【正文】 該包括以下幾功能部分： (1)GPS 數(shù)據(jù)獲?。簽榱舜_定公交車位置經(jīng)緯度信息，需要將 GPS 模塊得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收。實(shí)現(xiàn)監(jiān)控人員對(duì)運(yùn)行公交車的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。 (3)互聯(lián)網(wǎng)：移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控中心數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉蛄?，主要功能是將移?dòng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送來的信息傳輸?shù)奖O(jiān)控中心服務(wù)器端，供監(jiān)控人員獲取。移動(dòng)設(shè)備需要將受到的信息準(zhǔn)確及時(shí)的發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)。 (2)3G 網(wǎng)絡(luò)：這一部分是由電信運(yùn)營商提供的， 本系統(tǒng)選用電信公司的 3G 網(wǎng)絡(luò)。 各部分的組成和作用 (1)車載端：系統(tǒng)車載端是由控制單元、 GPS 模塊、 3G 模塊組成。 [11] 圖 硬件系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案 系統(tǒng)的 硬件電路組成 圖 監(jiān)控系統(tǒng)總體硬件電路示意圖 移動(dòng)終端設(shè)備 監(jiān)控中心服務(wù)器 監(jiān)控中心管理端 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 該智能公交監(jiān)控系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)主要包括四個(gè)部分：車載端、 3G 網(wǎng)絡(luò)、 Inter 和監(jiān)控中心端。這樣就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)公交車位置和車上情況進(jìn)行監(jiān)控，及時(shí)了解車輛位置和車上狀況，并在需要時(shí)對(duì)公交車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)度和控制。車載端軟件系統(tǒng)選用嵌入式 linux 作為軟件開發(fā)平臺(tái)。硬件系統(tǒng)為了解決運(yùn)算和 I/O 控制問題，可以采用嵌入式系統(tǒng)，通過在嵌入式平臺(tái)上構(gòu)建支持網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議棧的嵌入式系統(tǒng)，可 以很好的解決網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的很多內(nèi)容。對(duì)于擴(kuò)展數(shù)據(jù)傳輸，如車輛緊急故障警報(bào)，短消息語音播放等功能可以通過控制 3G 模塊實(shí)現(xiàn)，也可以通過專用模塊實(shí)現(xiàn)。 可以通過 GPS 模塊來采集衛(wèi)星數(shù)據(jù)，進(jìn)而傳輸經(jīng)緯度、到站時(shí)刻 等數(shù)據(jù)，但是需要一個(gè)具有很強(qiáng)數(shù)據(jù)處理能力和可以控制的接口的微處理器。 該系統(tǒng)須滿足公交車運(yùn)行過程中經(jīng)緯度信息和車上視頻的實(shí)時(shí)傳輸，利用 3G模塊把由 GPS模塊定位得到的經(jīng)緯度信息和攝像頭所錄視頻及時(shí)的傳送到控制中心的服務(wù)器，傳送之前需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分離、封裝處理，然后通過 3G 數(shù)據(jù)鏈路聯(lián)接到 Inter，進(jìn)而訪問監(jiān)控中心服務(wù)器的目的。 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 第三章 智能公交監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案 經(jīng)過調(diào)查問卷，了解到人們?nèi)粘３鲂袑?duì)公交車的需求，結(jié)合實(shí)際無線通信技術(shù)的水平，本章對(duì)智能公交系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體目標(biāo)進(jìn)行了概括，提出了硬件和軟件的具體解決方案。 