基于北斗的智慧旅游終端研究及應(yīng)用

況長虹+邢保振+謝瀚+吳雨

【摘要】 為解決景區(qū)游客安全的問題和提升游客的旅游體驗(yàn)，研發(fā)了一種基于北斗系統(tǒng)的亞米級高精度定位智慧旅游終端，具備游客安全預(yù)警、自動語音講解功能。在旅游景區(qū)和旅行社進(jìn)行應(yīng)用，應(yīng)用結(jié)果表明：該終端具備定位精度高、成本低、運(yùn)行穩(wěn)定和實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】 北斗二代 多模導(dǎo)航 信息服務(wù) 游客安全 智慧旅游

一、引言

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國獨(dú)立自主研制的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，至今已發(fā)射23顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，可為亞太地區(qū)用戶提供定位、測速和授時服務(wù)。2015年底已完成北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)150個框架網(wǎng)基準(zhǔn)站和300個區(qū)域加密網(wǎng)基準(zhǔn)站建設(shè)，可提供亞米級高動態(tài)實(shí)時定位服務(wù)，為行業(yè)應(yīng)用提供了良好的基礎(chǔ)環(huán)境和技術(shù)支撐。

旅游業(yè)是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要動力。近年來，旅游業(yè)發(fā)展迅速，“全域旅游”概念應(yīng)運(yùn)而生。隨著北斗產(chǎn)業(yè)及其終端產(chǎn)品的全面推廣與應(yīng)用，以GIS和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為代表的信息技術(shù)正在深刻改變經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們的生活，實(shí)現(xiàn)旅游、北斗、互聯(lián)網(wǎng)和GIS等產(chǎn)業(yè)的深度融合發(fā)展將大力推進(jìn)全域旅游的發(fā)展，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)多贏。

二、旅游景區(qū)存在的問題及解決方案

在旅游高峰期，景區(qū)游客流量超過景區(qū)荷載，常導(dǎo)致景區(qū)交通癱瘓，引起游客踩踏等事件，甚至影響游客的生命安全。如2016年陜西西安樂華城發(fā)生的五千多人的集體踩踏事件，導(dǎo)致三名幼童丟失生命。同時，在自然風(fēng)景區(qū)，游客失蹤、遇險現(xiàn)象時常發(fā)生。如2015年10月3日黃山芙蓉谷景區(qū)3名游客因溺水未得到及時救援而溺亡；2016年3月22日山西游客大理蒼山失蹤5天；2016年7月15日重慶游客于峨眉山景區(qū)失蹤5天。在參觀景區(qū)景點(diǎn)和博物館時，景區(qū)管理人員和導(dǎo)游需要口述景點(diǎn)特色和不定時集合游客，工作量大，負(fù)擔(dān)重。近年來，隨著人民生活水平的提高，游客數(shù)量急劇增加，旅游景區(qū)存在的問題日益凸顯。針對景區(qū)管理者，如何保證游客的人身安全和提升游客體驗(yàn)成為了當(dāng)前的亟需解決的難題。北斗定位技術(shù)有助于解決以上問題，本文基于北斗系統(tǒng)，結(jié)合重力、溫度和RFID等多域感知技術(shù)研發(fā)了智慧旅游終端，具體解決方案如下：

（1）基于終端提供的游客軌跡信息，實(shí)時動態(tài)發(fā)送至景區(qū)服務(wù)平臺，為景區(qū)管理者和決策者制定游客調(diào)度方案提供可靠的大數(shù)據(jù)支撐。

（2）基于終端提供的游客位置信息，當(dāng)游客接近景區(qū)景點(diǎn)，自動播報景點(diǎn)的歷史、文化等語音信息；

（3） 終端具備一鍵求救功能，游客迷路或遇到突發(fā)危險，游客可手動報警，并向遠(yuǎn)程救援中心傳輸當(dāng)前位置信息，提升救援效率；

（4）終端具備自動預(yù)警功能，游客靠近河流、危墻、懸崖等危險區(qū)域，設(shè)備通過語音、振動和LED紅燈自動警示游客。

三、北斗偽距差分定位

終端實(shí)現(xiàn)亞米級高精度定位，需采用北斗偽距差分定位技術(shù)。北斗偽距差分定位由北斗地基增強(qiáng)站和終端同步實(shí)現(xiàn)。北斗地基增強(qiáng)站（CORS站）和終端同時接收來自相同北斗衛(wèi)星的原始觀測數(shù)據(jù)，通過CORS站測得偽距與該站到衛(wèi)星的真實(shí)偽距計(jì)算偽距改正數(shù)，終端根據(jù)CORS站傳輸?shù)膫尉喔恼龜?shù)測量當(dāng)前實(shí)時位置。具體北斗偽距差分定位算法如下：

智慧旅游終端主要完成北斗亞米級高精度定位、安全預(yù)警和語音講解功能。根據(jù)終端功能需求，終端設(shè)置報警按鈕，并設(shè)有防止誤操作措施。在靠近危險區(qū)域，終端自動預(yù)警游客。同時，游客達(dá)到景點(diǎn)，終端自動播報景點(diǎn)語音信息。終端在硬件設(shè)計(jì)上主要以MT6260A平臺為控制核心，包括北斗定位模塊、無線通信模塊、射頻模塊、語音模塊等，系統(tǒng)整體硬件結(jié)構(gòu)圖如圖1。

