移動目標防范及監控技術
2019-11-03 09:50:24
供稿：網友
移動目標防范及監控技術（周健） 我們都知道，如果要對某個目標無論它是固定的還是移動的實施防范，唯有對其進行實時的、動態的監視和控制。許多年以來，大家都在尋找這樣的技術。在對移動目標的監控方面，多年來經過不斷的探索和實踐，人們一致集中到采用無線場強測量技術的信標定位法和采用全球衛星定位系統的GPS定位這兩種方法上。而經歷了近十年的發展，由于GPS技術所具有無可比擬的顯著特點，以及計算機技術、通信技術的飛速發展，采用GPS全球衛星定位系統具有絕對的優勢。 從1992年誕生的第一套GPS車輛監控試驗系統，到今天能在同一套監控系統中兼容不同的通信手段，實現全國范圍的自動漫游；能夠在脫離通信覆蓋狀態仍保持監控；能夠在衛星信號丟失時也保持監控狀態；從幾年前一套車載終端上萬元人民幣，降至目前的幾千元人民幣。這項技術能形成今天的成果，得益于整個計算機技術和無線通信技術的高速發展。隨著具有全天候、大范圍等顯著特點的GPS技術的推廣應用，特別是設備成本的不斷降低，應用技術的日益完善，已在實際應用中徹底否定了人們的懷疑和顧慮。 1研制與開發 國內用戶日前使用的GPS衛星信號，絕大多數采用美國于九十年代初布署完成的衛星系統所發布的C／A碼。這套衛星系統是美國軍方七十年代出于軍事需要，耗資100多億美元而建設的。美國政府對軍事以外的使用，采用民用C／A碼，并加以干擾。國內有少量用戶使用的是前蘇聯發射的衛星定位信號，但由于前蘇聯的解體，以及隨后俄羅斯的財政狀況，該衛星系統至今尚未完成，現發射的定位信息不及美國全球衛星定位系統所具有的全天候、24小時動態穩定。同時，定位信號接收模塊，后者品種多、價格低廉且性能穩定。 九十年代初，國內GPS全球衛星定位系統在移動目標上的應用非常少，僅有測量部門和少數科研單位，對地球物理、大地測量、精確授時等領域進行科學試驗。多數移動目標的監控和防范均采用無線電場強測量技術及信標法。這種方法是采用在地面建立短距離的無線信號接收站，來接收移動目標上發出的無線信號，由場強和方位角比對，確定目標的大致位置，方法簡便，定位精度由短距離接收站布點密度確定。在一般小城市和不需要大范圍流動的地方適用。從當時的價格講，確實比GPS技術設備投資省。但是，它有4項致命的缺陷： 1）因為數量龐大的無線信號接收站的建設需要大量投資很難在中等以上城市應用。 2）當移動目標脫離信號接收站的接收范圍（一艘700—500米），移動目標失去監控，無法實施防范。 3）系統建成后，無線信號接收站的日常維護費用數額龐大，會增加系統運營費用的巨額支出。 4）由于采用場強測量和方位角確定技術，移動目標的定位精度差，無法達到GPS定位技術的定位精度。 而GPS定位技術，由于其衛星信號是全天候、不受地理位置限制，動態實時地接收衛星信號，監控覆蓋范圍僅受通信信號覆蓋范圍所限制，定位精度在采用DGPS差分技術修正后，能達到米級甚至厘米級以內。 GPS定位技術九十年代初期研制、開發和試驗應用多集中在國內公安部門。 以上海公安車輛GPS／AVL自動定位系統為例。該系統是1995年初立項開發，1996年5月18日正式開通，雖然它目前仍是國內警用系統中覆蓋面積最大、容量最多的一個系統。系統設計容量為600個移動目標，現已有超過400輛警用車和運鈔車，每天在系統中運行。由于受當時公安處警模式和通信線路的影響，當時僅有一個集中調度中心，全市集中處警、集中調度。對全上海市近1萬平方公里的地域，通信系統必然有盲區，增加了中心處警對基層調度話音的使用量。另外，車載設備僅提供定位／報警功能。 1997年以后，隨著公安處警模式的改變，以及全市通信線路的架設完畢，我們對原有系統進行了三項重大改造，使之更加完善和實用。 ①將原有一個中心集中調度和處警，改為利用已建成的全市通信線路設立市局中心到全市各分局中心的連接，建立各分局的分控中心，實現全市集中監控調度，分散處警、分級管理的模式。各分局與市局中心之間數據共享、同步監控。 ②在市局無線通信無法覆蓋的地區，使用各分局的通信系統，擴大了原有監控系統的監控范圍，使在同一個GPS／AVL監控系統中能同時兼容不同的通信網絡，同時市局和各分局實現數據同步傳輸。 ③對原系統中的數字化地圖進行了升級。使用1：2000地圖數據，其精度達到了3米以內；圖層信息增力口到20層，基本包含了全上海市主要地理信息，達到了實時性的要求。 