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海南省人212增雨车辆自动跟踪定位系统

海南省人212增雨车辆自动跟踪定位系统

2006/5/23 9:08:00
关键词:车辆定位;自动跟踪;3G技术;Winsocket控件 中图分类号:TP339 文献标识码:A Precipitation Enhancement Vehicle Automatic Tracking Positioning System of Hainan Province HUANG Qiao-ming, LI Tian-fu, HUANG Yah-bin (Meteorological Bureau of Hainan Province, Haikou 570203, China) Abstract: The paper introduces vehicle automatic tracking positioning system based on 3G- technology and computer network. The principle, structure, flowchart and function of the system were described, Client/ Server pattern was adopted under network environment. Key words: vehicle positioning; automatic tracking; 3G - technology; winsocket control 1 引言 进行人工增雨,开发空中水资源,能减少干旱缺水带来的损失。为了更好实施人工增雨,提高火箭人工增雨的作业效果,实现指挥系统的自动化已成当务之急。建立以3G(GPS、GSM、GIS)技术和计算机网络为基础的车辆自动跟踪定位系统,能直观地随时掌握车辆或作业点位置,进行监控、调度和指挥,有效地进行人工增雨。 2 原理 海南省人工增雨车辆自动跟踪定位系统原理按以下卫星车辆定位、GPS信息接收及GSM信号转送、服务器数据传到客户端工作站和GPS信息在GIS显示刷新四个过程进行论述。 2.1 卫星车辆定位 GPS的基本定位原理:卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息,用户接收到这些信息后,经过计算求出接收机的三维位置,三维方向以及运动速度和时间信息。
(5)式非线性方程组,即为本系统车辆的三维位置和与系统的时钟偏差,如再加上前后二位置的时间间隔即可求出车辆速度。 2.2 GPS信息接收及GSM信号转送 GPS手机从卫星接收到GPS信息后,通过全球移动通信GSM网以短信方式传输到定位服务器中的GSM信号接收卡,把信息中时间、位置经纬度、速度和GPS手机识别号等字符串进行转化,成为符合格式的真正数据,储存在定位和资料服务器中。 2.3 服务器数据传到客户端工作站储存在定位 和资料服务器中的数据信息,通过局域网,采用 WinSocket控件通过TCP/IP协议传到网上的客户端指挥工作站。可连接多台工作站,实现分布在网上登陆本定位和资料服务器的工作站都可以监控、调度和指挥作业车辆。 2.4 GPS信息在GIS显示刷新 GPS的位置数据在GIS中显示出来,此时可以利用点图元来表示车辆,点图元在地图中的位置就是车辆定位的经纬度数据,再根据GPS接收数据的频率来实时刷新该图层,就达到实时定位了。 可将GPS点图元置于单独一个图层,利用 GIS的动态图层,快速刷新显示GPS定位信息。 3 架构 采用开放式系统架构进行设计,可方便地进行功能上的扩充和相应系统平台上的增值业务开发。 3.1 系统总体架构 图3所示,只画2辆车位置GPS手机(本系统10辆车10部GPS手机)和2客户指挥工作站情况。本系统可实现多车辆GPS手机和多客户指挥工作站,在网络环境下,采用C/S模式,网络是原有的海南省气象局局域网。客户端用Microsoft Visual Basic 6.0,集成Maplnfo的MapX地理信息控件,1:25万海南岛电子地图编程实现。为了便于雷达回波、卫星图像、探空资料、天气形势预报和增雨效果等人工增雨资料入库和扩展,服务端采用 SQL Server2000建库,操作系统是Windows2000。服务分定位和资料两部分,可放在同一服务器,或不同服务器,本系统放在同一服务器上。硬件为 IBM服务器,若干PC为指挥工作站,通信系统采用较成熟的GSM移动无线传输模式,GPS手机(型号CEC 9680,接收GPS信息和通信两用,本机通过定时或快速定位,以短信方式发送)、GSM信号接收卡。
3.2 系统数据和程序流程图 图4所示,只画服务器、局域网和一台客户指挥工作站连接情况,其他客户指挥工作站连接与此工作站类似。
