基于北斗的安全出行服務(wù)與監(jiān)管系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

魏　鳳，張世建，韋玲艷，李　貝

（重慶中交通信信息技術(shù)有限公司，重慶　401336）

基于北斗的安全出行服務(wù)與監(jiān)管系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

魏鳳，張世建，韋玲艷，李貝

（重慶中交通信信息技術(shù)有限公司，重慶401336）

本文通過分析北斗導(dǎo)航系統(tǒng)、北斗終端及配套平臺(tái)的應(yīng)用現(xiàn)狀及需求，從保障個(gè)人出行安全、增強(qiáng)安全應(yīng)急救援能力及推動(dòng)北斗民用化出發(fā)，提出了“基于北斗的安全服務(wù)與監(jiān)管系統(tǒng)”的基本架構(gòu)及實(shí)現(xiàn)路徑。

北斗；安全出行；服務(wù)；監(jiān)管

1　引言

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)經(jīng)過多年的發(fā)展，目前已具備在我國及周邊地區(qū)實(shí)現(xiàn)全天時(shí)、全天候的三維定位測速、導(dǎo)航、雙向報(bào)文通信和高精度授時(shí)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由我國自主研發(fā)，由于其獨(dú)有的短報(bào)文功能及在我國全區(qū)域覆蓋的能力，它越來越受到關(guān)注。目前，軍用北斗設(shè)備已經(jīng)批量裝備，而北斗民用及行業(yè)化應(yīng)用由于成本問題而推廣進(jìn)度緩慢。因此，區(qū)別于市面上高成本北斗通信終端，本文從提高個(gè)人出行安全保障、增強(qiáng)安全應(yīng)急救援能力出發(fā)，基于北斗/GPS雙模定位、北斗短報(bào)文功能及配套的手機(jī)APP軟件輔助，建設(shè)基于北斗衛(wèi)星的安全出行服務(wù)與監(jiān)管系統(tǒng)，進(jìn)而推進(jìn)北斗民用化。

2　現(xiàn)狀及問題分析

隨著海上工作者和戶外運(yùn)動(dòng)愛好者等人員活動(dòng)范圍日漸增大，他們對出行安全保障需求逐漸增加，但由于在遠(yuǎn)海、深山、荒漠等氣候條件惡劣或基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不完善的區(qū)域，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)（2/3/4G）無法實(shí)現(xiàn)全覆蓋，使得相關(guān)人員人身安全缺乏必要的保障。因此，為相關(guān)人員提供無盲區(qū)的通信服務(wù)，保障其生命安全是十分必要的。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與GPS等其他導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)相比，不僅能實(shí)現(xiàn)全天候、全天時(shí)通信覆蓋，提供定位服務(wù)，還具備衛(wèi)星短報(bào)文通信的獨(dú)特功能。目前，市面上的北斗終端機(jī)與GPS/GLONASS兼容，主要用于用戶出行時(shí)的定位導(dǎo)航，而同時(shí)具備短報(bào)文通信功能的北斗通信手持終端機(jī)主要應(yīng)用于戶外求生、移動(dòng)警務(wù)和海上漁船的緊急通信，但由于其價(jià)格昂貴、外形笨重且配套的平臺(tái)服務(wù)功能相對不完善，救援體系不夠健全，進(jìn)而導(dǎo)致北斗通信終端市場化程度不高，很多潛在用戶猶豫不決。因此，從提高安全保障和降低用戶使用成本出發(fā)，建設(shè)一個(gè)能夠讓用戶放心的安全服務(wù)保障系統(tǒng)迫在眉睫。

圖1　系統(tǒng)框架圖

3　安全服務(wù)與監(jiān)管系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于對北斗導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及用戶需求的分析，本文設(shè)計(jì)了安全服務(wù)與監(jiān)管系統(tǒng)，主要包括終端設(shè)計(jì)，APP設(shè)計(jì)及云平臺(tái)設(shè)計(jì)。

3.1設(shè)計(jì)原理

安全服務(wù)與監(jiān)管系統(tǒng)采用端、管、云的設(shè)計(jì)理念。系統(tǒng)通過北斗安全衛(wèi)士等智能終端獲取用戶定位數(shù)據(jù)、通信數(shù)據(jù)及相關(guān)重要數(shù)據(jù)，通過北斗衛(wèi)星、移動(dòng)蜂窩通信構(gòu)成的通信管道傳輸?shù)皆破脚_(tái)；平臺(tái)對獲得信息進(jìn)行轉(zhuǎn)義分析后，進(jìn)而提供安全預(yù)警、緊急救援以及其他相關(guān)服務(wù)。

