基于GPSOne技术的智能交通车载定位系统

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3.0 韩鲁英 2024-09-24 11 4 1.55MB 56 页 150积分

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基于 GPSOne 技术的智能交通车载定位系统

摘要

位置服务业务是一种新兴的增值业务，近两年来，已经成为国内外业内关注的热点。而

国内位置服务业务一方面发展稳定，另一方面也存在某些问题限制了该业务的更快发展。

由于出租车本身具备经常在移动;需要提供安全措施;需要有效地管理等多方面基于位里

服务的要求，因此将基于 CDMNIX 技术的 GPSONE 定位技术应用在出租车行业是非常符合市场

需求的。通过移动定位技术的使用，可以实现 GPS 卫星定位、电子防盗和网络通信等技术在最

大限度内为出租车提供各种安全保护，保障出租车司机和乘客的利益。

本文正是针对这种情况集中精力对 CDMA1X 位置服务系统进行研究。文中首先简洁但较全

面的对位置服务进行了介绍，对 CDMA1X 位置服务协议进行了研究；同时全面研究了 CDMA1X

网络中所使用的 GpsOne 混合定位技术，深入了解了其定位流程；并在分析现有位置服务在

交通行业中的应用的基础上将基于 CDMA 1X 网络的 GpsOne 定位技术引入到智能交通车载定

位系统中，给出了一种经济型的设计方案并详细阐述了该智能车载定位系统的定位过程，经

过各个方面的分析论证了方案的可行性。

关键字：CDMA1X 位置服务 GpsOne，移动定位

基于 GPSOne 技术的智能交通车载定位系统

Intelligent Traffic Bus-Loaded Location System based on GPSOne

Technology

Abstract

Location-Based service is a new value-added service. In the recent years, it has become one

focus throughout the world .LBS has a quick improvement in China, but some problem also is in

the way on furthering it. Taxi trade requires the GPSONE location technology based on CDMAIX

technology in many aspects. At first, the taxi is always moving and needs secure information

moment. Secondly, the taxi corporation must manage the taxi timely. By using the GpsOne location

technology, GPS technology, and communication technology will be realized easily and the safety

of taxi driver and passenger could be assured.

Just because of it, this paper focuses on the research about CDMA1X LBS. In begin of this

paper; there is a brief but all-sided introduction of LBS and a seeing about the development of

standards about LBS. At the same time, this paper provides a all-sided research about GpsOne

hybrid positioning technology and positioning flow which is used in CDMA1X network. And based

on the analysis of the application of LBS in the transportation, the intelligent transportation vehicle

positioning system is combined with GpsOne technique. The paper presents a economical design

and expound the positioning process, and demonstrates the feasibility of the design in all aspects at

the end of this paper.

KEY WORDS:CDMA1X， Location-Based Service，GpsOne，Mobile Location

基于 GPSOne 技术的智能交通车载定位系统
目录
摘要...........................................................................1
Abstract.......................................................................2
第一章 绪论....................................................................5
1 课题的研究背景..........................................................5
2 国内外研究状况..........................................................7
3 课题主要研究内容........................................................9
第二章 CDMA 位置服务协议研究..................................................11
1 CDMA1X 网络的概况.....................................................11
2 CDMA 定位业务的网络结构................................................12
2.1 定位实体(PDE: Position Determining Entity).......................13
2.2 移动定位中心(MPC: Mobile Position Center)........................13
2.3 位盆业务中间件(LCS Middleware )..................................13
2.4 定位业务应用客户端(LCS Client:  Location Service Client )........13
3 CDMA 网络可承载的定位业务..............................................14
3.1 LCS(Location Services)...........................................14
3.2 LIR(Location Information Restriction)............................14
3.3 LBC(Location Based Charging )....................................14
3.4 FAM(Fleet and Asset Management ).................................14
3.5 ECR(Enhanced Call Routing).......................................14
3.6 LBIS(Location Based Information Service )........................15
3 CDMA 位置服务的网络参考模型............................................15
5 相关的定位协议.........................................................16
5.1 MPP、MPC、Open GIS...............................................16
5.2 通用的移动终端应用协议...........................................17
6 CDMA 位置服务的私密保护机制............................................18
6.1 现有协议体系中的位置服务私密保护机制.............................18
6.2 私密保护机制的改进...............................................18
7 CDMA 位置服务中的对外接口..............................................19
8 CDMA 位置服务协议研究现状..............................................20
第三章 CDMA1X 中 GPSOne 混合定位技术研究........................................21
1 传统手机定位技术及移动定位解决方案简介.................................21
2 GPSOne 定位方案综述....................................................23
3 GPSOne 关键技术研究....................................................27
3.1 AFLT技术........................................................27

