北斗導(dǎo)航公路物流信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

鄧禮全，孫月光，沈洪敏 DENG Li-quan, SUN Yue-guang, SHEN Hong-min

（1. 電子科技大學(xué) 成都學(xué)院，四川 成都611731；2. 國(guó)防信息學(xué)院，湖北 武漢430010）

(1. Chengdu College, University of Electronic Science and Technology, Chengdu 611731, China； 2. National Defense Information Institute, Wuhan 430010, China)

北斗衛(wèi)星有一代有源定位短信服務(wù)和二代連續(xù)無(wú)源導(dǎo)航兩大特性，能夠在不依賴于電信系統(tǒng)的無(wú)線通信情況下獨(dú)立完成車輛定位、導(dǎo)航、防盜、報(bào)警功能，如在我國(guó)南海捕魚(yú)的漁船都裝載了北斗導(dǎo)航儀，捕魚(yú)過(guò)程中發(fā)生險(xiǎn)情只要按下導(dǎo)航儀上的按鈕，就會(huì)將漁船所在的方位傳遞給周邊的海警、漁政，以便海警和漁政及時(shí)施救。但由于一代的有源定位短信服務(wù)的容量有限，因此，一般只用于山區(qū)、森林、海洋等一般無(wú)線通信業(yè)務(wù)覆蓋不到地區(qū)的公路物流管理，大部分的陸地物流服務(wù)只能利用無(wú)線通信服務(wù)（如GPRS） 傳輸衛(wèi)星定位信息到基地控制中心，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)輸車輛的跟蹤管理。這方面的應(yīng)用需求不斷提出，值得我們研究開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)。

1 公路物流信息系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

1.1 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

在衛(wèi)星導(dǎo)航信息系統(tǒng)中，車載北斗導(dǎo)航儀根據(jù)北斗二代定位導(dǎo)航原理對(duì)車輛進(jìn)行定位跟蹤，利用GPRS 無(wú)線通信技術(shù)通過(guò)蜂窩基站傳輸定位跟蹤信息到GPRS 服務(wù)商（如中國(guó)移動(dòng)），并在監(jiān)控中心接收GPRS 服務(wù)商轉(zhuǎn)發(fā)的定位跟蹤信息（短信息），根據(jù)定位跟蹤信息采用地理信息技術(shù)（GIS） 把發(fā)送定位信息的車輛顯示在可視化的屏幕上，其網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要分為三個(gè)部分：

（1） 車載導(dǎo)航終端

配備能完成GPRS 通信服務(wù)和北斗二代無(wú)源連續(xù)定位導(dǎo)航功能的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航儀，負(fù)責(zé)發(fā)送車輛定位信息和緊急求助信息以及實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控中心的短信交流。該終端可以安裝在貨運(yùn)車、客運(yùn)車、出租車、長(zhǎng)途大巴、私家車以及特種車輛等，主要承擔(dān)車輛定位導(dǎo)航、車輛防盜、車輛控制等功能。

（2） 基地控制中心

基地控制中心是本系統(tǒng)的“神經(jīng)中樞”，它連接GPRS 服務(wù)商，運(yùn)行物流信息管理軟件，集中實(shí)現(xiàn)車輛定位、運(yùn)輸監(jiān)控、調(diào)度和其他信息服務(wù)，工作人員在控制中心利用物流信息管理軟件對(duì)整個(gè)運(yùn)輸業(yè)務(wù)進(jìn)行協(xié)調(diào)管理。

（3） 因特網(wǎng)接入

圖1 公路物流信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

物流企業(yè)建立北斗導(dǎo)航服務(wù)平臺(tái)，接入因特網(wǎng)，物流企業(yè)或車主、貨主可通過(guò)因特網(wǎng)監(jiān)控車輛行蹤和運(yùn)行狀況，公安部門也可通過(guò)因特網(wǎng)對(duì)車輛進(jìn)行警情處理。

1.2 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖2 所示，車載導(dǎo)航儀上的衛(wèi)星定位器通過(guò)接收北斗衛(wèi)星的定位信號(hào)計(jì)算車輛所在的方位（經(jīng)度、緯度），GPRS 接發(fā)器通過(guò)GPRS 網(wǎng)絡(luò)與基地控制中心發(fā)送和接收信息，車輛控制器可對(duì)報(bào)警車輛進(jìn)行斷油、斷電處理；基地控制中心對(duì)車輛進(jìn)行跟蹤和監(jiān)控管理，如果基地控制中心是在汽車運(yùn)輸公司，當(dāng)然也要進(jìn)行運(yùn)輸業(yè)務(wù)的管理；通信支持系統(tǒng)不僅能夠完成北斗一代的短消息功能，更要求具備利用電信公司的GPRS 進(jìn)行信息傳遞的功能；而系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)則要包括地圖數(shù)據(jù)庫(kù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)，如：凱立德地圖、Google 地圖、百度地圖等，用這些地圖數(shù)據(jù)來(lái)顯示車輛運(yùn)行軌跡，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的監(jiān)控，同時(shí)還需要業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)對(duì)車輛檔案、業(yè)務(wù)運(yùn)單等進(jìn)行運(yùn)輸管理的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

