[发明专利]一种基于北斗系统的车辆监控系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过自由空间的传输系统，尤其涉及适用于卫星链路的传输系统。

背景技术

目前我国轨道交通行业进入快速发展时期，一些网络化、智能化、模块化等先进的高科技产品及控制思想开始在车辆中成熟应用。随着轨道车辆的不断增加，给车辆的运营管理带来了考验，如何实现在我国幅员辽阔的地域环境下对车辆实时的远程监控，如何合理高效的加强运营调度，如何准确的掌握每辆车所处的位置成为我们迫切需要解决的问题。然而现在蓬勃发展的的无线网络及导航定位技术，为我们解决这些问题提供了可能。

提到卫星导航定位，我们首先想到的就是目前应用最为广泛的GPS导航。GPS是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，是美国独霸全球战略的重要组成部分。目前GPS导航已向民用开放。由于GPS技术所具有的全天候、高精度和自动测量的特点，作为先进的测量手段和新的生产力，已经融入了国民经济建设、国防建设和社会发展的各个应用领域。

另外一个具备导航定位功能的是北斗卫星导航系统(BD、Beidou)。这是我国自主研发的卫星导航系统，包括北斗一号和北斗二号的2代系统。北斗一号是一个已投入使用的区域性卫星导航系统，北斗二号则是一个正在建设中的全球卫星导航系统。北斗导航系统主要有三大功能。一是快速定位：北斗导航系统可为服务区域内用户提供全天候、高精度、快速实时定位服务；二是短报文通信：北斗导航系统用户终端具有双向短报文通信能力；三是精密授时：北斗导航系统具有单向和双向两种授时功能，可提供数十纳秒级的时间同步精度。也就是说，北斗导航系统服务区域为中国及周边国家和地区，它可以在服务区域内任何时间、任何地点，为用户确定其所在的地理经纬度和海拔高度，并提供双向短报文通信和精密授时服务。

目前我们较为熟悉的无线传输技术主要有无线电台、WLAN和GPRS。其中无线电台与WLAN由于传输距离最大只有几公里或几十公里，很难满足我们幅员辽阔、地形复杂的地理环境，因此实际应用较多的主要是GPRS。GPRS是通用分组无线业务(General Packet Radio Service)的英文简称，是在现有GSM系统上发展出来的一种新的数据承载业务，目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务。GPRS采用分组交换技术。分组交换的基本过程是把数据先分成若干个小的数据包，可通过不同的路由，以存储转发的接力方式送到目的端，而组装成完整的数据。分组交换基本上不是实时系统，延时也不固定，但可以使不同的数据传输“共用”传输带宽：有数据占用带宽，无数据时不占用，从而分享资源。GPRS提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务。特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输。

我国广泛使用的车辆定位方式为GPS定位。在车辆中安装一个GPS导航终端，该导航终端通过接收空间站GPS导航卫星所提供导航报文，可以计算车辆所处的位置，包括当前的经度、维度、海拔高度以及车辆的运行速度。GPS导航终端以导航地图的形式显示车辆所处的位置，或者将该信息发送到车辆的一个数据记录装置中进行记录。但是由于GPS属于被动接受系统，即GPS终端只有使用者才能知道自己的所在位置，而无法通知指挥部门，这样带来的问题就是只有车辆所在的司机才能准备掌握车辆的位置，而作为车辆所有者的铁路局或机务段则无法了解到车辆的准确位置。这种情况是由于GPS本身的设计原理导致的。

为了让铁路局或机务段也能够准备掌握车辆的位置信息，目前还有一种方案是在使用GPS导航定位的基础上引入了GPRS无线数据传输功能。就是通过一个GPRS收发装置，将GPS终端提供的位置信息，发送到该车辆所在的铁路局或机务段。与此同时，GPRS收发装置将车辆的一些状态信息也传输给铁路局或机务段，这样就实现了地面对车辆运行位置与运行状态的监视。但是这种方式也存在一些问题，由于GPRS采用分组交换的技术，而分组交换基本上不是实时系统，延时也不固定，这将导致从车辆传输到地面的信息延时较大。另外由于GPRS是在GSM基础上发展起来的一种业务，也就是GPRS要依赖于GSM网络，而GSM网络目前在一些边远地区或山区等还没有完全覆盖到，即使在覆盖到的地区由于GSM信号受环境影响较大，也可能导致信号不稳定或形成信号盲区而无法提供GPRS服务，因此采用GPRS实现车辆的运行监视是一种不可靠的方式。

综上所述，现有技术的缺点是显而易见的，主要表现在：