全球卫星定位与网络定位相结合的混合定位系统和方法 【技术领域】
本发明涉及物流产业技术领域，特别是一种基于全球卫星定位与网络定位相结合的混合定位系统和方法的GPSONE的数字物流系统及其方法。
技术背景
现代物流产业是随着现代科学技术的发展而发展的，科学技术的发展使得整个地球成为一个数字化的空间。物流产业如何利用数字化来实现本质上的飞跃也是一个关键因素。本系统利用发明申请人自身在导航定位上的技术优势，利用多年从事物流产业的经验，设计出了基本GPSONE的物流信息交易系统。该系统利用CDMAlx网络提供的先进的无线通信技术实现定位数据的采集和数据的发送、利用地理信息与管理信息系统相结合的全新的调度平台，实现了对车主与货主，货物与货主的全程信息交流，从而能够大大加速物流配送效率，极大的改变目前供求双方信息交流不畅的尴尬局面。
1、物流产业发展概况
中国现代物流产业的发展始于2000年，2000-2003年是中国现代物流产业地起步、初期培育阶段。但由于物流产业的成熟和发展对于国民经济有着非常重要的作用，因此，它的发展一开始就受到国家、各级政府、各行业的重视和巨大投入，这使得现代物流产业在中国的发展从“诞生”那一天起就是高起点、高速度发展。
根据国家有关部门统计，西方国家现代物流产值占国家当年GDP产值25％以上，最高的达45％；而中国物流产值占当年GDP不到10％。在物流业，运输和仓储是两个环节。在陆路运输业，中国运输空载率高达47％，也就是在全国公路上行使的运输车，有47％的车辆是空车行使。在仓储业，有大量的货源信息无法找到运输车辆，从而给货源方带来时间、货物仓库保管等方面的巨大成本。在中国现代物流产业大发展的宏观环境下，物流信息化是现代物流发展的关键。
2、导航定位技术
2.1全球卫星定位技术
全球卫星定位系统(Global Positioning System简称GPS)是随着现代科学技术的发展建立起来的一个高精度、全天候和全球性的无线电导航定位、授时的多功能系统。它利用位于距地球2万多公里高的，由24颗人造卫星组成的卫星网，向地球不断发射定位信号。地球上的任何一个GPS接收机，只要接收到三颗以上的卫星发出的信号，瞬间就可以解算出被测载体的运动状态，如经度、纬度、高度、时间、速度、航向等。
目前，没有任何一种传统的导航定位技术能够达到GPS这样的高精度、高速度、全天候和全球性的性能。
2.2无线定位技术与GPSONE
2.2.1基于手机的解决方案
基于手机的方法通常借助于全球定位系统(GPS)。GPS解决方案通过每12小时环绕地球一次的24颗GPS卫星体系来实现。纯GPS解决方案在诸如室内或市区楼群密集区等卫星信号不好的地区，其性能和可用性急剧下降，定位速度也相对较慢，在实施部署上也较昂贵。尽管最近GPS技术取得了显著的改进，但是这些问题仍然严重影响着GPS解决方案的成本、可用性和性能。
2.1.2基于网络的解决方案
基于网络的解决方案依赖于从移动台(MS)到多个基站(BS)的信号转发。基于网络的方法受多路、衍射、弱信号和基站几何形状等多因素影响，导致其精确度和可用性的降低，特别是在农村和高建筑物情形下尤为如此。
2.1.3GPSONE和SnapTrack混合式定位方案
美国高通公司充分利用网络和GPS解决方案的互补特性，开发出一种独特的无线定位技术。在农村和郊区，由于小区站点密度较低导致了网络解决方案性能和服务可用性较差，但在这些地区，GPS接收器的接收效果通常却很好，可以接收到4颗或更多卫星的信号。与上面情形相反，在密集的市区和建筑物内部，GPS接收器经常无法接收到足够的卫星信号来计算定位，但却可以接入到多个小区站点的信号。GPSONE和SnapTrack解决方案充分融合了网络和GPS解决方案的互补优势，利用蜂窝/无线网络信息和基于卫星的GPS信息直接改善了定位的可用性、灵敏性、精确度和定位耗时。