基于 GPSOne 技术的智能交通车载定位系统
3.2 混合定位方式.....................................................29
4 用于手机的 GPSOne 方案..................................................31
5 GPSOne 定位技术的优势..................................................32
6 GPSOne 定位技术在全球的发展概况........................................33
第四章 GPSOne 技术在智能交通系统中的方案设计..................................34
1 设计目的和目标.........................................................34
2 设计原则...............................................................35
3 系统组成及基本原理.....................................................36
4 系统功能及特点.........................................................41
4.1 GPS 智能管理、调度中心功能.......................................41
4.2 车载台主要功能：.................................................44
4.3 整套系统特点.....................................................45
第五章 基于 GPSOne 的智能车载平台的软硬件设计..................................46
1 基于 GPSOne 的智能交通车载定位系统方案设计..............................46
2  MSP430 单片机简介.....................................................46
3 GPSOne 接接口设计......................................................47
3.1 GPS-MD 接收机接口设计............................................47
3.2 DTGS - 800 CDMA 模块接口设计.....................................48
4 其他部分硬件设计.......................................................49
4.1 电源电路设计.....................................................49
4.2 串口电路设计.....................................................49
4.3 电路板设计.......................................................49
4.4 硬件调试注意事项.................................................50
5 车载平台软件系统概述...................................................51
6定位数据程序的实现.....................................................51
6.1 定位数据截取程序.................................................52
6.2 通讯模块控制程序.................................................54
6 GPSOne 智能交通车载定位系统的可行性分析................................56
6.1 定位精度.........................................................56
6.2 工作可靠性.......................................................57
7 结论...................................................................58
第六章 全文总结...............................................................59
1 全文总结...............................................................59
2 课题展望...............................................................59
致谢..........................................................................60
参考文献......................................................................61

