基于GSM的移动监控定位系统设计

　　1 引 言

　　随着社会的发展和通信技术的进步，人们对移动目标监控的要求越来越高，不仅需要知道移动目标的位置，还需要对移动目标的视频图像、报警信息、运行状态等数据进行实时监控和处理。例如，移动监控定位系统可协助对长途客车的管理，指挥中心通过分析客车发送的GPS数据确定客车的位置，判断是否超速行使，客车若出现故障、遭遇事故或劫车事件，可及时通知指挥中心，指挥中心再通知交通、公安、医院等部门进行紧急处理，在客车中加装摄像头还可有效预防行车途中的犯罪事件。另一方面，司机通过指挥中心可以了解行使前方的地理信息、天气状况、交通情况等。此外，移动监控定位系统在渔船出海作业、城市出租车调度、公安治安巡防、银行运钞车监控等领域都有着广泛的应用前景。移动监控定位系统是伴随着GPS技术和无线通信网络技术的成熟而发展起来的，在20世纪90年代初，GPS技术刚刚进入实用阶段，基于GPS的移动跟踪、监控系统开始走向市场，但由于无线通信网技术的制约，造成系统建设规模小、投入成本高，所以未得到普及。近几年来，各种无线通信专网、集群无线网、卫星数据通信网、数字蜂窝移动通信网发展迅速，其数据承载能力明显加强，并且，GPS技术更加成熟。现在市场上的12通道GPS接收机价格也比较低廉，2000年5月1日，美国政府宣布取消GPS的SA政策，这样，一般GPS接收机定位精度可以达到25m。由于上述原因，基于GPS和无线通信网的移动监控定位系统在世界各国都得至U迅猛发展，并显示出强劲的发展势头，市场潜力巨大。

　　GPS技术和无线通信网络技术是移动监控定位系统关键的2个要素，如今GPS接收机或OEM卡已经商品化，其体积可以做得很小，提供串口标准数据输出，数据接口很方便，而无线通信网络则多种多样，其建设成本、系统容量也各不相同，可供选择的通信网络有集群无线网、卫星数据通信网、移动通信网等。

　　2 移动监控定位系统通信网的选择

　　无线通信网络是移动监控定位系统的一个重要组成部分，可分为无线专网和公用的无线通信网络2大类，其中无线专网、卫星通信网、移动通信网是比较常见的几种形式。

　　2．1 无线专网

　　无线专网就是专门为移动监控定位系统建设的无线通信网，他有自己的交换中心、基站及监控平台，缺点是组网费用较高、覆盖面积有限，但无线专网系统更改灵活、抗毁能力强且具有移动性，适合用于抗洪救灾指挥系统、军事作战指挥系统等专用性较强的领域。

　　2．2 卫星通信网

　　卫星通信有静止轨道卫星通信、中轨道卫星通信、低轨道卫星通信3种，卫星起中继的作用，地球站用来作基站或与用户相连。卫星通信的特点是覆盖面积大，可以做到全球通，而且对气候和传输距离不敏感。在一般无线网络覆盖不到的地方，例如沙漠、森林地区特别适用，此外，在航海领域，通过基于卫星通信网的监控定位系统对航海的船只进行导航、实时监控，当遇到海盗、海难等时可以及时进行处理；在航空领域，在民航客机运营中采用监控定位系统可以避免飞机空中相撞、当发生劫机事件时可通过飞机上的摄像头及时了解机上状况，在军用飞机作战时可以依托此系统组成空中指挥平台等。缺点是系统终端设备复杂，费用较高，不利于普及。

　　2．3 移动通信网

　　近年来，移动通信发展如火如荼，从模拟的AMPS网到数字蜂窝GSM网，到CDMA移动通信网，现在日本一些国家又提出了第四代移动通信网（即4G）的概念，并开始开发和研制。相对于无线专网或卫星通信网，移动通信网比较普及，依托移动通信网建设监控定位系统具有覆盖面积大、组网费用低等优点，利用移动通信网的数据接人功能开展增值业务，还可提高网络的资源利用率。不过，移动通信网的数据传输速率一般较低，若提高数据传输速率，需要对原有网络进行改造。例如，利用CDPD（分组数据交换）技术，可在模拟蜂窝AMPS网上提供分组数据服务，信道速率为19．2kb／s。在数字蜂窝通信网中，GSM网的数据速率只有9．6kb／s，当GSM网采用GRPS（通用分组无线服务）技术或EDGE（增强数据速率）技术改进后，他将分别提供115．2kb／s和384kb／s的数据速率。另外，在IS-95B，CDMAOne中都增强了移动数据服务能力，而CDMA2000可提供高达2Mb／s的数据速率。利用移动通信网建设移动监控定位系统开通便捷、易于维护，能够覆盖手机信号可以到达的所有区域，非常适合于车辆船只调度、110报警指挥、铁路列车无线调度等方面的应用。

　　除了以上介绍的几种通信网，还有数字集群通信网、无绳电话通信网（包括DECT系统、PHS系统等）等网络，他们都可以用来传输监控定位数据。

　　3 基子GSM的移动监控定位系统方案设计

　　通过以上几种通信网络的比较，移动通信网是最为经济、最易普及的一种方法。第三代移动通信网CDMA具有较高的数据传输能力，但目前CDMA网还处于实验网阶段，而GSM数字蜂窝移动通信网在国内及国际上都已非常普及，市场应用最广泛，覆盖面积最大，在技术上也是最成熟的。所以，利用GSM移动通信网建设移动监控定位系统是当前比较合理的选择。通过GSM移动通信网传输监控定位数据可以有3种方法：利用话音通道传输、利用SMS（短消息业务）传输、利用改进的GSM的高速数据通道传输。

　　3．1 利用GSM的话音通道通信的设计方法

　　利用GSM的话音通道传输数据和在普通电话线上一样，在收发两端通过MODEM调制解调进行数据通信，这种方法技术成熟，应用范围广，在GSM网覆盖的范围内均可使用，缺点是在数据传输之前需要先拨号，呼叫建立时间较长，一般为10s左右，而且通信费用与移动电话费相同，费用较高。采用这种方法建立的移动监控定位系统如图1所示。