基于GPS/GSM双模移动定位技术的研究与实现
摘要
目前，定位技术得到了快速的发展，特别是基于GPS的定位技术得到普遍的应用，出现了很多成熟的车载导航产品。但随着社会的发展，企业管理模式的进步，人们对定位应用的需求正发生着巨大的变化，由传统的车载导航发展到人用，物用的便携式无线监控的新型位置服务。通过与其他手持终端例如智能手机，PDA等的整合，应用领域也有原来的交通导航逐步向物流，考勤，基于位置的信息检索等大众化应用领域发展。
本文讨论的定位系统是由GIS系统，定位终端，中心定位服务器等系统组成的一个行业和个人用户定位的解决方案。通过这个系统，用户可以通过手机，电脑终端，PDA，网站，IVR等方式来获得定位终端的位置，以及该终端附近的相关位置信息。这些信息的提供将会给家庭，个人生活，企业资源管理和决策带来极大的便利。
本文讨论了GPS，GSM网络以及基于GSM定位的基本原理。实现了一个基于GPS／GSM的双模定位系统。本系统主要依靠联通GSM网络，通过联通的全网短信号来接收和发送短消息，数据通信采用短消息和GPRS的方式来进行。通过对定位终端发送各种短信命令来对定位终端进行控制和定位。定位服务器在LINUX平台下开发，集成了短信网关，GIS系统等功能模块。关键技术和我们所完成的工作如下：
1．完成与联通公司短信网关的连接，实现SGIP协议，可以利用联通公司提供的全网短信号码来收发短信，计费等。
2．讨论了定位终端的功能接口和基本结构。系统可以通过发送短信命令来提取定位器的GPS／GSM数据完成定位，也可以发送短信来对定位终端进行控制和功能设置。
3．系统和GIS系统的连接。利用GIS系统提供的XML接口，在GIS系统中取出相应的地图或者地点的描述信息。为了提高GIS系统的利用率，实现对GIS系统的并发访问。
4．实现了与行业控制中心的接口。行业控制终端可以通过定义好的接口来向定位系统请求位置服务。定位系统完成终端的身份验证，一次请求过程的控制，以及用户的连接超时等管理。
5．数据备份及计算服务器的实现。实现了在定位终端无GPS信号时的定位。当定位服务器收到的定位终端的答复中只有GSM信号，此时交给此服务器完成定位及数据备份。此服务器的定位过程主要完成了NMR数据的分析以及跟模型库中大量数据模型的匹配。
6．接受处理来自手机用户的请求。根据手机发送过来的短信命令内容，定位系统在获得了所请求的定位终端的经纬度后向GIS系统请求具体位置的描述，然后将文字信息反馈给手机用户。
7．一个并发服务器的设计和实现。解决各个线程之间的分工，以及共享数据的同步和互斥处理。
本文设计的目的是给各行业和个人提供一个位置服务的平台，为用户提供多种途径的位置服务。
本系统已经与中国联通总公司在全国范围内运营，论文工作期间，作者已在《电脑与信息技术》上发表论文一篇。
At present, The localization technology obtained the fast development, Specially obtains the universal application based on the GPS localization technology, Appeared kinds of mature navigation product vehicle carried . However, along with society's development, Business management pattern 's progress, people's demand for locating application are occurring the huge change. From the traditional vehicle device develop to portable wireless device used in man and thing, Through the combination with the other intelligence handset such as PDA, intelligence phone and so on, The application fields developed gradually to freight .check on work attendance, information service based on location service from vehicle navigation.
The locating system discussed in this paper is industry and user localization solution composed of GIS, locating terminal, and LBS center server. Through the system user can get the location information by mobile phone, PDA, computer , website, AVR and so on. This information will bring enormous convenience to family, personal life, Enterprise resource management and decision.
This article discussed GPS, the GSM network as well as the basic principle based on the GSM localization and actualized one positioning system based on GPS/GSM positioning system. This system mainly depend on China Unicom GSM network, through the whole network SMS code provided by China Unicom receives and transmits the SMS, The data communication uses the SMS and GPRS carries on. Control and locating terminal by sending each kind of SMS instruction to locate terminal. LBS server develops under the LINUX platform, Integrated the SMS gateway, GIS system and so on. The essential technology and the work we completed as follows:
1. Complete the China Unicom SMS entry protocol, send, receive SMS by SMS center code. And count fee.
2. Discussed the functional interface and basic structure of locating terminal. The system can complete the locating and control by sending SMS instruction to locator and get GPS/GSM data.
3. The connection LBS system with GIS system. Using XML connection interface provided by GIS system, Get the corresponding map or the location description information in the GIS system. In order to enhance the efficiency of GIS system, completed the GIS system concurrent visit.
