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摘 要 车辆监控技术是方便、快速正确引导汽车抵达目的地的一种技术，它在提高汽车运行效率、节约能源方面
具有重要意义。文中介绍了GPS 监控系统的原理与结构以及GPS 汽车导航的现状和前景。以南京市急救中心（120）为例，
阐述了GPS 监控系统中各子系统的功能。
关键词 GPS，GIS，GSM，GPS 车辆监控。
1 前 言
为了满足市民的需求以及在重大突发性事故和自然灾害中
及时、有效地抢救，使损失减至最小，现代化的城市一定要有
与之相适应的急救中心（即120）。GPS（Global Positioning
System）智能车辆监控调度系统是急救中心120 通信调度指挥
系统中的一个重要部分，完成120 电话接入后通过无线通信手
段进行急救调度，以便急救车辆在最短时间内迅速、准确地到
达求救地点。GPS 系统所担当的任务是调度在全市范围内的救
护车。
GPS 智能车辆监控调度系统整合了全球定位系统、数字移
动通信系统GSM（Global System for Mobile Phones）、计算
机网络系统(Network) 、地理信息系统GIS （Geographic
Information System）和计算机应用软件，它能对车辆进行实
时监控、跟踪、调度和管理，是投资少、覆盖面广、技术先进
的车辆监控及调度系统。
GIS 地理信息系统。美国国家地理信息与分析中心(NEGIA)
将GIS 定义为：为了获取、存储检索、分析和显示空间定位数
据而建立的计算机数据库管理系统。它是集计算机科学、地理
学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、信息科学和应用科学
为一体的新学科。在车辆定位中，GIS 是一种集城市地理信息
系统和物标主题信息于一体的面向车辆导航、跟踪的信息系统。
本文以南京急救中心（120）车辆监控系统为例来分析GPS
车辆监控系统。南京市急救中心是全市唯一的院前急救专业机
构，承担了全市的医疗急救和突发性灾害事故的现场急救任务。
“120”急救电话作为急救中心的服务窗口，是广大市民
的生命热线，其重要性和必要性已得到政府和广大市民的认同。
2 GPS 车辆控制系统的基本原理
车载设备利用GPS 接收模块接受GPS 卫星信号，经过解算
后得到车辆的动态位置，通过车载内置GSM 模块经由GSM 网络
的短消息平台传输到主控中心的GPS 服务器，利用TCP/IP 网络
协议转发至各个受理台，将车辆位置实时显示在GIS 地理信息
系统上。同时各个受理台与车载台之间，利用TCP/IP 网络协议
通过GPS 服务器经由短消息中心进行信息传输，可以发送和接
收各种调度指令、一般信息、状态信息、任务时间节点等信息。
其原理图如图1 所示。

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2.1 GPS 系统
GPS 是美国全球卫星导航定位系统的简称。由于GPS 卫星
信号能覆盖全球，所以用GPS 进行导航定位具有全球性、全天
候、定位速度快、定位精度高等特点，能用于汽车、轮船、飞
机等的实时导航定位。GPS 系统由空间卫星、地面测控系统和
用户终端设备等组成，空间卫星系统是由平均分布于环绕地球
的24 颗卫星组成，在地球上的任一点均能看到8~13 颗卫星。
地面测控系统主要功能是监测并控制卫星的运行轨道及卫星上
下行广播数据。用户终端设备指安装在固定或移动目标上的GPS
接收器。GPS 接收器接收卫星的广播数据，当GPS 接收器能跟
踪3 颗卫星时，就能利用几何学原理进行平面定位,计算出GPS
接收器的位置、速度、方向。当GPS 接收器跟踪到4 颗以上的
卫星时，就可以立体定位，解算出GPS 接收器所处的位置、速
度及方向。
2.2 GSM 网络介绍
GSM 系统是目前基于时分多址技术的移动通信体制中最成
熟、最完善、应用最广的一种系统。我国目前已建成了覆盖全
国的GSM 数字蜂窝移动通信网，它是我国公众陆地移动通信网
的主要方式。接收短消息可用GSM 用户终端（如手机，车载台），
也可以用ISDN 方式直接连接到主控中心的短消息服务中心，这
样接收短消息更迅捷，系统容量可以更大。
GSM 作为国家公用数字无线通讯网，网络覆盖面广，不同
程度地覆盖了全国大部分地区。GSM 网络功能以话音为主，同
时提供短消息、数据承载业 务等其它增值服务。GPS 车辆监控
管理系统利用短消息平台进行车辆定位数据和调度命令及其它
短信息的传输，数据承载业务可用来传输数字医疗仪器上的数
据和静止或低速率活动图像。
GPS 车辆监控管理系统是选用中国电信或中国联通的GSM
短消息平台传送GPS 定位数据，调度信息及其它信息。定位信
息的传输过程是：GPS 接收器根据卫星广播的数据，计算出自
己的位置、高度、速度、方向等，通过GSM 车载模块，以短消
息的方式发送至GSM 基站，基站将短消息传到移动通讯公司的
GSM 交换机，再传至短消息中心，短消息中心先将收到的短消
息存在数据库中，再根据短消息的目标号码，以反向线路，发
给控制中心的GSM 接收器(点对点通讯)，或通过DDN 专线传到
控制中心进行数据处理。其传输过程原理图如图1 所示。
短消息是以存储转发的方式发送信息的，加之GSM 无线通
讯本身的特性，因此有时短消息在传输过程中会有一定的延时
现象，具体延时时间取决于当地的网络容量和短消息中心的处
理能力。在车辆静态情况下，下行由控制中心向车载设备下发
短消息，采用专线连接方式所需时间一般在4S 之内，但当车辆
处于行驶中时，GSM 通讯模块有时需进行小区切换，所需传输
时间会长一些。上行由车载设备向控制中心发送信息，一般情
况在4~10s 以内。由于车载设备工作时还要开销一些资源，例
如拨打或接听电话、接收短消息，从经济实用、节省资源的角
度出发，因此建议定位信息发送频率时间间隔的设置最好大于
或等于20s（具体要视网资源的情况及业主的实际需求）。
综合短消息会有延时、信息丢失、发送不成功等因素，在
设计本系统时采用专线与短消息中心（SMSC）直连的方式，以
减少延时、丢失的概率，同时要求SMSC 提供信息发送成功与否
的系统标识符（tag），供系统提示。此外，在车载设备上添加
了收到信息后能自动发送握手确认信息到监控调度中心的功
能，这样可保证本系统的可靠性、稳定性和实用性。
3 车辆监控系统的结构
3.1 系统基本构成
车辆监控系统由车载设备子系统、通讯子系统、受理调度
子系统、地理信息子系统、GPS 授时子系统、数据管理子系统、
系统维护子系统等组成，如图2 所示。

