专利名称：机动车辆扩频码分多址和时分轮询的通信方法
技术领域：
本发明涉及一种机动车辆扩频码分多址和时分轮询的通信方法，特别是指一种采用扩频码分多址的方法发射该机动车辆的位置信息，利用时分轮询的方式接收该机动车辆的位置信息的方法。
机动车辆在行驶过程中基本上处于一种随机的状态。由于交通部门、公安系统、机动车辆运营单位在机动车辆离开其驻地后无法实时地掌握其具体的位置，所以也就无法具体地跟踪机动车辆的活动、指导机动车辆的行车路线，甚至在发生紧急情况或异常情况时及时采取措施。
例如一些不法份子偷窃、抢劫、绑架机动车辆驾驶人员时不能及时通讯或发现，则会进一步对机动车辆驾驶人员的生命和财产造成重大的危害。
为了切实保护好机动车辆驾驶人员的生命和财产；为了有效地引导机动车辆的运行，尽量避免交通堵塞；为了及时地了解每辆机动车辆的行驶状况和司机的工作状况；交通部门、公安系统、机动车辆公司在机动车辆离开驻地后必须能随时掌握它的具体位置，以便能随时跟踪它的行进路线，能随时与驾驶人员保持联系。
为了解决上述的问题，可以在机动车辆上安装对讲机、全球定位系统(Global Position System，以下简称为GPS)和报警设备，以加强总台与驾驶人员或驾驶人员之间的联系。但是，无线电频段是最宝贵的资源之一，各城市的无线电管理部门分配给机动车辆行业的频段很少，一般都只有一两个频点。因此，数以千计的机动车辆只能共用一两个频点，必然会由此产生同频干扰、远近干扰和多径干扰等一系列问题。如果不采取一定的技术手段加以解决，交通管制中心、公安系统的监视中心和各机动车辆公司的服务总台接收到的只能是一片噪声，根本无法分辨出是哪一辆机动车辆发来的信号。所以必须将每辆机动车辆上的电台区分出来，必须将每部电台发送的内容清晰地鉴别出来；否则，真正发生问题时，则会产生严重的后果。
本发明的另一目的在于提供一种机动车辆扩频码分多址和时分轮询的通信方法，通过时分轮询方法对所有移动发射机进行周期性的巡检，确保对每辆机动车辆所发送数据的区分。
本发明的又一目的在于提供一种机动车辆扩频码分多址和时分轮询的通信方法，能在突发紧急情况时自动跟踪报警车辆，即时提供报警车辆的信息，并且，在接收报警信息的同时，不影响其它车辆的位置信息的采集。
本发明的再一目的在于提供一种机动车辆扩频码分多址和时分轮询的通信方法，使得机动车辆的实时跟踪和通讯的系统简洁、开放、高效并且价格低廉。
本发明的目的是这样实现的一种机动车辆扩频码分多址和时分轮询的通信方法，机动车辆上的发射机以扩频码分多址的方法发射该机动车辆的位置信息，接收机采用时分轮询的方式巡检各发射机发射的信号获得机动车辆的位置信息。
机动车辆的位置信息由安装在机动车辆上的GPS接收机采集。
所述的发射机为一个或一个以上，其至少由数据采集模块、信源信道编码模块、扩频模块和载波调制模块构成，其发射机动车辆的位置信息的步骤为1、数据采集模块采集接收GPS数据，并进行二进制转换，然后将该数据输出到信源信道编码模块；2、信源信道编码模块对该数据进行纠错编码、卷积编码和交织编码，然后再输出到扩频模块；3、扩频模块将输入的数据与分配给该机动车辆的特定扩频伪码叠加，将其扩展成1.024MPS的数据流，然后再将该数据流输出到载波调制模块进行八分之一圆周角的相位调制；4、最后将载波调制好的数据经发射模块发射。
机动车辆的GPS接收机和发射机采用连续工作方式不间断地发射该机动车辆的位置信息。
