楊琦

【摘 要】文章基于北斗技術(shù)研究適用于交通運(yùn)輸業(yè)的交通物流物聯(lián)網(wǎng)北斗終端，通過對(duì)終端架構(gòu)和功能進(jìn)行總體介紹，分析其關(guān)鍵技術(shù)，詳細(xì)描述了終端在交通物流業(yè)的創(chuàng)新性功能的應(yīng)用，整合應(yīng)用交通物流中的業(yè)務(wù)信息資源，以達(dá)到實(shí)現(xiàn)智能交通物流運(yùn)輸過程中的多狀態(tài)參數(shù)采集、實(shí)時(shí)精準(zhǔn)定位、智能監(jiān)控和預(yù)警、信息交互等功能。

【關(guān)鍵詞】北斗；硬件終端；交通物流；物聯(lián)網(wǎng)

【中圖分類號(hào)】TP391.48 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2016）10-0022-03

0 引言

中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）是我國(guó)自主研發(fā)的一個(gè)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，具備定位、導(dǎo)航、授時(shí)、通信等功能，并廣泛應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域。系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在全世界范圍內(nèi)全天候地為各類型用戶提供高可靠定位、高精度、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)，還具備短報(bào)文通信功能、差分和完好性服務(wù)特色[1]。其中，雙向通信功能非常適合于車輛監(jiān)控系統(tǒng)，是北斗系統(tǒng)與GPS相比的優(yōu)勢(shì)所在[2]。

北斗導(dǎo)航系統(tǒng)不僅可以提供像GPS一樣的導(dǎo)航服務(wù)，而且還有獨(dú)特的短報(bào)文通信功能，因此作為國(guó)產(chǎn)化的導(dǎo)航系統(tǒng)北斗智能物流終端，會(huì)隨著時(shí)間的推移逐步在物流行業(yè)的導(dǎo)航定位中得到廣泛應(yīng)用[3]。

在此背景下，本文針對(duì)基于北斗技術(shù)研發(fā)的交通物流物聯(lián)網(wǎng)北斗終端進(jìn)行介紹，以車輛為服務(wù)對(duì)象，遵循“北斗/物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)—融合北斗/GPS、GIS應(yīng)用—集成技術(shù)開發(fā)”的技術(shù)路線，為車輛運(yùn)輸提供集“信息采集—定位—監(jiān)控—在線交互”為一體的智能化運(yùn)輸監(jiān)控追蹤解決方案。

1 終端介紹

交通物流物聯(lián)網(wǎng)北斗終端在北斗技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上研發(fā)具有加密和低功耗功能的北斗終端產(chǎn)品。通過在北斗技術(shù)的基礎(chǔ)上聯(lián)合GIS關(guān)鍵技術(shù)共同實(shí)現(xiàn)終端功能和嵌入式系統(tǒng)的銜接，并對(duì)接手機(jī)客戶端APP，實(shí)現(xiàn)終端功能業(yè)務(wù)的可視化應(yīng)用和管理。具體的終端架構(gòu)圖如1所示。

交通物流物聯(lián)網(wǎng)北斗終端在設(shè)計(jì)過程中設(shè)置了多個(gè)單元模塊，以便對(duì)整個(gè)流程的信息交替進(jìn)行應(yīng)用和處理。其中終端模塊的設(shè)計(jì)包括北斗衛(wèi)星定位模塊、GPRS模塊、多媒體模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、監(jiān)控模塊、人機(jī)交互模塊和多接口接入模塊。各個(gè)模塊之間銜接應(yīng)用，共同實(shí)現(xiàn)終端功能的轉(zhuǎn)接。

2 總體架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)

2.1 總體架構(gòu)

在交通物流物聯(lián)網(wǎng)北斗終端的開發(fā)研究中，通過建設(shè)一個(gè)支撐終端的智能管理系統(tǒng)，把北斗終端、智能管理系統(tǒng)及終端嵌入式系統(tǒng)以軟硬件融合的方式融合，以北斗導(dǎo)航技術(shù)為主要支撐技術(shù)，結(jié)合地理信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、無線通信技術(shù)、移動(dòng)泛應(yīng)用技術(shù)等，以及藍(lán)牙、傳感器、視頻、智能手機(jī)等設(shè)備的接入，共同完成交通物流運(yùn)輸過程中的業(yè)務(wù)信息資源整合應(yīng)用和功能實(shí)現(xiàn)。具體的架構(gòu)圖如圖2所示。

（1）接入層：提供通用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口，以供藍(lán)牙、傳感器、智能手機(jī)、視頻、語(yǔ)音、通信、網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備的接入。

