北斗的車輛遠程監控報警系統分析

何雯雯

摘要：針對目前車輛遠程監測報警系統存在的覆蓋范圍有限、信號不穩定、容易監控和干擾等問題，通過分析北斗衛星導航系統功能和通信方式，提出了一種基于北斗的遠程監測報警解決方案。本文介紹了北斗衛星導航系統的性能。和開發過程中遇到的一些關鍵技術問題，如數據通信和道路匹配。該系統開發周期短，安裝方便，應用前景廣闊。

關鍵詞：北斗導航定位系統；車輛；遠程監控；報警

1系統結構及功能

1.1總體結構及工作原理

系統主要包括車輛信息終端控制單元、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總線和K線總線收集車輛數據或發送命令以控制車輛。定位模塊收集車輛地理信息。

工作原理：利用星載信息終端中的北斗/GPS模塊采集衛星定位信息，從而獲取衛星時間信息進行系統時間校準。CAN總線處理器用于采集車輛信息。K-Line線可實現車輛的鎖定和解鎖。GPRS無線模塊用于與遠程監控中心的通信和監控。向監控中心傳輸具有時間戳的車輛定位和狀態信息，并接收來自監控中心的指令對車輛進行控制。

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，并將信息存儲到終端內部，同時通過無線通信方式上傳到監控中心。

（2）通信性能。是可以支持基于通用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、終端故障提醒等各項功能。

（6）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對車輛進行操作，從而保障車輛的安全性。

北斗導航定位系統是一個全天候的區域衛星定位系統，通過對地靜止衛星為用戶提供快速定位，短數字信息通信和時間服務。該系統由兩顆地球靜止衛星（80E和140E），一顆在軌備用衛星（110.5E），一個中央控制系統，一個校準系統和各種用戶計算機組成。“北斗1號”的覆蓋范圍為北緯5度至55度，東經70度至140度，定位精度為20米。該系統的容量為540000/h。該系統的主要功能如下：

實時導航可以為用戶提供前向距離和方向，實時指示移動用戶的動作；具有緊急報警功能，實現遇險用戶的緊急救援。

用戶和用戶之間的短消息通信，用戶和中央控制系統可以實現雙向短數字消息通信。

精密授時中心控制系統定時播發授時信息，為定時用戶提供時延修正值。

2系統結構與原理

該系統采用北斗衛星作為通信鏈路，北斗用戶作為定位和通信模塊，發送車輛位置、報警、控制命令等信息。該系統主要由車輛監控終端、報警監控中心和北斗衛星組成。

2.1車載監控終端

針對不同的用戶需求，車載終端可以提供不同的功能，配備也各有相同，但通常由以下幾部分組成：北斗車載設備（包括：北斗用戶機OEM板、PC104、液晶屏、信號采集板等）、遙控器、監控報警器等。

北斗用戶機OEM板作為車載終端系統的重要組成部分，主要負責定位和通信。

PC104中運行車載終端軟件是車載終端的核心部分，完成定位、通信、控制信息發送以及狀態顯示等所有功能。

在液晶屏上顯示道路狀況、本車位置、運行狀態等信息以及監控中心公布信息。

信號采集板主要負責采集車輛的車門、油箱、發動機等設備的狀態信號，并將這些信號實時傳送給終端軟件；對于不同的車輛信號采集板有不同的接口設計。

監控器報警裝置配有LED顯示燈、揚聲器和功能按鈕。報警LED指示器的視覺信號和揚聲器信號用于確定報警器與車載設備之間的通信狀態和工作狀態信息。它可以完成電源低壓指示、保護、減壓、搶劫、搶險、搶險、報警、報警、遠程搶險、遠程滅火等功能。

2.2報警監控中心

（1）對不同的用戶需求，報警監控中心也可以提供不同的功能，配備也不同。一般報警監控中心主要由北斗指揮機、信息采集服務器、專用服務器、監控大屏幕等設備組成，還可能包括交換機、打印機和不間斷電源等外圍附屬設備.

（2）北斗指揮機與車載北斗用戶機構成監控指揮網作為本系統的定位和通信鏈路。

（3）車輛監控服務器與北斗指揮機相連，運行監控軟件，實現車輛報警監控的所有功能。

在監控大屏幕上顯示車輛監控態勢圖。

（4）專用服務器與車輛監控服務器組網連接，用來存儲車輛運行當前、歷史數據和各種與監控相關的數據，并可通過交換機與其他監控中心聯網連接構成級聯指揮監控網，也可通過網絡異地監控。

報警監控中心監控軟件主要提供如下功能：

車輛監控：監控中心操作員可任意選擇車輛發車監控指令，該車進入監控狀態，自動回傳位置、速度、油量等信息。

報警服務：實時接收車輛的布防、防劫、警戒、解除等信息，根據報警種類操作員進行相應的處理。

信息發布：給車載監控終端發布中文信息。

GIS系統：提供基本GIS服務功能：地圖背景顯示、鷹眼顯示、地圖基本操作（放大、縮小、漫游、量算等）、車輛位置路徑匹配等。

遠程控制：可以對車輛遠程控制：打開、關閉車門鎖；斷油、斷電；布防、撤防等。

操作員管理：值班員、系統管理員和車載監控終端管理系統，不同級別操作員擁有不同的權限，保證系統安全。

軌跡存儲與回放：存儲監控目標的軌跡和狀態信息，需要時可以在電子地圖上回放。

3結語

本文采用北斗一號導航定位系統作為定位與通信的紐帶，設計開發了車輛遠程監控報警系統，并解決了在開發中遇到的數據結構定義、地圖道路匹配等關鍵技術問題。

參考文獻：

[1]孫克立.衛星定位移動目標監控報警系統[J].公安大學學報：自然科學版，2000，18（2）：14-20.

[2]姜木霖，董作民，陳曉青.車輛監控導航系統中的應用技術[J].湖北汽車工業學院學報，2000，14（3）：42-46.

（作者單位：中國石油天然氣管道通信電力工程有限公司）