浅谈集群通信技术在GPS系统中的应用

2022-09-10

1 三类不同集群通信系统的比较

无线集群实际上就是多信道中继 (转发) 系统中自动共享若干个信道, 并在此基础上集小群 (组) 为大群 (组) , 加上诸多呼叫、故障处理等功能而形成的无线通信系统。和常规通信方式相比, 集群通信系统具有信道利用率高、服务质量好、通话阻塞率低、通话具有私密性、系统智能化程度高、具有交换功能、可与P A B X或PSTN互连等优点。集群通信系统的分类方法有多种, 按照信令类型分有模拟信令、数字信令及混合信令系统;按照信令方式分有共路信令方式和随路信令方式;按照话音分有数字集群、模拟集群;按控制方式分有集中控制、分散控制等等。目前较为广泛使用的为集中控制方式的模拟集群系统, 信令有MPT1327标准的, 也有非公开标准的。基于MPT1327标准信令的系统, 传输车辆定位数据可以在信令信道中进行;而非公开信令标准, 车辆定位数据只能在话音信道中进行。相应地, 对车辆的数字信息必须进行调制才能在话音信道中传输。第一类, T E T R A是欧洲电信标准组织制订的数字集群通信系统标准。TETRA是基于传统大区制调度通信系统的数字化而形成的一个专用移动通信无线电标准。它大量借鉴了G S M的概念, 采用T D M A多址方式和类似的逻辑信道。TETRA网络对外互联部分技术尚未完全公开, 不同厂家的TETRA产品目前还没有完全实现互联互通, 不同网络之间的用户和业务的互通乃至异地漫游还存在一些问题。另外, T E T R A的系统设备采购、建网成本和终端价格较高, 这一点也对T E T R A在更大范围的应用造成一定影响。其次, 在我国应用最为广泛的是, IDEN系统是摩托罗拉公司研制和生产的一种数字集群移动通信系统, 除了以指挥调度业务为主外, 还兼有双工电话互联、数据和短消息等功能。它将数字调度通信和数字蜂窝通信综合在一套系统内。IDEN由摩托罗拉独家生产制造, 由于接口没有公开, 而且系统设备采购、建网和终端的成本也比较高。第三, 中兴Go Ta数字集群通信系统, 建立在C D M A移动通信系统基础上, 具有较大的技术和业务发展空间;投资少, 见效快, 运营成本低;具备开放的标准, 设备供应厂商多元化;支持完全的对外漫游能力;支持高速数据业务, 传输速率最高可达153.6kbps。同时, 中兴Go Ta系统拥有自主知识产权, 填补了我国在集群通信领域知识产权的空白, 对我国通信企业掌握核心技术、取得竞争优势无疑具有重要的意义。

2 GPS系统概述

GPS车辆监控系统是利用GPS接收机、无线通信、地理信息技术对移动用户进行监控、调度、指挥的新型车辆管理系统。按照子功能划分, 车辆监控系统由三部分组成:定位部分、通信部分、显示部分。其中, 比较常用的通信方式为常规通信、集群通信、GSM的短信息业务三种。基于常规通信的车辆监控系统, 其设计、组网及使用相对简单, 但其作用范围较小;GSM的短信息业务用于定位数据传输目前较为流行, 其覆盖范围大, 可以全国漫游, 但是其时延问题是制约其发展的瓶颈, 且其呼叫功能无法与集群系统相比;集群系统是专用的调度指挥系统, 对某些特殊单位而言具有不可比拟的优势。本文就集群方式下GPS车辆监控系统的设计及信道利用等方面进行介绍。

3 基于集群通信方式的GPS车辆监控系统

(1) 建立集群网;集群网为系统提供无线通信链路以进行话音和数据传输, 数据传输可以利用话音的多种呼叫方法实现。监控中心以矢量化电子地图为背景, 监控软件具有实时显示移动用户的所有信息以及信息查询功能。 (2) 信道控制管理;在集中控制方式的集群系统中, 各个信道的管理在一个控制信道上实现。移动用户守候在控制信道上, 发起呼叫或接收呼叫均在该信道上进行。一旦申请到信道, 则主呼方和被呼方在申请到的信道上完成话音联络, 之后转换到控制信道上守候。利用话音信道传输车辆定位数据, 每传输一次定位信息, 电台都需要申请一次信道, 而申请时间不传输任何数据, 时间利用率较低;且申请不到空闲信道时, 该车辆的信息就会丢失。所以传输数据的用户应该设置优先级, 以保证数据的可靠传输。 (3) 设置呼叫方式;在集群通信系统中, 用户的呼叫方式有:单呼、组呼、群呼、私密呼叫等。基于GPS的车辆监控系统, 为提高系统定位精度采用差分方式, 差分信息由监控中心以组呼的方式下发, 分配在同一组内的用户均可接收。为了避免监控中心对某用户的话音调度影响其它用户的数据传输, 话音呼叫和数据呼叫分别在不同的组进行。移动用户传输数据时工作在数据组, 利用专用信道完成。当监控中心需要对某用户进行话音呼叫时, 首先发送一个切换命令将该用户的组号设置为话音组, 而后再进行话音呼叫。在规定的时限内完成通话, 由用户自动切换到数据组再传输数据。 (4) 异步传输数据;在GPS车辆监控系统中, 通常采用异步的数据传输, 接收端和发送端不需要同步。但是, 各移动用户的数据采集为时分多址方式, 相互之间的时序关系不能混叠, 也就是说, 移动用户之间必须同步。各移动用户的同步方式有两种:利用GPS接收机的秒脉冲进行同步;利用监控中心发送广播同步码进行同步。秒脉冲和同步码均提供给各移动用户统一的时间起点, 不同车辆的发送时隙由不同的延迟来产生。监控系统中的数据传输分上行和下行两部分。上行数据主要为被监控车辆的实时位置、速度、时间、状态;下行数据主要为GPS差分修正信息, 采用RTCM-104格式的通用电文, 如果是监控中心同步的方式, 还包括广播同步码。上行和下行的数据报头不同, 用于对上、下行数据的解码。

信息时代的到来, 极大的促进了科学和生产的发展, 而人们的日常生活也对科技的应用提出了更高的要求。因此, 信息产业的高速发展促进和推动着自动测试技术及系统集成技术迅速发展, 集群通信技术和计算机技术的最新成果更促进了GPS系统的广泛应用。

摘要：首先围绕国内集群通信的发展, 介绍集群技术的应用情况, 分析相关制约因素, 并基于需求对集群技术和适用性进行分析, 最后深入分析了集群技术的在GPS系统中适用。

关键词：系群通信技术,GPS系统,电子信息