近年来，随着移动通信、计算机网络以及GIS、GPS等技术的发展，车辆定位与导航的应用正在由大型物流企业走向中小企业甚至家庭。一个成功的车辆管理系统是建立在负载均衡的服务器和设计缜密的数据库等核心技术基础之上的。
有经济“血脉”之称的交通运输行业正逐步进入信息和网络时代，智能交通系统在各城市纷纷登台，而车辆导航与定位系统是智能交通系统的一个重要组成部分，它是保证车辆正常行驶与调度的有效手段之一。近年来，随着移动通信、计算机网络以及GIS、GPS等技术的发展，车辆定位与导航的应用正在由大型物流企业走向中小企业甚至家庭。
车辆导航与定位系统的基本组成部分有通信服务器、数据库、客户端、移动终端等。其中客户端应该具有电子地图功能，能够对所监控的车辆进行基于电子地图的路径显示与分析; 车辆终端应该载有GPS定位器与GPRS终端，能够对车辆行驶的位置、速度、方向等信息进行收集，并通过GPRS网络发送至监控中心。由于系统由无线网络、计算机网络、多角色服务器及数据库等组成，因此如何对系统各组成部分进行有效组织，并实现车辆的智能化管理与调度就成为系统构建的主要内容。
典型案例: 物流公司
车辆管理系统被广泛地应用于各大物流公司，下面介绍一个物流公司成功实施的典型案例。系统实现的环境是: 服务器采用Windows2000操作系统，数据库采用Oracle 9i/ SQL Server2000，并通过COM+实现数据库连接池，以Web Service实现Internet过程调用与数据传输，数据流则以XML方式进行组织，并通过过程SOAP调用方式进行传输。系统融GPS、GIS、GPRS以及计算机数据处理技术和数据通信技术于一体，可实现车辆卫星实时定位、电子地图显示和车辆实时监控、历史记录回放、发送监控命令、数据查询统计、车辆信息管理、货物配送等功能，具有及时回传车辆基本定位信息和报警信息、以图形和数据两种方式显示车辆运行状态、快速发送监控命令、自动报警等特点。图1是对某车辆的历史信息进行回放的示意图。
图 1 车辆信息管理系统平台界面示意（历史回放）
在图1中，①是系统的工具栏，②是系统的主要电子地图显示，③是系统控制栏（由跟踪、通信、地图、回放、用户等子管理窗口组成），④是系统自动实现地图缩放时当前所需要的地图，由⑤⑥组成的粗红线是当前车辆的历史回放的轨迹，⑦指示了当前系统的运行状态及各种信息（包括地图缩放比例、坐标、服务器IP、通信方式等）。
系统的历史轨迹回放功能是对车辆信息的再现过程，这些信息由车辆上的GPS定位器记录下来，再由相应的GPRS数据发送至移动信息交换中心，最后通过网络传至系统数据库中。系统根据车辆速度的不同设定了不同频率的位置点采集速度，图中⑤处车辆较慢，所以数据采集精度较高，⑥处的速度较快，相应的数据采集精度较低（即两个数据点间距离较大），当系统检测到车辆处于停止时（速度< 1km/h），GPS会减缓其向系统的数据发送频率，以避免数据库中存储大量不必要的数据点。同时，系统还可以针对不同车辆对其数据发送精度进行控制，如发送频率、上下限速度等。
系统的性能测试结果如下: 测试环境中每辆车以1～10秒的不定时间间隔向系统发送信息（主要包括当前的经度、纬度、速度、方向以及其他信息），测试结果表明每台服务器可以同时负责约500个车辆的连接及数据传输需求，系统整体上能够满足对大量车辆同时进行监控并达到车辆管理的基本需求（如果连接更多则可能出现系统瞬时任务队列，导致系统运行的不稳定）。
系统可以同时接受多个车辆的大数据量的实时跟踪、历史回放等任务，并表现出较好的性能。需要进一步完善的内容是对一些无效信息点进行去除，并对记录点的信息进行基于道路数据的纠正（如某些位置偏于道路外）等。
车辆管理系统除了应用于物流公司，在企事业单位，也逐渐争得一席之地，让车辆管理人员摆脱了依赖白板记录调度信息、靠经验管理车辆的落后境地。
透视车辆管理系统运行流程
一般来说，车辆管理系统平台的主要作用是对正在运动的车辆位置进行实时的跟踪及历史信息的回放、统计、分析以及基于电子地图的显示、报警等。因此，当对车辆的实时信息进行监控时，信息的主要流程为车辆——移动信息交换中心——服务器——客户端，而对车辆的历史回放过程则是在此流程中的服务器与客户端间增加了数据库（见图2）。
