張建

江蘇省計量科學(xué)研究院 江蘇南京 210023

1 道路運輸車輛衛(wèi)星定位系統(tǒng)構(gòu)成與用途

道路運輸車輛衛(wèi)星定位系統(tǒng)應(yīng)用了物聯(lián)網(wǎng)、移動通信、衛(wèi)星定位等技術(shù)，主要由車載終端、通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)平臺等部分組成[1]。車載終端屬于感知層，應(yīng)用了衛(wèi)星定位技術(shù)，能夠采集、測量、處理車輛實時位置、速度、駕駛員身份、總線數(shù)據(jù)等信息；通信網(wǎng)絡(luò)屬于網(wǎng)絡(luò)層，車載終端接入移動網(wǎng)絡(luò)，將采集和測量的信息傳輸給數(shù)據(jù)平臺；數(shù)據(jù)平臺屬于應(yīng)用層，主要對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和應(yīng)用，分為政府平臺和企業(yè)平臺，能夠?qū)崟r監(jiān)控車輛運行狀態(tài)，按照相關(guān)要求對車輛進(jìn)行管理和控制，見圖1。

圖1 道路運輸車輛衛(wèi)星定位系統(tǒng)

道路運輸車輛衛(wèi)星定位系統(tǒng)廣泛用于對重點營運車輛進(jìn)行監(jiān)控和管理，大幅提升了道路交通安全管理的有效性、及時性。

2 系統(tǒng)使用中須具備的基本性能要求

道路運輸車輛衛(wèi)星定位系統(tǒng)的正常運行離不開車載終端、通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)平臺緊密連接、共同協(xié)作。相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)分別對車載終端、通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)平臺做出了詳細(xì)的技術(shù)要求和管理規(guī)定，在使用中應(yīng)通過核查和檢測，確保系統(tǒng)具備以下幾項基本要求：

2.1 車載終端采集的信息應(yīng)全面，測量的數(shù)據(jù)應(yīng)準(zhǔn)確。

車載終端由處理器、數(shù)據(jù)存儲器、定位模組、數(shù)據(jù)采集模組、移動網(wǎng)絡(luò)模組等部分組成，在道路運輸車輛衛(wèi)星定位系統(tǒng)中主要負(fù)責(zé)采集車輛數(shù)據(jù)、測量衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)，并存儲、發(fā)送相關(guān)數(shù)據(jù)。車載終端是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源，它能否實時、有效、準(zhǔn)確的采集和測量數(shù)據(jù)，決定了系統(tǒng)是否能夠發(fā)揮作用，見圖2。

圖2 車載終端結(jié)構(gòu)圖

車載終端采集車輛信息應(yīng)全面、及時。要求采集駕駛?cè)藛T信息、車輛運單數(shù)據(jù)、CAN總線信息等數(shù)據(jù)和信息。車載終端應(yīng)連接車輛CAN總線，采集車輛以下信息：當(dāng)車輛制動時，采集制動信息；當(dāng)車輛轉(zhuǎn)向時，采集轉(zhuǎn)向信息；當(dāng)車輛變換近光或遠(yuǎn)光時，采集燈光信息。在使用中可通過數(shù)據(jù)平臺中的歷史數(shù)據(jù)，查詢車載終端發(fā)送的信息是否符合要求[2]。這些信息可用于分析車輛運行狀態(tài)，進(jìn)而采取有效管理措施，車載終端必須按照標(biāo)準(zhǔn)要求實時采集所需信息，見圖3。

圖3 一次性同步預(yù)埋地腳螺栓

圖3 衛(wèi)星定位原理圖

車載終端應(yīng)安裝合理，衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)應(yīng)準(zhǔn)確可靠。車載終端接收衛(wèi)星信號后，首先測量每顆衛(wèi)星的偽距；然后解析出導(dǎo)航衛(wèi)星的星歷，并計算得出坐標(biāo)；最后綜合分析、運算得到偽距數(shù)據(jù)和導(dǎo)航衛(wèi)星的坐標(biāo)，計算出終端的位置、時間、速度信息，實時顯示車輛行駛的位置、速度情況。為確保車載終端衛(wèi)星定位功能正常，終端應(yīng)牢固安裝，安裝位置須避免可能發(fā)生的碰撞，應(yīng)確保終端工作在正常溫度范圍內(nèi)，減少對車載其他電子設(shè)備的干擾，確保終端能夠正常工作；導(dǎo)航天線應(yīng)安裝在不影響信號接收的位置，確保天線功能正常

2.2 信息傳輸規(guī)范、數(shù)據(jù)真實可信

車載終端的通訊模塊通過GSM、TD-LTE等無線通訊網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)平臺。傳輸過程應(yīng)符合相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的通訊方式、數(shù)據(jù)類型、傳輸規(guī)范等相關(guān)內(nèi)容，確保傳輸規(guī)范、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。