本章小結(jié) 本章主要對(duì)美國的全球定位系統(tǒng) GPS 和 3G 通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)、協(xié)議、特點(diǎn)及工作原理進(jìn)行了詳細(xì)闡述。監(jiān)控中心和終端設(shè)備的各種數(shù)據(jù)和類型都要經(jīng)過 3G 模塊、 SGSN、 GGSN和 Inter。激活過程用于激活口協(xié)議，使數(shù)據(jù)能以 IP 數(shù)據(jù)報(bào)的形式傳送，通過激活過程， 3G 無線模塊與 GGSN 建立一條邏輯通路，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。監(jiān)控中心須接入互聯(lián)網(wǎng)且具有固定和真實(shí)的 IP。下面對(duì)原理進(jìn)行說明，終端設(shè)備將數(shù)據(jù)送入 3G 無線模塊，無線模塊將數(shù)據(jù)進(jìn)行分組，通過 3G 網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)送到監(jiān)控中心的服務(wù)器。 PDSN 節(jié)點(diǎn)為 cdma20201X 接入 Inter 的接口模塊 。 cdma20201X 新增接口為： A8 接口：傳輸 BS 和 PCF 之間的用戶業(yè)務(wù)； A9 接口：傳輸 BS 和 PCF 之間的信令信息； A10 接口：傳輸 PCF 和 PDSN 之間的用戶業(yè)務(wù)； A11 接口：傳輸 PCF 和 PDSN 之間的信令信息； A10/A11 接口是無線接入網(wǎng)和分組核心網(wǎng)之間的開放接口。 BSC 可對(duì)對(duì)個(gè) BTS 進(jìn)行控制； Abis 接口用于 BTS 和 BSC 之間連接； A1 接口用于傳輸 MSC 與 BSC 之間的信令信息； A2 接口用于傳輸 MSB 與 BSC 之間的話音信息； A3 接口用于傳輸 BSC 與 SDU(交換數(shù)據(jù)單元模塊 )之間的用戶話務(wù) (包括語音和數(shù)據(jù) )和信令； A7 接口用于傳輸 BSC 之間的信令，支持 BSC 之間的軟切換。而以MSC/VLR 為核心的網(wǎng)絡(luò)部份，支持話音和增強(qiáng)的電路交換型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，與 IS95一樣， MSC/VLR 與 HLR/AC 之間的接口基于 ANSI41 協(xié)議。 CDMA2020 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組成 cdma20201X 網(wǎng)絡(luò)主要有 BTS、 BSC 和 PCF、 PDSN 等節(jié)點(diǎn)組成。 CDMA2020 簡(jiǎn)介 CDMA2020 是由窄帶 CDMA(CDMA IS95）技術(shù) 研發(fā) 發(fā)展而來的 ，是一種 寬帶 CDMA 技術(shù)，也稱為 CDMA MultiCarrier，是由美國高通北美公司為主導(dǎo)提出，摩托羅拉、三星和 Lucent 都有參與，韓國成為該標(biāo)準(zhǔn)的主導(dǎo)者。 [8] 基于 3G 的通信結(jié)構(gòu)、協(xié)議及數(shù)據(jù)流程 根據(jù)無線接口技術(shù)的不同，現(xiàn)有 3G 技術(shù)可以分為聯(lián)通的 WCDMA 技術(shù)，電信的 CDMA2020 技術(shù)和移動(dòng)的 TDSCDMA 技術(shù)。 第三階段： 3G 發(fā)展后期，無法升級(jí)的 2G 移動(dòng)交換中心 、 GPRS 接口服務(wù)器 逐步退網(wǎng)，形成統(tǒng)一的 3G 核心網(wǎng)。第二階段： 3G 發(fā)展中期， 2G、 3G 共用核心網(wǎng)，升級(jí) 2G 的 部分 MSC 為MSC Server， GPRS SGSN 為 3G SGSN，支持 3G 用戶的接入；同時(shí)可以通過 3G 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 設(shè)備的 A 接口和 Gb 接口將部分 2G BSS 接入 3G 核心網(wǎng)。在演進(jìn)的過程中，既要考慮充分利用現(xiàn)網(wǎng)資源，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)平滑演進(jìn)，又不能影響業(yè)務(wù)運(yùn)行和業(yè)務(wù)質(zhì)量。為了提供這種服務(wù)，無線網(wǎng)絡(luò)必須能夠支持不同的數(shù)據(jù)傳輸速度，也就是說在室內(nèi)、室外和行車的環(huán)境中能夠分別支持至少 2Mbps（兆比特 /每秒）、384kbps（千比特 /每秒）以及 144kbps 的傳輸速度（此數(shù)值根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境會(huì)發(fā)生變化）。 