基于北斗與GPS雙模車輛監(jiān)控系統(tǒng)研究

秦國棟 王永慧

（嘉興職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電與汽車分院，浙江 嘉興 314036）

【摘 要】車輛監(jiān)控系統(tǒng)是指利用衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)及無線通信技術(shù)，將車輛位置信息實(shí)時發(fā)送至運(yùn)營平臺的車載電子產(chǎn)品。目前，車輛監(jiān)控系統(tǒng)均以GPS為主導(dǎo)，極少使用北斗系統(tǒng)。文章提出了基于北斗與GPS雙模車輛監(jiān)控系統(tǒng)的研究，主要意義是在保障消費(fèi)者權(quán)益的前提下，發(fā)展我國自己的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)，促進(jìn)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用推廣。文章詳細(xì)地介紹了車輛監(jiān)控系統(tǒng)研究的內(nèi)容及關(guān)鍵技術(shù)，為此類研究提供了有益的參考。

【關(guān)鍵詞】車輛監(jiān)控系統(tǒng)；雙模；北斗；GPS

【中圖分類號】U495 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2016）04-0030-03

車輛監(jiān)控系統(tǒng)是指利用衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)及無線通信技術(shù)，將車輛位置信息實(shí)時發(fā)送至運(yùn)營平臺的車載電子產(chǎn)品。該運(yùn)營平臺能夠提供定位跟蹤、軌跡回放、數(shù)據(jù)回傳、反劫防盜、信息發(fā)布等服務(wù)，廣泛應(yīng)用于出租車、物流車、“兩客一?！避囕v、工程車等行業(yè)車輛及部分乘用車[1]。

我國城市汽車保有量每年飛速增長，隨之而來的是交通擁堵、車輛不易管理、嚴(yán)重的汽車盜搶現(xiàn)象。同時，企業(yè)對所使用車輛的監(jiān)控需求明顯增長，需要加強(qiáng)車輛管理、車輛調(diào)度、車輛信息采集等工作，來提高企業(yè)運(yùn)營管理效率。在此背景下，全球定位系統(tǒng)（GPS）監(jiān)控調(diào)度管理無疑是解決該問題的最有效的方法之一?；贕PS的車輛監(jiān)控系統(tǒng)早已在世界范圍內(nèi)興起并且使用范圍逐步擴(kuò)大，在中國這個人口和車輛大國的發(fā)展更是勢不可擋[2]。

目前，車輛監(jiān)控系統(tǒng)均以GPS為主導(dǎo)，極少使用北斗系統(tǒng)。而北斗導(dǎo)航系統(tǒng)是我國自主研發(fā)的定位系統(tǒng)，推廣北斗系統(tǒng)是科研工作者義不容辭的責(zé)任。因此，研制一款基于北斗與GPS雙模的車輛監(jiān)控系統(tǒng)顯得很有必要[3]。

1 研究內(nèi)容

為提高目前車輛監(jiān)控技術(shù)水平及積極推廣北斗定位系統(tǒng)，本次研究的車輛監(jiān)控系統(tǒng)主要利用中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、電子地圖、移動通信網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)通信及自動控制等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了用戶、監(jiān)控中心和車載終端之間的交互。車輛監(jiān)控系統(tǒng)如圖1所示，主要由車載防盜終端、無線通信網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控中心和用戶手機(jī)3部分組成。監(jiān)控中心服務(wù)器通過GPRS、Internet網(wǎng)絡(luò)對車輛的狀態(tài)進(jìn)行全方位的實(shí)時監(jiān)控和跟蹤，也可發(fā)送控制指令來查詢、設(shè)置車載終端的參數(shù)等；用戶手機(jī)接收來自短信網(wǎng)關(guān)的一些必要的車輛警情信息，也可主動發(fā)送指令到短信網(wǎng)關(guān)，進(jìn)而反饋到監(jiān)控中心服務(wù)器處理，對車載終端信息進(jìn)行設(shè)置和查詢；當(dāng)車輛的狀態(tài)檢測到異常時，車載終端把相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息通過移動網(wǎng)絡(luò)傳送到監(jiān)控中心，再由短信網(wǎng)關(guān)發(fā)送到手機(jī)，從而智能、高效地實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)的衛(wèi)星定位、移動通信、遠(yuǎn)程控制、信息傳輸、防盜搶劫等功能。

2 系統(tǒng)功能

本系統(tǒng)主要具備報警功能、參數(shù)設(shè)置、遠(yuǎn)程設(shè)置和電源管理等功能。

2.1 報警功能

報警功能包括移位報警、剪線報警、震動報警、低電壓報警等。

移位報警：當(dāng)車輛處于設(shè)防狀態(tài)時，若車輛移動距離超過設(shè)定的安全距離后，達(dá)到位移報警條件時，就會自動向用戶手機(jī)發(fā)送報警。以車輛停的位置為原點(diǎn)，可根據(jù)需求設(shè)置移位報警距離。

剪線報警：當(dāng)車輛處于設(shè)防狀態(tài)時，車輛主電瓶被破壞或者車載終端的電源線被剪斷，則自動向用戶手機(jī)發(fā)送剪線報警。

震動報警：當(dāng)車輛處于設(shè)防狀態(tài)時，若車輛受到一定程度晃動后，且震動次數(shù)達(dá)到設(shè)定震動報警條件，并在默認(rèn)時間內(nèi)未撤防時，就會自動向用戶手機(jī)發(fā)送震動報警。

低電壓報警：當(dāng)車輛處于設(shè)防狀態(tài)時，由電池單獨(dú)供電時，如果內(nèi)部電池電壓低于一定值后，就會自動向用戶手機(jī)發(fā)送低電壓報警。