在GPSONE混合式解决方案中，移动台(MS)同时从GPS星系和蜂窝/PCS网络收集测量数据。这些数据被组合起来生成精确的三维定位。通过组合这两个信息源的信息，GPSONE定位解决方案只需要少到一颗卫星和一个小区站点的信号就可以完成定位。现场测试证实这些解决方案的性能可满足并超出FCC E911法令要求。
高通已将GPSONE解决方案集成在其CDMA芯片组体系中。GPSONE解决方案直接利用了CDMA固有的能力和体系结构来实现与CDMA接收链的紧密集成。与业内常见的分散式常规解决方案相比，GPSONE解决方案无需额外的ASIC或内存，采用Qualcomm IS-95A/B MSM3300和3G 1X MSM5100芯片支持的设备均包括一个GPSONE内核，未来MSM系列芯片也将支持GPSONE技术。另外，高通MSM架构解决方案采用了支持多路抗衰和信号增强的SnapTrack算法。在此基础上，利用BREW平台开发相应的增值定位应用十分方便。目前，基于GPSONE的相关应用已在某些区域陆续推出，如寻找最近的麦当劳快餐店、堵车导航服务等。
3、CDMA无线通信
CDMA技术早已在军用抗干扰通信研究中得到广泛应用，1989年.11月，Qualcomm在美国的现场试验证明CDMA用于蜂窝移动通信的容量大，并经理论推导其为AMPS容量的20倍。这一振奋人心的结果很快使CDMA成为全球的热门课题。95年香港和美国的CDMA公用网开始投入商用。96年韩国用自己的CDMA系统开展大规模商用，头12个月发展了150万用户。1998年全球CDMA用户已达500多万，CDMA的研究和商业进入高潮，有人说1997年是CDMA年。美国已拍卖的2958个PCS经营许可证中，选择CDMA占51％，D-AMPS占20％，GSM占28％。1999年CDMA在日本和美国形成增长的高峰期，全球的增长率高达250％，用户已达2000万。
中国CDMA的发展并不迟，也有长期军用研究的技术积累，93年国家863计划已开展CDMA蜂窝技术研究。94年Qualcomm首先在天津建技术试验网。1998年具有14万容量的长城CDMA商用试验网在北京、广州、上海、西安建成，并开始小部份商用。联通也计划在广东、北京、天津、上海等地建CDMA商用试验网。
韩国CDMA数字蜂窝移动通信在政府的强有力的组织下，得到了迅猛的发展。CDMA网络运营仅一年多便发展到400万用户，其用户密度远高于我国用户密度最大的珠江三角洲地区。韩国CDMA网络运行正常，笔者曾在韩国多次用CDMA的蜂窝和PCS手机、WLL电话打回国内，呼通率高，语音清晰，末发生过掉话断线(包括高速公路上)。韩国CDMA的运营情况，充分证明了CDMA技术是成熟的，其系统容量和话音质量较目前其它蜂窝系统(GSM、TDMA、PDC、TACS、AMPS)是最优的。
据预测，未来的几年CDMA将以超过100％的增长速度发展，远快于GSM 40％的发展速度。韩国CDMA运营仅一年，即超过模拟网AMPS的200万用户；日本CDMA将会在2000年超过PDC；美国CDMA将会在2002年达到4200万，超过AMPS的3600万、D-AMPS的2200万和GSM的1100万，成为全美的最大蜂窝系统。到2002年全世界的CDMA将由目前仅占蜂窝系统2％的比例提高到18％，成为第二大蜂窝系统；占第一位的是GSM，其份额将由目前的32％升至45％，而模拟系统将由目前的48％下降至15％。
无线通信在未来的通信中起越来越重要的作用，CDMA将成为下一世纪主要的无线接入技术。W-CDMA较W-TDMA有更多优越性，W-CDMA将成为目前各种第二代移动通信系统(GSM、IS-95、PDC等)的交汇点，发展成第三代系统，但未来的统一将要经过一个艰苦的过程。目前欧美都在进行GSM与CDMA的兼容试验，用GSM的网络以CDMA的空中接口，其网络试验在英国进行，Qualcomm已研制出GSM/CDMA双模手机样机。未来的第三代多模式蜂窝移动通信系统将以ATM为平台，它不仅兼容第三代的W-CDMA、UMTS和cdmaOne，而且还兼容目前第二代的GSM和IS-95。