3G是指將無線通訊與互聯(lián) 網(wǎng)等多媒體技術(shù)結(jié)合的新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)，目前 3G 存在四種標(biāo)準(zhǔn)： CDMA2020， WCDMA， TDSCDMA， WIMAX。 [7] 3G 技術(shù) 3G 概述 第三代移動(dòng)通信技術(shù)（ 3rdgeneration， 3G），指支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊苿?dòng)通信技術(shù)。 載波相位差分可使定位精度達(dá)到厘米級(jí)。這種差分，能得到米級(jí)定位精度，如沿海廣泛使用的“信標(biāo)差分” [6] 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 載波相位差分技術(shù)又稱 RTK（ Real Time Kinematic）技術(shù)，是實(shí)時(shí)處理兩個(gè)測(cè)站載波相位觀測(cè)量的差分方法。在基準(zhǔn)站上，觀測(cè)所有衛(wèi)星，根據(jù)基準(zhǔn)站已知坐標(biāo)和各衛(wèi)星的坐標(biāo)，求出每顆衛(wèi)星每一時(shí)刻到基準(zhǔn)站的真實(shí)距離。位置差分定位技術(shù)適用范圍是用戶與基準(zhǔn)站間的距離在 100km 以內(nèi)。 經(jīng)計(jì)算得到的 坐標(biāo)已消去了用戶站和基準(zhǔn)站之間的誤差，這些誤差是由 SA影響、衛(wèi)星軌道誤差、大氣影響等造成的，從而提高了定位的精確度。 X=X2+△ X； Y=Y2+△ Y： Z=Z2+△ Z； 其中 X， Y， Z：修正之后車輛所在位置的經(jīng)緯度坐標(biāo)。 △ X=X0Xl； △ Y=Y0Y1； △ Z=Z0Zl 其中 : X0， Y0， Z0：實(shí)測(cè)的坐標(biāo)； X1， Yl， Z1：其它方法求得的基準(zhǔn)站精確坐標(biāo)； △ X，△ Y，△ Z：基準(zhǔn)站點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)修正值。由于存在著時(shí)鐘誤差、軌道誤差、大氣影響、 SA 影響、多徑效應(yīng)等其它誤差，解算出的坐標(biāo)與基準(zhǔn)站的已知坐標(biāo)是有偏差的。[5] 這是一種很簡(jiǎn)單的差分方法，用任何一種 GPS 接收機(jī)都可以改裝或組成這種系統(tǒng)。不同的是，改正數(shù)的內(nèi)容變了，定位的精度也不相同。距離差分又分為兩類：載波相位差分和偽距差分。 DGPS 一般可分為單基站 DGPS、多基準(zhǔn)站區(qū)域 DGPS、廣域 DGPS和全球 DGPS，全球 DGPS 正在醞釀中。該差值通常稱為 PRC（偽距離修正值），基準(zhǔn)站將此數(shù)據(jù)傳送給用戶接收機(jī)作誤差修正，從而提高了定位精度。 由以上四個(gè)方程式即可以計(jì)算出接收機(jī)的鐘差 Vto 和測(cè)試點(diǎn)的坐標(biāo) x， y， z。 Vti(i=l， 2， 3， 4)：由衛(wèi)星星歷提供的衛(wèi)星 1， 2， 3， 4 的衛(wèi)星的鐘差。（等于光速） 四個(gè)方程中各個(gè)參數(shù)意義如下： x， y， z：待測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)。 △ ti (i= 4) 分別為衛(wèi)星 4 的信號(hào)傳播到接收機(jī)需要的時(shí)間。 如圖所示： 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 如果 T 時(shí)刻放置 GPS 接收機(jī)在地面待測(cè)點(diǎn)，可以測(cè)定信號(hào)傳播到接收機(jī)的時(shí)間△ t，可以確定四個(gè)方程式： 上述四個(gè)方程式中測(cè)試點(diǎn)的坐標(biāo) x、 y、 z 和 Vto 為未知參數(shù)，其中 di=c*△ ti (i= 4)。 (3)地面支撐系統(tǒng)： 1 個(gè)主控站， 3 個(gè)注入站， 5 個(gè)監(jiān)測(cè)站。 (2)用戶設(shè)備部分：如車載終端。在全球任何地方、任何時(shí)間都可觀測(cè)到 4 顆以上的衛(wèi)星，衛(wèi)星中可以預(yù)存導(dǎo)航信息， GPS 的衛(wèi)星因?yàn)榇髿饽Σ恋葐栴}，隨 著時(shí)間的推移，導(dǎo)航精度會(huì)逐漸降低。 GPS 組成及其定位原理 GPS 組成及其定位原理 GPS 的空間部分是由 24 顆衛(wèi)星組成（ 21 顆工作衛(wèi)星； 3 顆備用衛(wèi)星），它位于距地表兩萬多千米的上空，運(yùn)行周期為 12h。 