基于北斗/ GPS的遠程監控方法研究

孫家憲

摘 要：該文以北斗/GPS在遠程監控中的應用為研究對象，設計實現了一套遠程監控系統，實現北斗導航的功能以及車輛的鎖定與解鎖功能，提高了車輛的安全性。具有顯著的社會效益和推廣應用價值。

關鍵詞：北斗 GPS 導航 遠程監控 定位

中圖分類號：P228 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）06（c）-0050-02

遠程監控系統可用于對汽車行駛過程中的實時數據采集和存儲、防盜、監視，并實現與監控中心間通過無線方式進行數據傳輸和數據交換。現在市場上大部分車載終端主要是基于GPS的導航系統。而隨著中國自主研發的北斗衛星定位系統日趨完善，已經可以使用北斗進行導航，特別是在車輛上使用北斗衛星定位系統進行定位具有重大的社會意義。該文研究的基于北斗的車輛遠程監控管理方法，不僅實現對車輛進行北斗和GPS雙重精準定位，遠程實時監控和故障診斷，而且具有車輛的鎖定和解鎖功能，為車輛的安全提供了保障，具有顯著的社會效益和推廣應用價值。

1 系統結構及功能

1.1 總體結構及工作原理

該系統主要包括車載信息終端控制單元、北斗/GPS定位模塊、GPRS無線模塊和遠程控制中心。控制單元通過CAN和K-Line總線采集車輛的數據或者發送命令對車輛進行控制，定位模塊采集車輛的地理位置信息，監控中心通過GPRS無線網絡獲取車載信息終端模塊的實時數據，并向車載信息終端發送指令。系統結構圖如圖1所示；模塊功能框圖如圖2所示。

工作原理：車載信息終端中的北斗/GPS模塊用于采集衛星定位信息，還可以獲得衛星的時間信息以校準系統時間，CAN總線處理器用于采集車輛信息，K-Line可實現車輛的鎖定與解鎖，GPRS無線模塊用于與遠程監控中心通信，向監控中心傳輸具有時間戳的車輛定位和狀態信息，同時可接收來自監控中心的指令對車輛進行控制。車載信息終端可以通過USB進行參數設置；還可接人U盤，在斷電后一段時間內或者無法連接到監控中心時用來存儲車輛的數據，待重新連接后將數據傳送至監控中心。

1.2 主要功能

（1）定位功能。終端通過北斗和GPS雙系統進行定位，保證能夠提供實時的時間、經度、緯度、高程和方向等定位狀態信息，可存儲到終端內部，同時通過無線通信方式上傳至監控中心，差分定位功能為可選。

（2）通信性能。能支持基于通用GSM ，GPRS等多種無線通信網絡以及北斗衛星導航系統傳輸機制下的通信模式之一。

（3）信息采集功能。終端可采集駕駛員身份、電子運單、車輛CAN總線數據、車輛載貨狀態、車輛運營數據、收費結算數據、圖像信息、音頻信息和視頻信息等。

（4）導航功能。可根據定位數據實現導航功能。

（5）警示功能。具有終端自動警示功能，可以根據監控中心設定的條件觸發，包括超速提醒、疲勞駕駛提醒、蓄電池欠壓提醒、斷電提醒、超時停車提醒、終端故障提醒等功能。

（6）數據存儲功能。系統可接人U盤，在無法與監控中心連接的情況下存儲車輛的數據，待重新連接后發送到監控中心。

（7）鎖車功能。監控中心可以向車載終端發送鎖車指令，車載信息終端在接收到監控中心的鎖車指令后，通過K-Line對車輛進行限速操作，從而保障車輛的安全性。

2 系統的主要特點及應用

2.1 系統的主要特點

（1）實時性。該系統采用GPRS網絡進行通訊，能實時地、全天候地進行監控，對車輛運行狀態實時監控，及時準確地分析車輛的運行狀態，及時處理報警車輛及突發事件等，有助于車輛在使用過程中將車輛數據實時地傳輸到監控中心。

（2）無線通信。車載信息終端與監控中心的數據交換是通過網絡來實現的，實際應用中的通信方式可以歸納為以下幾種：集群通信、蜂窩通信、無線數據廣播（電臺）、專用數據通信和衛星通信等。該系統采用GPRS通信網絡，具有接通時間短、永久在網在線和收費低廉等特點，比以往的GSM通信方式更具有優勢。車載信息終端支持至少兩個遠程連接，即主監控中心和備份監控中心的連接，能在與主監控中心通信中斷時自動切換至備份監控中心；如果車載信息終端無法注冊到所在地的無線網絡時，可將數據以先進先出方式保存，直至注冊到無線網絡時一并傳送。如果保存數據超過最大容量時，按時間順序將先保存的數據丟棄；車載信息終端支持數據批量接收與發送功能。

