车辆卫星定位系统基本性能特点分析

2021-10-02张建

商品与质量 2021年38期

张建

江苏省计量科学研究院江苏南京 210023

1 道路运输车辆卫星定位系统构成与用途

道路运输车辆卫星定位系统应用了物联网、移动通信、卫星定位等技术，主要由车载终端、通信网络、数据平台等部分组成[1]。车载终端属于感知层，应用了卫星定位技术，能够采集、测量、处理车辆实时位置、速度、驾驶员身份、总线数据等信息；通信网络属于网络层，车载终端接入移动网络，将采集和测量的信息传输给数据平台；数据平台属于应用层，主要对数据进行处理和应用，分为政府平台和企业平台，能够实时监控车辆运行状态，按照相关要求对车辆进行管理和控制，见图1。

图1 道路运输车辆卫星定位系统

道路运输车辆卫星定位系统广泛用于对重点营运车辆进行监控和管理，大幅提升了道路交通安全管理的有效性、及时性。

2 系统使用中须具备的基本性能要求

道路运输车辆卫星定位系统的正常运行离不开车载终端、通信网络、数据平台紧密连接、共同协作。相关的技术标准分别对车载终端、通信网络、数据平台做出了详细的技术要求和管理规定，在使用中应通过核查和检测，确保系统具备以下几项基本要求：

2.1 车载终端采集的信息应全面，测量的数据应准确。

车载终端由处理器、数据存储器、定位模组、数据采集模组、移动网络模组等部分组成，在道路运输车辆卫星定位系统中主要负责采集车辆数据、测量卫星定位数据，并存储、发送相关数据。车载终端是系统的数据来源，它能否实时、有效、准确的采集和测量数据，决定了系统是否能够发挥作用，见图2。

图2 车载终端结构图

车载终端采集车辆信息应全面、及时。要求采集驾驶人员信息、车辆运单数据、CAN总线信息等数据和信息。车载终端应连接车辆CAN总线，采集车辆以下信息：当车辆制动时，采集制动信息；当车辆转向时，采集转向信息；当车辆变换近光或远光时，采集灯光信息。在使用中可通过数据平台中的历史数据，查询车载终端发送的信息是否符合要求[2]。这些信息可用于分析车辆运行状态，进而采取有效管理措施，车载终端必须按照标准要求实时采集所需信息，见图3。

图3 一次性同步预埋地脚螺栓

图3 卫星定位原理图

车载终端应安装合理，卫星定位数据应准确可靠。车载终端接收卫星信号后，首先测量每颗卫星的伪距；然后解析出导航卫星的星历，并计算得出坐标；最后综合分析、运算得到伪距数据和导航卫星的坐标，计算出终端的位置、时间、速度信息，实时显示车辆行驶的位置、速度情况。为确保车载终端卫星定位功能正常，终端应牢固安装，安装位置须避免可能发生的碰撞，应确保终端工作在正常温度范围内，减少对车载其他电子设备的干扰，确保终端能够正常工作；导航天线应安装在不影响信号接收的位置，确保天线功能正常

2.2 信息传输规范、数据真实可信

车载终端的通讯模块通过GSM、TD-LTE等无线通讯网络将数据传输至数据平台。传输过程应符合相关技术标准中规定的通讯方式、数据类型、传输规范等相关内容，确保传输规范、数据准确可靠。

固定时间报送时，终端安装设置好的时间间隔，将数据定时发送到数据平台，时间间隔在（5～30）s；固定距离报送时，终端安装设置好的距离间隔，将数据定距发送到数据平台，距离间隔在（100～500）m；时间和距离相结合报送时，终端按照设置好的时间和距离间隔，报送数据至平台。在实际使用中，不同厂家的车载终端参数设置、不同数据平台的管理要求各不相同，导致报送方式、报送间隔差异较大。为确保道路运输车辆卫星定位系统正常运行，应统一规定信息报送方式、报送间隔，保证发送到数据平台数据的规范性和一致性，确保后续能够对数据进行分析、应用[3]。

服务端是政府平台或企业平台，数据传输使用TCP或UDP协议。客户端是定位终端，在数据传输出现异常时，通信方式可使用短信息方式。平台接收到注册信息后，发送鉴权码给车载终端，并保存相关信息。在实际使用中，存在通过伪造注册请求发送虚假数据，或者使用软件在对数据进行修改、筛选的风险。车载终端通讯程序应符合相关协议标准的要求，在接入系统前应进行必要的软件功能测试，确保安全性符合要求。

2.3 数据平台功能完善、性能稳定、响应及时

数据平台主要用于数据的处理和应用，由通讯系统、监控系统和数据库等部分组成，可分为政府平台和企业平台。行政管理部门使用数据平台，接收、存储、发送车辆相关数据，对车辆进行监控，对企业平台进行管理，能够管理的动态车辆不少于10万台。企业使用数据平台对车辆进行管理，监控车辆行驶情况，能够管理的动态车辆不少于1万台。当大量的车载终端同时将采集和测量的数据发送到接入的数据平台，平台的接入能力、显示能力、响应时间等技术性能决定了系统的工作效率和可靠性，见图4。

图4 数据平台组成框图

高并发指的是同一时刻有大量的用户请求到达服务器，服务器需要对请求进行处理，并及时返回响应信息。系统数据处理平均速率不少于500条/秒，峰值速率不少于1000条/秒。当有大量的用户请求到达服务器时，系统响应时间应不超出5倍的单个用户响应时间。实际使用中，由于在线车辆数量、发送的数据量、网络速度、平台性能等方面因素的影响，不同平台之间性能差异较大。部分平台数据处理能力不足，导致道路运输车辆卫星定位系统整体效能低下，数据处理不及时、响应缓慢[4]。实际使用中，部分平台的数据解析、转发过程效率太低，耗时太长，导致系统存在数据延迟。在系统投入使用前，应使用测试软件模拟车载终端，发送数据到平台，对数据平台最大接入能力、并发处理能力进行性能检测、压力测试，检查平台功能是否符合要求。通过检查和检测，可有效确认数据平台功能是否完善，数据处理能力是否稳定，响应是否及时。