韩国SKT和日本NTT DoCoMo正紧密合作发展采用W-CDMA的IMT-2000，并计划于2000年在韩国和日本开展试验网，其目标在2002年日韩世界杯提供智能化的、宽带的多媒体移动通信服务。
4、GIS(地理信息系统)
地理信息系统(GIS)是借助于计算机软、硬件对现实世界目标的空间信息和属性信息按地理分布进行存储、管理，进而进行各种查询、检索、统计分析和应用分析的计算机系统。简单地讲就是把一定空间内感兴趣的空间实体的信息，如一条道路或一幢房子的空间位置、几何形态以及道路的类别、宽度、建筑材料种类，房子的主人、建筑年代等输入到计算机，借助计算机的硬、软件对之进行各种查询和分析，它是我们对现实世界进行有效管理和科学规划最现代的工具。
地理信息系统按其管理的空间范围可划分为：全球/国家/省/市/县几个等级；也可按其应用领域或专业划分为：城市规划/土地管理/给排水/通讯设施管理/煤气/交通等诸多专业的地理信息系统。
地理信息系统中有二种数据，一是空间数据，另一是属性数据。空间数据是指描述空间目标(空间实体)的空间位置、几何形态以及与其它空间目标空间关系的数据。比如描述一幢房子位置和形态的坐标数据。空间数据通常通过各种测绘手段(包括遥感、GPS)获得的。它的传统载体是地图。属性数据是指描述空间目标社会或自然属性的数据，如房子的房主、建筑年代，土地的土壤类型等。属性数据通常又称统计数据。
一个实用的地理信息系统包括三部分，一是计算机硬件(包括外设)，二是GIS软件，三是数据。而一个地理信息系统的真正使用价值有多大，根本上取决于后二者，尤其是数据。GIS软件包括二部分，一是基础软件(又称GIS平台)，二是应用软件，即用以满足用户的特定领域和特定需求，采用合理的技术方案，为用户配置计算机硬件和基础GIS软件，提出系统所需数据规范，实施数据采集，开发用户操作简单而又能满足用户特定需求的GIS应用模式。 为用户建立一套完整而实用的地理信息系统的过程叫GIS系统集成。
目前已具有多种成熟的GIS软件开发平台。如MapInfo，ArcView，MapGis等等。GIS软件模块是搭建GPS车辆交易系统技术平台的基石。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种一种基于GPSONE的数字物流系统及其方法。
技术方案如下；
一种基于GPSONE的数字物流系统，包括：包括：通信基站(1)、手机(2)、通信基站(1)通过数据中心(3)、网络(4)、防火墙(11)和路由器(5)发送到通信接入子系统(6)，其特征在于，通信接入子系统(6)分别连接于核心业务处理子系统(7)和数据库子系统(8)并通过以太网(9)连接于终端系统(10)。
一种基于GPSONE的数字物流系统，包括：通信基站(1)、手机(2)、数据中心(3)、网络(4)、路由器(5)和通信接入子系统(6)，其特征在于，通信接入子系统(6)分别连接于核心业务处理子系统(7)和数据库子系统(8)，并通过以太网(9)连接于终端系统(10)。
通信基站(1)、手机(2)和数据中心(3)可以是CDMA通信方式。
网络(4)包括：英特网，局域网，万维网。
通信接入子系统(6)包括通信服务器。
核心业务处理子系统(7)包括：位置解析子系统，交易子系统和呼叫中心子系统，三个系统分别包含位置解析服务器、交易处理服务器、呼叫中心服务器。
数据库子系统(8)包括数据库服务器。
终端系统(10)包括交易工作站和呼叫处理工作站。
CDMA手机分别与CDMA通信基站进行信息交换。
还包括连接于网络(4)和路由器(5)之间的防火墙(11)。
一种基于GPSONE的数字物流系统的方法，步骤如下：
系统开始工作；
车主和货主分别将定位数据送入通信接入模块，通信接入模块从定位数据存储器提取定位数据；
位置解析子系统在地图数据/客户数据存储器提取地图数据/客户数据；
交易匹配子系统输出匹配结果；
呼叫中心系统将交易结果通知客户。
