基于北斗的智慧旅游終端研究及應用

況長虹+邢保振+謝瀚+吳雨

【摘要】 為解決景區游客安全的問題和提升游客的旅游體驗，研發了一種基于北斗系統的亞米級高精度定位智慧旅游終端，具備游客安全預警、自動語音講解功能。在旅游景區和旅行社進行應用，應用結果表明：該終端具備定位精度高、成本低、運行穩定和實用性強等特點。

【關鍵詞】 北斗二代 多模導航 信息服務 游客安全 智慧旅游

一、引言

北斗衛星導航系統是我國獨立自主研制的衛星導航定位系統，至今已發射23顆北斗導航衛星，可為亞太地區用戶提供定位、測速和授時服務。2015年底已完成北斗地基增強系統150個框架網基準站和300個區域加密網基準站建設，可提供亞米級高動態實時定位服務，為行業應用提供了良好的基礎環境和技術支撐。

旅游業是我國經濟發展的重要動力。近年來，旅游業發展迅速，“全域旅游”概念應運而生。隨著北斗產業及其終端產品的全面推廣與應用，以GIS和互聯網技術為代表的信息技術正在深刻改變經濟發展和人們的生活，實現旅游、北斗、互聯網和GIS等產業的深度融合發展將大力推進全域旅游的發展，促進產業多贏。

二、旅游景區存在的問題及解決方案

在旅游高峰期，景區游客流量超過景區荷載，常導致景區交通癱瘓，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生的五千多人的集體踩踏事件，導致三名幼童丟失生命。同時，在自然風景區，游客失蹤、遇險現象時常發生。如2015年10月3日黃山芙蓉谷景區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失蹤5天。在參觀景區景點和博物館時，景區管理人員和導游需要口述景點特色和不定時集合游客，工作量大，負擔重。近年來，隨著人民生活水平的提高，游客數量急劇增加，旅游景區存在的問題日益凸顯。針對景區管理者，如何保證游客的人身安全和提升游客體驗成為了當前的亟需解決的難題。北斗定位技術有助于解決以上問題，本文基于北斗系統，結合重力、溫度和RFID等多域感知技術研發了智慧旅游終端，具體解決方案如下：

（1）基于終端提供的游客軌跡信息，實時動態發送至景區服務平臺，為景區管理者和決策者制定游客調度方案提供可靠的大數據支撐。

（2）基于終端提供的游客位置信息，當游客接近景區景點，自動播報景點的歷史、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危險，游客可手動報警，并向遠程救援中心傳輸當前位置信息，提升救援效率；

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

三、北斗偽距差分定位

終端實現亞米級高精度定位，需采用北斗偽距差分定位技術。北斗偽距差分定位由北斗地基增強站和終端同步實現。北斗地基增強站（CORS站）和終端同時接收來自相同北斗衛星的原始觀測數據，通過CORS站測得偽距與該站到衛星的真實偽距計算偽距改正數，終端根據CORS站傳輸的偽距改正數測量當前實時位置。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、安全預警和語音講解功能。根據終端功能需求，終端設置報警按鈕，并設有防止誤操作措施。在靠近危險區域，終端自動預警游客。同時，游客達到景點，終端自動播報景點語音信息。終端在硬件設計上主要以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，系統整體硬件結構圖如圖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單系統定位和多系統組合定位，是多系統多頻高性能的SOC芯片，具備高靈敏度、低功耗、低成本等優勢。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，具體設計如下圖。

結合北斗定位模塊和重力傳感器（G-SENSOR），通過G-SENSOR判斷設備的運行狀態，實現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

無線通信模塊是實現本終端與遠程服務中心之間數據傳輸功能。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，通過移動通信網絡實現定位數據的傳輸。

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的發射功率可編程調節，其最大發射功率可達+30dBm，且接收靈敏度可達-106dBm，具備抗干擾能力強和功耗低等特點。

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純、聲音還原度高的特點。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、軟件設計

軟件是智慧旅游終端正常運行的大腦，根據硬件設計和所需實現的功能進行軟件開發，軟件模塊以C語言編程實現，主要包括定位模塊、安全預警模塊和語音講解模塊。

5.1定位模塊

定位模塊軟件設計：開機，電源為模塊供電，無線通信模塊啟動，開始聯網，聯網成功，與遠程服務中心同步數據，失敗重連；北斗定位模塊啟動，開始定位，系統檢測定位狀態，定位成功上傳定位信息，定位失敗，上傳基站定位信息，自動定位時間結束，北斗定位模塊關閉；G-SENSOR模塊啟動，連續十五分鐘處于靜止狀態，進入休眠狀態，晃動設備，北斗定位模塊重啟。具體定位模塊軟件設計流程圖如下。

5.2安全預警模塊

安全預警模塊軟件工作流程：北斗定位模塊啟動，游客靠近危險區域，語音模塊啟動，自動預警；游客遇險手動按鍵報警，定位成功，自動將游客當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。具體安全預警模塊軟件設計如下圖。

5.3語音講解模塊

語音講解模塊軟件設計：對景區所有景點進行唯一編碼；北斗定位模塊啟動，由MT6260A平臺檢測定位狀態，定位成功，結合景區景點位置信息，分析游客所在景點的唯一編碼，啟動語音模塊，根據景點編碼播報景區歷史、文化等特色信息；定位失敗，重新定位，衛星信號弱無法定位，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計圖如下。

六、使用效果

本終端在動物園、客家文化古鎮和旅行社進行應用，應用表明設備運行可靠性和穩定性高，功能和指標達到了預期標準。終端具備按鍵報警和自動預警、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，定位精度達到亞米級。

七、結論

本文根據旅游景區存在的問題，結合我國自主研發的北斗定位模塊、無線通信模塊和射頻模塊等，研發了一款基于北斗的智慧旅游終端。在游客遇險時，該終端可自動預警和手動報警求援。同時，游客進入景區景點終端自動播報景點歷史和文化等語音信息。通過在景區和旅行社應用，表明該終端定位精度高、設計合理且操作簡便，可為游客提供亞米級高精度定位服務，保障游客安全，提升游客旅游體驗。

參 考 文 獻

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