基于北斗二號和GPRS的物資運輸監控系統

摘要 根據實(shí)際需求，提出了物資監控系統應具有的功能。介紹了北斗二號的定位原理和GPRS通信原理，在此基礎上對監控系統的監控中心和終端機進(jìn)行了設計。文中設計的物資運輸監控系統具有定位精確、價(jià)格低廉、簡(jiǎn)單實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)，在物資運輸監控領(lǐng)域具有廣范的應用空間。
關(guān)鍵詞 北斗二號；GPRS；監控系統

1 系統功能
1．1 物資監控和管理
系統可以對物資的位置、速度、方位、狀態(tài)進(jìn)行監控，對物資的出入庫、運輸過(guò)程、運達情況、消耗情況進(jìn)行全程掌握。系統管理平臺設置有各類(lèi)動(dòng)態(tài)和靜態(tài)信息數據庫，終端機上報的位置信息由管理平臺進(jìn)行存儲，用戶(hù)可根據地圖、時(shí)間段、回放速度對運輸物資車(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、為事后的數據分析和物資管理以及新物資運輸方案的制定提供了有力支持。
1．2 運輸定位和導航
系統終端機接收北斗衛星信號，獲得物資實(shí)時(shí)位置，并向監控中心發(fā)送位置、行駛速度、方向和狀態(tài)數據，從而在物資監控中心得知所運物資的動(dòng)態(tài)。利用北斗衛星定位導航系統對運輸物資的車(chē)輛提供導航服務(wù)，同時(shí)物資監控中心根據道路通行情況，為車(chē)輛選擇最佳的運輸路線(xiàn)，及時(shí)掌握道路損毀和通行情況，根據需要隨時(shí)調整運輸路線(xiàn)，保證運輸任務(wù)順利完成。
1．3 安全防范
物資遇到危險或緊急情況后，可以觸動(dòng)車(chē)內的報警開(kāi)關(guān)，終端機立即報告車(chē)輛的位置、速度、狀態(tài)等，并發(fā)出報警信號，監控中心彈出報警幕，以紅色警示提醒值班人員運輸物資遇險。系統平臺自動(dòng)顯示求救物資的信息，可根據指令打開(kāi)單向語(yǔ)音監聽(tīng)裝置。求助狀態(tài)可由系統平臺解除。對運輸特殊物資的車(chē)輛可設置限制速度、溫濕度、車(chē)輛傾斜度等特殊條件。一旦超過(guò)限速設置，終端會(huì )向用戶(hù)監管中心自動(dòng)報警，車(chē)上有聲音提示，監控中心人員也會(huì )提示該物資出現危險報警。車(chē)輛在執行任務(wù)前，可以根據需要，指定行駛區域或路線(xiàn)。當車(chē)輛行駛中偏離區域或路線(xiàn)時(shí)，監控軟件會(huì )發(fā)出警報，管理人員就會(huì )及時(shí)通知車(chē)輛及時(shí)糾正。物資在運輸前，可以根據需要，對車(chē)輛開(kāi)門(mén)的時(shí)間或地點(diǎn)進(jìn)行設置。在車(chē)輛未按規定開(kāi)門(mén)時(shí)，車(chē)載終端將發(fā)出報警。
1．4 電子地圖功能
可對當前地圖進(jìn)行放大與縮小操作，以便了解整個(gè)地區的總體情況和某個(gè)區域的詳細情況。電子地圖對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)等標注信息，值班員可以根據需要隱藏或顯示標注。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”和GPRS原理
2．1 北斗二號定位原理
北斗二號衛星定位系統是我國獨立研制的新一代衛星導航系統，該系統于2004年開(kāi)始建設。在體制上北斗二號衛星和美國的GPS、俄國的Glonass和歐盟建設中的Galileo一樣，同屬于RNSS(Radio Navigation Satellite System)。
“北斗二號”導航定位系統通過(guò)測量衛星至用戶(hù)的信號傳播延遲，利用測距原理實(shí)現導航定位。通過(guò)3顆衛星測距，得到用戶(hù)至衛星的距離，確定兩維位置；再通過(guò)增加第4顆衛星的測量，可以計算三維位置和時(shí)間。該系統由地面段、空間段和用戶(hù)端組段構成，采用CG3200坐標系，以北斗時(shí)為系統時(shí)間基準。正在建設的“北斗二號”衛星導航系統空間段，將由5顆靜止軌道衛星和30顆非靜止軌道衛星組成，作為無(wú)源導航衛星，不同于第一代有源導航，可以為需要導航的用戶(hù)帶來(lái)安全。該衛星提供兩種服務(wù)方式，即開(kāi)放服務(wù)和授權服務(wù)。開(kāi)放服務(wù)是在服務(wù)區內免費提供定位、測速和授時(shí)服務(wù)，定位精度為10 m，授時(shí)精度為50 ns，測速精度為0．2m／s。授權服務(wù)是向授權用戶(hù)提供更安全的定位、測速、授時(shí)和通信服務(wù)。
和其他定位系統一樣，北斗二號衛星系統的所有功能最終都是通過(guò)用戶(hù)設備實(shí)現，因此用戶(hù)設備是系統的一個(gè)重要組成部分。從應用對象區分，用戶(hù)設備包括手持、車(chē)載、艦載以及嵌入式等，個(gè)人、車(chē)輛、艦船等移動(dòng)載體提供導航定位、報文通信和授時(shí)業(yè)務(wù)。而從功能上，用戶(hù)設備則分為基本型、授時(shí)型等多種類(lèi)型。“北斗二號”衛星星座圖如圖1所示。