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3.2 各系统功能
3.2.1 车载设备子系统
对于不同用途的车辆，车载系统的配备有所不同，但通常
GPS 车载终端由显示器、控制器、GPS 天线、GSM 天线等构成。
用户使用时通过显示器上的按键操作车载终端，收发信息。其
功能框图如图3 所示。
车载设备在核心CPU 的控制下，完成定位、信息收发、电
话、考勤管理、安全控制、智能菜单无线下载及远程系统设置、
外部数据传送及防盗等功能。
3.2.2 通讯子系统
监控中心与短消息中心的通讯采用有线方式。有线方式指
从短消息中心与监控及调度中心的GPS 服务器之间建立的DDN
专线可光缆直接连接，通过向电信部门申请特服号码，所

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有发往该特服号码的短消息，均通过DDN 专线发往120 中心的
GPS 服务器，经处理后发往受理调度子系统、数据管理子系统
和地理信息子系统。
GPS 服务器设有自动检测专线连接状态和连接中断报警提
示功能。在物理连接良好的状态下，系统有自动连接恢复功能，
同时设有远程恢复连接功能，如图4 所示。


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3.2.3 地理信息子系统
地理信息子系统安装运行在各受理台上，与急救中心(120)
信息系统进行连接，可以实现一机双屏，主要实现以下功能。
（1）能显示城市的矢量电子地图，电子地图具有局部放大、
缩小、平移功能，能根据路名（汉字或拼音）、建筑物名称在图
上查出其所在的位置，能根据车辆当前的位置确定其所在的道
路。
（2）利用GIS 管理工具，能根据车辆运行轨迹生成新的道
路，改动新的道路以后，即改即用。
（3）地图分为道路层、重要标志建筑物层、医疗机构层、
门牌号码层、车辆运行层等，能对各层分别控制其特性。
（4）在电子地图的背景上显示车辆位置，并以不同颜色表
示车辆的状态： 前往现场、任务中、任务结束、待命车辆、不
可用车辆等。
（5）呼救地址、接车地点、送往 地点的自动、手工定位及
重定位。
（6）实时显示指定车辆位置、状态、时间。
（7）实时显示指定车辆的行车轨迹及历史出车轨迹。
（8）根据呼救地址自动提供推荐车辆、推荐医院、呼救区
域。
（9）推荐出车地点到现场以及现场到送往地点的最佳行车
路线。
（10）显示呼救地址附近指定范围内的急救车辆、急救站、
医院、其他重点单位。
（11）提供导航索引图。
（12）在地图上可显示车辆、医院、急救站、急救实力及通
讯信息，并可进行电话调度。
（13）可任意缩放、拖动地图，并可进行地图打印。
3.2.4 调度管理子系统
调度管理子系统安装运行在各调度终端上，与南京120 信
息系统有效集成，无缝连结，共同完成调度功能。调度员通过
电话系统接到急救请求后，调度员将录入相关电话信息，系统
自动生成调度单；同时，根据呼救点在地图上的位置，地理信
息系统自动找出距离往救地点最近的三台车辆，在地理信息系
统辅助下，找出车辆，将调度单发往目标车辆，目标车辆接到
调度命令后，向调度员返回接受命令或拒绝命令的反馈信号。
如调度人员接到拒绝命令，重新安排新的车辆往救。同时调度
人员能够进行车辆状态跟踪和车辆轨迹回放。
（1）车辆跟踪
车辆可以根据不同情况进行分组，按各救护站、各任务状
态、不同地区、最优范围进行单独或复合分组，实行跟踪监控，
同时将车辆情况传输至信息系统。
（2）轨迹回放
系统能够回放特定车辆在某个时段、某个急救事件中的运
行轨迹，同时显示其不同的事件节点。
（3）受理任务执行状态动态查询。
3.2.5 GPS 授时子系统
（1）GPS 授时基准站的建立
通过现场调查，南京120 办公大楼楼顶视界良好，地平线
以上15 度天空基本全可视，因此我们拟在新楼楼顶建立GPS 授
时基准台。
（2）授时处理
基准站GPS 接收机接收卫星信号，其中包括星上时钟信号，
由于GPS 卫星上的原子钟具有极高的稳定性，因此，利用该信
号源作为系统统一时基，其高精确度可以达到秒级。
基准站GPS 接收机接收发送时间信号（每秒一次）至GPS/
短消息控制器后，短消息控制器将此时间信号以IP 包封装后，
通过TCP/IP 网络广播。各受理台信息系统接收广播信息，作为
信息处理时间基准。同时受理台信息系统可以每天一次以此时
间基准校正PC 机的机上时钟。其处理过程如图5 所示。