4. Complete the connection to industry monitor software, complete the connection interface. With this interface ,the industry monitor software can access the LBS server getting location information. The LBS system manage the authentication of the industry monitor software, the control of one request process, and the timeout of client connection.
5. Complement of calculation and data backup server. Complete the locating with no GPS data. When the answer from locate terminal have GSM parameters only, then this server complete the calculation and data backup. The server mainly completed the NMR data analysis as well as the model matching in the massive data model in database.
本文讨论的定位系统是由GIS系统，定位终端，中心定位服务器等系统组成的一个行业和个人用户定位的解决方案。通过这个系统，用户可以通过手机，电脑终端，PDA，网站，IVR等方式来获得定位终端的位置，以及该终端附近的相关位置信息。这些信息的提供将会给家庭，个人生活，企业资源管理和决策带来极大的便利。
本文讨论了GPS，GSM网络以及基于GSM定位的基本原理。实现了一个基于GPS／GSM的双模定位系统。本系统主要依靠联通GSM网络，通过联通的全网短信号来接收和发送短消息，数据通信采用短消息和GPRS的方式来进行。通过对定位终端发送各种短信命令来对定位终端进行控制和定位。定位服务器在LINUX平台下开发，集成了短信网关，GIS系统等功能模块。关键技术和我们所完成的工作如下：
1．完成与联通公司短信网关的连接，实现SGIP协议，可以利用联通公司提供的全网短信号码来收发短信，计费等。
2．讨论了定位终端的功能接口和基本结构。系统可以通过发送短信命令来提取定位器的GPS／GSM数据完成定位，也可以发送短信来对定位终端进行控制和功能设置。
3．系统和GIS系统的连接。利用GIS系统提供的XML接口，在GIS系统中取出相应的地图或者地点的描述信息。为了提高GIS系统的利用率，实现对GIS系统的并发访问。
4．实现了与行业控制中心的接口。行业控制终端可以通过定义好的接口来向定位系统请求位置服务。定位系统完成终端的身份验证，一次请求过程的控制，以及用户的连接超时等管理。
5．数据备份及计算服务器的实现。实现了在定位终端无GPS信号时的定位。当定位服务器收到的定位终端的答复中只有GSM信号，此时交给此服务器完成定位及数据备份。此服务器的定位过程主要完成了NMR数据的分析以及跟模型库中大量数据模型的匹配。
6．接受处理来自手机用户的请求。根据手机发送过来的短信命令内容，定位系统在获得了所请求的定位终端的经纬度后向GIS系统请求具体位置的描述，然后将文字信息反馈给手机用户。
7．一个并发服务器的设计和实现。解决各个线程之间的分工，以及共享数据的同步和互斥处理。
本文设计的目的是给各行业和个人提供一个位置服务的平台，为用户提供多种途径的位置服务。
本系统已经与中国联通总公司在全国范围内运营，论文工作期间，作者已在《电脑与信息技术》上发表论文一篇。
At present, The localization technology obtained the fast development, Specially obtains the universal application based on the GPS localization technology, Appeared kinds of mature navigation product vehicle carried . However, along with society's development, Business management pattern 's progress, people's demand for locating application are occurring the huge change. From the traditional vehicle device develop to portable wireless device used in man and thing, Through the combination with the other intelligence handset such as PDA, intelligence phone and so on, The application fields developed gradually to freight .check on work attendance, information service based on location service from vehicle navigation.
The locating system discussed in this paper is industry and user localization solution composed of GIS, locating terminal, and LBS center server. Through the system user can get the location information by mobile phone, PDA, computer , website, AVR and so on. This information will bring enormous convenience to family, personal life, Enterprise resource management and decision.
This article discussed GPS, the GSM network as well as the basic principle based on the GSM localization and actualized one positioning system based on GPS/GSM positioning system. This system mainly depend on China Unicom GSM network, through the whole network SMS code provided by China Unicom receives and transmits the SMS, The data communication uses the SMS and GPRS carries on. Control and locating terminal by sending each kind of SMS instruction to locate terminal. LBS server develops under the LINUX platform, Integrated the SMS gateway, GIS system and so on. The essential technology and the work we completed as follows:
1. Complete the China Unicom SMS entry protocol, send, receive SMS by SMS center code. And count fee.
2. Discussed the functional interface and basic structure of locating terminal. The system can complete the locating and control by sending SMS instruction to locator and get GPS/GSM data.
3. The connection LBS system with GIS system. Using XML connection interface provided by GIS system, Get the corresponding map or the location description information in the GIS system. In order to enhance the efficiency of GIS system, completed the GIS system concurrent visit.
