摘 要：本文简要介绍了GPS系统对车辆进行科学的、系统的、综合的管理，通过实时监控和处理车辆定位、统一调度指挥，实现城市照明管理现代化。
关键词 GPS系统 车辆管理 通信功能
一、GPS系统简介
GPS是全球卫星定位系统(Global Positioning System)的简称，是美国于1994年建成，主要用于军事用途的卫星导航与定位。GPS定位技术的出现，特别是在民用领域的应用，给车辆、轮船等交通工具的导航定位提供了具体的实时能力，通过车载GPS接收机，驾驶员能够随时知道自己的具体位置；通过车载电台将GPS定位信息发送给调度指挥中心，控制中心能及时掌握车辆的具体位置和运行情况。目前，GPS已广泛应用于各个领域，并发挥出巨大的社会效益和经济效益。
GPS在城市道路照明领域的应用，主要用于维护车辆的运行管理。随着城市建设的发展，路灯设施不仅遍布城市大街小巷，并且不断向城乡结合部以及城区外拓展，使得路灯维护车辆的运行范围越来越广，运行成本越来越高，运行管理的难度也越来越大。采用GPS管理技术可以对车辆进行科学的、系统的、综合的管理，通过实时监控和处理车辆定位、统一调度指挥、掌握车辆运行情况，对于提高管理效率、降低维护成本、实现城市照明管理现代化，具有十分重要的意义。
二、GPS车辆管理系统的组成
GPS车辆管理系统是一个以地理信息系统(GIS)为平台，车辆定位信息为依据，以无线通信为媒介的综合信息技术应用系统，是利用GPS接收机、无线通信、地理信息技术对移动车辆进行监控、调度、指挥的新型车辆管理系统。GPS系统由控制中心、车载移动终端、 无线通信网络三部分组成。
控制中心是整个系统的核心，由计算机及其网络组成，采用无线通讯技术，通过呼叫应答、调度派单的形式，实现车辆调度指挥。结合GIS地理信息，接收车载移动终端上传的车辆信息，跟踪和显示车辆定位以及车辆运行情况，实现对管辖区域内的车辆进行远程调度和监控管理。
车载移动终端是指被监控车辆和安装在车辆上的GPS设备，由GPS接收单元、无线通信单元、控制单元、显示单元以及天线组成。车载移动端通过无线通信网络与控制中心进行双向信息传输，接收GPS卫星定位信号，对车辆状态进行跟踪检测，并将检测信息传送到控制中心，同时接收控制中心的调度指挥信息。
无线通信网络是车载移动终端与控制中心信息交互的通道，完成控制中心调度指令及时、准确地传送给车载移动终端，以及车载移动终端的GPS定位信息（精度、纬度、时速和航向等）、应答信息或请求服务等信息准确及时回传给控制中心，完成控制中心和车载移动终端之间信息传输。
三、监控中心的主要功能
控制中心由服务器和控制工作站组成，由GIS和GPS应用管理软件构成软件平台，接收、处理和显示车载移动终端回传定位信息，并具有以下功能。
(1)GIS电子地图功能
采用GIS地理信息电子地图作信息平台，能够反映区域内交通道路以及地形、地物等标志，具备无级缩放功能、鹰眼功能、平滑快速移动功能、道路动态标注功能、标记自动避让功能、经纬度显示功能、地物查询功能以及电子地图的编辑修改和打印功能等。
(2)GPS监控显示功能
根据车载移动终端回传的车辆定位信息，按照一定的要求，实时、动态、准确的显示在当前电子地图的窗口中、并具有多窗口功能，多目标、分组监控功能、单目标锁定跟踪和地图自动切换功能、界限设定和报警功能、显示目标轨迹功能、误差调整功能以及多种形式的报警提示功能等。
(3)数据查询功能
目标车辆信息应能按照一定的数据库形式记录、保存，以供后期调用，并按照一定的表格形式进行显示和查询，具有目标车辆信息查询功能、历史数据回放功能、GPS监控调度操作功能、定时呼叫功能、车辆调度功能、监控通话功能等。
(4)数据库管理功能
数据库管理功能是一组功能完善的操作工具，具有维护和操作简单的特点，应具有车载终端的添加、修改和删除功能、车辆信息的添加和修改和删除功能、系统管理员权限的设置功能、日志查询和维护功能、车辆移动终端轨迹查询和维护功能、报表打印功能、记费报表生成和打印功能等(如通信费、车载终端通信费，车辆油料消耗等费用)。