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 第二章 GPS 與 3G 技術(shù) 該設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要用到的模塊包括 GPS 定位模塊和 CDMA2020 通信模塊。 本章小結(jié) 本章主要對(duì)研究課題的發(fā)展?fàn)顩r和背景進(jìn)行概括總結(jié)，并對(duì)課題研究的必要性進(jìn)行了說明。 (2)硬件電路部分： GPS 模塊、 3G 模塊，主控單元模塊 (3)軟件設(shè)計(jì)部分：車載終端、監(jiān)控中心的軟件設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)主要包括嵌入式系統(tǒng)的選擇、 TCP 套接字的設(shè)計(jì)。 [2] 課題的研究?jī)?nèi)容和目標(biāo) 研究?jī)?nèi)容 本文對(duì)智能交通系統(tǒng)中用到的通信技術(shù)進(jìn)行分析研究，對(duì)比不同通信方式的優(yōu)缺點(diǎn)，選用以 3G 通信方式為基礎(chǔ)的 GPS 車輛定位監(jiān)控系統(tǒng)的解決方案，并對(duì)系統(tǒng)中用到的 3G 技術(shù)和 GPS 技術(shù)的原理進(jìn)行了分析說明。另一方面，可以提高公交部 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 門的服務(wù)質(zhì)量和 企業(yè)形象，實(shí)現(xiàn)公交運(yùn)營管理、調(diào)度的智能化和現(xiàn)代化。向車輛監(jiān)控中心發(fā)送實(shí)時(shí)的公交車中的視頻影像，可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)車輛上緊急情況、司機(jī)的不規(guī)范操作、乘客的逃票行為。 本公交管理系統(tǒng)欲達(dá)到的效果： 一是站點(diǎn)自動(dòng)報(bào)站，利用 GPS 定位 技術(shù)和 3G 通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車輛經(jīng)緯度的采集實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)站，并且把信息發(fā)送給車輛監(jiān)控中心。近幾年車輛的迅猛發(fā)展，給人們的生活帶來很大的方便，同時(shí)也給環(huán)境帶來了很大的壓力，因此我國鼓勵(lì)市民綠色出行，盡量少開私家車，乘坐公交車或地鐵或騎自行車上下班。本課題在現(xiàn)有無線通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的情況下，結(jié)合我國移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，提出了以 GPS、 3G、 CDMA 等通信技術(shù)為基礎(chǔ)的城市智能公交管理系統(tǒng)。[1] 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 及研究意義 國外研究現(xiàn)狀 近幾年機(jī)動(dòng)車輛數(shù)量的迅猛增長，給城市道路交通帶來了很大的壓力。這 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 些信息系統(tǒng)之間的通信須依靠快速、穩(wěn)定、高效的通信鏈路實(shí)現(xiàn)，依靠傳統(tǒng)的交通尋呼臺(tái)方式、數(shù)字集群通信方式和蜂窩數(shù)字分組傳輸方式是不能夠?qū)崿F(xiàn)的。 (3)面向社會(huì)公眾的信息平臺(tái)。 (2)面向司機(jī)們的信息。 智能交通系統(tǒng)建設(shè)包括三部分內(nèi)容： (1)面向交通管理者的信息發(fā)布。智能交通系統(tǒng)建立在先進(jìn)的無線通信技術(shù)上，車輛 、行人都移動(dòng)之中的，所以無線移動(dòng)通信技術(shù)已經(jīng)成為智能交通系統(tǒng)的重要組成。 智能交通系統(tǒng)中無線通信技術(shù)的發(fā)展 在近幾年，隨著通信技術(shù)的發(fā)展， 3G 牌照的發(fā)放，智能手機(jī)的興起，無線通信網(wǎng)絡(luò)提供的業(yè)務(wù)正在從以語音為主、數(shù)據(jù)傳輸為輔轉(zhuǎn)化到以數(shù)據(jù)傳輸為主語音為輔，變得越來越智能化、數(shù)字化、全球化。s actual road conditions, make use of 3G works, GPS works and the Inter and other modern munication technology programs bining, this paper presents the design of urban bus intelligent monitoring solutions designed to achiev