基于北斗導(dǎo)航和ZigBee的火車服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

于泓琦

摘要：針對(duì)目前車輛導(dǎo)航采用GPS系統(tǒng)，并沒有采用我國自行研制的北斗系統(tǒng)，提出了應(yīng)用北斗和ZigBee技術(shù)，將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的思想引入車輛安全狀態(tài)檢測平臺(tái)中，實(shí)施對(duì)車輛的溫度，速度進(jìn)行檢測。在硬件電路設(shè)計(jì)方面選用CC2530芯片作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹餍酒?，并且以CC2530為核心架構(gòu)的ZigBee節(jié)點(diǎn)，為系統(tǒng)搭建一個(gè)穩(wěn)定的硬件平臺(tái)，使節(jié)點(diǎn)具有采集車輛行駛速度、車內(nèi)溫度等數(shù)據(jù)的功能，通過衛(wèi)星系統(tǒng)實(shí)時(shí)傳送給指揮調(diào)度中心。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測試，該系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)采集和遠(yuǎn)程傳輸，達(dá)到了對(duì)車輛實(shí)時(shí)監(jiān)控的作用，為人們提供了很大的方便，具有廣闊的推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：北斗導(dǎo)航；智能服務(wù)；水位信息；語音報(bào)警

中圖分類號(hào)：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2016.25.089

1引言

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是繼美國全球定位系統(tǒng)GPS、俄羅斯格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)之后第三個(gè)成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS）和美國GPS、俄羅斯GLONASS、歐盟GALILEO，是聯(lián)合國衛(wèi)星導(dǎo)航委員會(huì)已認(rèn)定的供應(yīng)商。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空間段由5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星組成，我國正在實(shí)施北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)，已成功發(fā)射16顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星。根據(jù)系統(tǒng)建設(shè)總體規(guī)劃，2012年左右，系統(tǒng)首先具備覆蓋亞太地區(qū)的定位、導(dǎo)航和授時(shí)以及短報(bào)文通信服務(wù)能力。2020年左右，建成覆蓋全球的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于北斗導(dǎo)航的車輛智能服務(wù)系統(tǒng)，主要是針對(duì)目前火車的主要信息只有駕駛員通過水表觀察，定位導(dǎo)航采用GPS系統(tǒng)的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)了一種智能化服務(wù)系統(tǒng)，在駕駛過程中智能播報(bào)火車基本信息，同時(shí)系統(tǒng)將相關(guān)信息和位置信息同時(shí)發(fā)送到車輛調(diào)度服務(wù)中心，為駕駛員安全行駛保駕護(hù)航，具有推廣和實(shí)用價(jià)值。

2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

系統(tǒng)方案主要包含北斗導(dǎo)航模塊、水位采集模塊、溫濕度采集模塊、語音報(bào)警模塊、GPRS模塊和系統(tǒng)主控模塊等幾部分，系統(tǒng)的具體方案如圖1所示。本系統(tǒng)主要完成對(duì)火車內(nèi)主要信息進(jìn)行監(jiān)測，并且采用北斗技術(shù)進(jìn)行精確定位。語音報(bào)警模塊的主要功能是在當(dāng)采集數(shù)據(jù)信息低于預(yù)先設(shè)定的閾值時(shí)進(jìn)行報(bào)警提示；GPRS模塊主要作用是發(fā)送水位信息和定位信息給車輛調(diào)度服務(wù)中心，從而完成對(duì)車輛的遠(yuǎn)程監(jiān)測。

2.2北斗衛(wèi)星模塊接口電路設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用基于雙系統(tǒng)多頻率高性能SOC芯片的和芯星通UM220-III N雙系統(tǒng)高性能GNSS模塊，能夠同時(shí)支持BD2、B1、GPS L1兩個(gè)頻點(diǎn)。UM220是針對(duì)車輛監(jiān)控、氣象探測和電信電力授時(shí)等應(yīng)用推出的BD2/GPS雙系統(tǒng)模塊，是市場上尺寸最小的BD2/GPS模塊，集成度高，功耗低，非常適合北斗系統(tǒng)大規(guī)模應(yīng)用的需求。UM220-IIIN外形尺寸緊湊，采用SMT焊盤，支持標(biāo)準(zhǔn)取放及回流焊接全自動(dòng)化集成，尤其適用于低成本、低功耗領(lǐng)域。圖2為UM220的接口電路設(shè)計(jì)示意圖。

2.3ZigBee模塊接口電路設(shè)計(jì)

無線通信在本項(xiàng)目中站著主角，通過該功能讓信息得以傳輸。在ZigBee平臺(tái)上連接一個(gè)與其相對(duì)的套件，在被監(jiān)測點(diǎn)上連接一個(gè)Zigbee CC2530套件，而被監(jiān)測點(diǎn)的ZigBee組成無線傳感網(wǎng)絡(luò)，通過終端節(jié)點(diǎn)上的傳感器進(jìn)行信息采集后將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)胶笈_(tái)，后臺(tái)進(jìn)行ARM的信息處理將信息顯示到lcd顯示屏上。模塊示意圖如圖3所示。

監(jiān)測到的溫度、濕度等數(shù)據(jù)發(fā)送至協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)發(fā)送至ARM進(jìn)行數(shù)據(jù)解析，同時(shí)，北斗也將其定位信息發(fā)送到ARM，ARM在解析數(shù)據(jù)后，將其顯示在LCD顯示屏幕上。

3系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的軟件分為三大部分，分別是ZigBee、ARM和北斗。系統(tǒng)的軟件流程如圖4所示。

4結(jié)論

本文設(shè)計(jì)的監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了火車的主要服務(wù)信息和車輛北斗定位的數(shù)據(jù)的采集，與傳統(tǒng)的監(jiān)測方式相比，不受時(shí)間和空間的限制，從而提高駕駛員的安全性，更加及時(shí)的了解車輛狀態(tài)。本文采用的北斗通信

技術(shù)是我國未來衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)的主流，不受地域、時(shí)域和周邊環(huán)境限制，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的遠(yuǎn)程監(jiān)測，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和推廣價(jià)值。

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