針對傳統基于單片機、GSM 技術、ArcGIS （ MapInfo 或 Google Map ） 的車輛監控系統功能單一、通信費用高、可移植性差、定位精度不高等缺點，提出一種新的車輛監控系統解決方案：以 ARM9 S3C2410 控制 GPRS 模塊接入 Internet,實現車載端和監控中心的無線數據傳輸，同時在監控中心引入 51ditu、Web Service 和數據庫，完成車輛定位和用戶接入訪問，可廣泛應用在國內城市公共交通、出租車、旅游車、危險品運輸和物流等車輛管理方面。

1 系統需求及應用分析

隨著我國城鎮化進程加快，地鐵、輕軌、快速公交等現代化公共交通快速發展，軌道和公共交通成為城市交通的骨干。目前，我國現代化軌道交通和公共交通的建設仍存在資金需求量大、融資難，以及投產后車輛管理調用、維護效率低等問題。傳統車輛監控系統一般采用單片機作為數據采集終端、短消息服務 （ Short Messaging Service,SMS ） 作為通信手段、MapInfo作為地理信息系統（ Geographic Information System,GIS ） 平臺。由于單片機無操作系統，程序移植性差，已難以勝任車輛監控系統功能快速發展的要求；同時，受帶寬的影響，SMS 通信鏈路已無法擴展圖像、語音數據傳輸業務；并且系統開發周期長，價格昂貴，缺少在不同交通領域的推廣價值。因此，開發一種性能可靠、功能完善、組網方便、經濟適用且易于推廣的車輛監控系統是當務之急。

為了解決上述問題，本文提出一種基于國產衛星北斗導航系統平臺的車輛監控管理系統。系統采用 ARM9 S3C2410 為主控芯片，融合 Internet 和通用無線分組業務 （ General Packet Radio Service,GPRS ） 網絡，以原有 SMS 為備份鏈路，在保證北斗導航監控系統數據傳輸的實時性與可靠性的同時，車載端還可以提供圖片、語音等數據傳輸功能；以國內知名地圖產品供應商靈圖的 51ditu 作為GIS 平臺，其豐富的 API 全部免費開放，且沒有人為添加誤差因素，不需要經過地圖匹配 就能夠完全滿足系統的應用要求。

該系統可廣泛應用在國內城市公共交通、出租車、大客車、旅游車、危險品運輸和物流等車輛管理方面。在車輛上安裝的車載移動終端，結構小巧，可以根據需要裁減相應監控管理功能模塊。城市交通管理監控中心應用該系統可實時顯示監控車輛狀況，以及發出調度指揮命令和接受車輛反饋信息。研究歸納總結傳統系統在推廣、應用方面的諸多局限性，抓住北斗衛星導航系統平臺正式民用的契機，提出以國產衛星北斗導航系統為平臺的車輛監控管理系統，從而大大降低系統的建設及運營成本，提高監控網絡的安全性能，實現車輛的定位、監控和調度。這對于掌握車輛位置，提高車輛調度水平，以及物流企業的服務水平都具有重要的意義。

2 系統工作原理

監控車輛由車載北斗導航終端接收衛星數據，通過 GPRS 無線通信和 Internet 網絡將數據傳輸到中心服務器，服務器端軟件對數據進行解析后存儲到服務器數據庫中，監控中心通過 Web Service 訪問數據庫，再由 GIS 平臺顯示數據，同時將相應的報警信息、調控指令發送到與之對應的移動車載端，最終實現相應的監控管理功能。系統設計原理如圖 1 所示。

3 系統結構設計

車輛監控管理系統由車載單元 （ 車載北斗導航終端 ）、監控中心 （ 客戶端 ） 和中心服務器 （ 服務器端軟件和數據服務庫 ） 組成。

3.1 車載單元

車載移動終端由基于 ARM9 的嵌入式系統、GPRS 模塊 （ 華為 GTM900C ）、北斗導航模塊 （ SiRFStarⅢ ）、液晶顯示屏和鍵盤形成的人機交互單元組成。車載終端可外接攝像頭和車載電話手柄實現圖像與語音的傳輸，專用的 GPIO 接口可連接車輛的各檢測控制線路，以獲取車輛的各種狀態數據。其結構如圖 2 所示。

