基于BDS/GPS双模车载系统终端原理设计

摘要：本文是基于BDS/GPS双模建立一个车载系统，用来准确定位车辆在动态时的精确位置和收集道路静态时信息与道路动态时的路况信息。对车辆的实时监控与紧急事件预警是我国车辆信息化发展的难点与重点，通过本系统的设计可以做到一种更加具有实时性、更加全面地收集车辆道路的相关动态信息，从而对拥堵的区域的梳理与对紧急事件的监控预警。

关键词：BDS系统 GPS系统 双模车载终端 GPRS网络

中图分类号：TN966 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）07-0000-00

1设计背景

1.1意义

本系统基于组建车辆交互网络，在国内建立一个通用的信息交互通信标准。系统将众多技术综合到整个交通体系中，从而建立起大范围内、全方位发挥作用的实时、准确、高效的交通管理系统。车辆交互网络同时还能够解决日益严重的交通问题。

1.2目前达到的科技水平

本项目旨在搭建一个BDS/GPRS/WebGIS为基础的车辆交互网络[1]。首先，在车辆方面搭载系统终端；此外，在地面设置信息中心作为交互网络的枢纽；以及在各个路口安置具备传感器小系统并且预设WebGIS、与红绿灯相互连通的监测小系统，各个小系统通过北斗卫星以及GPRS进行数据传输，并且通过BDS获取位置数据以及协助GPRS进行部分的数据传输[2]。

使用BDS提供了快速定位、精密授时，以及GPS无法提供的短报文功能，实现双向数据传输[8]。搭配GPRS克服了传统C/S模式的局限性，方便用户进行网络操作，使用户不受空间和时间的影响[3]。车辆交互网络结合传感器模块组成的周边装置，完善了整个监测体系。

1.3 BDS系统的优点

目前世界上的卫星定位系统已相当普及，如普及面最广的美国GPS系统、欧洲的“伽利略”系统、俄罗斯的GLONASS系统与我国的BDS系统。对于我国自主研发的BDS系统而言，它是完全由我国自己控制，不会受制于他人，且运用了特殊的加密方法，运行起来安全可靠、性能优良[4]。BDS系统可以对目标定位做到独立，且双向通信也是其一大特色，每次发送汉字36个，不需要其他的通信系统支持，就可以通信指挥移动的目标。相对于此美国的GPS系统就不具备通信能力，它需和其他的通讯系统结合才能实现远程定位和监控移动目标。

BDS系统所采用的是三球交汇定位原理，用两颗卫星的已知坐标为圆心，以测定的本星到用户的距离为半径，形成两个球面，而用户机必然位于这两个球面交线的圆弧上，再加上地面中心站以地心为球心、以球心至地球表面的距离数据库，即可求解三球交点，这样就可获得用户位置。所以，虽然只有两科卫星，但信号却可以覆盖我国领土、领海与周边国家。故可以给临国提供服务支持[5]。

1.4 GPS系统的优点

GPS系统是目前应用最广泛的导航定位系统。最初美国把GPS系统仅仅运用在军事上。从20世纪到70年代，美国开始研制“子午仪卫星导航定位”技术而发展形成。具有全球性、全能性的特点，全天候的导航定位、测速的优势。

1.5 BDS系统与GPS系统的比较

BDS系统与美国的GPS系统相比，它在民用领域的性能毫不逊色，在卫星导航系统上可以说还优于GPS系统两者的应用比较如表1所示[6]。

2 项目内容

2.1架构设计

通过整合各种技术完成系统的整个结构体系，具体架构如表2

2.2 BDS/GPS双模车载终端基本工作原理

2.2.1由本系统的分工来明确界限可将本系统分为这几个模块

①车辆方面搭载系统终端模块②设置地面信息中心作为交互网络的枢纽③在各路口安置传感器与红绿灯监测系统连接的感测系统④BDS/GPS系统，用以数据的处理与指令的决定。