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3.2.6 数据管理子系统
监控中心对所有数据具有收集、存储、分析、处理和智能
检索的功能。
（1）数据采集
系统通过车载GPS 接收机、驾驶员按键操作、IC 卡、调度
员操作等形式，收集各种数据，提高数据采集的实时性、准确
性和自动化程度，经处理后提交数据库系统存储。
（2）基本资料数据库
① 车辆轨迹数据库：存放所有车辆的运行轨迹，包括车辆
运行位置、速度、方向、当时驾驶员等信息，调度人员可以利
用该数据库进行历史任务执行情况的回放。
② 任务状态数据库： 记录车辆任务执行及任务变化情况
以及任务各节点时间。
③ 调度命令数据库： 记录车载装置和控制中心进行调度
下达、回答、变更等短消息交流情况的资料。
④ 其它相关信息数据库：车辆、车载设备、司机、医务人
员、急救病种、急救药、急救措施、地区、医院等等。
（3）数据分析与检索
系统以事件为基础，对所有相关数据进行综合管理与检索。
系统管理人员可以查询某一任务时间中的所有综合信息，包括
执行任务驾驶人员、调度人员、调度命令下达时间、调度命令
下达与反馈的交互情况，以及各事件节点时间和地点、任务变
更情况、车辆运行轨迹、车辆各时间点位置等信息。
3.2.7 系统维护子系统
（1） 远程维护
系统配置有线MODEM，同时在操作系统Windows NT 上配
置RAS（远程登录服务），公司技术人员可以远程登录至系统，
对系统数据、程序进行更新、升级、排故等处理 。其连接方式
如图6 所示。

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（2）数据备份
系统对数据库中的数据进行在线备份，通过执行不同的备
份策略，对数据库中的数据利用光盘刻录机备份到光盘中，当
系统数据库损坏时，能及时快速地将数据恢复。
（3）系统恢复
当系统发生崩溃或 硬件故障时，保证系统能快速有效恢复，
而不必一步步进行安装，系统维护子系统能够直接、快速将系
统恢复至可用状态。
4 结束语
GPS 车辆监控管理系统在南京急救中心已经运行，整体运
行情况良好。随着企业对GPS 的认识加深，越来越多的企业希
望能拥有自己的GPS 系统以促进企业管理现代化，通过对车辆
进行合理的监控和调度以降低企业经营成本。
随着科技的发展和普及，GPS 卫星定位系统已从以前的单
一军事应用逐渐延伸到社会各行各业中。GPS 车载移动定位系
统更是其中的代表者，除了急救中心外，其它还被广泛地应用
在如公安、银行、邮政等大型国家机关及拥有车辆调度、监控
管理需求的各企事业单位。GPS 车载移动定位系统的应用提高
了车辆和驾驶员安全系数并加强了单位对车辆的管理和监督。
参考文献
1 刘基余等. 全球定位系统原理及其应用. 北京： 测绘出版社.
2 周忠谟, 易杰军. GPS 卫星测量原理与应用. 北京： 测绘出版社.
3 孙汯. 汽车GPS 导航的现状及发展. 上海汽车, 2001, (5): 24~28.
4 陶棚. 基于GPS/GIS 的车辆监控系统的设计与实现. 微型机与应用,
2001, (6): 40~41.