在本系统中，将采用GPSONE定位技术，通过中国联通CDMA1X的数据通道来传输定位跟踪信息和通信信息，并在交易中心的终端上采用地理信息技术(GIS)来把交易目标显示在可视化的数字的图上。为了能够跟踪到交易的车辆，并车辆上能进行信息的接受和发送，交易双方需要配置GPSONE前端设备。GPSONE前端设备将根据GPSONE的定位原理自动采集定位数据，如果是专用设备的话可以将其与车辆的各种设备互联，接收或采集车辆的其他状态信息来完成对车辆综合状态的采集工作。具体图请见附图说明1
1.系统组成
整个系统的处理流程见图2，其中5.1.1是依托现有的联通CDMA网络。
1.1支持GPSONE定位技术的手机以及CDMA无线通信技术
利用能够实现GPSONE定位技术的手机，将车辆和货物的位置信息发送到总中心，该手机是系统的位置信息采集装置。无线通信网络是GPSONE定位手机的物理传输承载设备，负责车主和货主与交易平台间的数据传输。选用中国联通CDMA 1X通信平台。
1.2通信连接子系统
通信连接子系统是整个物流交易系统的数据接入核心，该系统为双套备份机器，一套为主接入服务器，一套为备份服务器。在主、备份服务器上分别安装两套系统。
1.3核心业务处理子系统
在核心业务子系统中，包括3个服务系统，位置解析服务器、交易处理服务器、呼叫中心服务器。主要完成的功能，包括位置解析，核心的物流信息交易、呼叫接入等功能。是整个系统的业务核心。
1.4数据库系统
数据库系统我们采用windows sqlserver2000为平台开发的适合业务的数据库系统，是为了完成整个系统交易的功能而设计的。
1.5终端系统
终端系统是进行人工业务处理的操作终端、其中按照了我公司自己开发的“移动目标定位与服务系统软件”(已经申请软件著作权)。总体来讲，终端系统由若干个交易终端工作站、大屏幕、若干个呼叫终端组成，为一个网络化的结构，该结构非常方便扩充，可以适应不断增长的用户数量。
2技术特征
2.1服务范围广
本项目旨在建立一个覆盖全国范围的基于GIS平台和GPSONE定位技术的物流调度服务平台，加快整个物流行业综合调度的信息化建设进程。整个项目充分体现系统集成的思想，网络符合总体规划及长远发展。网络设计符合联网的发展要求。系统设计在一个较高的起点上充分保证系统的可伸缩性和可扩展性，具备相当的通讯、计算机和网络设备的信息容量及处理能力，并有一定的超前性，软硬件预留接口，便于维护、升级和扩展，以适应将来整个系统发展的要求。
2.2技术先进
采用当今国内、国际上最先进和成熟的计算机软硬件技术，使新建立的系统能够最大限度地适应今后INTERNET技术发展变化和业务电子化发展的需要。从目前国内发展来看，系统总体设计的先进性原则主要体现在采用的电子化服务应用系统平台应当是先进的、开放的体系结构，体现业界领先的个性化服务概念，与客户更好的交互性，与硬件系统更好的兼容性，当业务量变化时具备良好的可伸缩性，避免瓶颈的出现。我们希望推荐用户的是一个符合当代信息技术发展趋势，既有先进技术又发展成熟的产品。
2.3技术实用、可行
系统总体设计要充分考虑用户当前各业务层次，各环节管理中数据处理的安全性和便利性，把满足物流调度的基本业务需求作为第一要素进行考虑。
2.4系统可扩展性好
可扩展性是系统能够响应需求的变化进行扩展的程度，它有两个层面的含义：
1)用户数量上的可扩展性(或性能可扩展性)；
2)业务上的可扩展性(或功能可扩展性)。
系统设计除了可以适应目前的业务需要以外，应充分考虑朝阳城管日后的业务发展需要，随着数据量的扩大，用户数的增加以及应用范围的拓展，只需调整硬件设备的性能即可满足要求。通过采用大型数据库管理系统以及数据仓库技术来对数据进行管理，保证对海量数据的存取，查询以及统计等的高性能和高效率。同时系统平台应具有良好的可伸缩性，良好的可管理性，便于对系统的统一管理，统一交易，降低管理成本。
2.5安全性高
系统应该能够保证正确的人访问正确的信息。任何非法的访问都被杜绝。GPS交易系统，在安全方面要保证遵守如下安全原则：