于系统需要对多台车辆同时进行监测，这要求系统服务器对每台车辆终端分配一个连接（TCP或UDP方式），因此系统服务器需要能够同时提供多个连接分配。 由于系统的数据库可能随时对车辆的信息进行存储，以及对客户端的信息进行获取、查询、分析等，因此系统服务器应能通过数据库连接池与系统的数据库进行连接。由于系统服务器与客户端的通信过程可能需要跨越防火墙或操作系统进行通信，因此系统的服务器与客户端通信时可以采用Web Service方式进行实现。
系统总体运行过程如下:
① 车辆通过某种方式（如GPS或手机定位）获取其当前的位置定位等信息，并通过某种移动无线网络（如GPRS或GSM短信）将其获取的信息向服务器发送;
② 通过无线网络与有线网络的转换，使得原来的无线网络信息变成服务器所能识别的有线网络的数据与信息;
③ 移动交换中心将转换的信息通过TCP或UDP等方式传输至系统服务器端的实时通信服务器;
④ 实时通信服务器将数据按特定格式转交数据库连接池中的GPS数据操作组件，GPS数据操作组件负责系统中的GPS等数据接收与入库工作;
⑤ 当客户端需要对车辆的实时信息进行管理与显示时，由连接池中的数据库操作组件与GPS数据操作组件进行数据交换并提供给相应的网络移动信息服务器;
⑥ 当客户端需要对数据库中的各种车辆的历史信息进行管理时，由连接池中的数据库操作组件与数据库连接组件实现会话，并从数据库中完成需要数据的获取工作;
⑦ 数据库连接池中的数据库连接组件与数据库连接并实现数据的入库与出库工作，同时数据库连接组件还应实现数据库中间件的相应功能;
⑧ 数据流通过移动信息服务器提供给客户端需要显示与管理的数据，这里的数据一方面可以来自GPS数据操作组件的实时信息，另一方面可以来自数据库操作组件的历史信息;
⑨ 当客户端位于Internet的万维网时，移动信息服务器将通过Web服务器实现数据的Internet发布;
⑩ 客户端通过自动识别的数据通信模式实现数据的管理与显示，其客户端具有车辆的实时跟踪、历史回放、信息统计、MIS管理等功能。
核心技术剖析
系统的实现过程可以分为以下几个主要组成部分: 电子地图显示（客户端监控软件）、数据库连接池、数据的网络表达与传输（Web Service实现）、服务器结构组织、信息存储与查询等，用ActiveX控件进行电子地图的矢量显示，并采用COM+组件技术实现了数据库连接池。
对于电子地图的实现方式，针对地图上的不同数据采用不同的图层进行组织，并将车辆显示层单独作为一个图层，这种方式易于对所有车辆进行控制。在系统客户端与服务器端的通信方式上，系统采用Web Service方式实现数据的XML方式数据传输，从而跨越了防火墙的远程监控功能，这里的Web Service对COM+进行了数据库连接池模块的再封装。
系统对数据库连接池进行了基于模块化的实现，数据库连接池由GPS数据接收组件、数据库操作组件、数据库连接组件等三个模块构成，分别负责车辆端的数据接收、数据库查询与数据出入库、不同类型数据库的连接及不同类型数据的转换等。连接池通过预先定义连接的数目实现数据库连接的重复利用，从而大大提高了系统数据操作的效率，并防止过多连接造成的任务队列瘫痪。
1． 负载均衡的服务器结构
由于系统平台可能需要负责大量（甚至成百上千）车辆（如大型物流公司）的信息管理，而每个移动终端向系统发送信息的频率都不定，有的可能为几秒，而有的则可能是几分钟，因此系统对这些车辆信息的管理模式应该有所不同。除考虑服务器通信方式采用TCP、UDP两种方式外，系统还需要对实时通信服务器的结构进行合理规划，比较合理的平台是采用基于树状的服务器管理方式，如图3所示。
图 3 基于负载平衡的网络拓扑结构
系统对不同车载GPS终端的控制策略是: 对于普通车辆，通信方式可以采用TCP或UDP方式，系统采用速度与其信息发送频率相结合的方式判断: 当车辆行驶速度较快时（终端可自动测试当前车辆的速度），GPS端会以较快的频率进行信息采集与发送，当车辆行驶速度较慢时，GPS则以相对较慢的频率进行数据采集与发送; 对于特殊的车辆（如对位置信息要求较高的车辆），主要采用TCP数据通信方式，系统将其信息发送频率设定为较高的频率。这种方式有利于系统进行大量车辆的信息管理，同时减少了服务器与数据库的压力。
