交通物流物聯網北斗終端研發

楊琦

【摘 要】文章基于北斗技術研究適用于交通運輸業的交通物流物聯網北斗終端，通過對終端架構和功能進行總體介紹，分析其關鍵技術，詳細描述了終端在交通物流業的創新性功能的應用，整合應用交通物流中的業務信息資源，以達到實現智能交通物流運輸過程中的多狀態參數采集、實時精準定位、智能監控和預警、信息交互等功能。

【關鍵詞】北斗；硬件終端；交通物流；物聯網

【中圖分類號】TP391.48 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2016）10-0022-03

0 引言

中國北斗衛星導航定位系統（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）是我國自主研發的一個全球衛星導航系統，具備定位、導航、授時、通信等功能，并廣泛應用于多個行業和領域。系統可以實現在全世界范圍內全天候地為各類型用戶提供高可靠定位、高精度、導航、授時服務，還具備短報文通信功能、差分和完好性服務特色[1]。其中，雙向通信功能非常適合于車輛監控系統，是北斗系統與GPS相比的優勢所在[2]。

北斗導航系統不僅可以提供像GPS一樣的導航服務，而且還有獨特的短報文通信功能，因此作為國產化的導航系統北斗智能物流終端，會隨著時間的推移逐步在物流行業的導航定位中得到廣泛應用[3]。

在此背景下，本文針對基于北斗技術研發的交通物流物聯網北斗終端進行介紹，以車輛為服務對象，遵循“北斗/物聯網技術—融合北斗/GPS、GIS應用—集成技術開發”的技術路線，為車輛運輸提供集“信息采集—定位—監控—在線交互”為一體的智能化運輸監控追蹤解決方案。

1 終端介紹

交通物流物聯網北斗終端在北斗技術和物聯網技術的基礎上研發具有加密和低功耗功能的北斗終端產品。通過在北斗技術的基礎上聯合GIS關鍵技術共同實現終端功能和嵌入式系統的銜接，并對接手機客戶端APP，實現終端功能業務的可視化應用和管理。具體的終端架構圖如1所示。

交通物流物聯網北斗終端在設計過程中設置了多個單元模塊，以便對整個流程的信息交替進行應用和處理。其中終端模塊的設計包括北斗衛星定位模塊、GPRS模塊、多媒體模塊、數據采集模塊、監控模塊、人機交互模塊和多接口接入模塊。各個模塊之間銜接應用，共同實現終端功能的轉接。

2 總體架構及關鍵技術

2.1 總體架構

在交通物流物聯網北斗終端的開發研究中，通過建設一個支撐終端的智能管理系統，把北斗終端、智能管理系統及終端嵌入式系統以軟硬件融合的方式融合，以北斗導航技術為主要支撐技術，結合地理信息系統、數據庫技術、無線通信技術、移動泛應用技術等，以及藍牙、傳感器、視頻、智能手機等設備的接入，共同完成交通物流運輸過程中的業務信息資源整合應用和功能實現。具體的架構圖如圖2所示。

（1）接入層：提供通用標準數據接口，以供藍牙、傳感器、智能手機、視頻、語音、通信、網絡等設備的接入。

（2）應用層：配套系統和終端及終端嵌入式系統聯合應用實現多類狀態數據采集、精準定位等功能，并支持移動客戶端接入。

（3）服務層：服務層是北斗終端和智能管理系統的具體服務功能，其中包括對交通物流的業務管理和可視化管理，保證交通物流全周期過程能夠實現智能調度監控服務，并完善車輛的智能監控，實現北斗導航/定位、安全預警、數據采集/處理、應用服務等。

（4）數據層：數據層采用數據庫技術建立完善的交通物流數據庫。包括交通物流業務數據庫、基礎數據庫和空間數據庫的相關數據信息。

（5）硬件層：硬件層以交通物流物聯網北斗終端為主，實現終端功能與系統功能的聯合應用，北斗終端可實現嵌入式系統和手機客戶端的接入，提供終端和手機客戶端的同步應用及服務器、數據庫等設備的接入。

2.2 關鍵技術

（1）北斗高精度定位集成應用技術。北斗衛星導航、GPS、CORS等技術融合創新的應用，以差分定位方法對定位誤差進行修正和消除，以CORS技術減少定位誤差，以廣域差定位解算方法提高定位的精度水平，實現終端和平臺對船舶的精準定位。

