北斗GPS卫星导航系统建设方案.doc

北斗GPS卫星导航系统

建
设
方
案

贵州迪辰安信科技发展有限公司
二〇一三年五月

目 录
目 录 2
第一章 建设背景 4
第二章 北斗GPS卫星导航系统简介 7
2.1、什么北斗卫星导航系统 7
2.2、北斗卫星定位原理 8
2.3、北斗卫星工作原理图 8
2.3、北斗GPS卫星导航技术指标 9
第二章 系统设计原则 10
第三章 系统总体设计 11
3.1系统架构 11
3.2 技术架构 12
3.3 平台运行环境配置 13
3.4 服务端程序平台 13
3.5 GPS数据接入公安内网 14
3.6 北斗GPS监控客户端功能设计 14
3.7系统安全 19
第四章 项目实施 21
4.1实施进度 21
4.2实施和验收方法 21
4.2.1项目实施 21
4.2.2项目验收 21
4.3项目管理及质量控制 22
4.3.1项目责任制 22
4.3.2项目质量控制 22
第五章 运行维护体系 23
5.1系统维护 23
第六章 经费预算 24
6.1 硬件配置及费用预算 24
6.2 软件系统费用预算 24

第一章 建设背景
1. 概述
随着我市城市建设规模扩大，车辆日益增多，交通运输经营管理和合理调度，警用车辆 指挥和安全管理已成为公安、交通系统中一个重要问题。 过去，用于交通管理系统设备主要是无线电通信设备，由调度中心向车辆驾驶员发出调度命令，驾驶员只能根据自己 判断说出车辆所在大概位置，而在生疏地带或在夜间则无法确认自己方位甚至迷路。 因此，从调度管理和安全管理方面，其应用受到限制。北斗GPS定位技术出现给车辆、轮船等交通工具导航定位提供了具体实时定位能力。通过车载GPS接收机使驾驶员能够随时知道自己具体位置。通过车载电台将GPS定位信息发送给调度指挥中心，调度 指挥中心便可及 时掌握各车辆具体位置，并在大屏幕电子地图上显示出来。目前，用于公安、交通系统主要是车辆GPS定位及无线通信系统相结合指挥管理系统。
2. 车辆GPS定位管理系统 　
车辆GPS定位管理系统主要是由车载GPS自主定位，结合无线通信系统对车辆进行调度管理和跟踪。已经研制成功如车辆全球定位报警系统，警用GPS指挥系统等。分别用于城市 公共汽车调度管理，风景旅游区车船报警及调度，海关、公安、海防等部门对车船调度及监控。 监控中心部分主要功能有：
• 数据跟踪功能。将移动车辆实时位置以贞列表方式显示出来。如车号、经度、速度、 航向、时间、日期等
• 图上跟踪功能。将移动车辆定位信息在相应电子地（海）图背景上复合显示出来。 电子地（海）图可任意放大、缩小、还原、切换。有正常接收及随意点名接收两种接收方式。 还可提供是否要车辆运行轨迹选择功能。
• 模拟显示功能。可将已知目标位置信息输入计算机并显示出来。 决策指挥功能。决策指挥命令以通信方式及移动车辆进行通信。通信方式可用文本、代码或语音等，实现调度指挥。
• 车载部分主要功能有：
• 定位信息发送功能。GPS接收机实时定位并将定位信息通过电台发向监控中心。
• 数据显示功能。将自身车辆实时位置在显示单元上显示出来。如经度、纬度、速度、航向。 　
• 调度命令接收功能。接收监控中心发来得调度指挥命令,在显示单元上显示或发出语音。
• 报警功能。一旦出现紧急情况，司机启动报警装置，监控中心立即显示出车辆情况、 出事地点、车辆人员等信息。
3. 应用前景
汽车是现代文明社会中及每个人关系最密切一种交通工具，据统计，仅几个发达国家汽车保有量已有数千万辆。因此车辆GPS导航将成为未来20年中全球卫星定位系统应用最大潜在市场之一。
在我国，有关部门要求首先对运超车、急救车、救火车、巡警车、迎宾车等特种专用车辆实现全程监控、引导和指挥。目前使用车载北斗GPS接收机进行自主定位车辆很少，大量开发应用热点在监控调度系统上。 车载GPS导航设备在应用上发展方向，应当着重多卫星系统、远距离监控以及多功能显示等几个方面。
可以说，北斗GPS导航定位在公交、交通系统中应用前景是非常广阔。在开发车辆导航应用同时，也将带动及其相关通信技术、信息技术、控制技术、多媒体技术和计算机应用技术发展。