基于 GPSOne 技术的智能交通车载定位系统

第一章绪论

1.1 课题的研究背景

随着无线定位技术、无线通讯网络、地理信息系统、移动互联技术等发展，基于位置服务

(Locat1on-Based Serv1ces，LBS)的应用也得到快速发展。

美国高通(Qualcomm)的 GPSOne 解决方案采用旗下 SnapTrack 公司基于 1S-801.1 标准的

定位产品品牌，1S-801.1 标准定义了移动终端与定位实体(PDE)之间端到端的信号协议，同

时也是基于高通公司的 CDMA 无线混合定位技术。混合定位系统是自主定位系统与远程定位系

统相结合，将测算位置所需要的定位函数放置在移动台中，将混合函数放置于网络系统中，

测定计算过程由移动台和网络共同完成。

GPS 定位精度非常高，但它首次定位的响应时间比较长。这对于一些紧急应用是无法接受

的，将 GPS 与通信网结合起来，实现一种精度高、定位速度快的方式辅助 GP5 定位是十分必

要的。其基本思想是建立一个 GPS 参考网络，该网络与移动通信网相连，通信网的移动台内

置一个 GPS 接收机。通信网将 GPS 参考网络产生的辅助数据如差分校正数据、卫星运行状况传

送给移动台，并将通信网数据库中移动台的近似位置或小区基站位置传送给移动台。移动台

获得这些信息以后，根据自己所处的近似位置和当前的卫星状态，可以很快地捕获到卫星信

号。

GPSOne 功能的实现是通过几部分来完成的，即手机端的 QUALCOMM MSM 芯片和系统软件，

以及网络中的 MPC 及PDE 定位服务器软件。在手机端，由于定位模块与通讯模块进行了集成，

使得具有定位功能的手机成本只上升了 2-3美元。它为无线定位提供了一个出色的解决方案。

根据高通公司提供的资料，在日本、韩国和美国投入商业应用 GPSOne 技术的设备已超百万。

随着亚洲和美国大量部署 CDMA 网络，高通的 GPSOne 定位技术在全世界的应用越来越广泛。

无论是公众还是行业用户对于获得位置及其相关服务都有着广泛的需求。对于公众来说，

主要是要求系统提供位置服务网关，发布与位置相关的信息如最近的商店、车站等公众查询

服务。对于行业应用，在交通运输方面，可以开发物流配送管理调度系统(包括运输车队和船

队)，公交车辆指挥调度系统，车辆跟踪防盗系统，车辆智能导航系统(包括车辆定位系统、

最佳路径规划系统和行车引导系统)，铁路列车指挥调度系统；在农业、环保、医疗、消防、警

务、国防等方面分别可以开发智能农业生产系统、环境监测管理系统、紧急救援指挥调度系统

智能接警处警系统、支持作战单元的移动式空间信息交换系统等:面向政府的空间信息移动技

术主要有移动办公系统，与位置相关的网络会议，水灾、地震、林火等自然灾害的防灾、抗灾

和灾后重建管理系统。

目前，CDMA1X 网络己经在全国开通，它不仅可以提供清晰的语音服务、短消息业务，还

可以开展数据业务、智能业务以及移动位置业务等多种增值业务。移动位置业务作为移动通

讯网络的一项特色增值业务，将成为今后几年的业务增长亮点。现阶段，CDMA1X 的位置业务

有自己独特的技术优势，国内外各个相关的标准化组织对 CDMA1X 位置业务也非常关注。国际

上专门成立了位置业务论坛(L1F)来讨论移动位置业务的实现，论坛的成员包括运营商、设备

厂商、业务提供商等。3GPP2 也己开始对位置业务协议的制定。目前定位业务的协议体系己经

确定，定位技术方面的协议已经逐步走向成熟。在国内，中国无线通信标准研究组(CWTS)中

的WG4 已经开始制定与位置业务相关的协议。我们应充分利用当前的各种优势，进一步促进

移动市场的发展。

在经济迅速发展的大中城市中，公共交通显得越来越重要。城市对公共交通工具的需求

基于 GPSOne 技术的智能交通车载定位系统

越来越大，顾客对服务质量的要求也越来越高，但城市的道路经常因车流量太大而引起各种

事故、堵塞等，至使某一路段长时间无车到站或同时多辆车进站的情况发生；某些路段车辆

过于频密而其他路段又过于疏稀，至使车辆呈不合理分布。对于上述状况，公交车调度中心

由于无法实时获取车辆行车情况、分布情况和载客量等信息，故无法对车辆进行实时调度安

排，更无法动态地适应随时发生的情况。这种人工、事后经验型的调度管理方式，起不到及

时调度和合理配置车辆资源的作用，更无法提高效率和降低营运成本，阻碍了公交事业的进

一步发展。而乘客也无法从站台处获知相关的信息，致使供求信息脱节。

面对公交领域的竞争，如何改善服务质量和运营效率，合理分配调度班次与车辆，科

学规划网线与站点成为每个都市公交经营者的首要任务。

针对公交系统出现的车辆延迟、堵塞等问题，创信科技有限公司结合世界各国（如：法

国巴黎，英国曼彻斯特、德国汉堡、美国的圣地亚哥、安东尼奥和日本的东京、横滨等）及国

内（如：北京等）的先进公共交通系统（Advanced Publ1c Transport System ，简称

APTS）的应用并经过本公司的调查研究，利用公司无线通信技术的优势和全球卫星定位技术

（GPS），设计了一套综合解决APTS 的应用方案：即全球定位系统（GPS）和无线集群通信

技术网络或者利用 GPRS、CDMA 等移动通信网络相结合，构建一个集公交指挥调度、综合业务

通信、乘客信息服务为一体的现代化、全方位的智能车辆监控调度管理服务系统。该系统的建

立，将极大地改善城市公共交通管理效率和运营效率，节省大量的人力、物力和财力，在促

进城市管理计算机化、改善服务质量和优化社会环境等方面发挥重要的作用，并具有重大的

经济效益和社会效益，同时，还能为智能化的公共交通管理提供重要的技术保障。我们认为，

该系统的建立，必将使广州市的公交系统最终迈向21 世纪计算机管理的信息时代。

调度管理系统能够实时地获取各路线各车辆的运行情况（如车号、车速、方向、故障、路

况、到站场、载客量等信息），且能自动存入指定的数据库。如果车辆偏离原计划运行路线或

已到达发车时间，监控系统将自动报警或弹出信息，自动调度程序会根据预先设置好的各种

数据和库中的行车状况而在其权限范围内向车辆发出调度指令：如使车加速、慢行，绕道或

发车等，如果超出权限或收到车辆的报警信息，系统将向调度员发出报警信号并停止执行自

动调度程序，若调度员发现某一时段情况特殊，即可以人工插入代替自动调度。系统还能根

据实时行车情况和载客量的变化自动生成最优化的行车新计划调度车辆。在车辆终端，驾驶

员可以通过电子显示屏和语音提示接收到调度中心发来的指令并作出相应的回应或发出请求，

从而配合调度中心解决疑难。另外，系统的电子站牌具有信息显示功能，在沿线车站的电子

站牌上显示下班车到达本站的时间和前几站车辆的分布状况，而且可以发布商业广告信息，

实现以牌养牌。

1.2 国内外研究状况

置的移动定位业务(LBS)服务已经受到了世人的瞩目。根据有关资料显示[3]，全球各大

移动运营商都正在积极部署这项极具潜力的增值业务。

在商用移动定位业务领域，日本一直处于领先地位。日本己经在商业应用中采用了高精

确度的定位技术。在政府部分资金的支持下，日本的设备商和业务提供商已经开发出比较完

善的、基于位置的业务基础设施。

表1-1 日本LBS 业务发展情况

时间运营商业务名称

1998 年10 月ASTEL P-Nav1 for DATA

2000 年1月DD1-P Ek1-supato/Deru-deru/Number

2001 年2月NTT DoCoMo P-DoCo、1 Area，

DLP serv1ce， DoCoNav1

2001 年12 月KDD1 Eznav1gat1on、GPS MAP

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摘要：

基于GPSOne技术的智能交通车载定位系统基于GPSOne技术的智能交通车载定位系统摘要位置服务业务是一种新兴的增值业务，近两年来，已经成为国内外业内关注的热点。而国内位置服务业务一方面发展稳定，另一方面也存在某些问题限制了该业务的更快发展。由于出租车本身具备经常在移动;需要提供安全措施;需要有效地管理等多方面基于位里服务的要求，因此将基于CDMNIX技术的GPSONE定位技术应用在出租车行业是非常符合市场需求的。通过移动定位技术的使用，可以实现GPS卫星定位、电子防盗和网络通信等技术在最大限度内为出租车提供各种安全保护，保障出租车司机和乘客的利益。本文正是针对这种情况集中精力对CDMA1X位...

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