4 功能 总体功能分GPS信息接收及GSM信号转送模块,定位和资料服务模块和客户指挥工作站模块三大部分进行介绍。 4.1 GPS信息接收及GSM信号转送模块 车辆位置GPS手机从卫星获取运动车辆的位置信息或作业点位置信息后,通过GSM网以短信方式传输到定位服务器中的GSM信号接收卡,然后对接收的数据进行相应的处理,储存在定位和资料服务器中。 4.2 定位和资料服务模块 主要实现车辆位置GPS手机信息数据的存储和转发功能。GSM信号传到定位和资料服务器的 GSM信号接收卡后,通过COM接口事件或定时事件读取数据,存储在定位和资料服务器中;同时通过WinSocket服务控件把数据传到局域网上客户端的各个指挥工作站。另一个WinSocket监听控件,则监听客户端的各个指挥工作站连到局域网上情况,如用户登陆系统,注销退出系统等,以便转送定位数据信息。 定位和资料服务器还担负SQL Server2000建库、建表,存储和备份资料。在气象资料、雷达回波 叠加、数据查询、车辆监控和轨迹回放时,通过服务器的ODBC(开放数据库连接)接口连到局域网客户端的ODBC接口,传输数据到指挥工作站。 4.3 客户指挥工作站模块 通过整合接收GPS信息与GIS地图信息,提供相应车辆动态跟踪、车辆位置信息查询和指挥功能,人工增雨资料添加、删除、修改和显示。客户指挥工作站模块由各工作站应用程序共同组成。 本系统可接多台客户指挥工作站,随时登陆系统,注销退出系统。通过客户端WinSocket通信控件把从局域网上接收到的车辆或作业点位置信息,根据GPS手机号识别各车辆,此时在MapX的动态图层,用点图元来表示车辆,点图元在地图中的位置就是定位的经纬度数据,再根据GPS接收数据的频率来实时刷新该图层,就达到实时定位了。从而动态的知道各车辆或作业点的位置,并进行其他功能的分析和计算。更好地进行监控、调度和指挥,有效地进行人工增雨。 人工增雨资料添加、删除、修改和显示通过客户端的ODBC接口连到局域网服务器的ODBC接口来实现对服务器数据库SQL Server2000操作。 车辆监控功能:监控时用鼠标点选相应的监控车辆,显示相应车辆属性,当前状态信息,如车辆识别号(GPS手机号)、位置经纬度、定位时间、作业市县和车辆负责人等信息。以此位置经纬度向空管部门申请作业,批准后进行人工增雨作业。 地图操作功能:能实现基本的地图操作功能,主要包括地图的放大、缩小、自由缩放、漫游、鹰眼和打印等功能。并可根据用户的要求定制特定的图层,创建图层、打开图层、关闭图层和保存工作空间功能。可通过单个选择、矩形选择、圆形选择和多边形选择等多种方式对地图对象的属性进行查询。可自由进行地图上自定线路的距离量测,不同车辆之间距离的量测等。提供最佳作业位置及行车路线的初步计算。显示经纬网格,显示精度可选。能把车辆地图位置快速移到作业位置中心,并进行相适应的缩放。 雷达回波叠加功能:雷达回波在GIS图层(海南岛电子地图)上叠加,以便确定回波在地图上的位置,指挥车辆快速前往作业地点,进行增雨作业,提高增雨效果。 轨迹回放功能:包括设置车辆回放的时间段和间隔、停止和清除回放功能。具有所有指定车辆的历史轨迹回放。 数据查询功能:可对指定车辆进行历史数据查询。查询指定海南岛地图上的公路、道路、建筑、各市县边界、面积、河流长度。 气象资料:可对雷达回波、卫星图像、探空资料、天气形势预报和对各市县每次人工增雨的位置经纬度、地名、时间、操作方式、增雨效果等记录进行添加、删除、修改和显示。也可以查找和显示历年人工增雨历史资料。 其他功能:其他功能扩展。 5 结语 海南省气象局已建成海南省人工增雨车辆自动跟踪定位系统,并投入使用。为人工增雨作业提供精确的定位信息和高性能的应用。目前系统经过反复的验证,能满足人工增雨的精确定位需求。较短消息传送模式具有高速、可靠、低延迟、低廉的优点。对系统有完全的控制能力,系统运行成本低,只产生GSM网络的通信费用。系统采用易扩充的多层结构,能提供足够容量,结合多用户、多进程模式,可同时对多台以上的车辆进行监控。也可根据需要进行升级,不受数量限制。GPS手机为双向控制的移动终端,可实现双向控制。 系统软件采用C/S模式,客户端用Microsoft Visual Basic 6.0,集成Maplnfo的MapX地理信息控件,1:25万海南岛电子地图编程实现,服务端采用SQL Server2000建库,操作系统是Win dows2000。采用3G技术、COM数据技术和 WinSocket控件。定位服务可实现多车辆自动跟踪定位,资料服务在客户端可实现人工增雨资料添加、删除、修改和显示。实现基本地图操作功能,提供最佳作业位置及行车路线的初步计算。 参考文献 [1] 齐锐,屈韶琳,阳琳赟.用MapX开发地理信息系统[M]北京:清华大学出版社,2003. [2] 刘光.地理信息系统二次开发教程(组件篇)[M].北京:清华大学出版社,2003. [3] 李晓喆,张晓辉,李祥胜.SQL Server2000管理及应用系统开发[M].北京:人民邮电出版社,2003. [4] ElliottD.Kaplan.GPS原理与应用[M].邱致和,王万义.北京:电子工业出版社.2002.
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