第二章 北斗GPS卫星导航系统简介
2.1、什么北斗卫星导航系统
北斗卫星导航系统是中国自行研制全球卫星定位及通信系统（BDS），是继美全球定位系统（GPS）和俄GLONASS之后第三个成熟卫星导航系统。系统由空间端、地面端和用户端组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度优于20m，授时精度优于100ns。2012年12月27日，北斗系统空间信号接口控制文件正式版正式公布，北斗导航业务正式对亚太地区提供无源定位、导航、授时服务。北斗卫星导航系统致力于向全球用户提供高质量定位，导航和授时服务，包括开放服务和授权服务两种方 式。开放服务是向全球免费提供定位、测速和授时服务，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。授权服务是为有高精度、高可靠卫星导航需求用户，提供定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。　导航精度上不逊于欧美之外，北斗卫星导航系统解决了何人、何时、何地问题，这就是北斗特色服务，靠北斗一个终端你就可以走遍天下。

2.2、北斗卫星定位原理
北斗卫星定位模块接收北斗卫星定位信号运算出自身位置（经度、纬度、高度）、时间和运动状态（速度、航向），每秒1次送给单片机并存储，以便随时提供定位信息。GSM/GPRS模块负责无线收发传输。FSK部分负责对数据调制解调，接收中心指令数据和发射车载台报警等信息。数字逻辑控制部分用于各种输入，输出电平，脉冲信号缓冲及驱动。电源及省电控制部分用于对汽车电平及后备电平自动切换，稳压滤波并通过车匙及报警器触发控制睡眠及苏醒。汽车防盗器部分负责对各探头采集分析完成盗车报警所有功能。双控熄火/断油路控制器受控于监控中心及汽车报警器。
2.3、北斗卫星工作原理图

2.3、北斗GPS卫星导航技术指标

•模块类型：双模
•主机尺寸: 长76mm 宽66mm 高43mm
•主机重量:200g
•通信方式：GSM、GPRS、语音；
•数据传输速度：57.6Kbit/s；
•支持所有短消息协义，如SMPP、CMPP等；
•抗干扰度：符合GB17626　Ⅳ级；
•工作电源：+7.5V∽+32VDC；
•工作电流：50mA∽200mA；
•工作温度：-20V∽+70℃；
•存储温度：-35V∽+85℃；
•工作湿度：5%∽95%；
•定位精度：≤10米
•里程精度：当测试距离为5公里时，允许统计误差为±0.1km；
•实时时钟精度：允许时间误差在±5s之内；
•从车辆熄火到车台进入省电模式时间=20±2分钟

第二章 系统设计原则
Ø 稳定性
提供高可靠性能服务器等硬件设备，保障系统正常运行，使系统总体稳定性能良好，保证7*24正常运行。
Ø 实用性
系统功能简洁、实用，界面设计符合“用户界面设计规范”，操作界面人性化。
Ø 安全性
平台采用可靠权限验证和数据加密机制，及Windows安全系统相结合，保障最大限度安全性。
Ø 先进性
系统融合了当今先进通信技术、计算机网络技术以及成熟高新科技技术等，符合总体规划和长远发展需要。
Ø 成熟性
系统充分利用成熟技术及设备，确保系统稳定运行。

