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发信人: dxmxqe (在等待●李登辉同志永垂不朽), 信区: Aero
标  题: 基于双星导航系统的车辆管理与调度系统  (转载)
发信站: 哈工大紫丁香 (2003年12月02日20:45:37 星期二), 站内信件

【 以下文字转载自 Green 讨论区 】
【 原文由 pippen 所发表 】
http://www.navchina.com/gps/w17.asp
原文有图，贴不上来


清华大学地球空间信息研究所 

　　摘要：本文介绍了双星导航航定位的原理和特点，然后根据双星定位系统的特点设想
了一种基于双星定位系统的车辆管理和调度系统，详细分析了其可行性，并提出了一个框
架。
关键词：双星导航系统 车辆管理与调度 通信 
前言
　　2000年底，我国发射了"北斗导航试验卫星，"一起构成 了"北斗导航系统"，标志着我
国拥有了自主研制的第一代卫星导航定位系统。我国的双星定位系统用两颗地还球同步卫
星进行双向测距外加数字高程地图定位，可双向数据报文通信，系统自含差分定位功能以
提高卫星业务（ROSS）L/S频段，卫星至中心站链路使用标准C频段，其服务范围包括我国
大陆和东南海域，属于区域性导航系统。
　　同为定位系统，我国的双星定位系统和美国的全球定位系统（GPS）又不同，GPS是被
动式（广播式）的，收到信号即可定位，用户数量不受限制，而双星定位系统的主动式（
应答式）的，需要和中心站建立联系才能定位，系统用户量有一定的限制。
　　车辆监控系统是智能交通系统中的重要组成部分，利用监控系统可能有效地对多台车
辆进行管理调度，最大地发挥各车辆的效率。可以提高车辆的驾驶效率，实现车辆实时管
理与监测，避免交通堵塞，减少交通事故，节省能源与时间，对解决当前各国面临的严重
的交通问题有着重要的意义。
　　当今的车辆监控系统的定位部分都是基于美国的GPS或俄罗斯的GLONASS，基于我国主
研制的双星导航系统的车辆监控系统基本没有，本文就是针对利用双星下位系统开发车辆
监控管理系统做了一些初步的探讨。
双星定位原理
　　双星定位系统关际上是由两颗地球同步卫星、地面中心站、用户几部分组成的。：
定位可以由用户向中心站发出请求，中心站对其进行定位后将位置信息广播出去由该用户
获取，也可以由中心站主动进行指定用户的定位，定位后不将位置信息发送给用户，而由
中心站保存。 
 
　　众所周知，如果不附加其它信息，仅凭定位于赤道上空的同步轨道上的两颗卫星所提
供的测距数据是难以有效解算目标位置的三维坐标分量的。经过分析，当下列条件满足时
，可能通过适当的数学运算确定出目标位置：
　　已知目标所处位置的大地纬度；
　　已知目标位置的大地高程，及其在某一给定时刻位于赤道平面的南侧或北侧；
　　目标处于匀速运动状态，且已知其起始位置；
　　目标处于匀变速运动状态，且已知其初始位置的坐标分量；
　　可以建立起目标的运动学/动力学模型，并可确定其初态。、
　　在双星定位系统中，结合数字地面高程，满足条件2，并已知目标在赤道平面北侧，具
体一定位过程是：首先由中心发出信号，分别经两颗卫生反射传至接收部分（[这里是车辆
），再由接收部分反射两颗卫星分别传回中心站，中心站计算出两种途径所需时间t1，t2
，再经过计算即可完成定位，计算过程如下：
　　c×t1=2（r1+R1）(1)
　　c×t2=2（r2+R2）(2)
　　由于卫星1、卫星2是地球同步卫星，所以两颗卫星和中心站的地心坐标都是已知的而
根据数字地面高程，接收部分的高程也是可知的，因此，（1）、（2）中R1，R2是已知的
C 是光速，这样就只剩下两个未知数r1、r2，可以通过两个方程解出。 
 
（3）（4）中，只有x、y两个未知数。
至此，就可能确定接收机的二维位置，定位精度在15米左右。
双星定位特点
　　双星定位系统的最大特点就是用户位置必须由地面接收站解算后能通讯形式告知用户
，用户不能自主地解算出卫星定位收发机所在的二维位置，因此用户处于被动地位。当用
户向中心发出请求信号时，容易暴露目标； 中心站解算出用户位置以广播方式通知用户时
，同再一次暴露目标，因此在军事上非常忌讳这种导航定位方式，双星系统能消除大部传
输路径延迟，但定位速度较慢，每次定位时间不少于0.6s,不能连续导航,显然不适应高动
态环境,对空中的运动目标,如飞机、导弹、卫星等不适宜采用。
　　基于双星定位系统的车辆监控系统
　　车辆监控系统是由定位系统和地理信息系统两在技术相结合的产物，当今有着关广泛
的需求，主动用于监控中心对若干辆目标的跟踪和控制，如运钞车、押运车、公交车车和
110警车等。监控中心获取取被监控车辆的定位结果后进宪行定址，实时地将被监控车辆显
示在地图上正确的位置，在发生紧急事件中，根据地理信息系统提供的目标车的地理位置
和周围环境信息，进行空分析，利用分析结果等信息进行调度，最优化使用所监控车辆或
对被监控车辆采用相应的措施。  
 
　　利用双星定位的所有用户的信息都将汇集在卫星中心站，这是一个非常适合于调度系
统的优点,充分利用特点，再增加一个监控中心以及监控中心到卫星中心站的通信链路，即
可建立一个完备的车辆管理与监控系统。
　　运行过程中，中心站根据监控中心的要求发送监控所需的车辆信息以用珩调度管理，
车辆信息可以是实时测定的，也可以是中心站存储历史数据，监控中心可以同时获取批量
数据，监控中心可以同时获取批量数据，在此基础上，即可很容易地实现车辆监控所需的
各种功能，如车辆的实时显示、轨迹回放、自动漫游等，利用监控中心的电子地图，可以
放大、缩小以及多窗口监视车辆，在无地图匹配的情况下，双星期三15m的定位精度基本可
以满足中等范围以上的车辆监视，监控中心需要对车辆进行调度，首先将准备发给车辆的
调度信息量给中心站，再由中心站通过卫星广播时，车辆可以把报警信息通过卫生发给中
心站再发给监控中心，即监控中心可以得到车辆的报警信息，报警后出可以在地图上以该
车辆进行跟踪，但是无法实时监控车辆的非位置信息，也难以实现车辆的远程控制，远程
熄火等，可以考虑另外增加一种车辆的监控中心的通信链路，此链路与卫星中心站没有关
系，平时闲置，而在发生紧急情况加一种车辆独占。
　　基于双星定位系统的车辆监控系统有很多优点，首先，系统扩展性比较好，可以加入
若干个相互独立的监控中心，分别管理不同类型的车辆群，中心站只需提供车辆位置信息
和广播监控中心的调度信息，具体的调度信息由各个车辆群自己进行解释，而对于各个独
立的监控系统来说呆以省去很大的初期投资，只南非在使用时付一定的租金，降低了风险
，另外，监控中心可以从中心站成批地获取车辆信息，可以省去大部分轮询所花费的时间
。
　　这种监控系统也存在一些缺点，如车辆不能独占通信链路，不利于车辆的非位置信息
获取，在车辆报警后有一事实上的局限性，另外用户不能主动报告自己的地址，获取车辆
地址可能要等中心站重新测算地址或者使用历史数据，即位置信息有延迟或过时。 


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