多功能北斗定位監(jiān)控系統(tǒng)

阮太元+周昊+陳虹安+蔡雄友

摘要：針對(duì)上述問題小孩走失或被綁架、老人或智障人員走失或迷路、強(qiáng)制監(jiān)管人員逃脫監(jiān)管監(jiān)控及機(jī)動(dòng)車被盜等問題，依托我國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，設(shè)計(jì)一種多功能北斗定位監(jiān)控系統(tǒng)，把空間信息技術(shù)與通信技術(shù)、多媒體、電子服務(wù)等技術(shù)融合，能實(shí)時(shí)獲取監(jiān)測(cè)目標(biāo)的地理位置，并顯示與控制中心的地圖上，實(shí)現(xiàn)監(jiān)管對(duì)象管理系統(tǒng)的管控一體化。經(jīng)半年多試驗(yàn)表明：系統(tǒng)情況運(yùn)行良好，系統(tǒng)工作流程符合特殊人員及機(jī)動(dòng)車監(jiān)控管理工作要求，有效監(jiān)管對(duì)象安全管理問題，大大減輕了管理工作者、監(jiān)護(hù)人及監(jiān)管場(chǎng)所等工作強(qiáng)度。

關(guān)鍵詞：北斗定位監(jiān)控；無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)；技術(shù)融合

中圖分類號(hào)：TN967.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2017）05-0087-02

1 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，關(guān)愛需求（人員定位）已廣泛滲透到老人、智障群體、兒童、寵物、旅游、車輛看護(hù)等社會(huì)服務(wù)的各個(gè)角落，目前的定位儀大多數(shù)采用GSP+GSM的手段來達(dá)到定位的目的，僅使用GPS定位方式，對(duì)走進(jìn)室內(nèi)群體無(wú)法定位，達(dá)不到理想的追蹤效果，很難解決消費(fèi)者的問題。

本文研發(fā)并試產(chǎn)一種多功能北斗定位監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)根據(jù)不同的應(yīng)用領(lǐng)域及服務(wù)對(duì)象，設(shè)計(jì)符合應(yīng)用領(lǐng)域的北斗定位監(jiān)控終端，并構(gòu)建基于北斗衛(wèi)星通信協(xié)議規(guī)范的通信控制系統(tǒng)，兼容GPS、移動(dòng)基站和無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)為輔助的定位技術(shù)，較好解決了目前市場(chǎng)定位儀的定位限制等技術(shù)難題，大大的提高了定位的可靠性。通過控制中心地理信息綜合管理平臺(tái)實(shí)時(shí)獲取監(jiān)測(cè)目標(biāo)的地理位置，實(shí)現(xiàn)管控一體化。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)：本系統(tǒng)由北斗定位終端、GIS控制中心兩大核心部分構(gòu)成。GIS控制中心地圖顯示界面編程引用Google地圖，地圖顯示道路清晰詳細(xì)，界面簡(jiǎn)潔明了，操控簡(jiǎn)單。北斗定位終端通過定位模塊進(jìn)行定位，等待定位完成后，把定位數(shù)據(jù)通過北斗的短報(bào)文或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳到控制中心，管理員便可以在控制中心看到所定位的目標(biāo)。為了減少該系統(tǒng)電流的損耗，本系統(tǒng)使用軟件和硬件結(jié)合方式，使北斗定位終端在不工作時(shí)處于睡眠狀態(tài)。當(dāng)需要定位時(shí)，管理員通過打電話或控制中心來喚醒特定目標(biāo)進(jìn)行工作，達(dá)到定位目的。該系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)框圖如圖1。

本系統(tǒng)工作原理： 定位采用我國(guó)自主研制的北斗定位系統(tǒng)進(jìn)行定位，在搜索不到北斗衛(wèi)星的情況下，則自動(dòng)切換，依次向下采用GPS、移動(dòng)基站或無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)（特定范圍）進(jìn)行定位，保證定位的可靠性。北斗定位終端與GIS控制中心的通訊采用北斗系統(tǒng)特有的短報(bào)文通信，在某些特殊情況下自動(dòng)切換至GPRS通信方式，確保通訊的安全。GIS控制中心采用地圖顯示、人員管理和控制面板方式，既可以顯示目標(biāo)位置信息，又可以對(duì)目標(biāo)操作。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

北斗定位終端主要包括微處理器控制系統(tǒng)模塊、北斗定位信息接收模塊、GPS模塊、GPRS通訊模塊、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)模塊以及電池及電源管理模塊。