第三章 系统总体设计
1.
2.
1
3.1系统架构

系统架构配置首先要考虑用户实际应用环境及应用需求，其次要考虑作为平台软硬件产品功能及性能，还要考虑总体设计人员可能采取技术策略及实现手段，最后还要考虑企业投资能力及专业人员技术支持水平。其选择准则是：
l 标准性及先进性
l 安全性及成熟性
l 实用性和可行性
l 易用性和可扩性
一般来讲，通常系统基于网络结构有两种：1、基于局域网Client/Server(C/S)结构；2、基于互联网或企业内部网Browser/Server（B/S）结构。
根据用户实际需求，使用C/S结构系统，可以很好保证监控中心性能，监控速度比较快，但需要在客户处安装客户端软件，这在一定程度上，可能加重后期维护负担。
C/结构特点

C/S结构
系统功能
非常强
初期建设难度
简单
投入运行后维护工作量
少
客户端使用方式
安装专门客户端软件
可扩展性
非常强
是否适合面向社会营运平台
可以
根据系统具体应用情况，及日后发展趋势，本系统采用C/S结构模式。基于C/S模式GPS系统在总监控中心基础上，可以无限扩展分监控中心。将相关个体逻辑连接在一起，形成一个互动整体。
3.2 技术架构
本系统主要以GPS数据为基础，以公安业务为应用调度系统，数据集中存储在数据中心，通过网络载体和信息技术实现数据检索。因为庞大而又及时更新数据，因此系统通过数据中心提供数据请求服务来实现客户端检索和比对。
系统采用基于微软.Net3.5框架技术实现，资源库数据库管理系统采用微软Microsoft SQL Server 2005。对关键业务层进行封装，减低系统之间耦合程度，有效地减低系统开发后期维护工作量和提高系统稳定性。
3.3 平台运行环境配置
1）数据库服务器操作系统：
数据库平台：Microsoft SQL Server 2005
数据库服务器操作系统：可支持windows2000、windows2003等操作系统
2）应用服务器操作系统：
windows2003、windows2008等。
3）应用软件操作系统：
windowsxp、windowsvista、windows7等。
3.4 服务端程序平台
服务端程序平台主要负责将采集到GPS数据进行整合加工，并将处理后数据存储到外网服务器数据库中，同时处理外网客户端程序各种请求。程序模块主要包括：GPS网关程序，中心处理程序、数据入库程序、前置机程序、区域检查程序等程序模块。
Ø GPS网关程序：负责接收北斗终端设备回传GPS数据；
Ø 中心处理程序：负责解析GPS数据，将原始数据解析成统一标准格式数据；
Ø 入库程序 ：主要负责将解析好GPS数据存入数据库中。
Ø 前置机程序：负责处理客户端所有请求如登陆、注销、指令下发、数据实时查询、历史查询等。
Ø 区域检测程序：主要负责电子围栏、区域检测报警、线路检测报警等。
3.5 数据接入公安内网
数据接入方式主要采取“单向接入”方式将公安外网服务器GPS平台上GPS数据经过公安边界接入到公安内网服务器GPS平台，便于公安内部使用。数据同步主要采取数据库同步方式实现，如下图：
Ø GPS网关程序负责接收GPS数据；
Ø 将GPS数据整合后经过外边界同步到隔离区服务器；
Ø 隔离区服务器和公安内网数据库保持完全一致，按照公安核心边界数据同步机制实时同步到公安内网服务器。
Ø 内网平台服务器存储数据。
3.6 北斗GPS监控客户端功能设计
Ø C/S版监控界面
主监控窗口由“标题栏”、“主菜单栏”、“数据工具栏”、“操作工具栏”、“地图显示窗口”和“状态栏”等部分组成（如下图：）。

Ø 功能详细介绍
Ø 查询警车当前在什么位置
该模块主要是实现实时查看警车位置信息、行驶速度、发动机状态。监控时间为7×24小时监控服务，如下图：

实时监控车辆位置如下图：

Ø 查询警车过去都去过哪些地方：
该模块主要实现查询车辆过去某一时间段行驶轨迹，比如我想知道该车在过去某一时间段都去过哪些地方。通过该功能，我们就可以调出它过去行驶轨迹，并以动态回放形式将该车行驶轨迹显示在地图上，如下图：
箭头指向代表该车所行驶过路线轨迹方向