2.2 遠(yuǎn)程操作

遠(yuǎn)程操作包括單次點(diǎn)名、定位監(jiān)控、自動上傳、盲區(qū)補(bǔ)傳、終端重啟、位置查詢、軌跡回放等功能。

單次點(diǎn)名：車輛被點(diǎn)名后，會向監(jiān)控中心自動上傳最近一次的位置信息。

定時監(jiān)控：車載終端按照管理人員設(shè)定的時間，在車輛熄火后自動向監(jiān)控中心上報位置信息。

自動上傳：車載終端按照管理人員設(shè)定的時間，在ACC開啟或者檢測到警情后，自動向監(jiān)控中心上報位置信息。

盲區(qū)補(bǔ)傳：車輛行駛到移動信號盲區(qū)，會自動存儲定位數(shù)據(jù)，待移動信號恢復(fù)后自動向中心上傳位置信息。

終端重啟：遠(yuǎn)程重新啟動車載終端。

位置查詢：通過監(jiān)控中心管理系統(tǒng)后臺、登錄網(wǎng)頁平臺及通過短信發(fā)送指令，查詢車輛的位置。

軌跡回放：當(dāng)需要查詢一段時間內(nèi)的車輛形式記錄時，可通過監(jiān)控中心管理系統(tǒng)后臺或登錄網(wǎng)頁平臺的方式進(jìn)行查詢。

2.3 其他功能

其他功能包括參數(shù)設(shè)置和電源管理2個部分。

參數(shù)設(shè)置：包括預(yù)設(shè)報警號碼、刪除報警號碼、設(shè)防與撤防、震動報警參數(shù)設(shè)置、移位報警參數(shù)設(shè)置等；可通過手機(jī)SMS（短信）進(jìn)行設(shè)置，也可由監(jiān)控中心進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)置。

電源管理：包括省電模式、短路保護(hù)、電源極性保護(hù)和寬電壓范圍電路設(shè)計(jì)。

3 關(guān)鍵技術(shù)研究

3.1 車載監(jiān)控終端

車載監(jiān)控終端是本系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)接收衛(wèi)星定位信息并對其進(jìn)行處理，采集有關(guān)車輛狀態(tài)信息的數(shù)據(jù)，并把這些數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)，按照通信協(xié)議，傳送到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心把必要的信息傳送到用戶手機(jī)。同時，車載監(jiān)控終端接收也可來自監(jiān)控中心或用戶手機(jī)的命令，分析并執(zhí)行[4]。

車載監(jiān)控終端由GPRS模塊、北斗（兼容GPS）定位模塊、檢測模塊、電源模塊等幾個部分模塊組成。車載防盜終端框圖如圖2所示。

3.2 監(jiān)控中心和用戶手機(jī)

監(jiān)控中心由計(jì)算機(jī)和監(jiān)控軟件組成，搭建一個結(jié)合地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫平臺。監(jiān)控中心接收車載防盜終端上傳的車輛位置、狀態(tài)等信息，進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理后，與監(jiān)控計(jì)算機(jī)的GIS電子地圖進(jìn)行匹配，并在電子地圖上實(shí)時顯示車輛的位置，還可以根據(jù)需要顯示車輛軌跡，對于車輛防盜終端檢測的報警信息給以報警提示，這樣監(jiān)控中心就可以直觀實(shí)時地掌握車輛的動態(tài)信息。監(jiān)控中心有大型數(shù)據(jù)庫的支持，因此可以同時對車輛的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和存儲，以便事后查詢。除了接收車載終端的上傳數(shù)據(jù)外，監(jiān)控中心還具有下發(fā)命令的功能。監(jiān)控中心框圖如圖3所示。

用戶的手機(jī)可接收到車載防盜終端和監(jiān)控中心發(fā)過來的信息，提示車輛的狀態(tài)，也可以通過用戶手機(jī)對車輛進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

4 總結(jié)

基于北斗與GPS雙模車輛監(jiān)控系統(tǒng)的研究主要意義是在保障消費(fèi)者權(quán)益的前提下，發(fā)展我國自己的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)，促進(jìn)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用和推廣。本次研究突破現(xiàn)有監(jiān)控設(shè)備體積大、功耗大的難題，設(shè)備全功耗為30 mW，是普通GPS方案的1/3，并支持休眠功能，休眠狀態(tài)下的功耗更低。系統(tǒng)還突破汽車在復(fù)雜隱蔽環(huán)境下的快速、精確定位，解決了漂移問題。在無A-GPS功能下，平均冷啟動時間為35 s，在A-GPS功能下，平均冷啟動時間縮短為15 s。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]陳雷，丁曉明，趙惠芳，等.GPS/GPRS車輛監(jiān)控系統(tǒng)中移動終端的開發(fā)[J].現(xiàn)代電信科技，2004（1）.

[2]汪健，鄔群勇，羅建平.基于GIS/GPS/GPRS的公共服務(wù)車輛監(jiān)控系統(tǒng)研究[J].寧夏大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2013（1）.

[3]辛德奎，黃操軍，甘龍輝.基于北斗和GPS的雙模田間作業(yè)機(jī)車定位系統(tǒng)[J].江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報，2014（1）.

[4]朱常其，孫希延，紀(jì)元法.北斗/GPS雙模射頻接收模組的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2014（5）.

[責(zé)任編輯：鐘聲賢]

【基金項(xiàng)目】浙江省教育廳高等學(xué)校訪問工程師校企合作項(xiàng)目（浙教辦高科〔2015〕99號）

【作者簡介】秦國棟，男，河南武陟人，碩士，嘉興職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，研究方向：嵌入式設(shè)計(jì)。