（2）多傳感器融合應用技術。多傳感器數據融合的基本原理是充分利用多傳感器資源，通過對這些傳感器信息的合理支配和使用，把它們在空間或時間上的冗余或互補息按照某種準則進行組合，以便獲得被測對象的一次性解釋或描述[5]。在此基礎上，北斗終端與溫度、濕度等多類傳感器聯合應用實現車輛運輸過程中的溫度、濕度、氣體濃度等狀態信息的采集，聯合計算機技術和數據分析技術對其數據進行分析，消除傳感器收集到的冗余或矛盾的信息，提高數據的準確性。

（3）GIS路網優化技術。北斗定位系統配合地理信息系統，可以實現路徑優選、距離量算、輔助決策等功能[6]。通過地理信息系統龐大的地理信息功能與北斗定位技術集成應用進行路網信息采集和優化，聯合視頻監控技術實施交通路網的多節點布控，以地圖仿真的方式對數據采集點進行定位，以可視化形式把車輛的運輸軌跡、車輛路線優化分布、路網道路信息、交通障礙點分布等實時展現在GIS電子地圖上。

3 功能實現

交通物流物聯網北斗終端與其嵌入式智能系統配套應用，其嵌入式系統在應用過程中能根據不同的模塊和接口實現不同的功能，并能夠實現與手機客戶端的擴展應用。通過終端硬件和軟件系統的融合，整合交通物流業務信息資源，實現智能交通物流運輸過程中的多狀態參數采集、實時精準定位、智能監控和預警、信息交互等功能。

3.1 多類狀態信息采集

通過在車輛上安裝北斗終端，聯合攝像頭、溫度、濕度等多類傳感器對車輛、運載品、運輸環境等相關的狀態信息進行采集，其中包括車上和車外的溫度、濕度、氣體與氣味等狀態信息。

3.2 實時精準定位

應用北斗定位技術與GIS關鍵技術融合應用，依托北斗定位系統對北斗終端移動或固定用戶進行監控和通信，并通過電子地圖定位和查詢[4]，其車輛的行駛軌跡可以顯示在GIS電子地圖上，并實現亞米級定位。

3.3 監控與預警

（1）視頻監測：終端結合攝像頭采集動態化的數據信息，實時監控交通物流的整個運輸流程。

（2）速度監測：終端結合數據采集卡對行駛速度進行監測，當出現超速情況時終端發出語音提醒，若超過3次提醒后依舊超速，終端將記錄信息并把信息反饋回監控中心處理。

（3）預警監測：對運輸過程中的可能存在的多類情況進行預警監測，其中包括超速、超時、車輛故障的預警監測，前方坍塌、修路、堵車、事故等道路信息的監測及自然條件發生變故、駕駛員疲勞等情形下的預警監測。

3.4 信息交互

3.4.1 遠程信息交互

（1）終端與終端：車上人員可通過北斗終端的交流界面進行在線交流。

（2）終端與監控中心：運輸過程中出現突發情況如車輛發生故障、前方坍塌、交通事故等，可以利用終端與監控中心進行遠程在線交流，獲得在線指揮。

（3）終端與人：駕駛員可利用車上的北斗終端的信息交互功能鍵進行不同車輛之間的人人對講功能。

3.4.2 短距離信息交互

短距離信息交互是基于北斗位置的基礎上，利用藍牙或GPRS的方式把終端的功能擴展到手機客戶端，用戶可以通過藍牙與近距離的終端進行連接實現信息交流，也可利用手機登陸手機客戶端進行實時在線交流，第一時間掌握交通物流運輸和配送過程的實時位置動態信息、運輸狀態信息等。

4 結論

本文研究了以車輛為主要服務對象的北斗終端產品——交通物流物聯網北斗終端，通過將北斗技術和物聯網技術融合應用于研發，使終端的軟件功能具備多狀態參數采集、實時精準定位、智能監控和預警、信息交互等功能，以產品應用帶動了交通物流業的北斗產業化發展。

參 考 文 獻

[1]盧麗敏.基于北斗定位技術的車載監控系統設計與研究[D].福州：福州大學，2014.

[2]劉永光，侯鷹.基于北斗衛星定位技術構建車輛監控系統[J].全球定位系統，2007（4）：33-36.

[3]張鵬，崔旭，韓偉.北斗智能物流終端在物聯網領域的應用研究[J].衛星與網絡，2014（6）：33-37.

[4]陳濤，邢光成，聶小波.北斗定位與WebGIS技術在指揮監控系統中的應用[J].地理空間信息，2016（8）：5，47-49.

[5]程志民.多傳感器融合技術及其應用[J].機電信息，2003（2）：26-28.

[6]田亞楠，龍波.北斗二代導航定位系統在物流中的應用研究[J].物聯網技術，2011（6）：58-59，63.

[責任編輯：鐘聲賢]