历史轨迹统计报表图如下图

Ø 查询有哪些警车离案发区域最近：
已知案发现场，如何查询有哪些警车活动在案发现场附近，便于调度。在系统上设定案发区域，查询在当前活动在案发区域附近警车，如下图：

Ø 设定区域/路线，车辆进/出区域内报警：
首先设置车辆可行驶区域，设置好区域后，双击鼠标左键，显示以下对话框，可以在“区域路线名称”栏自行编写路线名称，并在“区域路线类型”栏选择“区域检测报警”，然后在“附加参数”栏中自行选择“超出区域报警”或者“进入区域报警”，点击“确定”，区域设置完毕。然后绑定要监控车辆即可，一旦车辆超出设定区域系统将会报警提示。如下图：

Ø 超速报警：对任意车辆设定行驶速度上限,当车辆超速行驶，系统提示报警。
Ø 紧急求助：当车辆发生危险司机向监控中心发出紧急求助；监控中心实时显示紧急求助报警信息。
Ø 车辆远程油电控制
当锁定追踪嫌疑车辆时，车辆行驶到警方设置关卡内，可将嫌疑车辆进行远程切断油路电路使其车辆发动机不能正常工作，方便公安抓获嫌疑犯；
Ø 统计报表
统计报表包括车辆里程统计、油耗统计、在线统计、车辆报警统计、速度统计赛选等报表。
里程统计：查询某一时段或按日查询某一辆或一组车里程统计，如下图所示，可将数据导出Excel电子表：
点击导出excel表格

油耗统计：查询油量数据，可以根据车牌号码，油量变化（自定义）时间段查询油量，数据可以导出。

油耗统计可以图表显示，点击出现如图：

速度筛选：其实就是超速报警统计，可以分别设置车牌号，时间，超整速值来查询信息，所查询信息可以导出，如下图：

在线统计：在线车辆统计是查询出车辆在线（返回当前车辆信息）和不在线（返回车辆最后在线信息以及到当前时间为止不在线天数）信息（如下图），可以根据车组，在线及不在线（不在线可以设置大于多少分钟无数据回传为不在线），来查询信息，此信息可以导出。

Ø 系统权限设置
不同用户级别具有不同操作权限，信息保密严格把关。

3.7系统安全
为保证北斗GPS系统规范和安全应用，系统实行统一管理、服务实战、按需授权和严格保密原则，实现提高侦查破案效率及确保信息应用安全有机统一。
1、数据安全：外网和内网隔离，数据主要存储于公安内网，外网端主要用于数据采集和加工，确保数据安全。
2．权限设置：根据各级领导和部门需要，实行授权管理，分级使用。
3．用户申请：系统由市局进行统一授权管理。经本单位领导审批同意后，用户可申请系统使用权限，由市局统一授权使用，由各部门领导审批同意后，报市局统一授权使用，对用户系统应用及数据访问权限分别进行授权。
该系统为公安机关业务工作专用，使用人必须是我局在编民警。不准使用该系统从事非警务活动，严禁非警务人员使用该系统。
4．各级刑侦情报人员可申请开通“全权查询”权限，可查询系统中辖区资源详细信息；办案单位各级领导可申请“高级查询”权限，可查询系统中所有资源基本信息；其他工作岗位人员可申请开通“普通查询”权限。
5．系统设有应用记录和倒查功能，可记录和查询全部用户系统应用情况。
6．民警对所查询信息承担保密责任。