由 ARM 處理器控制 GPRS 模塊，接入移動公司的GPRS網絡，再連接到計算機監控中心，從而實現遠程數據無線傳輸功能。北斗導航模塊將接收的數據通過串口傳送到主控芯片進行預處理。

Flash 存儲器用于存放已調試好的應用程序和嵌入式 Linux 操作系統；LCD 液晶顯示屏用于顯示系統信息和相關指令代碼。檢測控制線路獲取外接傳感器采集的不同狀態數據，經 GPIO 接口傳送至 CPU進行回送等處理。

3.2 監控中心

監控中心從功能結構上可以分為 GIS 模塊、數據庫信息管理模塊和客戶端通信模塊。其結構設計如圖 3 所示。

GIS 模塊為調度指揮人員提供一系列操作電子地圖的功能，同時負責車輛信息的實時顯示、跟蹤和電子圍欄區域顯示；數據庫信息管理模塊完成數據庫的信息管理功能，同時為調度人員提供系統運行環境設置、系統登錄、數據備份、數據恢復、權限分配、日志查詢等功能；客戶端通信模塊完成車輛的遠程控制、實時調度，以及報警提示、確認、取消、越界處理等功能。

3.3 中心服務器

系統設計基于 Microsoft SQL Server 2008,表（ Table ） 是其主要存儲單位，用戶可以通過表來訪問數據。系統中常用數據表如表 1 所示。

中心服務器是整個系統的中樞，是車輛和監控中心進行互聯的橋梁。一方面，中心服務器負責接收車輛通過網絡傳送的實時信息，并存儲在服務器數據庫中，然后由監控中心進行訪問；另一方面，中心服務器負責從數據庫中提取監控中心發出的命令信息，傳送到相應的車輛。

中心服務器由服務器軟件和服務器數據庫構成，其中軟件負責接收、解析、存儲和發送信息。

經過解析后的車輛信息或中心命令分別存儲在數據庫中，由監控中心進行訪問或由服務器發送給相應的車載單元。

4 系統關鍵技術

4.1 遠程數據庫訪問的實現

車輛監控管理系統采用 Web Service 技術實現客戶端對數據庫的訪問功能。當監控中心訪問中心服務器數據庫時，首先通過 Web Service 向服務器發出申請，通過 SQL 語句讀取數據庫中的數據，然后利用 ADO.NET 的組件 DataSet 生成 XML 文件存放在本地磁盤中。監控中心軟件通過讀取 XML 文件，取得相應的字段值，從而完成對中心服務器數據庫的訪問。

4.2 中心服務器通信功能的實現

在車輛監控管理系統中，監控中心需要與車載終端進行雙向數據傳輸。系統采用 GPRS 通信，這是一種基于 I P 地址的網絡通信方式， 由SOCKET （ 套接字 ） 實現。當車載單元與監控中心之間有通訊請求時，主控制器就通過相應 AT 指令來完成指定的通信過程。

5 結束語

基于 ARM 的北斗導航 / GPRS / GIS 車輛監控系統采用 GPRS 和 Internet 網絡作為數據通信平臺，解決了傳統基于單片機和 GSM 技術的車輛監控系統傳輸速度慢、易產生阻塞、功能單一、不便擴展等問題；而且以數據庫、51ditu 和 Web Service 技術為依托，實現了對車輛的動態監控功能，降低了運營成本，縮短了項目開發周期，提高了監控系統的整體性能。經過嚴格測試，該系統運行穩定，在網絡情況良好的條件下系統響應時間小于 3 s.實驗結果表明，系統性能穩定可靠，結構合理，軟硬件設計可行，并且具有良好的實用性、可擴展性和可操作性，可以根據具體需求對系統的硬件和軟件進行靈活配置。該系統可廣泛應用于地鐵、輕軌、公交、出租車等公共交通領域，在車輛的調度和管理、保證行車安全等方面具有廣泛的應用前景。