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GPS车辆监控调度研究论文 摘要：介绍一款应用于GPS车辆监控调度的高速GPS数传终端的设计开发。该终端半双工通信，GMSK数据调制解调，传输数据率9600bps，同时能够传输话音。使用此数传终端的车辆监控调度系统可实时监控车辆超过1200辆/分钟。 关键词：全球定位系统（GPS）高斯滤波最小频移键控（GMSK）无线通信 GPS车辆监控调度系统中，需要将车辆的定位数据通过无线数据通信平台回传到监控调度中心。常用的无线数据通信平台可以分为两大类：公网和专网。公网指的是GPRS、CDPD、GSM等以用无线数据网，专网则是指为调度系统专门建立的无线通信网。采用公网的GPS系统具有投资小、覆盖面大、系统维护量小等优点，但它的实时性比较差，不能进行GPS差分定位。要用专网的GPS系统对监控目标可采用时分复用方式进行数据传输，充分利用无线频率资源，传输快、实时性好，可进行GPS差分定位，定位精度高。因此专网的GPS车辆监控调度系统尤其适合于公安、消防、公交、金融运钞等对实时性要求高的应用。专网用GPS数传终端在系统中的作用主要是实现GPS差分定位与无线通信。本文介绍用于专网的低成本、高数据率、实时性好、可靠传话音的GPS数传终端的设计方法及其性能、特点。 1数传终端设计中频率资源的充分利用 在车辆监控调度系统中，频率资源有限，不能为每个终端分配一个频段，通常是所有终端共用一个数据频道。因此，如何复用这一频率资源，使它得到充分利用，增大系统数据通信容量是数传端和系统设计中值得探讨的问题。 常用的单信道复用方法有两种：点名方式和时分复用方式。点名方式是在整个系统中，先由基站终端点名，指定某特定移动终端向它回传数据；在随后的一段时间内，指定的终端回传数据，其它的终端则保持沉默，基站的终端接收数据；然后又由基站终端继续点名。时分复用方式则是在一个时间段内为每一终端分配一个时隙，终端轮流发送数据，到下一时间段，所终端又依次发送，如此循环。点名方式的缺点是由于每次都要基站终端先点名，因此通信效率比较低，数据通信容量比较小，只能应用于比较小的系统。时分复用方式效率比点名方式高，数据通信容量大，但是所有终端需要一个共同的时间基准。在移动通信中，这个基准通常由基站通过单独的信道来提供，这就需要单独的控制信道，对设备要求高。在车辆监调度系统中，不能采用这种方法。考虑到GPS接收模块在进行GPS定位时，同时会得到一个非常准确的全球同步时钟，用它来作为时分通信的时间基准，就可以实现时分复用，而不增加成本和设备复杂度。 在时分通信的GPS车辆监控调度系统中，移动终端发送和接收数据的时候不多，终端常处于空闲状态。而在车辆监控调度系统中，采用数据传输定位信息、话音实现调度功能将大大提高系统性能。因此如果能在半双工的传输平台上，实现既传输数据又传输话音而不相互干扰，将会使整个系统性能在不增加成本的情况下，得到极大的提高。考虑到以下两个事实： （1）时分复用方式的监控调度系统中，每个移动终端传输和接收数据的时间都很短，在每个时分复用周期内只有一收一发两次，各几十毫秒。基站的数传终端数据收发时间则比较长。 （2）话音通信时，话音偶尔被中断不到100毫秒，基本不影响话音的可懂度，收听者只感觉到轻微的喀、喀声。 笔者采取以下办法，实现数据与话音的同时传输： （1）采用两个25kHz带宽的频道，一个用于话音通信，一个用于数据通信； （2）大部分时间里移动终端处于话音频道，接收或发送话音，在收发数据的时隙，无论是否收、发话音，都强制切换到数据道收发数据，数据通信完成后，回到话音频道，继续收发话音。这样数据收发只会引起话音通信的不到100毫秒的中断，因而对话音通信的影响可忽略。 （3）在监控调度中心安装两个基站终端，一个专用于话音通信，一个专用于数据通信；每个监控目标安装一个移动终端，在给定的时隙收发数据，其它时间收发话音；基站终端与移动终端只在软件上略有不同。这样，就可以在半双工的平台上，同时实现数据和话音的半双工传输。 2GPS数传终端的硬件设计 2.1数字调制方式的选择 时分通信系统中决定系统容量的主要因素有三个：无线数据传输率、不同终端之间数据传输的保护时间以及每个终端的数据量。增加数据传输速率，可直接加大通信系统容量。在车辆监控调度系统中，带宽资源是非常有限的，要提高通信数据率，必须采用效率比较高的调制方式。 ASK、PSK、FSK等调制方式，调制解调简单，但频谱特性不好，带宽利用率低；而QAM、TCM等复杂的调制方式，需要较复杂的调制解调手段，成本也比较高。这里采用GMSK（高斯滤波的最小频移键控）数据