基于北斗定位的物流監(jiān)測系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

李海玲 華佳 張星波

【摘 要】物流的廣泛應用和快速發(fā)展對物流的運營效率和質量及安全性提出了更高的要求，特別是對于貴重物品的托運。人們希望貨物在快速安全到達目的地的基礎上，可以隨時查詢貨物到達的具體位置，確認運輸途中貨物是否被非法打開過等等。基于此，本文使用物聯(lián)網開源架構Luat，結合Air810中的北斗及其他模塊實現(xiàn)了對物流的實時定位監(jiān)測并預警。

【關鍵詞】物流；北斗；物聯(lián)網架構Luat；Air810模塊

中圖分類號： E234 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）01-0079-002

【Abstract】The extensive application and rapid development of logistics have put forward higher requirements on the operation efficiency and quality and safety ， especially for the consignments of valuables. People want to be able to query the location of the consignments at any time on the basis of a quick and safe arrival， and confirm whether the consignments has been illegally opened in transit ，and so on. In view of this，the article uses IoT open source framework Luat， combining Bei Dou modules and other modules in the board Air810 to achieve the real-time monitoring and early warning of the logistics.

【Key words】Logistics； Bei Dou Navigation Satellite； Luat； Air810 Module

0 引言

隨著社會經濟的發(fā)展，物流行業(yè)所扮演的角色越來越重要。現(xiàn)代物流需要現(xiàn)代化的信息系統(tǒng)支持，在為貨主提供盡可能詳細的信息和咨詢服務的同時，應進一步提高物流系統(tǒng)的運營效率和質量及安全性，增強我國第三方物流企業(yè)的科技含量和競爭力。在中國號稱是5A級進行貨物運輸的物流企業(yè)德邦物流，據其官方網站顯示，截至2017年9月，公司的網點近10000家，服務網絡覆蓋全國34個省級行政區(qū)，全國轉運中心總面積超過120萬平方米[1]，為客戶提供了優(yōu)質可靠及時的服務。然而他的業(yè)務也存在物流成本高、機械化程度不高、網點分布失調等問題[2]。

另外，如果客戶希望全程實時跟蹤查詢自己的貨品到達什么位置，而非只是到了哪個網點，再有，貨物在運輸過程中有沒有被打開過如何知曉，特別是對貴重物資或涉密物件尤為重要。鑒于此，本文使用北斗定位技術，對托運物品實現(xiàn)全程實時跟蹤定位監(jiān)測。

1 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)（BDS）

1.1 北斗系統(tǒng)簡介

北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是中國自行研制的衛(wèi)星導航系統(tǒng)，它和美國全球定位系統(tǒng)（GPS）、俄羅斯全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)（GLONASS）及歐盟伽利略定位系統(tǒng)（Galileo）被聯(lián)合國衛(wèi)星導航委員會認定為全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)四大核心供應商[3-4]。

北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三部分組成[5-6]，可在全球范圍內全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導航、授時服務，并具有短報文通信能力。

1.2 定位原理

因為衛(wèi)星的位置精確可知，在接收機對衛(wèi)星觀測中，可以得到衛(wèi)星到接收機的距離，利用三維坐標中的距離公式和3顆衛(wèi)星，能組成3個方程式并解出觀測點的位置，此即三球交匯定位。

北斗的試驗系統(tǒng)完全基于三球交匯定位，之后的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)除了使用新的技術外，也保留了這項技術。此外，如果空中有足夠的衛(wèi)星，用戶終端可以接收多于4顆衛(wèi)星的信息時，可以將衛(wèi)星以4顆為一組分成多個組，從而列出多組方程，然后通過一定的算法挑選誤差最小的那組結果，就能夠提高定位精度，滿足不同需求[7-8]。

2 監(jiān)測系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

本物流監(jiān)測系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)由軟、硬件兩大部分組成，硬件選用Air810模塊，軟件采用Luat開源架構[9]。

2.1 Air810

Air810模塊是基于MTK2503平臺設計，其核心芯片是物聯(lián)網芯片MT2503。MT2503是高集成度體積小巧的系統(tǒng)級封裝芯片，支持GPS和北斗多重衛(wèi)星定位系統(tǒng)，還集成了2G調制解調器。加上有全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)（GNSS）的加持，MT2503具備GNSS秒速定位功能和極低耗電精準軌跡追蹤功能。北斗、GPS、GLONASS等多星系定位支持讓MT2503定位絕無死角，而且快速又準確。正是因為這些優(yōu)勢，MT2503廣泛應用在共享單車、車載定位終端、心電血壓監(jiān)測智能手表和兒童智能手表等方面。