在系統(tǒng)組成中，顯然車輛跟蹤管理和運(yùn)輸業(yè)務(wù)管理是完成系統(tǒng)功能的主要模塊。

圖2 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

2 系統(tǒng)主要模塊

2.1 車輛跟蹤管理

運(yùn)輸企業(yè)和車主都需要對(duì)行進(jìn)在路途中的車輛進(jìn)行跟蹤管理，及時(shí)了解車輛運(yùn)輸狀況，進(jìn)行相關(guān)監(jiān)控和發(fā)生意外事件的處置，所以需要完成如下功能：

（1） 車輛定位：接收北斗導(dǎo)航儀的定位信息，了解車輛的位置狀況。

（2） 短信收發(fā)：通過(guò)GPRS 收發(fā)功能與外出車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)溝通，了解車輛運(yùn)行狀況，給送貨車輛發(fā)出工作指令。

（3） 車輛報(bào)警接收：對(duì)車輛導(dǎo)航儀發(fā)出的自動(dòng)和手動(dòng)報(bào)警信號(hào)及時(shí)向公安系統(tǒng)報(bào)告。

（4） 路線回放：在電子地圖上回放車輛行進(jìn)路線，進(jìn)行車輛跟蹤。

2.2 運(yùn)輸業(yè)務(wù)管理

運(yùn)輸業(yè)務(wù)管理需完成以下功能：

（1） 車輛信息管理：建立車輛檔案，記錄車輛運(yùn)營(yíng)狀況和維修狀況。

（2） 駕駛員信息管理：建立司機(jī)信息檔案，記錄司機(jī)工作和身體狀況。

（3） 運(yùn)輸業(yè)務(wù)管理：對(duì)用車需求進(jìn)行登記，根據(jù)用車需求和車輛狀況進(jìn)行調(diào)度安排。

（4） 運(yùn)單輸出：打印運(yùn)輸單據(jù)，交給司機(jī)，司機(jī)憑單運(yùn)貨。

（5） 運(yùn)單完成確認(rèn)：司機(jī)完成貨運(yùn)任務(wù)經(jīng)收貨單位簽字后，回場(chǎng)進(jìn)行收貨確認(rèn)。

（6） 查詢與報(bào)表：查詢、輸出運(yùn)輸業(yè)務(wù)各種統(tǒng)計(jì)報(bào)表。

3 信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立

3.1 主要數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)表的設(shè)計(jì)需要根據(jù)系統(tǒng)軟件功能的要求和未來(lái)的發(fā)展確定，應(yīng)該有一定的前瞻性和擴(kuò)展性，所以數(shù)據(jù)表中字段的名稱、類型和數(shù)據(jù)寬度都要考慮到今后幾年的系統(tǒng)需求，當(dāng)然這方面SQL Server 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)也做得很好，數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)可以方便的修改、增加和刪除。

根據(jù)應(yīng)用軟件的功能需求，本系統(tǒng)至少應(yīng)該包含：車輛基本信息表、車輛狀態(tài)表、運(yùn)單頭表、運(yùn)單明細(xì)表和短信息表等幾個(gè)數(shù)據(jù)表，它們構(gòu)成系統(tǒng)數(shù)據(jù)的有機(jī)整體。圖3 是系統(tǒng)主要數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)采用SQL Server 數(shù)據(jù)庫(kù)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)。數(shù)據(jù)表中的車輛狀態(tài)表和短信息表是完成車輛跟蹤和車輛控制的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)表中帶有鑰匙標(biāo)志的數(shù)據(jù)項(xiàng)是該表的主關(guān)鍵字，它能唯一確定數(shù)據(jù)表中某行的數(shù)據(jù)內(nèi)容。

車輛狀態(tài)表中的“當(dāng)前緯度”、“當(dāng)前經(jīng)度”確定了車輛所在的具體位置，加上“海拔高度”可以精確地對(duì)車輛進(jìn)行定位跟蹤，經(jīng)度和緯度可通過(guò)導(dǎo)航儀接收的北斗定位信號(hào)通過(guò)計(jì)算得到，海拔高度則可由導(dǎo)航儀上的海拔高度儀自動(dòng)測(cè)算得到；“狀態(tài)描述”說(shuō)明車輛當(dāng)前是“行駛”、“停車”、“報(bào)警”、“維修”等多種情況。

