星定位系统领域的垄断,同时也为了欧洲国家的国家发展战略考虑,欧洲国家应该拥有独立自主的导航卫星系统。因此,欧盟成员国在多次商讨和协商之后,终于在二十一世纪初统一了意见并达成了合作协议,自此欧洲民用导航卫星伽利略计划正式启动。与GPS系统一样,伽利略系统也分三个阶段来实施:二十一世纪头五年是系统的方案设计和开发阶段,该阶段的主要任务做技术储备;随后两年的主要任务是进行卫星部署和试运行;完成上述步骤之后系统将开始提供卫星导航和商业运作服务。欧盟为该系统开发提供的研究经费为三十四亿欧元,其中前期开发测试的相关费用就不少于十一亿欧元。伽利略计划的终极目标是建成一个独立且能实现与GPS和GLONASS这两个系统兼容的民用导航卫星系统,它提供的主要服务由局部辅助信息和搜救信息服务两部分构成,其综合性能要超越现有的GPS系统。
我国车载GPS应用起源于上世纪九十年代初期,从其发展全过程来看,主要经历了三起两伏阶段。
从上世纪九十年代初期开始,众多单位和公司纷纷涉足到车载GPS应用开发当中,而这一阶段出现的车载GPS应用系统具有很强的使用范围限制,因为它们基本上都是基于特定集团用户定制开发的,系统容量均达是很大。
上世纪九十年代中期,数字移动通信技术得到了飞速发展,这也使得车载GPS应用系统开始成型。当然此时的应用系统仍属于专网系统,这也限制了系统产品化程度的提高,其功能和质量均没有获得用户认可,从而在一定程度上阻碍了GPS市场的启动与发展。
上世纪末以来,GSM移动网络的大范围覆盖和短信息功能的推广,极大地促进了公众网GPS系统的快速发展。与此同时,因多种原因部分地方政府开始规划与引导车载GPS应用系统的发展,这使得车载GPS应用系统能在短时间内得到较大规模的普及。
随着国民经济的迅猛发展,高速公路越来越发达,汽车成为人们重要的交通工具之一,它给人们的出行带来了许多方便,现在汽车也进入了许多家庭,使城市的现代化建设呈现了欣欣向荣的景象,同时,这对车辆的安全、道路的建设、交通的管理带来了许多问题。
综上所述,将GPS、GPRS技术运用到我国的交通运输行业具有十分重要的意义。它可以提高交通运输的安全性、可靠性,推进我国智能化交通的不断发展。当前我国车载GPS应用系统发展所面临的技术问题:
(1)相关产品缺乏统一的国家技术标准。国家技术标准的缺失使得提供GPS应用系统服务的厂商各自为战,从而使GPS应用产品在功能和技术指标上难以实现真正兼容。这样对车载GPS应用系统全行业而来说,很难实现产品的规模化生产和规范化研发,厂商之间更不可能形成良性竞争和发展,同时产品的质量和售后维护等也得不到有效控制,用户的比较余地较少。
(2)系统采用的地理信息标准不一致。厂商推出的系统一般均使用自己开发制作完成的电子地图,而这些电子地图相互之间一般不存在兼容性。在使用电子信息绘制相应的电子地图时,因保密需要、主权保护和产权保护等多方面因素的诸多限制,造成了地理信息系统所存在的制作投入大、开发周期长等问题,以至于其发展脚步难以跟上城市建设的步伐,出现地理信息具有滞后性现象。地理信息系统的滞后性已在一定程度上阻碍了车载GPS应用系统的多领域应用和推广。
(3)在具体实施过程中,地区和行业间缺乏统筹或整体规划,经常出现重复和浪费建设现象,对相关资源的使用率不是很高。每一个特定区域内的专网GPS系统都会占用一定范围内的无线电频率,且其所占用的频率资源不能与其它系统实现共享,而无线电频率资源是非常有限和宝贵的。因此,地区或行业间统一规划的缺失和重复建设行为,会极大地浪费宝贵的无线电频率资源,长此以往会造成以后无可用频率现象的出现。更让人担心的是频率资源的不合理使用,会严重干扰民航通信系统和其他重要通信系统的正常通讯,从而会给人民的生命和财产安全带来严重的隐患。
目前国内的车载GPS监控系统主要功能包括以下两个方面:一是向车辆设备和驾驶员提供道路导航服务;二是对某些特殊车辆开展实时监控服务和管理。而上述两方面功能的实现均离不开相应的系统管理软件。通常所说的GPS监控管理系统是以全球卫星定位技术为依托,并结合全球移动通信、地理信息系统、计算机网络通信等技术,在全球移动通信网覆盖范围内实现对运输车辆运行状态的远程监控,并将车辆和人员的实时数据信息通过移动通信网络向监控中心传送,最终使数据信息在监控终端电子地图上直观地显示出来。