1)有效性：信息是有效的、安全的。
2)机密性：信息不会被非法获取。
3)完整性：信息在传输过程中不会被篡改、丢失、乱序，信息不会被随意生成、修改和删除。
4)可靠性/不可抵赖性/标识：发出信息的人不能抵赖；进行交易的人具有可靠的标识。
5)审查能力：根据机密性和完整性的要求，应对数据审查的结果进行记录。
6)可用性原则：任何时候，当用户需要使用系统的时候，系统都能够提供服务，系统当机的时间应当尽可能的短。
2.6系统技术指标
◆交易范围：在全国CDMA网覆盖区域内均可进行交易，可以全国漫游交易。
◆定位方式：GPSONE方式。
◆通信方式：CDMA方式。
◆系统容量：初期主要是完成移动目标的定位交易，一期将要实现的容量为10000辆，主要是物流系统其他车辆。在保证系统处理速度的前提下，二期工程将根据入网量决定今后的容量。
◆定位精度：半径小于25米。
◆数据保密性：要求系统要对传输数据信息进行多重加密保护。
◆传输速度：由5秒。
◆放大、缩小：可对当前的地图进行无级放大与缩小，以便了解某个移动目标所在位置的详细情况或了解更大区域或全局的整体情况。可根据目标地理信息的要求进行多层地理信息处理。
◆漫游：可利用鼠标的移动来实现地图的漫游(地图显示画面随鼠标的拖动自动快速更换)。
◆车辆跟踪：可选定车辆进行跟踪显示，定位精度为小于20米。此时，在中心的电子地图上选定跟踪车辆的运行回报位置将在地图画面上保持，形成直观的运行轨迹。
◆辅助决策：具有距离测定、拦截圈设定等功能。重点单位目标、道路等地理住处的查询。车辆信息及现时位置的查询。
◆系统管理功能：中心程序启动时须输入操作员号码和口若悬河令。设系统管理员可管理操作员权限及可修改口令。各种控制功能受权限控制。
◆图层管理：设置有丰富的图层，系统管理员可方便地命名定义，操作员可通过下拉菜单挑选、隐去来配置所显示的图层，一次选定的图层在程序重新启动时应可保持显示。
◆指定行驶路线；在对车辆进行交易时能对不同车辆指定其固定的行驶路线，由软件对其进行自动监管，一但其偏离指定路线一定距离，计算机将自动报警提醒值班员注意。
◆用户资料管理：数据库录有车辆及车主的详细资料，包括安装、维修记录等。
◆历史资料检索与历史轨迹回放：可随时查询某辆车的位置回报记录、某段时间接收的车辆位置回报信息、某段时间的受警记录等详细记录。并可选定某车某时间段的位置记录进行轨迹回放。
◆历史资料备份：定期对所记录的历史数据进行备份存储，报警数据的存储时间为》90天。
◆资料统计打印：可方便地组织各各种用户资料、接收资料、处警记录等的报表统计。
◆地图打印：可随时打印实时显示的地图图样及窗口显示的信息。
◆值班员工作记录：对值班员调度陪送情况进行记录与统计，可方便地查询每个什班员的日接警次数、受警的类型、每次受警的时间长度，便于对值班员的考勤。
【附图说明】
图1是本发明的基于GPSONE的数字物流系统图；
图2是本发明的物流交易处理逻辑图。
图1是本发明的基于GPSONE的数字物流系统，包括：通信基站(1)、手机(2)、通信基站(1)通过数据中心(3)、网络(4)、防火墙(11)和路由器(5)发送到通信接入子系统(6)，其特征在于，通信接入子系统(6)分别连接于核心业务处理子系统(7)和数据库子系统(8)，并通过以太网(9)连接于终端系统(10)。以及连接于网络(4)和路由器(5)之间的防火墙(11)。
图2是本发明的基于GPSONE的数字物流系统的方法，其步骤如下：系统开始工作；
车主和货主分别将定位数据送入通信接入模块，通信接入模块从定位数据存储器提取定位数据；
位置解析子系统在地图数据/客户数据存储器提取地图数据/客户数据；
交易匹配子系统输出匹配结果；
呼叫中心系统将交易结果通知客户。
综上所述，本发明说明了数字物流系统的组成和结构以及之间的关系。通过方法的描述说明了系统的工作，例如，利用全球卫星定位系统、地理信息系统以及CDMA无线通信方式，就可实现本发明的物流系统的工作，从而实现了本发明的物流的目的。