4.1北斗定位模塊

北斗定位模塊采用的ATGM336H-5N-31模塊，支持BDS/GPS/LBS單系統(tǒng)定位和多系統(tǒng)組合定位，是多系統(tǒng)多頻高性能的SOC芯片，具備高靈敏度、低功耗、低成本等優(yōu)勢。ATGM336H-5N-31模塊采用+3.7V的有源陶瓷天線，包括2個可配置的UPART，2個串口波特率均可由用戶自己配置，具體設(shè)計(jì)如下圖。

結(jié)合北斗定位模塊和重力傳感器（G-SENSOR），通過G-SENSOR判斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)北斗定位模塊的自動休眠和重啟，可延長終端使用時間。

4.2無線通信模塊

無線通信模塊是實(shí)現(xiàn)本終端與遠(yuǎn)程服務(wù)中心之間數(shù)據(jù)傳輸功能。本文選擇性價比較高的SIM900A作為本終端的通信模塊，將SIM900A與主板相連，通過移動通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)定位數(shù)據(jù)的傳輸。

4.3射頻模塊

射頻模塊采用AIROHA AP5200芯片，支持GSM900/1800兩個頻段。AP5200的發(fā)射功率可編程調(diào)節(jié)，其最大發(fā)射功率可達(dá)+30dBm，且接收靈敏度可達(dá)-106dBm，具備抗干擾能力強(qiáng)和功耗低等特點(diǎn)。

4.4語音模塊

語音模塊采用WT588D-U作為核心電路，可通過手動按鍵觸發(fā)語音播放，也能通過終端控制核心連接語音模塊的一線串口和三線串口控制語音播放，支持WAV、MP3和WMA等多種音頻格式，播放語音時具備音質(zhì)純、聲音還原度高的特點(diǎn)。本文將終端控制核心與語音模塊的一線串口和三線串口同時連接，以一線串口為主，通過軟件程序自動啟動語音播報，而三線串口作為備用啟動模式。

五、軟件設(shè)計(jì)

軟件是智慧旅游終端正常運(yùn)行的大腦，根據(jù)硬件設(shè)計(jì)和所需實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行軟件開發(fā)，軟件模塊以C語言編程實(shí)現(xiàn)，主要包括定位模塊、安全預(yù)警模塊和語音講解模塊。

5.1定位模塊

定位模塊軟件設(shè)計(jì)：開機(jī)，電源為模塊供電，無線通信模塊啟動，開始聯(lián)網(wǎng)，聯(lián)網(wǎng)成功，與遠(yuǎn)程服務(wù)中心同步數(shù)據(jù)，失敗重連；北斗定位模塊啟動，開始定位，系統(tǒng)檢測定位狀態(tài)，定位成功上傳定位信息，定位失敗，上傳基站定位信息，自動定位時間結(jié)束，北斗定位模塊關(guān)閉；G-SENSOR模塊啟動，連續(xù)十五分鐘處于靜止?fàn)顟B(tài)，進(jìn)入休眠狀態(tài)，晃動設(shè)備，北斗定位模塊重啟。具體定位模塊軟件設(shè)計(jì)流程圖如下。

5.2安全預(yù)警模塊

安全預(yù)警模塊軟件工作流程：北斗定位模塊啟動，游客靠近危險區(qū)域，語音模塊啟動，自動預(yù)警；游客遇險手動按鍵報警，定位成功，自動將游客當(dāng)前位置信息傳輸至救援中心；無線通信模塊啟動，游客可與救援中心通話，確定游客遇險情況。具體安全預(yù)警模塊軟件設(shè)計(jì)如下圖。

5.3語音講解模塊

語音講解模塊軟件設(shè)計(jì)：對景區(qū)所有景點(diǎn)進(jìn)行唯一編碼；北斗定位模塊啟動，由MT6260A平臺檢測定位狀態(tài)，定位成功，結(jié)合景區(qū)景點(diǎn)位置信息，分析游客所在景點(diǎn)的唯一編碼，啟動語音模塊，根據(jù)景點(diǎn)編碼播報景區(qū)歷史、文化等特色信息；定位失敗，重新定位，衛(wèi)星信號弱無法定位，RFID模塊啟動，RFID定位，定位成功，播報語音文件。具體語音講解模塊軟件設(shè)計(jì)圖如下。

六、使用效果

本終端在動物園、客家文化古鎮(zhèn)和旅行社進(jìn)行應(yīng)用，應(yīng)用表明設(shè)備運(yùn)行可靠性和穩(wěn)定性高，功能和指標(biāo)達(dá)到了預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。終端具備按鍵報警和自動預(yù)警、自動語音講解功能，可工作于-20℃至+60℃，GNSS性能支持BDS、GPS和LBS多模定位，首次定位冷啟動時間小于30s，熱啟動時間小于1s，定位精度達(dá)到亞米級。

七、結(jié)論

本文根據(jù)旅游景區(qū)存在的問題，結(jié)合我國自主研發(fā)的北斗定位模塊、無線通信模塊和射頻模塊等，研發(fā)了一款基于北斗的智慧旅游終端。在游客遇險時，該終端可自動預(yù)警和手動報警求援。同時，游客進(jìn)入景區(qū)景點(diǎn)終端自動播報景點(diǎn)歷史和文化等語音信息。通過在景區(qū)和旅行社應(yīng)用，表明該終端定位精度高、設(shè)計(jì)合理且操作簡便，可為游客提供亞米級高精度定位服務(wù)，保障游客安全，提升游客旅游體驗(yàn)。

參 考 文 獻(xiàn)

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