在图3中，系统采用负载平衡服务器通过某特定端口监听接收车辆的连接请求，并下发给下层的连接服务器，以实现大量服务器对多终端的监控功能，再由负载平衡服务器通过不同端口发送至不同的连接服务器，从而实现数据的分散接收与管理。
2． 数据库组织结构
对于系统中的大量信息的存储功能，根据不同的需求，分别采用Oracle9i及SQL Server两种数据库实现，同时也具有数据库连接池中数据库连接模块的相应功能。图4示意了系统中数据库表组织的基本模式。
图 4 客户端功能实现与数据库表间关系
从安全角度考虑，系统采用用户角色及权限对客户信息进行管理，不同用户可拥有不同角色，对应着不同的权限。当用户通过客户端登录系统时，首先系统会调用数据库中的UserInfo表对用户的角色进行检查并赋给用户不同的权限，用户实现单点登录、全局通用。用户登录后，可以实现车辆的实时跟踪、目标实时控制、历史记录回放等功能，不同用户可对不同车辆具有管理的权限，系统对用户权限的管理方式类似于LDAP，用户权限采用树形结构进行组织，不同用户对不同的车辆组（包含若干车辆）及其子组有监控或管理权限。
当系统平台实现实时目标跟踪时，系统会调用视图VehicleGroup存储数据（通过表GroupInfo及表VehicleInfo等进行连接管理）; 当系统平台进行目标控制功能时，会调用视图Bdc_Message（通过表Bdc_Alarm及表Bdc_Control连接实现）实现系统的车辆报警、车辆控制等功能; 当系统平台实现历史记录回放时，需要调用数据库中的视图VehicleTrace（由表VehicleInfo及表CargoInfo等连接实现）实现历史记录的获取与显示等功能。
同时，系统还需要大量的辅助表，如OperationGroup、DriverInfo等共同完成系统对车辆的管理功能。
链接：车辆监控系统的九大功能
1．随时了解车辆最新分布情况
通过一台接入互联网的电脑和车辆调度管理系统可随时了解公司所有车辆的行驶位置、道路、速度等，管理人员根据车辆的位置确定调度对象和分配任务，可避免司机误报位置而导致的车辆利用率低下等问题。
2．车辆行驶路线轨迹回放
实现车辆行驶过程的有效掌控，可以随时查询某车某日的行驶数据，包括行驶时间、速度、所在位置和行驶道路以及行驶轨迹回放，管理人员可根据此内容确定行驶路线的合理性和当日所产生的各种费用的真实性，如过桥过路费等。
3．在线文字调度
车辆外出过程中，如果有新的任务需要执行，大多都通过司机手机进行沟通，通过车辆管理系统可实现某一区域，甚至所有车辆的一次性调度，管理者只需将调度内容以文字的形式发送，对方可根据实际情况来选择是否接受调度。该信息也会回传到操作系统界面上，通过这样的方式既可节省电话费，又避免了司机行车过程中使用电话产生的危险。
4．远程控制、停车熄火
在车辆被盗或其他紧急情况下，司机可通过紧急按纽向管理中心请求援助，监控中心可对车辆进行遥控断电、断油，使车辆熄火或无法启动，以便车主和救助人员及时赶到。
5．各种报警
包括超速报警：管理人员可为受控车辆设定最大速度，如果该车辆超过设定值，系统会自动报警提醒管理人员和司机，降低安全事故发生率的同时体现人性化的管理；还有盗车报警、断电报警、天线拆除报警、非法点火报警等，另外，还可支持用户自定义的各种报警类型，如ACC开/关、车门开/关、温度报警等，为用户应用提供了极大的灵活性。
6．客户地理位置标注
可将客户位置标注在电子地图上，查看司机是否到达客户处，同时可根据客户位置优化行车路线。
7．油量统计
可自动统计出当日车辆的行驶里程，并通过百公里耗油自动统计出当日的用油量,以便公司核对。
8．人工导航
管理人员可利用该系统对驾驶人员进行人工导航，通过本系统提醒驾驶人员按正确的路线行驶。
9．突发事件快速处理
对于突发事件诸如车辆抛锚、交通事故等，通过卫星定位功能可确定目标车辆准确的位置，从而使管理人员以最快的时间赶赴现场。(计世网)