3.2系統(tǒng)構(gòu)架

基于北斗的安全服務(wù)與監(jiān)管系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括：智能終端、基礎(chǔ)設(shè)施層、服務(wù)層、應(yīng)用層、展示層。系統(tǒng)采用分布式架構(gòu)，以定位數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)及用戶數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以GIS服務(wù)為支撐，通過云計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)對用戶的定位追蹤，安全預(yù)警，緊急救援及相關(guān)增值服務(wù)。系統(tǒng)核心建設(shè)內(nèi)容主要包括安全服務(wù)與監(jiān)管云平臺(tái)、北斗安全衛(wèi)士終端及北斗安全衛(wèi)士APP。系統(tǒng)框架如圖1所示。

3.2.1安全服務(wù)與監(jiān)管平臺(tái)

安全服務(wù)與監(jiān)管平臺(tái)的建設(shè)主要包含四個(gè)方面：一是基礎(chǔ)設(shè)施資源，主要包括系統(tǒng)運(yùn)行所需要計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、網(wǎng)絡(luò)資源；二是應(yīng)用支撐環(huán)境，主要包括訪問控制、資源管理、數(shù)據(jù)庫和中間件等集群；三是應(yīng)用系統(tǒng)，主要包括安全預(yù)警系統(tǒng)、緊急救援系統(tǒng)及呼叫中心系統(tǒng)等業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)；四是展示系統(tǒng)，主要包含終端顯示及大屏展示。

為保障系統(tǒng)的延伸性及擴(kuò)展性，安全服務(wù)與監(jiān)管云平臺(tái)不僅支持北斗安全衛(wèi)士終端接入，還支持OBD、T-BOX等多種終端接入。在北斗安全衛(wèi)士終端接入下為用戶提供定位，軌跡查詢，安全預(yù)警及緊急救援服務(wù)。在其他終端接入情況下，根據(jù)終端的適配性，可為用戶提供相應(yīng)的服務(wù)，如個(gè)人出行服務(wù)中的定位、導(dǎo)航、軌跡查詢、車輛故障診斷、油耗/電量查詢等服務(wù)。

3.2.2北斗安全衛(wèi)士APP

北斗安全衛(wèi)士APP通過藍(lán)牙與北斗安全衛(wèi)士進(jìn)行綁定使用，在有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)時(shí)也可單獨(dú)使用。通過APP可預(yù)設(shè)緊急救援信息及緊急聯(lián)系人，在緊急情況下一鍵發(fā)送救援信息。此外，APP可人工或根據(jù)速度分析自動(dòng)切換當(dāng)前出行模式（步行/騎行/駕車），并可結(jié)合云平臺(tái)的GIS服務(wù)，在危險(xiǎn)情況下自動(dòng)報(bào)警。

3.2.3北斗安全衛(wèi)士終端

北斗安全衛(wèi)士終端為集成北斗/GPS定位、北斗收發(fā)短報(bào)文、藍(lán)牙通信功能為一體的小型化、低成本、低功耗和高可靠性的手持終端機(jī)，主要通過內(nèi)置的藍(lán)牙模塊與APP通信，在無移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)情況下通過該設(shè)備可發(fā)送求救短信、接收救援反饋信息，按使用場景不同可分為車載型和用戶型。

4　系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及特點(diǎn)

4.1系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

安全服務(wù)與監(jiān)管系統(tǒng)通過手機(jī)藍(lán)牙與北斗安全衛(wèi)士終端設(shè)備配對，通過北斗安全衛(wèi)士APP設(shè)置緊急聯(lián)系人及緊急救援信息，在緊急情況下將通過北斗安全衛(wèi)士APP軟件或通過預(yù)設(shè)在北斗安全衛(wèi)士終端里的救援信息進(jìn)行求救，且支持一鍵救援；信息發(fā)送后通過北斗短報(bào)文通信傳送至監(jiān)控中心，監(jiān)控中心通過分析獲取最佳救援路線，并將求救信息推送至親人以及公安、消防等部門，公安、消防部門通過該系統(tǒng)與被救人取得聯(lián)系并進(jìn)行救援。系統(tǒng)整體實(shí)現(xiàn)如圖2所示。