2.2.2主控制器- BDS/GPS系统

它是本车载系统的指挥中心，通过对传输的数据处理计算来分析现场的路况及所要采取的动作。它是指令的发出端，以此达到智能行车的中枢组成部分

2.2.3感应探测器

在各路口安置的传感器与红绿灯监测系统连接所组成的感应探测器，用以实现数据的监控与数据的传输。

2.2.4车载终端

对于各类指令的实施端，是最终执行机构。

2.2.5地面的信息中心

它是车载终端、感测系统与BDS/GPS系统的枢纽，作为数据的传输中转站。

2.3 系统所要取得的效果

基于北斗卫星系统通过信息的实时采集与分发方法，信息中心采集车辆的位置数据以及速度数据，计算出路段的平均车流速度与车流密度，需要通过这两个交通参数的识别，实现路段的交通评估，从而向车载终端发送诱导信息，实现交通流诱导功能。整套延伸出交通流诱导、路口风险评估警告、事故自动报警、前方事故自动减速以及车位引导等功能，本系统的研发与普及将有效的改善交通拥堵并保障行车安全。

3 系统的总体设计方案

3.1项目总体实现方案

对于智能车载行车系统是一个非常复杂的系统。它不仅要实现核心内容位置定位，还要提供多种其他行车服务。它要大量采集行车数据进行计算分析，主要包括车辆的状态信息数据、道路的静态环境信息数据、道路的动态环境信息数据。通过车辆上的车载系统向地面平台上报并向车辆发出主动安全和预警。在整个系统中道路静态和动态信息采集的方法以很完善无需重复设置。但车辆状态信息还需通过车载终端来获取，如图1所示。

3.2设计此终端所要解决的问题

对于车载系统来说一切功能的前提基础是位置的确定，所以位置的获取对于此系统来说是非常重要的。如今市面上应用最广泛的是美国的GPS系统，但由于GPS系统对亚太地区的故意偏离，造成定位精度很不稳定，且此系统有随时关闭的风险。由我国自主研发的BDS系统如今勉强可以满足车载终端的大体需求，但是对于全球范围的稳定运行还是略显不足。此系统还在建设完善中，还有许多地方需要维护，可能导致系统不稳定。所以，在本文中是基于BDS/GPS双模系统来实现功能的成果化[7]。

3.3向平台传递信息

采集完车辆状态信息就要考虑到向地面信息平台数据传输的问题。由于车辆是运动的，所以必须采用无线方式连接。首选的是3G网络，但是在我国3G网络发展还是不稳定，所以还是选择GPRS网络进行数据的传输[8]。

4 结语

实现对车辆的实时监控与紧急事件预警是我国车辆信息化发展的难点与重点。在我国自主研发了BDS系统之后，为车辆信息化发展而不受制于他人打下了良好的基础。本文是为了建立一个基于BDS/GPS双模车载终端系统，提供对车辆的高精度、稳定的定位与对紧急事件的监控预警的功能。这可以实现车辆在运动状态下的， 为利用北斗定位通信系统实现车辆图上定位导航和远程通信指挥做出了初步探索。

参考文献

[1] José Barbosa，Paulo Leit?o，Emmanuel Adam，Damien Trentesaux.Dynamic self-organization in holonic multi-agent manufacturing systems： The ADACOR evolution[J].Computers in Industry.2015，Vol.66：99-111.

[2] 蔡逸峰.美国西部城市交通掠影[J].交通与运输，2014，NO.5.

[3] Aien，Ali.3D cadastral data modelling[M].2013：23-30.

[4] 常青，杨东凯，寇艳红，等.车辆导航定位方法及应用[M].机械工业出版社，2005：157.

[5] GP企画センタ`.汽未碲[M].株式会社スコップマン，2014：26.

[6] 《中国智能运输系统体系框架》专题组.中国智能运输系统体系框架[M].人民交通出版社，2003：438-45.3.

[7]耿大威.基于北斗/GPS双模卫星定位系统的车载终端设计[D].中国海洋大学，2013.

[8]陈杨毅.GPS与BD双模GNSS接收机定位解算技术研究[D].厦门大学，2014.

收稿日期：2015-06-25

作者简介：李振嘉（1996―），男，福建莆田人，福建农林大学机电工程学院电气工程及其自动化专业、大学在读、主要进行弱电方向的学习。

指导老师：赖日文