四、车载移动终端的主要功能
车载移动终端主要由GPS接收单元、控制单元和无线通讯单元三部分组成，完成GPS车辆数据定位、车载电话通讯、液晶显示调度信息。其中GPS接收单元接收美国全球卫星定位系统(GPS)定位信号源，计算出车辆的伪距信息，提供车辆所在位置的经度、纬度、航向、移动时速等。控制单元完成数据接口、协议、格式转换，文本显示，以及命令设置和功能控制等。无线通讯单元负责完成数据传输、语音通信等。
车载移动终端回传控制中心的数据内容至少应包括：车辆ID号、经纬度、时速、航向、时间、车辆状态等。回传模式应至少具有二种数据回传模式：定时数据回传（按预定的时间间隔回传定位数据）：点名数据回传（按控制中心点名的车辆回传定位数据）。
五、通信系统的主要功能及选择
通信服务系统由通信模块和通信网络组成，其功能主要是在车载移动终端与监控中心之间进行数据传输，确保各车载移动终端发出的车辆GPS信息、传感器信息和中央处理机送出的指令和差分修正信号，在车载移动终端与监控中心之间进行稳定传送。
GPS通讯系统目前广泛采用的是公网GSM（全球移动通讯系统）数字通讯方式，不需要独立建网。其最大的特点是利用我国覆盖面最广、功能最强、用户最多的GSM数字蜂窝移动通信网，作为数据通信网络媒介，实现跨省市的全国性数据双向实时通信。具有通讯成本低、可靠性高、抗干扰能力强、不受通讯线路限制、使用方便、灵活，通讯快捷等优点。
GSM通讯根据数据传输方式的不同，有短信和GPRS（通用无线分组交换）两种模式。短信模式又包括：“点对点”和“点对中心”两种方式。所谓“点对点”短信服务模式，即车载终端和监控中心都采用类似手机的短信收发通信模块。最大的优点是价格低廉，无额外的网络开销，通信成本较低。但该模式有延时时间较长、短信收发通信模块数据处理能力较低的缺点，仅适用于车辆较少的情况。所谓“点对中心”短信服务模式，即短信上行时，车载终端短信通信模块将GPS信息和要发往的目的站信息，以及其它信息一同发给短消息交换中心(SMSC)，再由短消息交换中心转发给互联网短信网关(ISMG)，最后经专线数字数据传送网(DDN)或Interner路由送至监控中心进行处理；短信下行时，监控中心将控制命令、差分修正信号和要发往目的站信息短信，经专线数字数据传送网或Internset路由至互联网短信网关，再经过短消息交换中心，转发给车载终端短信通信模块。它的优点是数据处理能力强，时延小，适用于车辆较多的情况。但该短信服务模式网络开销较大，需自建路由器，申请IP地址。若采用专线数字数据传送网方式，还存在租用线路的费用。
所谓GPRS服务模式，即车载终端的GPS信息上传时，GPRS通信模块将包括GPS信息在内的GPRS分组和专用APN（接入点名）信息，经基站发送到GPRS服务支持节点(SGSN)，服务支持节点与GPRS网关支持节点(GGSN)进行通信，GPRS网关支持节点对分组数据进行相应的处理，再经专用数字数据传送网（DDN）或Internt路由送至监控中心；监控中心控制信息下行时，将标识有车载终端地址的分组数据包，通过专用数字数据传送网或Internet路由，经网关支持节点接收，再转发到服务支持节点，继而传送到车载单元。GPRS是一种向第三代移动通信模式过渡的技术，优点是数据传输速率高，链路建立时间短，数据处理能力强，通信成本低，安全性高。但该GPRS模式网络开销较大，需自建路由器，申请专用APN和IP地址，安装RADIUS Server（认证服务器）。若考虑安全性而采用专线数字数据传送网方式（DDN），还存在租用线路的开销。
根据上述GSM通讯模式的特点，尽管GPRS模式具有比短信模式更多的优点，但是在道路照明车辆管理的GPS系统中，目前选择GSM短信通讯模式的“点对点”方式，或者采用“点对中心”的Internet路由方式，应该是比较经济合理的。