1.1 研究動機
近年來，由於網際網路的蓬勃發展，使得人類日常生活中常常和網際網 路有著密切的關係。在此同時無線通訊的技術也是日新月異，行動電話的發 展也逐漸的進入成熟的階段，故許多與網際網路結合的行動通訊產品也大量 的出現。
由於網際網路傳輸快速，且行動通訊具有高移動性、及高涵蓋性的特 性，再加上 GPS 全球定位系統精準的定位，所以，車輛的即時監控系統現 今已愈來愈普遍。許多先進國家相繼發展智慧型車輛系統，在其相關系統中 又以全球衛星定位系統(Global Positioning System ,GPS)[1] 和地理資訊系統 (Geographic Information System , GIS) 系統發展最為進步，其包含了自動車 輛定位技術(Automatic Vehicle Location , AVL)[11]以及地理資訊的提供等 等。其中汽車導航系統導航的方式是將裝在汽車上的 GPS 接收器所接收的 衛星定位資訊傳送到車中的電腦處理，再將座標及行徑路徑顯示在電子地圖 上，其精確度必須考量衛星定位的誤差以及電子地圖的精準度。
由於衛星是處在相當高的運行軌道上，其傳送的訊號是相當的微弱，因 此它不像一般通訊無線電可在室內使用或收到訊號，在使用時需在室外及天 空開闊度較佳之地方才能使用，否則若大部份之衛星信號被建築物、金屬遮 蓋物、濃密樹林等所阻擋，接收器將無法獲得足夠的衛星訊息來計算出所在 位置之座標，故 GPS 在定位應用上並不適合建構於一般個人行動電話上的 定位應用。本文所設計的系統並非針對個人用途的定位，而是針對道路上車 輛的定位應用，因為道路上遮蔽物較少不至於影響衛星定位功能。
1.2 研究目的
本文中的車輛即時監控管理系統的架構如圖 1 包含以 ARM 7 為核心的 嵌入式移動平台、無線通訊技術、網路監控中心，即是網路與行動通訊結合
GPS 全球定位系統的最佳組合，其功能主要在於提供駕駛者行的安全、方便 快速，並非只是侷限於汽車的動態定位，而是廣泛的包括定位與定位後的導 引。在日本與歐美等先進國家已發展多年也有實際的成果展現在世人眼前，
但是在台灣還是屬於剛起步的階段。
因此本系統的開發必須先從定位及導航觀念為出發點，並結合地理資訊 系統(GIS)才能夠達成目標。
由於美國國防部所建立的全球衛星定位系統與地理資訊系統為車輛監 控系統之主要基礎，因此本論文首先就GPS 及GIS 的基本理論先加以探 討，再利用GPS 衛星接收器將所需的所在地地理資訊資料擷取下來，經過 座標轉換的步驟，將所在地的地理位資料與電子地圖作一結合分析，形成汽 車監控系統的雛形。
圖 1-1 車輛監控系統架構
本論文著重於嵌入式移動系統之實現，進而結合監控台的功能，來達成 車輛監控之目標。嵌入式移動系統包含 GPS 全球衛星定位系統、GSM/GPRS 無線通訊模組、ARM 7TDMI CPU 核心處理器等三大部分，主要利用 ARM 7 進行控制，透過 GPS 衛星定位器，接收來自衛星的定位訊號，再加上車輛 ID 與車輛狀況的描述後，經由 GSM/GPRS 模組，把加工後的定位資料傳至 監控台，讓管理者能隨時掌握車輛的一舉一動，並於必要時與之聯繫，了解
車輛運行狀況或進行新路線的派遣，若是發生緊急狀況時，也能全程錄音、
即時監控。
此監控系統可應用在即時車輛管理及車輛監控上，並可將交通運輸推展 至智慧運輸系統上，使得車輛使用能夠更加有效率及安全。
1.3 系統簡介
車輛監控系統的特色在於不僅能夠非常有效的掌握車輛位置狀況、即時 下達指令至車載 Client 端上、經由即時監控中心即可觀測每一台車輛的行車 狀況與緊急情況、而且監控系統非常大的好處在於低廉的通信費用。