4. Complete the connection to industry monitor software, complete the connection interface. With this interface ,the industry monitor software can access the LBS server getting location information. The LBS system manage the authentication of the industry monitor software, the control of one request process, and the timeout of client connection.
5. Complement of calculation and data backup server. Complete the locating with no GPS data. When the answer from locate terminal have GSM parameters only, then this server complete the calculation and data backup. The server mainly completed the NMR data analysis as well as the model matching in the massive data model in database.
引文
[1] 戴美泰，中国通信学会主编吴志忠，邵世祥，林纲等主编，GSM移动通信网络优化，人民邮电出版社，2003
[2] 韩斌杰编著，GSM原理及其网络优化，机械工业出版社，2001
[3] 李卓桓等，Linux网络编程，机械工业出版社，2000
[4] 丁雄，移动通信技术，电子工业出版社，2004
[5] 王广运等，GPS测地研究与应用文集，北京测绘出版社，1992．12，153页
[6] 王广运等，GPS精密测地系统原理，北京测绘出版社，1988．11，343页
[7] 王广运等，差分GPS定位技术与应用(全国高技术重点图书．通信技术领域)，北京电子工业出版社，1996．11，316页
[8] 王解先，GPS精密定轨定位，上海同济大学出版社，1997，105页
[9] 王学龙著，嵌入式Linux系统设计与应用，清华大学出版社，2001．8
[10] 袁安存著，全球定位系统(GPS)原理与应用，大连海事大学出版社，1999．11
[11] 中科红旗软件技术有限公司编著，Linux／UNIX高级编程，清华大学出版社，2001
[12] 余涛，余彬，位置服务，机械工业出版社，2005
[13] 周学泳，石丹，短消息(SMS)与WAP的开发及应用，电子工业出版社，2002
[14] 魏子卿，GPS卫星测轨网研究，北京星球地图出版社，1997，113页
[15] 魏子卿，葛茂荣，GPS相对定位的数学模型(现代测绘科技丛书)，北京测绘出版社，1998，182页
[16] 徐绍铨等，GPS测量原理及应用(3S丛书)，武汉武汉测绘科技大学出版社，1998，236页
[17] 余海动著，嵌入式操作系统，中国计算机报，Vol．60,E1-E8,2001．8．13
[18] 章坚武，移动通信，西安电子科技大学出版社，2003
[19] 齐锐，屈韶琳，阳琳赟，用MapX开发地理信息系统，清华大学出版社，2003
[20] 施威铭研究室，Linux C语言实务机械工业出版社2002
[21] 曾彬，ArcGIS初级教程，ESRI培训教材，专供ArcGIS中国培训中心使用，2004
[22] 谭浩强，C程序设计，清华大学出版社，2002
[23] Alan Shalloway;James R.Trott Design Patterns Explained: A New Perspective on Object-Oriented Design(英文版)中国电力出版社 2003
[24] Bjarne Stroustrup著，裘宗燕译，C++程序设计语言，机械工业出版社，2002
[25] Bruce Molay著 杨宗源，黄海涛译，Unix／Linux编程实践教程，清华大学出版社，2004
[26] Cameron Hughes，Tracey Hughes著，周良忠译C++面向对象多线程编程，人民邮电出版社，2003
[27] Cameron Hughes，Tracey Hughes著，肖和平，张杰良等泽，C++并行与分布式编程，中国电力出版社，2004
[28] http://www.mc21st.com/techfield/systech/gsm/main.htm
[29] W.Richard Stevens UNIX环境高级编程 机械工业出版社 2002
[30] W.Richard Stevens 施振川 周利民 孙宏晖等译 网络编程(第1卷)：套接口API和??X／OPEN传输(第2版) 清华大学出版社 1999
[31] W.Richard Stevens 杨继张译 UNIX网络编程卷2：进程间通信(第2版) 北京科海电子出版社2000
[32]．W.Richard Stevens, TCP/IP Illustrated,Volumel:The Protocols(英文版) 机械工业出版社2002
[33]．W.Richard Stevens,TCP/IP Illustrated,Volume3:TCP for Transactions,HTTP, NNTP,and lhe UNIX Domain Protocols(英文版) 机械工业出版社 2002
[34] W.Richard Stevens著，尤晋元等译，UNIX环境高级编程，机械工业出版社，2000
[35] Yi-Bing Lin Imrich Chlamtac著，方旭明，林楷，张雪竹译 无线移动网络结构，人民邮电出版社，2002
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[15] 魏子卿，葛茂荣，GPS相对定位的数学模型(现代测绘科技丛书)，北京测绘出版社，1998，182页
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[21] 曾彬，ArcGIS初级教程，ESRI培训教材，专供ArcGIS中国培训中心使用，2004
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[29] W.Richard Stevens UNIX环境高级编程 机械工业出版社 2002
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