第四章 项目实施
4.1实施进度
第一阶段：实现系统标准功能
在硬件具备情况下，在两周内完成软件环境搭建，同时实现北斗GPS设备安装。
第二阶段：实现定制功能
即实现根据客户特殊需求定制软件功能，根据增加或者修改需求复杂程度制度计划。
4.2实施和验收方法
4.2.1项目实施
该系统是一项比较复杂系统工程，必须成立系统建设小组.建设小组包括领导小组和实施小组。领导小组由公司领导和各部门负责人组成，公司主要领导应亲自挂帅。领导小组负责制定系统建设战略规划，审定工程具体实施方案，协调系统建设过程中各部门关系，解决系统建设所遇到问题，并定期检查工程进展情况等。实施小组由各职能部门业务骨干和有关人员和研发中心开发人员组成。实施小组直接参及硬件安装、软件开发和运行等。
4.2.2项目验收
工程安装调试完毕，由工程项目成员及用户一起共同组成验收测试小组，根据合同规定验收测试标准进行运行前验收测试。初验合格后，按合同进行试运行，试运行合格后，组织终验。最后进入技术维护支持阶段。
验收内容应该分为单项验收和综合验收两大类。单项验收主要包括：
1) 功能验收
2) 性能验收
3) 操作验收
4) 网络工程验收
综合测试则是根据系统提供功能和系统工期、相应程度等主要指标进行验收。
4.3项目管理及质量控制
4.3.1项目责任制
在工程实施过程中，施工方将在领导小组总协调下，指派项目经理负责项目实施及管理，同时及用户方代表一起协调及本项目相关工作配合及管理。
项目经理作为施工方代表。其工作期从合同签订日至系统完成测试验收，并交付给用户时为止。其后，转入合同规定售后服务期，由公司售后服务部门负责。
4.3.2项目质量控制
项目必须对建设每个步骤进行质量控制才能保证项目顺利进行。以下是本次项目质量保证方法，将从总体结构、开发活动和支持活动三个方面对整个项目过程进行质量保证。

第五章 运行维护体系
我公司承诺在接到用户故障反映后30分钟内进行技术反馈，本着一流服务、客户至上客户服务原则，向用户提供优质高效售后服务。
5.1系统维护
在维护服务期内。当系统中任何一部分，如服务器、操作系统或网络等发生故障时，对故障现象及时、准确定位、同时制定解决方案，迅速排除故障。
为了系统长期稳定运行和维护便利，我公司向贵单位提供相应系统全套完备中文技术文件，主要包括：1)系统说明书、2)设备配置和操作维护说明书、3)全套备份软件及安装软件。
对于上述材料使用，经公司授权，允许用户在本单位内部范围内复制和编辑这些资料，作为设备维护管理使用。
维护期内，我公司提供24小时服务热线电话，当系统出现故障时，可拨打该热线电话，我方维护人员在第一时间接听电话，并询问故障基本症状，根据这些情况判断故障可能原因；如可能在电话中指导用户解决，则直接辅助用户自行解决故障；若电话解决不了，由公司人员上门维护。

第六章 经费预算
6.1 硬件配置
型号
基本配置
单位
单价（元）
数量
合计（元）
北斗GPS设备
（双模）
GPRS/GSM通讯模式，主机，监听耳麦，GPS天线，GSM天线，系统报警器，报警按钮及各类连线。
套

1

安装费
设备安装费
套

1

说明：该报价含3年服务费，三年后按照600元/年/台收取服务费

6.2 软件系统费用预算
序号
系统名称
功能模块
功能描述
不含税报价
1
服务器端软件
北斗GPS网关
对北斗GPS设备上传GPS位置数据进行接收。

中心程序
对北斗GPS位置数据按照公安平台数据标准进行解析、加工。
入库程序
对解析、加工后GPS数据写入到数据资源库。
区域检测
对用户设定电子围栏区域、线路自动扫描，车辆进出或偏离检测报警。
前置机程序
对用户登录、车辆查询、历史轨迹回放等业务功能处理。
2
客户端软件
实时监控
对车辆即时定位、监控、调度

车辆锁定跟踪
自动更新车辆位置，实时地图显示行驶位置、线路、锁定跟踪。
历史轨迹
查询某时间范围内车行使地方，动态轨迹回放；轨迹数据可以导出Excel表
区域查车
在指定区域内查找车辆，便于调动。
超速报警
车辆超过速度上限行驶，系统自动报警
越界报警
车辆进出预定电子围栏区域行驶，系统自动报警。
掉电报警
设备电源掉电，系统会自动报警。
断油断电
可以对车辆下发断油断电指令，使车辆不能发动。
3
系统安装、测试

4
用户培训

合计：

备注：软件系统壹年之内免费维护，壹年以后按照软件总价百分数收取维护费。
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