所述的接收机为一个或一个以上，其至少由载波解调模块、解扩模块及信源信道译码模块构成，其接收机动车辆的位置信息的步骤为11、由发射机发射的机动车辆位置信息的信号由载波解调模块解调；12、解扩模块将解调的信息进行扩频伪码的解扩；13、信源信道译码模块对解扩的信息进行译码，分离出该辆机动车辆的位置信息。
接收机动车辆的位置信息的步骤为还包括将该机动车辆的位置信息输出到显示装置显示或储存在记录装置之中。
在上面所述的步骤12中，接收机解扩机动车辆的位置信息的具体方法为位于接收端的控制设备按时段为解扩模块提供各不相同的扩频伪码；解扩模块利用该扩频伪码对在该时段进入解扩模块的数据流进行解扩，获得具有该扩频伪码的机动车辆的位置信息。
一种机动车辆报警信息的采集和跟踪的方法，报警车辆根据上述的机动车辆扩频码分多址和时分轮询的通信方法发射报警信息，具体的步骤为发射机首先发射带有该报警车辆扩频伪码的报警呼叫信号，然后不间断地发射该报警车辆的位置信息；接收机根据上述的机动车辆扩频码分多址和时分轮询的通信方法接收报警信息，具体的的步骤为接收机接到报警车辆的报警呼叫信号后，控制设备立即将该报警车辆的扩频伪码提供给跟踪电台，并且将该报警车辆的扩频伪码从巡检序列中删除；跟踪电台不间断收集该报警车辆的位置信息，并将该位置信息输入显示并存储。
本发明通过机动车辆扩频码分多址和时分轮询的通信方法，在同频的条件下就可以区分出每台机动车辆上的电台所发送的位置信息，通过时分轮询方法对所有移动发射机进行周期性的巡检，确保了对每辆机动车辆所发送数据的区分；在突发紧急情况时，可以自动跟踪报警车辆，即时提供报警车辆的信息，并且，在接收报警信息的同时，不影响其它车辆的位置信息的采集；本发明使得机动车辆的实时跟踪和通讯的系统简洁、开放、高效并且价格低廉。
图2为本发明发射机的结构示意图。
图3为本发明接收机的结构示意图。
图4为本发明发射数据的流程图。
图5为本发明接收数据的流程图。
获取机动车辆的位置信息最有效，最可行，最经济的办法就是利用GPS卫星定位系统来实现。目前，全球上空已布置好了定位卫星网，可根据它们所发射的定位信息准确地确定接收点到该定位卫星的距离，一旦确定了每颗定位卫星和接收点的距离，就可以计算出接收点的经度、纬度和海拔高度三个位置参数；因此，可以由安装在机动车辆上的GPS接收机采集来自不同GPS卫星的定位信号。
由于频段是最宝贵的无线电资源之一，所以各城市的无线电管理机构分配给用于机动车辆管理的频段很少。而大量的机动车辆共用一、两个频点，各车辆上的电台必然会相互干扰，结果在相应的管制中心、系统的监视中心以及各机动车辆服务总台得到的只能是一片噪声，根本分辨不出是那一辆车发来的信号。所以必须将每辆车上的电台区分出来，从而将每部电台发送的内容清晰地鉴别出来。
为了能使所有的机动车辆在一个频点上保持良好的通讯，可采用同频内的码分多址技术，即扩频码分多址技术来实现。
参见图2、图4，具体的实现方法是由数据采集模块、信源信道编码模块、扩频模块和载波调制模块，构成扩频数传发射台。它的工作过程包括当某车辆的GPS接收机确定了该车辆的位置参数时，车上的数据采集模块就将这些参数采集进来，并进行二进制转换，然后输出到信源信道编码模块。这些数据由信源信道编码模块进行纠错编码、卷积编码和交织编码后，再输出到扩频模块中。在该扩频模块中，所采集的数据与分配给该车辆特定的扩频伪码叠加，使它们扩展成1.024MPS的数据流。此数据流再进入载波调制模块，进行八分之一圆周相位调制，最后由发射模块发射出去。