Air810是四頻段GSM/GPRS+GPS模塊，其工作頻段是：GSM850MHz，EGSM900MHz，DCS1800MHz，PCS1900MHz，GPS支持GPS、GLONASS、SBAS、Galileo和北斗，支持GPRS多時隙等級l2和GPRS編碼格式CS-1，CS-2，CS-3，CS-4。

Air810模塊的體積很小，具有26.0mm×19.5mm×2.5mm的超小尺寸，并采用了省電技術，電流功耗在睡眠模式下低至2.6mA，內置有32Mb Nor Flash和32Mb SRAM。該板子是貼片式模塊，采用LCC封裝，有豐富的硬件接口，內部還集成有GPS低噪聲放大器，SAW濾波器，外部只需很少的外圍器件就能使用。另外，模塊內置有速度傳感器和陀螺儀等，可以有效的監(jiān)測移動方向和速度。加上模塊支持的多種衛(wèi)星系統(tǒng)，使得定位更加精確。這些特性使其在物流定位中非常方便適合。

2.2 Luat軟件架構

Luat是Lua+AT，它是上海合宙通信科技有限公司推出的物聯(lián)網開源架構，依托于通信模塊可做快捷的開發(fā)。Luat軟件架構支持多平臺、多制式、多型號，可以C，可以Lua，也可以AT，開發(fā)簡單快捷穩(wěn)定，非常適合獨立開發(fā)的開源平臺。它分為底層軟件和上層Lua腳本兩個部分：

底層軟件，也叫基礎軟件（core），用C語言開發(fā)完成，內嵌了Lua虛擬機[10]，支撐Lua環(huán)境的運行，對Lua腳本通過虛擬AT口發(fā)出的AT命令進行解析。Air810底層軟件不開源；

上層軟件（script），采用Lua腳本語言編寫，把AT命令封裝成API，并實現(xiàn)各種功能應用。一個完整的項目腳本由lib目錄中的“庫腳本”和用戶自己編寫的“應用腳本”組成。

兩部分缺一不可，一起運行于模塊之中，從而完成各種功能和應用。

2.3 實現(xiàn)過程

基于北斗的物流監(jiān)測系統(tǒng)利用Air810中的串口、GPRS、GSM通信、北斗定位及其他模塊，結合Luat實現(xiàn)我們所需要的判斷、定位、信息查詢和傳輸等功能。

Air810上電后，其北斗定位模塊每隔很短的時間會返回一定格式的數據幀，并向服務器上傳一次當前的位置、時間等信息，當用戶隨時想查詢物品狀態(tài)時，可以通過網絡向服務器發(fā)送請求，服務器將結果反饋到板子，板子將當前的狀態(tài)、位置、時間等信息發(fā)送給用戶。

當貨物被封裝或授權打開，其時間、位置等相關信息被記錄到服務器，若貨物未經用戶同意打開，即刻向用戶手機發(fā)送異常短信，報告當前時間、位置等信息，并將相應信息記錄到服務器。

基于北斗定位的物流監(jiān)測系統(tǒng)設計實現(xiàn)后，經過多次調試，已經初步具備定位、安全、穩(wěn)定等特點。

3 結語

物流的廣泛應用和快速發(fā)展對物流的運營效率和質量及安全性提出了更高的要求，本文使用合宙的物聯(lián)網開源架構Luat，選用其Air810中的北斗及其他模塊做到了對物流的實時定位監(jiān)測，實現(xiàn)了能隨時查詢貨物到達的具體位置以及運輸途中貨物是否有被非法打開過的監(jiān)測等等功能，這對重要物資的托運尤為重要且有必要。

【參考文獻】

[1]德邦物流官方網站[EB/OL].www.deppon.com.

[2]肖振銹.德邦物流現(xiàn)有問題及分析[J].教育教學論壇，2015（17）：216-217.

[3]姜連舉.中國“北斗”走向世界[N].解放軍報，2012-11-23（004）.

[4]高成發(fā)，等.衛(wèi)星導航定位原理與應用[M].北京：人民交通出版社，2011：1-10.

[5]秦加法.北斗星光照神州放眼量——我國自主衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)：北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)綜述[J].全球定位系統(tǒng)，2003（03）：50-51.

[6]孟維曉，韓帥，等.衛(wèi)星定位導航原理[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2013：10-22.

[7]王道軍.基于北斗衛(wèi)星的物流追蹤系統(tǒng)研究[D].北京郵電大學，2014.

[8]耿大威.基于北斗/GPS雙模衛(wèi)星定位系統(tǒng)的車載終端設計[D].中國海洋大學，2013.

[9]Luat開源社區(qū)[EB/OL].wiki.openluat.com Codedump.Lua設計與實現(xiàn)[M].北京：人民郵電出版社，2017：6-9.