透過 GPS 接收器與 GPRS(General Packet Radio Service) 的無線通訊 網路，可動態取得車輛所在位置資訊，即時傳遞至監控台，由監控台人員執 行車輛管理監控台與路線規劃的動作，將所有派遣資訊即時傳遞至執行勤務 的運送人員，依據監控台指令完成遞送工作。
監控台此時扮演更重要的溝通聯繫角色，可以彙總即時路況資訊，傳 遞綜合研判的行車動向指令，協助線上動態運行的車輛，獲得即時的行車指 南。車輛上所裝置的嵌入式移動系統亦可依車輛運作狀況，在發生緊急事件 時，於監控台可獲得最即時的數據資料。例如車輛故障之拖救服務、交通事 故發生時之速度數據舉證等等。車輛監控系統之基本架構圖如圖 1-2 所示。
圖 1-2 車輛監控系統基本架構圖[10]
1.4 論文回顧
GPS 與 GIS 的發展已有相當的一段時間，無論在期刊、文獻、論文各 方面都有許多的研究與探討，我們特別針對 GPS 與 GIS 結合在汽車監控部 分加以提出做為研究的基礎。
世界上已有許多國家早在多年前即實際的進行有關汽車導航系統開發 與研究，像加拿大的 Calgary 大學所研發的 AVL2000 即為一個非常成功的 例子[2]~[6]。
根據相關的文獻研究，目前仍在繼續發展及改進的帶路系統共有 40 餘 種之多，而且已從第一代的〝Where am I?〞獨立系統(Autonomous/Stand alone system)及第二代的〝Where are You?〞快速傳遞系統(Dispatch system)和加入 了道路資訊或導引系統的第三代〝How do I get there?〞發展到現在的智慧型 帶路系統[2]，[7]。
由於在過去的文獻中如文獻[8]，[9]，車輛的位置透過 GPS 接收完衛星 訊號之後，是藉由 GSM 的簡訊發送系統來傳送 GPS 的定位資訊，但是，由 於很多因素如 GSM 基地台塞機、塞車、行動通訊模組暫時不在接收範圍內、
網路傳輸品質不穩定如傳輸速度較慢、或者行動電話記憶體滿了，使得簡訊 遺失，造成車輛的定位無法作一個即時的回報，因此在車輛的監控方面將會 造成很大的缺失，又因發送簡訊的時間是有時間間距的，至少間距五分鐘以 上，如果發生緊急狀況時，就無法立即作一個很好的處置，又因簡訊是以傳 送的封數來計算，如此監控的花費將會非常大。
由於 GPS 現今已經發展的非常成熟了，所以，有越來越多的導航系統 會跟 GPS 來做結合如文獻[10]~[14]，以 electronic road pricing (ERP) system 電子收費系統文獻[14]來說，結合 GPS 全球衛星定位系統就是一個非常創新 的想法。使用 GPS 科技來做結合，不只可以非常有效率、划算，但是，它 必須透過公路上所架設固定的跨軌訊號杆，來做資訊的傳送，對於監控就比
較沒有效率了，所以，本文將會針對即時的監控，以及車輛的防護安全作一 個完善的改進。
隨著人類追求產品的服務功能與品質的提昇要求迅速以及智慧型功能 的增進，相信更進步的汽車監控系統不久將會展現於世人的面前
1.5 論文組織及概觀
本篇論文總共分為六個章節，概要分述如下：
第一章：說明本論文的研究動機與目的，並對文中所用到的理論架構以及 介紹作一概略性的敘述。
第二章：針對整個 GPS 發展概況、系統架構、衛星訊號結構與訊號格式、
定位原理、GPS 誤差分析做一個詳細的介紹。
第三章：針對整個 GIS 地理資訊發展情況、電子地圖的介紹、以及衛星座 標系統轉換做一個詳細的介紹。
第四章：針對無線通訊 GPRS 網路的發展方式作一個詳盡的介紹
第五章：介紹車輛監控系統的整體架構、嵌入式移動車載系統的硬體架構設 計、嵌入式移動系統韌體程式結構與流程、以及即時監控程式與系 統的介紹
第六章：操作說明與實驗結果討論，說明實驗的程序，實際道路路況測試，
與實際的汽車導航操作。
第七章：結論與未來展望，總結本論文的研究成果並說明未來應用的方向以 及其發展性。