参见图3、图5，当无线电波传输到管制中心、系统的监视中心以及各机动车辆服务总台时，经过天线后被滤波和放大，再进入由载波解调模块、解扩模块、信源信道解码模块和数据处理和显示模块构成的解扩数传接收台。进入载波解调模块的信号被解调后，再进入解扩模块，进行扩频码的解扩。解扩后的信号再进入信源信道译码模块，进行解交织，解卷积，解纠错等项译码过程，最终分离出来该车辆发来的位置信号，使该车辆的位置信息可以输出进行显示或储存在多通道记录仪中。
为确保管制中心、系统的监视中心以及各机动车辆服务总台能不断地接收到每辆出租汽车的位置参数，每台机动车辆的GPS接收机和扩频数传发射机都必须不断地发射本车的位置信息。
为了能同时接收大量的大量的车辆发射的位置参数，可通过时分轮询的方法对所有移动发射机进行周期性的巡检，来确保对每台车辆所发送数据的区分；具体的做法如下管制中心、系统的监视中心以及各机动车辆服务总台的控制设备将1秒钟分成多个时暇(时间小段)，在每个时暇中都提供一个独特的扩频伪码到解扩接收台的解扩模块中；解扩模块利用该扩频伪码对在该时段进入解扩模块的数据流进行解扩，以获得具有该扩频伪码的机动车辆的位置信息。因为每辆车只有一个独特的扩频伪码，根据正交理论和伪码的相关特性以及实验验证，两个伪码稍有不同，就不可能将信息从彼此的扩频码中解扩出来。因此从数据流中解扩出来的数据只能是该扩频伪码持有车的，绝不可能与其他车辆混肴。
解扩数传接收机输出的位置参数可以立即被与其相连接的计算机输入到数据库中该车辆的信息栏里，在该处可以存储该车的车牌号、发动机号码、车类、车型、颜色、司机姓名、性别......等各类信息，只要操作工作人员发出指令即可调出，并将该车辆位置和行驶路线显示在具有电子地图背景的屏幕上。
利用分时轮询的方法查询所有的车辆仅需要非常短的时间，因此用分时轮询的方式获取所有车辆的位置信息误差不大，而且该误差不会累积。如果连续巡检，则可以清晰地得到每辆车的行驶路线和行驶速度。
本发明的特点是移动通讯的两端都只有半个电台。即车辆上只有作为发射部分的扩频数传发射台；在管制中心、系统的监视中心以及各机动车辆服务总台只设有作为接收部分的解扩数传接收台。如果需要从管制中心、系统的监视中心以及各机动车辆服务总台回传通讯信息到各个机动车辆时，则可利用公用通讯系统把信息和指示传递到安装在车辆上的接收机(如传呼机)内，并显示出来；因此，本发明的优点是简洁、开放、高效和价格低廉。
本发明的一种具体应用就是接收出租车紧急报警和自动跟踪报警出租车。如果某出租汽车司机遇到紧急情况需要报警，只要出租车司机按下紧急呼叫键，该车载发射机则将一警报特定码(如一长串零码，000000)与被本车独特的伪码扩频后立即发射出去。此后，车上的发射机将不停地发射车上GPS测出的位置参数。
交通管制中心、公安局的监视中心和各出租汽车公司的服务总台的监视电台接到该紧急呼叫信号后，立即通知监视中心的主控计算机将该出租汽车的扩频伪码提供给跟踪电台，并且将该车持有的独特伪码从巡检序列中删除。与此同时，主控计算机还可将该车信息栏中的所有资料调出，显示或打印。这时跟踪电台将不断收集报警出租车的位置参数，主控计算机不断指示数据处理计算机把它显示在具有电子地图背景的屏幕上，并输入存储器中。
这样，在接受某车的报警同时，并不影响对其它车辆的位置参数采集。如果同时发生几启报警，交通管制中心、公安局的监视中心和各出租汽车公司服务总台只需要多设立几个承担跟踪任务电台和计算机即可。因此，本发明既能完成城市所有出租车的行驶路线和行驶速度的检测，又能在突发紧急情况时自动跟踪报警车辆，及时提供报警车辆的档案。
权利要求