2應用與完善 從1997年到現在，國內GPS監控行業的發展，可謂精彩紛呈，實用性能和完善程度大大提高。許多監控系統的建設，基本上達到國外同類水平的能力，甚至超過國外水平。全國除西藏外，均已有各種規模的監控系統。但是，我們也看到，相當數量的監控系統存在這樣那樣的缺陷和不足，甚至難以正常運行，致使國家浪費了大量的投資。一個監控系統的優劣主要看以下幾個方面： 2.1通信手段 GPS定位監控系統整體上分成GPS全球衛星定位技術和GIS地理信息技術兩大部分。但是，他們中間離不開一個重要的“橋梁”——通信技術。要把移動目標的任何變化實時地、動態地傳輸給監控者，必須要有一個可靠、穩定、不間斷的通信鏈路，這就是通信技術的重要橋梁作用。而這個橋梁始終是任何監控工具的瓶頸。 1997年以后，GPS行業競相開發或尋找新的通信手段，解決由于通信容量和覆蓋范圍的限制而阻礙GPS推廣應用的問題。要解決這個問題，必須尋找出一種通信覆蓋范圍大、能自動漫游、容量基本不受限制的通信手段。而此類手段非專用網絡所能，唯有國內建設完成的公眾郵電網（例如：GSM、CDMA、CDPD等）。只要經過少量改造，增加數據加密技術，即可完成通信手段的應用。并且在一個監控系統中，能同時兼容不同的通信手段（如專用網和公眾網等）。這個方面的突破是GPS監控系統最突出的變化。 福建全省郵電公眾GPS／AVL車輛調度監控系統即在國內率先將GSM數字移動蜂窩通信技術應用于車輛凋度系統。系統設計容量達到10,000個實時目標，監控范圍覆蓋福建全省12萬平方公里。 2.2監控網絡 如果一大面積監控網絡有多個數據中心，不能連接成網絡而自成體系，必然帶來巨大的投資和資源浪費，同時，也不能做到信息的及時傳遞和交換。這也是GPS行業現在和今后要重點考慮和解決的問題。 我公司在承建河南全省GPS車輛監控系統和上海公安車輛GPS／AVL系統改造中，徹底解決了這個難題。河南系統設計要求覆蓋全河南省17萬平方公里，共建設17個監控中心。各中心相對獨立，可自行調度和管理各自中心的移動目標；可實現全省漫游和各中心之間數據共享、同步接收和監控；各中心之間使用專用通信鏈路加以連接；形成全省的GPS網絡，該系統目前在國內屬監控范圍最大、監控目標最多、網絡結構最完整的一個系統。 2.3使用功能 使用功能的變化，為用戶帶來了管理上的革命，對推動GPS的應用起到了至關重要的作用。它從1997年以前僅僅能定位報警，到現在增加了許多實際應用方面的功能，發生了很大的變化。對移動目標的防范才剛剛進入應用階段。 2.4終端產品 隨著應用領域的擴大利用戶使用方式的不同，近兩年在車載終端產品上的變化豐富多彩，各種功能，形式可謂琳瑯滿目。但是，基本離不開兩大品種：一種是基本型，只需要定位報警；第二種是需要調度顯示。只是圍繞不同通信接口，相應產生不同型號和品種的車載終端。 基本型 功能：定位報警，帶隱藏式報警按鈕，可放置車內任意位置，留有防竊、防撞、斷電、斷油等傳感器接口。通信接口可接電臺、GSM、CDPD等通信工具，針對保密性能要求高的用戶，通信工具可置于終端內加以隱藏。 字符顯示型 功能：定位報警，帶隱藏式報警按鈕，保留所有傳感器接回；可配接電臺、GSM、CDPD等通信工具。預留足夠空間用于全中文短請命令儲存，可傳輸全漢字調度命令，命令語音提示及其它一些功能。 我們看到自1997年以來，GPS定位技術在對移動目標監控方面，得到了極大的發展和提高，它距離移動目標防范這個復雜的課題，已經越來越近。 當然任何新技術的應用都有一個非常艱難的歷程，同時，也有許多新暴露出來的缺陷，要加以完善和補充。比如，在北京、上海等這類大城市，以及今后其他城市，將會出現越來越多的高架橋梁和隧道，必然會造成衛星信號的丟失。在國內廣域地區使用GPS定位技術，仍然會有通信冒區和城市區域通信黑洞。這兩個缺陷是無法徹底改變的，如何來彌補也成為我們近兩年來的研究課題。 在上海出租車輛監控系統中，采用電子羅盤及多項傳感器技術的輔助導航系統解決了這一問題。車載終端中，一旦衛星信號丟失或遭遇衛星遮擋，自動自動輔助導航系統，保持移動目標的被監控，克服了丟失現象。 1999年我公司在承建甘肅全省GPS車輛監控系統中，由于甘肅省地處我國大西北，通信系統覆蓋尚存在許多盲區，使移動目標經常出現丟失的現象。為此采用軌跡儲存技術，當移動目標一旦進入盲區，車載終端自動啟動儲存系統，儲存軌跡信息，當移動目標進入正常通信區域，終端將儲存信息立即傳回，保持移動目標被監控的持續性。
