基于北斗二號(hào)和GPRS的物資運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)

摘要 根據(jù)實(shí)際需求，提出了物資監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具有的功能。介紹了北斗二號(hào)的定位原理和GPRS通信原理，在此基礎(chǔ)上對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控中心和終端機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。文中設(shè)計(jì)的物資運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)具有定位精確、價(jià)格低廉、簡(jiǎn)單實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)，在物資運(yùn)輸監(jiān)控領(lǐng)域具有廣范的應(yīng)用空間。
關(guān)鍵詞 北斗二號(hào)；GPRS；監(jiān)控系統(tǒng)

1 系統(tǒng)功能
1．1 物資監(jiān)控和管理
系統(tǒng)可以對(duì)物資的位置、速度、方位、狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)物資的出入庫(kù)、運(yùn)輸過(guò)程、運(yùn)達(dá)情況、消耗情況進(jìn)行全程掌握。系統(tǒng)管理平臺(tái)設(shè)置有各類(lèi)動(dòng)態(tài)和靜態(tài)信息數(shù)據(jù)庫(kù)，終端機(jī)上報(bào)的位置信息由管理平臺(tái)進(jìn)行存儲(chǔ)，用戶(hù)可根據(jù)地圖、時(shí)間段、回放速度對(duì)運(yùn)輸物資車(chē)輛的行駛軌跡進(jìn)行回放。車(chē)輛的歷史軌跡包含了時(shí)間、地點(diǎn)等多種信息、為事后的數(shù)據(jù)分析和物資管理以及新物資運(yùn)輸方案的制定提供了有力支持。
1．2 運(yùn)輸定位和導(dǎo)航
系統(tǒng)終端機(jī)接收北斗衛(wèi)星信號(hào)，獲得物資實(shí)時(shí)位置，并向監(jiān)控中心發(fā)送位置、行駛速度、方向和狀態(tài)數(shù)據(jù)，從而在物資監(jiān)控中心得知所運(yùn)物資的動(dòng)態(tài)。利用北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)運(yùn)輸物資的車(chē)輛提供導(dǎo)航服務(wù)，同時(shí)物資監(jiān)控中心根據(jù)道路通行情況，為車(chē)輛選擇最佳的運(yùn)輸路線，及時(shí)掌握道路損毀和通行情況，根據(jù)需要隨時(shí)調(diào)整運(yùn)輸路線，保證運(yùn)輸任務(wù)順利完成。
1．3 安全防范
物資遇到危險(xiǎn)或緊急情況后，可以觸動(dòng)車(chē)內(nèi)的報(bào)警開(kāi)關(guān)，終端機(jī)立即報(bào)告車(chē)輛的位置、速度、狀態(tài)等，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，監(jiān)控中心彈出報(bào)警幕，以紅色警示提醒值班人員運(yùn)輸物資遇險(xiǎn)。系統(tǒng)平臺(tái)自動(dòng)顯示求救物資的信息，可根據(jù)指令打開(kāi)單向語(yǔ)音監(jiān)聽(tīng)裝置。求助狀態(tài)可由系統(tǒng)平臺(tái)解除。對(duì)運(yùn)輸特殊物資的車(chē)輛可設(shè)置限制速度、溫濕度、車(chē)輛傾斜度等特殊條件。一旦超過(guò)限速設(shè)置，終端會(huì)向用戶(hù)監(jiān)管中心自動(dòng)報(bào)警，車(chē)上有聲音提示，監(jiān)控中心人員也會(huì)提示該物資出現(xiàn)危險(xiǎn)報(bào)警。車(chē)輛在執(zhí)行任務(wù)前，可以根據(jù)需要，指定行駛區(qū)域或路線。當(dāng)車(chē)輛行駛中偏離區(qū)域或路線時(shí)，監(jiān)控軟件會(huì)發(fā)出警報(bào)，管理人員就會(huì)及時(shí)通知車(chē)輛及時(shí)糾正。物資在運(yùn)輸前，可以根據(jù)需要，對(duì)車(chē)輛開(kāi)門(mén)的時(shí)間或地點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置。在車(chē)輛未按規(guī)定開(kāi)門(mén)時(shí)，車(chē)載終端將發(fā)出報(bào)警。
1．4 電子地圖功能
可對(duì)當(dāng)前地圖進(jìn)行放大與縮小操作，以便了解整個(gè)地區(qū)的總體情況和某個(gè)區(qū)域的詳細(xì)情況。電子地圖對(duì)不同的地物具有不同的編碼，在地圖上以其特定的方式和顏色顯示，值班員可以根據(jù)愛(ài)好和需要自行配置顯示方案。地圖上可以顯示路名、建筑物名稱(chēng)等標(biāo)注信息，值班員可以根據(jù)需要隱藏或顯示標(biāo)注。電子地圖在移動(dòng)時(shí)，路名可以動(dòng)態(tài)顯示位置，保證路名處于可見(jiàn)狀態(tài)。電子地圖在縮放時(shí)，相鄰標(biāo)注可以自動(dòng)避讓?zhuān)ＷC注記不被壓蓋?？蛇M(jìn)行地理位置、建筑物的查詢(xún)，以及該位置附件空車(chē)、重車(chē)、所有車(chē)輛的查詢(xún)。