（2）應(yīng)用層：配套系統(tǒng)和終端及終端嵌入式系統(tǒng)聯(lián)合應(yīng)用實(shí)現(xiàn)多類狀態(tài)數(shù)據(jù)采集、精準(zhǔn)定位等功能，并支持移動(dòng)客戶端接入。

（3）服務(wù)層：服務(wù)層是北斗終端和智能管理系統(tǒng)的具體服務(wù)功能，其中包括對(duì)交通物流的業(yè)務(wù)管理和可視化管理，保證交通物流全周期過程能夠?qū)崿F(xiàn)智能調(diào)度監(jiān)控服務(wù)，并完善車輛的智能監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)北斗導(dǎo)航/定位、安全預(yù)警、數(shù)據(jù)采集/處理、應(yīng)用服務(wù)等。

（4）數(shù)據(jù)層：數(shù)據(jù)層采用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)建立完善的交通物流數(shù)據(jù)庫(kù)。包括交通物流業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)和空間數(shù)據(jù)庫(kù)的相關(guān)數(shù)據(jù)信息。

（5）硬件層：硬件層以交通物流物聯(lián)網(wǎng)北斗終端為主，實(shí)現(xiàn)終端功能與系統(tǒng)功能的聯(lián)合應(yīng)用，北斗終端可實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)和手機(jī)客戶端的接入，提供終端和手機(jī)客戶端的同步應(yīng)用及服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)等設(shè)備的接入。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

（1）北斗高精度定位集成應(yīng)用技術(shù)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航、GPS、CORS等技術(shù)融合創(chuàng)新的應(yīng)用，以差分定位方法對(duì)定位誤差進(jìn)行修正和消除，以CORS技術(shù)減少定位誤差，以廣域差定位解算方法提高定位的精度水平，實(shí)現(xiàn)終端和平臺(tái)對(duì)船舶的精準(zhǔn)定位。

（2）多傳感器融合應(yīng)用技術(shù)。多傳感器數(shù)據(jù)融合的基本原理是充分利用多傳感器資源，通過對(duì)這些傳感器信息的合理支配和使用，把它們?cè)诳臻g或時(shí)間上的冗余或互補(bǔ)息按照某種準(zhǔn)則進(jìn)行組合，以便獲得被測(cè)對(duì)象的一次性解釋或描述[5]。在此基礎(chǔ)上，北斗終端與溫度、濕度等多類傳感器聯(lián)合應(yīng)用實(shí)現(xiàn)車輛運(yùn)輸過程中的溫度、濕度、氣體濃度等狀態(tài)信息的采集，聯(lián)合計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)據(jù)分析技術(shù)對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，消除傳感器收集到的冗余或矛盾的信息，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

（3）GIS路網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)。北斗定位系統(tǒng)配合地理信息系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)路徑優(yōu)選、距離量算、輔助決策等功能[6]。通過地理信息系統(tǒng)龐大的地理信息功能與北斗定位技術(shù)集成應(yīng)用進(jìn)行路網(wǎng)信息采集和優(yōu)化，聯(lián)合視頻監(jiān)控技術(shù)實(shí)施交通路網(wǎng)的多節(jié)點(diǎn)布控，以地圖仿真的方式對(duì)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)進(jìn)行定位，以可視化形式把車輛的運(yùn)輸軌跡、車輛路線優(yōu)化分布、路網(wǎng)道路信息、交通障礙點(diǎn)分布等實(shí)時(shí)展現(xiàn)在GIS電子地圖上。

3 功能實(shí)現(xiàn)

交通物流物聯(lián)網(wǎng)北斗終端與其嵌入式智能系統(tǒng)配套應(yīng)用，其嵌入式系統(tǒng)在應(yīng)用過程中能根據(jù)不同的模塊和接口實(shí)現(xiàn)不同的功能，并能夠?qū)崿F(xiàn)與手機(jī)客戶端的擴(kuò)展應(yīng)用。通過終端硬件和軟件系統(tǒng)的融合，整合交通物流業(yè)務(wù)信息資源，實(shí)現(xiàn)智能交通物流運(yùn)輸過程中的多狀態(tài)參數(shù)采集、實(shí)時(shí)精準(zhǔn)定位、智能監(jiān)控和預(yù)警、信息交互等功能。

3.1 多類狀態(tài)信息采集

通過在車輛上安裝北斗終端，聯(lián)合攝像頭、溫度、濕度等多類傳感器對(duì)車輛、運(yùn)載品、運(yùn)輸環(huán)境等相關(guān)的狀態(tài)信息進(jìn)行采集，其中包括車上和車外的溫度、濕度、氣體與氣味等狀態(tài)信息。