短信息表用于記錄基地控制中心與車輛之間的聯(lián)系信息，其中“信息類別”說(shuō)明信息的分類，如：狀態(tài)信息、控制信息、報(bào)警信息和其他信息等；“信息內(nèi)容”描述信息的具體含義，如：正常行駛、斷油、斷電、越界等狀態(tài)信息和控制信息；“收信人”、“發(fā)信人”指的是車輛和基地控制中心，車輛和控制中心既可能是收信人，也可能是發(fā)信人，狀態(tài)信息和報(bào)警信息的發(fā)信人是車輛，收信人是控制中心，控制信息則相反，發(fā)信人是控制中心，收信人是車輛，而其他信息的收信人和發(fā)信人則要根據(jù)信息的內(nèi)容確定。

運(yùn)單頭表和運(yùn)單明細(xì)表是運(yùn)輸業(yè)務(wù)管理需要的數(shù)據(jù)表，運(yùn)單頭表是控制中心對(duì)車輛本次運(yùn)輸任務(wù)的安排表，而運(yùn)單明細(xì)表的貨物名稱、重量、體積、價(jià)值和收貨人信息等，是本次運(yùn)輸任務(wù)的具體描述。有了這2 個(gè)表，便于運(yùn)輸公司進(jìn)行業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)，從而計(jì)算出車輛的運(yùn)輸里程和司機(jī)的工作量。

圖3 中的數(shù)據(jù)表是系統(tǒng)的基本組成部分，還應(yīng)該增加部分?jǐn)?shù)據(jù)表，比如：報(bào)警表、運(yùn)輸計(jì)劃表、回單確認(rèn)表、司機(jī)運(yùn)輸任務(wù)完成表、運(yùn)輸業(yè)務(wù)匯總表等，限于篇幅，不一一列出了。

圖3 主要數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)

3.2 主要數(shù)據(jù)表關(guān)聯(lián)

數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)整體，為了表示各種業(yè)務(wù)關(guān)系，其中的數(shù)據(jù)表都是互相關(guān)聯(lián)、互相聯(lián)系的。

數(shù)據(jù)表關(guān)聯(lián)是通過(guò)數(shù)據(jù)表中的主關(guān)鍵字和外部關(guān)鍵字進(jìn)行連接來(lái)實(shí)現(xiàn)的。本系統(tǒng)也不例外，有了這種數(shù)據(jù)連接，就能保證數(shù)據(jù)修改、刪除的一致性，而不至于出現(xiàn)數(shù)據(jù)孤立的情況，從而保證數(shù)據(jù)的完整和系統(tǒng)功能的正確。

本系統(tǒng)幾個(gè)數(shù)據(jù)表的關(guān)聯(lián)如圖4 所示。車輛狀態(tài)表和短信息表通過(guò)車牌號(hào)碼（外部關(guān)鍵字） 與車輛基本信息表中的車牌號(hào)碼（主關(guān)鍵字） 聯(lián)系，表明車輛運(yùn)行狀態(tài)和與基地控制中心之間收發(fā)的短信息是屬于某一臺(tái)車輛的；為了完整地描述運(yùn)單的目的地、收貨人、貨物品種、貨物價(jià)值等運(yùn)輸業(yè)務(wù)要素，所以通過(guò)運(yùn)單號(hào)將運(yùn)單頭和運(yùn)單明細(xì)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，這類似于銷售系統(tǒng)中的訂單頭和訂單明細(xì)的關(guān)系。

圖4 數(shù)據(jù)表關(guān)聯(lián)

4 總 結(jié)

在衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫(kù)是關(guān)鍵，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)、地圖數(shù)據(jù)庫(kù)的開(kāi)發(fā)建設(shè)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)首要考慮的因素，一定要從系統(tǒng)的安全性、應(yīng)用軟件的實(shí)用性、系統(tǒng)建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性、未來(lái)的可擴(kuò)展性等多個(gè)方面選擇數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)軟件，采取自上而下規(guī)劃和自下而上設(shè)計(jì)的多重方式和方法，力爭(zhēng)做出技術(shù)先進(jìn)、用戶滿意的應(yīng)用軟件系統(tǒng)。

利用北斗導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行公路物流過(guò)程中的信息采集、處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛運(yùn)輸過(guò)程的跟蹤、導(dǎo)航和控制，提高物流企業(yè)的信息管理水平和業(yè)務(wù)管理水平，很有必要，前景廣闊。