各模塊主要工作原理：目標(biāo)攜帶著北斗定位終端，當(dāng)需要知道目標(biāo)位置時(shí)，GIS控制中心通過網(wǎng)絡(luò)向終端發(fā)送命令，終端通過GPRS模塊接收命令給微處理器處理命令，把命令發(fā)送到北斗模塊，指揮北斗模塊搜索衛(wèi)星并接收定位等信息傳給微處理器處理提取有用定位信息，然后把定位信息傳遞給北斗系統(tǒng)短報(bào)文或者GPRS模塊發(fā)往GIS控制中心。在這里考慮到便攜性，采用大容量電池供電，其中電池及電源管理模塊為北斗定位終端提供正常的工作電源以及相關(guān)的高級(jí)電源管理功能。總體框圖如圖2所示。

主要工作流程：參照?qǐng)D4，北斗定位終端組成框圖，北斗定位終端主要由北斗定位模塊A、GPS定位模塊B、zigbee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)C、GPRS和基站定位一體模塊D、超低功耗微處理器控制系統(tǒng)模塊E、電池及電源管理模塊F組成，各模塊之間電氣連接。其中電池及電源管理模塊F是給為各個(gè)模塊提供正常的工作電源，由電池控制；超低功耗微處理器控制系統(tǒng)模塊E向各工作模塊提供工作控制信號(hào)，而各模塊間將信號(hào)變化傳輸給微處理器控制系統(tǒng)E，超低功耗微處理器控制系統(tǒng)模塊E根據(jù)各模塊傳來的數(shù)據(jù)進(jìn)行提取。提取完成后把數(shù)據(jù)封裝和校驗(yàn)，然后傳送給通信模塊發(fā)送。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

采用TI公司的MSP430系列超低功耗16位單片機(jī)的專用開發(fā)軟件，針對(duì)硬件設(shè)計(jì)緊密編程，全程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，要求外圍配置少，系統(tǒng)可靠性強(qiáng)。在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中對(duì)Msp430F149單機(jī)進(jìn)行編程，控制北斗定位模塊、GPS定位模塊等模塊工作，為了解決功耗問題，在該程序中設(shè)計(jì)有控制北斗定位模塊、GPS定位模塊、GPRS模塊等的睡眠、喚醒功能進(jìn)行節(jié)能。同時(shí)利用Msp430F149控制了GPRS通信模塊，對(duì)來電和信息進(jìn)行自動(dòng)化處理，為定位的性能和可靠性，設(shè)計(jì)了自動(dòng)掛斷對(duì)方的來電，并自動(dòng)進(jìn)入睡眠狀態(tài)。智能化地將控制中心發(fā)來的指令進(jìn)行分析，然后再?zèng)Q定是否使能北斗定位模工作。當(dāng)在定位時(shí)，北斗定位模塊搜索不到衛(wèi)星時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)依次切換為GPS定位或者基站定位，程序的設(shè)計(jì)；靈活而只能，保證了終端的穩(wěn)定運(yùn)行。程序設(shè)計(jì)框圖如圖3所示。

控制中心采用C#進(jìn)行編寫。為了縮短系統(tǒng)的開發(fā)時(shí)間，同時(shí)使地圖顯示更美觀，更詳細(xì)，更準(zhǔn)確，在地圖模塊調(diào)用了谷歌提供給地圖開發(fā)者的API接口，這套接口使用簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定，功能強(qiáng)大，而且是免費(fèi)給開發(fā)者提供，大大地減少了開發(fā)的費(fèi)用。對(duì)于人員的管理，采用了數(shù)據(jù)庫(kù)的管理方式，把所有的點(diǎn)位信息都保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，方便了對(duì)人員的集中地管理，減少管理者的管理難度。

5 結(jié)語(yǔ)

多功能北斗定位監(jiān)控系統(tǒng)包括北斗定位、GPS定位、GSM基站定位、電源優(yōu)化管理模塊、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信、越界監(jiān)控范圍多種報(bào)警器、多種顯示終端、地圖界面實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查看模式等多項(xiàng)功能。通過實(shí)際使用表明：該系統(tǒng)采用了低功耗的定位模塊與msp430單片機(jī)，解決了在該系列產(chǎn)品功耗大，定位模式單一等問題。對(duì)特殊人員和被監(jiān)控對(duì)象進(jìn)行全程自動(dòng)監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)報(bào)警和提示各種突發(fā)及危險(xiǎn)情況等功能；系統(tǒng)具有多種顯示終端，可將接收到的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示在監(jiān)控工作站的主機(jī)上或監(jiān)控人隨身攜帶的手機(jī)或掌上電腦上，監(jiān)控人員能及時(shí)被監(jiān)控對(duì)象的實(shí)時(shí)信息，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化數(shù)字管理模式。

參考文獻(xiàn)

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