gps车辆监控调度系统中高速数据传终端的设计

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1、GPS车辆监控调度系统中高速数据传终端的设计

2、第1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

3、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

4、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

5、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

6、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

7、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

8、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）数据调制方式。GMSK是一种恒包络调制方案，可以用较简单的C类放大器实现，而且它能够在保持谱效率的同时维持较低的同波道和邻波道干扰。实现GMSK调制可以采用正交调制方式或简单的

9、高斯低通滤