圖2　系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

4.2技術(shù)特點(diǎn)

根據(jù)系統(tǒng)建設(shè)的三個(gè)核心部分，其相關(guān)的技術(shù)特點(diǎn)主要有：按需提供模塊、模塊集成、靈巧方便、通信方式自動(dòng)切換、主動(dòng)安全預(yù)警、多終端接入及開放API接口。

（1）按需提供模塊：充分考慮智能手機(jī)的普及性及其功能的強(qiáng)大性，使用手機(jī)APP替代北斗手持機(jī)的部分功能，打破北斗手持機(jī)一直為整體產(chǎn)品的形態(tài)，按需提供模塊。

（2）模塊集成：將北斗導(dǎo)航定位、短報(bào)文通信和藍(lán)牙通信技術(shù)高度融合，基于芯片級進(jìn)行小型化、一體化、低功耗的模塊設(shè)計(jì)。終端機(jī)可接收GPS、北斗RNSS（衛(wèi)星無線電導(dǎo)航系統(tǒng)）和RDSS（衛(wèi)星無線電測定系統(tǒng)）的衛(wèi)星系統(tǒng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航定位、短報(bào)文通信和位置報(bào)告功能。

（3）靈巧方便：北斗安全衛(wèi)士終端與其他北斗手持通信終端設(shè)備的區(qū)別在于減少了終端的輸入功能及屏幕顯示功能，采用手機(jī)替代的方式，使用藍(lán)牙與手機(jī)連接后通過北斗安全衛(wèi)士APP進(jìn)行救援信息的輸入、軌跡查詢等，操作更為簡單，輕巧易用，攜帶方便。

（4）通信方式自動(dòng)切換：北斗安全衛(wèi)士APP在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下通過移動(dòng)蜂窩網(wǎng)進(jìn)行通信，當(dāng)無移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)時(shí)可自動(dòng)切換為衛(wèi)星通信模式，通過北斗安全衛(wèi)士終端通信。

（5）主動(dòng)安全預(yù)警：終端可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別使用模式（步行、騎行、駕車），對于強(qiáng)烈碰撞等情況實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警。

（6）多終端接入：安全服務(wù)與監(jiān)管平臺(tái)不僅支持北斗安全衛(wèi)士終端接入，還可實(shí)現(xiàn)多種不同終端接入。

（7）開放API接口：支持第三方接入，可將救援信息推送至公安、消防等安監(jiān)部門，提高應(yīng)急救援能力。

5　結(jié)束語

基于北斗的安全出行服務(wù)與監(jiān)管系統(tǒng)的研發(fā)，可提高公眾出行安全保障，為保險(xiǎn)提供數(shù)據(jù)支撐，增強(qiáng)政府監(jiān)管和突發(fā)事件的快速反應(yīng)、應(yīng)急救援能力。系統(tǒng)的推廣使用可將北斗系統(tǒng)的導(dǎo)航定位和短報(bào)文功能推向民用化?！?/p>

［1］張慶全，周源，余迎，劉恒飛..基于北斗二代系統(tǒng)的移動(dòng)智能安全監(jiān)管系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.測繪與空間地理信息，2014（10）：120-122

［2］睢潔.基于北斗的戶外運(yùn)動(dòng)信息服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［D］.華東師范大學(xué)，2015

［3］王茜.北斗短報(bào)文在智能交通遠(yuǎn)程監(jiān)測和安全防護(hù)中的應(yīng)用［J］.工業(yè)b，2015（22）：220-220

［4］于淵，雷利軍等.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航在國內(nèi)智能交通等領(lǐng)域的應(yīng)用分析［J］.工程研究-跨科學(xué)視野中的工程，2014（1）：86-91

Design and Implementation of the Safety Travel Service and Supervision System Based on Beidou Navigation System

Wei Feng，Zhang Shijian，Wei Lingyan，Li Bei
（CCTTIC，Chongqing，401336）

In order to ensure the personal safety of travel and improve the capability of emergency rescue，this paper analyses the demand of Beidou navigation system，Beidou user terminal，and service platform.Then，a safety travel service and supervision system Based on Beidou navigation system is built.

Beidou；safety travel；service；supervision

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2016.09.008

TN927+.23

B

1672-7274（2016）09-0028-03