（3）采用CAN總線技術。CAN總線是德國BOSCH公司從20世紀80年代初為解決現代汽車中眾多的控制與測試儀器之間的數據交換而開發的一種串行數據通信協議。它有多主總線，通信介質可以是雙絞線、同軸電纜或光導纖維；通信速率可達1MB/S。CAN為多主方式工作，網絡上任一點均可在任意時刻主動地向網絡上的其他節點發送信息，而不分主從，通信方式靈活，且無需站地址等節點信息。車載信息終端通過CAN總線實現與發動機ECLI等進行數據通訊，讀取車輛的基本狀態信息。

（4）采用北斗/G PS雙重定位系統，定位更精確。車載信息終端可以在北斗和GPS兩種定位系統中進行切換，也可以選擇同時使用兩個定位系統進行定位，能夠提供實時的時間、經度、緯度、高程和方向等定位狀態信息，可存儲到車載信息終端內部，同時通過無線通信方式上傳至監控中心。車載信息終端可以接收監控中心的定位請求進行定位信息上傳，并能按監控中心要求終止對應中心的實時上報；車載信息終端可以在通信中斷時（盲區）以先進先出方式存儲定位信息，在恢復通信后將存儲的定位信息補報上傳，可根據需要采用壓縮方式上傳；車載信息終端支持時間間隔上傳定位信息。當終端處于休眠狀態時，也可以一定時間間隔上傳定位信息，且時間的間隔可由監控中心設定；車載信息終端可自動對報警車輛或重點車輛按監控中心設定的定位方式及間隔上傳定位數據。

（5）實現了鎖車與解鎖的功能。監控中心可以向車輛發送鎖車和解鎖的指令，車載信息終端根據指令，通過K-Line總線進行車輛的綁定/解綁、鎖車/解鎖處理，刷寫發動機ECU的轉速，以控制車輛的運行狀態。這一功能可以幫助車輛在丟失的情況下防止被其他人使用，提高了車輛的安全性，有助于快速找回車輛。

2.2 應用介紹

遠程監控管理系統主要應用于貨運車輛、危險品運輸車輛、客運車輛和出租汽車等，采集車輛發動機狀態信息、電池組狀態信息及整車運行狀態信息，通過GPRS傳輸到后臺監控中心。監控中心管理人員通過服務器就可以方便地掌握車輛的實時狀態，做到提前預判車輛故障，并及時維護。系統采用北斗/GPS雙系統，為車輛用戶提供了多種選擇，用戶可以選擇雙系統同時定位，也可以單獨選用北斗或GPS進行定位。不久前，國家提出了新政策，要求車輛使用北斗定位，該系統的這一功能也滿足了該項政策要求。

該系統已經成功地應用于北汽福田純電動環衛車、青年商用車及北京電科院純電動車上。在北汽福田純電動環衛車及北京電科院純電動車上，該系統通過CAN總線、數字量及模擬量采集整車運行狀態信息和電池組狀態信息，再由GPRS傳輸到后臺監控中心。車輛管理者，通過個人電腦或手機等終端登陸后臺監控中心，查看車輛的運行狀態及電池組狀態信息，讓用戶可以隨時掌握車輛狀態并及時發現車輛及電池組的故障，方便用戶維護運營車輛。在青年商用車上，該系統除了采集車輛運行狀態信息，方便客戶運營維護車輛以外，還可通過該系統實現遠程鎖車功能。如果客戶的車輛不慎丟失，只需要通過后臺服務器發送鎖車指令就可以使運行車輛進行鎖車，進而保護用戶財產。

3 結語

該文研究了遠程監控管理系統的相關問題，實現了北斗導航的功能以及車輛的鎖定與解鎖功能，提高了車輛的安全性。隨著汽車電子技術和大規模集成電路的迅速發展，對信息集成化的要求越來越高，而車輛上采用的電子設備也越來越多，對于車輛監控所采集的信息也越來越多，這將對無線數據傳輸的速率產生更高的需求。由于移動通信技術的快速發展，4G或者5G技術的使用將是未來發展方向。

參考文獻

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