1.一种机动车辆扩频码分多址和时分轮询的通信方法，其特征在于机动车辆上的发射机以扩频码分多址的方法发射该机动车辆的位置信息，接收机采用时分轮询的方式巡检各发射机发射的信号，获得机动车辆的位置信息。
2.根据权利要求1所述的机动车辆扩频码分多址和时分轮询的通信方法，其特征在于机动车辆的位置信息由安装在机动车辆上的GPS接收机采集。
3.根据权利要求1所述的机动车辆扩频码分多址和时分轮询的通信方法，其特征在于所述的发射机为一个或一个以上，其至少由数据采集模块、信源信道编码模块、扩频模块和载波调制模块构成，其发射机动车辆的位置信息的步骤为a、数据采集模块采集接收GPS数据，并进行二进制转换，然后将该数据输出到信源信道编码模块；b、信源信道编码模块对该数据进行纠错编码、卷积编码和交织编码，然后再输出到扩频模块；c、扩频模块将输入的数据与分配给该机动车辆的特定扩频伪码叠加，将其扩展成1.024MPS的数据流，然后再将该数据流输出到载波调制模块进行八分之一圆周角的相位调制；d、最后将载波调制好的数据经发射模块发射。
4.根据权利要求2和3所述的机动车辆扩频码分多址和时分轮询的通信方法，其特征在于机动车辆的GPS接收机和发射机采用连续工作方式不间断地发射该机动车辆的位置信息。
5.根据权利要求1所述的机动车辆扩频码分多址和时分轮询的通信方法，其特征在于所述的接收机为一个或一个以上，其至少由载波解调模块、解扩模块及信源信道译码模块构成，其接收机动车辆的位置信息的步骤为a、由发射机发射的机动车辆位置信息的信号由载波解调模块解调；b、解扩模块将解调的信息进行扩频伪码的解扩；c、信源信道译码模块对解扩的信息进行译码，分离出该辆机动车辆的位置信息。
6.根据权利要求5所述的机动车辆扩频码分多址和时分轮询的通信方法，其特征在于接收机动车辆的位置信息的步骤为还包括将该机动车辆的位置信息输出到显示装置显示或储存在记录装置之中。
7.根据权利要求5所述的机动车辆扩频码分多址和时分轮询的通信方法，其特征在于在步骤b中，接收机解扩机动车辆的位置信息的具体方法为位于接收端的控制设备按时段为解扩模块提供各不相同的扩频伪码；解扩模块利用该扩频伪码对在该时段进入解扩模块的数据流进行解扩，获得具有该扩频伪码的机动车辆的位置信息。
8.一种机动车辆报警信息的采集和跟踪的方法，其特征在于报警车辆根据上述的机动车辆扩频码分多址和时分轮询的通信方法发射报警信息，具体的步骤为发射机首先发射带有该报警车辆扩频伪码的报警呼叫信号，然后不间断地发射该报警车辆的位置信息；接收机根据上述的机动车辆扩频码分多址和时分轮询的通信方法接收报警信息，具体的的步骤为接收机接到报警车辆的报警呼叫信号后，控制设备立即将该报警车辆的扩频伪码提供给跟踪电台，并且将该报警车辆的扩频伪码从巡检序列中删除；跟踪电台不间断收集该报警车辆的位置信息，并将该位置信息输入显示并存储。
全文摘要
一种机动车辆扩频码分多址和时分轮询的通信方法，机动车辆上的发射机以扩频码分多址的方法发射该机动车辆的位置信息，接收机采用时分轮询的方式巡检各发射机发射的信号，获得机动车辆的位置信息；在同频条件下可区分各机动车辆的位置信息，确保了对数据的区分；在紧急情况时，可自动跟踪报警车辆，提供报警车辆信息，并在接收报警信息的同时，不影响其它车辆位置信息采集；使机动车辆的实时跟踪的系统简洁、开放、高效且价格低廉。
文档编号G01S3/02GK1410299SQ0113135
公开日2003年4月16日 申请日期2001年9月28日 优先权日2001年9月28日
发明者林星山, 查光明, 张德福 申请人:保利通信公司