2 “北斗二號(hào)”和GPRS原理
2．1 北斗二號(hào)定位原理
北斗二號(hào)衛(wèi)星定位系統(tǒng)是我國(guó)獨(dú)立研制的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，該系統(tǒng)于2004年開(kāi)始建設(shè)。在體制上北斗二號(hào)衛(wèi)星和美國(guó)的GPS、俄國(guó)的Glonass和歐盟建設(shè)中的Galileo一樣，同屬于RNSS(Radio Navigation Satellite System)。
“北斗二號(hào)”導(dǎo)航定位系統(tǒng)通過(guò)測(cè)量衛(wèi)星至用戶(hù)的信號(hào)傳播延遲，利用測(cè)距原理實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航定位。通過(guò)3顆衛(wèi)星測(cè)距，得到用戶(hù)至衛(wèi)星的距離，確定兩維位置；再通過(guò)增加第4顆衛(wèi)星的測(cè)量，可以計(jì)算三維位置和時(shí)間。該系統(tǒng)由地面段、空間段和用戶(hù)端組段構(gòu)成，采用CG3200坐標(biāo)系，以北斗時(shí)為系統(tǒng)時(shí)間基準(zhǔn)。正在建設(shè)的“北斗二號(hào)”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空間段，將由5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星組成，作為無(wú)源導(dǎo)航衛(wèi)星，不同于第一代有源導(dǎo)航，可以為需要導(dǎo)航的用戶(hù)帶來(lái)安全。該衛(wèi)星提供兩種服務(wù)方式，即開(kāi)放服務(wù)和授權(quán)服務(wù)。開(kāi)放服務(wù)是在服務(wù)區(qū)內(nèi)免費(fèi)提供定位、測(cè)速和授時(shí)服務(wù)，定位精度為10 m，授時(shí)精度為50 ns，測(cè)速精度為0．2m／s。授權(quán)服務(wù)是向授權(quán)用戶(hù)提供更安全的定位、測(cè)速、授時(shí)和通信服務(wù)。
和其他定位系統(tǒng)一樣，北斗二號(hào)衛(wèi)星系統(tǒng)的所有功能最終都是通過(guò)用戶(hù)設(shè)備實(shí)現(xiàn)，因此用戶(hù)設(shè)備是系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分。從應(yīng)用對(duì)象區(qū)分，用戶(hù)設(shè)備包括手持、車(chē)載、艦載以及嵌入式等，個(gè)人、車(chē)輛、艦船等移動(dòng)載體提供導(dǎo)航定位、報(bào)文通信和授時(shí)業(yè)務(wù)。而從功能上，用戶(hù)設(shè)備則分為基本型、授時(shí)型等多種類(lèi)型。“北斗二號(hào)”衛(wèi)星星座圖如圖1所示。