3.2 實(shí)時(shí)精準(zhǔn)定位

應(yīng)用北斗定位技術(shù)與GIS關(guān)鍵技術(shù)融合應(yīng)用，依托北斗定位系統(tǒng)對(duì)北斗終端移動(dòng)或固定用戶進(jìn)行監(jiān)控和通信，并通過電子地圖定位和查詢[4]，其車輛的行駛軌跡可以顯示在GIS電子地圖上，并實(shí)現(xiàn)亞米級(jí)定位。

3.3 監(jiān)控與預(yù)警

（1）視頻監(jiān)測(cè)：終端結(jié)合攝像頭采集動(dòng)態(tài)化的數(shù)據(jù)信息，實(shí)時(shí)監(jiān)控交通物流的整個(gè)運(yùn)輸流程。

（2）速度監(jiān)測(cè)：終端結(jié)合數(shù)據(jù)采集卡對(duì)行駛速度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)出現(xiàn)超速情況時(shí)終端發(fā)出語(yǔ)音提醒，若超過3次提醒后依舊超速，終端將記錄信息并把信息反饋回監(jiān)控中心處理。

（3）預(yù)警監(jiān)測(cè)：對(duì)運(yùn)輸過程中的可能存在的多類情況進(jìn)行預(yù)警監(jiān)測(cè)，其中包括超速、超時(shí)、車輛故障的預(yù)警監(jiān)測(cè)，前方坍塌、修路、堵車、事故等道路信息的監(jiān)測(cè)及自然條件發(fā)生變故、駕駛員疲勞等情形下的預(yù)警監(jiān)測(cè)。

3.4 信息交互

3.4.1 遠(yuǎn)程信息交互

（1）終端與終端：車上人員可通過北斗終端的交流界面進(jìn)行在線交流。

（2）終端與監(jiān)控中心：運(yùn)輸過程中出現(xiàn)突發(fā)情況如車輛發(fā)生故障、前方坍塌、交通事故等，可以利用終端與監(jiān)控中心進(jìn)行遠(yuǎn)程在線交流，獲得在線指揮。

（3）終端與人：駕駛員可利用車上的北斗終端的信息交互功能鍵進(jìn)行不同車輛之間的人人對(duì)講功能。

3.4.2 短距離信息交互

短距離信息交互是基于北斗位置的基礎(chǔ)上，利用藍(lán)牙或GPRS的方式把終端的功能擴(kuò)展到手機(jī)客戶端，用戶可以通過藍(lán)牙與近距離的終端進(jìn)行連接實(shí)現(xiàn)信息交流，也可利用手機(jī)登陸手機(jī)客戶端進(jìn)行實(shí)時(shí)在線交流，第一時(shí)間掌握交通物流運(yùn)輸和配送過程的實(shí)時(shí)位置動(dòng)態(tài)信息、運(yùn)輸狀態(tài)信息等。

4 結(jié)論

本文研究了以車輛為主要服務(wù)對(duì)象的北斗終端產(chǎn)品——交通物流物聯(lián)網(wǎng)北斗終端，通過將北斗技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合應(yīng)用于研發(fā)，使終端的軟件功能具備多狀態(tài)參數(shù)采集、實(shí)時(shí)精準(zhǔn)定位、智能監(jiān)控和預(yù)警、信息交互等功能，以產(chǎn)品應(yīng)用帶動(dòng)了交通物流業(yè)的北斗產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]盧麗敏.基于北斗定位技術(shù)的車載監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[D].福州：福州大學(xué)，2014.

[2]劉永光，侯鷹.基于北斗衛(wèi)星定位技術(shù)構(gòu)建車輛監(jiān)控系統(tǒng)[J].全球定位系統(tǒng)，2007（4）：33-36.

[3]張鵬，崔旭，韓偉.北斗智能物流終端在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用研究[J].衛(wèi)星與網(wǎng)絡(luò)，2014（6）：33-37.

[4]陳濤，邢光成，聶小波.北斗定位與WebGIS技術(shù)在指揮監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].地理空間信息，2016（8）：5，47-49.

[5]程志民.多傳感器融合技術(shù)及其應(yīng)用[J].機(jī)電信息，2003（2）：26-28.

[6]田亞楠，龍波.北斗二代導(dǎo)航定位系統(tǒng)在物流中的應(yīng)用研究[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2011（6）：58-59，63.

[責(zé)任編輯：鐘聲賢]