固定時間報送時，終端安裝設(shè)置好的時間間隔，將數(shù)據(jù)定時發(fā)送到數(shù)據(jù)平臺，時間間隔在（5～30）s；固定距離報送時，終端安裝設(shè)置好的距離間隔，將數(shù)據(jù)定距發(fā)送到數(shù)據(jù)平臺，距離間隔在（100～500）m；時間和距離相結(jié)合報送時，終端按照設(shè)置好的時間和距離間隔，報送數(shù)據(jù)至平臺。在實際使用中，不同廠家的車載終端參數(shù)設(shè)置、不同數(shù)據(jù)平臺的管理要求各不相同，導(dǎo)致報送方式、報送間隔差異較大。為確保道路運輸車輛衛(wèi)星定位系統(tǒng)正常運行，應(yīng)統(tǒng)一規(guī)定信息報送方式、報送間隔，保證發(fā)送到數(shù)據(jù)平臺數(shù)據(jù)的規(guī)范性和一致性，確保后續(xù)能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行分析、應(yīng)用[3]。

服務(wù)端是政府平臺或企業(yè)平臺，數(shù)據(jù)傳輸使用TCP或UDP協(xié)議?？蛻舳耸嵌ㄎ唤K端，在數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)異常時，通信方式可使用短信息方式。平臺接收到注冊信息后，發(fā)送鑒權(quán)碼給車載終端，并保存相關(guān)信息。在實際使用中，存在通過偽造注冊請求發(fā)送虛假數(shù)據(jù)，或者使用軟件在對數(shù)據(jù)進(jìn)行修改、篩選的風(fēng)險。車載終端通訊程序應(yīng)符合相關(guān)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的要求，在接入系統(tǒng)前應(yīng)進(jìn)行必要的軟件功能測試，確保安全性符合要求。

2.3 數(shù)據(jù)平臺功能完善、性能穩(wěn)定、響應(yīng)及時

數(shù)據(jù)平臺主要用于數(shù)據(jù)的處理和應(yīng)用，由通訊系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫等部分組成，可分為政府平臺和企業(yè)平臺。行政管理部門使用數(shù)據(jù)平臺，接收、存儲、發(fā)送車輛相關(guān)數(shù)據(jù)，對車輛進(jìn)行監(jiān)控，對企業(yè)平臺進(jìn)行管理，能夠管理的動態(tài)車輛不少于10萬臺。企業(yè)使用數(shù)據(jù)平臺對車輛進(jìn)行管理，監(jiān)控車輛行駛情況，能夠管理的動態(tài)車輛不少于1萬臺。當(dāng)大量的車載終端同時將采集和測量的數(shù)據(jù)發(fā)送到接入的數(shù)據(jù)平臺，平臺的接入能力、顯示能力、響應(yīng)時間等技術(shù)性能決定了系統(tǒng)的工作效率和可靠性，見圖4。

圖4 數(shù)據(jù)平臺組成框圖

高并發(fā)指的是同一時刻有大量的用戶請求到達(dá)服務(wù)器，服務(wù)器需要對請求進(jìn)行處理，并及時返回響應(yīng)信息。系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理平均速率不少于500條/秒，峰值速率不少于1000條/秒。當(dāng)有大量的用戶請求到達(dá)服務(wù)器時，系統(tǒng)響應(yīng)時間應(yīng)不超出5倍的單個用戶響應(yīng)時間。實際使用中，由于在線車輛數(shù)量、發(fā)送的數(shù)據(jù)量、網(wǎng)絡(luò)速度、平臺性能等方面因素的影響，不同平臺之間性能差異較大。部分平臺數(shù)據(jù)處理能力不足，導(dǎo)致道路運輸車輛衛(wèi)星定位系統(tǒng)整體效能低下，數(shù)據(jù)處理不及時、響應(yīng)緩慢[4]。實際使用中，部分平臺的數(shù)據(jù)解析、轉(zhuǎn)發(fā)過程效率太低，耗時太長，導(dǎo)致系統(tǒng)存在數(shù)據(jù)延遲。在系統(tǒng)投入使用前，應(yīng)使用測試軟件模擬車載終端，發(fā)送數(shù)據(jù)到平臺，對數(shù)據(jù)平臺最大接入能力、并發(fā)處理能力進(jìn)行性能檢測、壓力測試，檢查平臺功能是否符合要求。通過檢查和檢測，可有效確認(rèn)數(shù)據(jù)平臺功能是否完善，數(shù)據(jù)處理能力是否穩(wěn)定，響應(yīng)是否及時。

3 結(jié)語

道路運輸車輛衛(wèi)星定位系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，大幅提升了道路交通安全管理的及時性和有效性。在使用中，應(yīng)對車載終端、通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)平臺分別進(jìn)行功能核查和性能檢測，確保系統(tǒng)采集信息全面、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確；信息傳輸規(guī)范、真實可信；數(shù)據(jù)平臺功能完善、響應(yīng)及時。