基于北斗的列車定位及監控系統的開發設計

段瑞星 史揚 陳悅 唐曉儀 龍章勇

摘要：該文介紹了北斗在鐵路列車定位及監控系統中的應用。該系統將北斗定位、無線傳輸技術、監控系統相結合。通過北斗系列的芯片，進行定位、通過無線進行信息的傳輸，實現對列車運行位置的監控，可以為未來鐵路事業的發展提供一套定位準確、高精度、實時監控的一套系統。

關鍵詞：北斗定位;無線傳輸;實時監控

中圖分類號：TP311? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）17-0241-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

1引言

2018年爆發的美國商務部向中興通訊公司發布出口禁令，中興通訊全線產品過多依賴美國芯片和光模塊廠商，而且沒有國產替代產品，中興通訊面臨生死攸關關頭。此事件也暴露出了，如果核心技術受制于人，對于國家安全也是一大潛在隱患。在國內目前運用比較廣泛的定位導航系統主要有兩種：一是美國的 GPS，二是中國的北斗衛星導航系統。考慮到使用方便性，技術性，國家安全等各方面因素，選擇國產的北斗技術。并且目前我國北斗系統有了重大突破，精確度已經到達1米，已經超過市面上被廣泛應用的美國GPS技術。設計一種基于北斗的列車定位及監控系統，利用衛星定位系統測定列車的位置，并通過無線通信網絡將列車的數據傳輸到監視系統，從而實現了對列車的遠程監視管理，本文設計了基于北斗的列車定位及監控系統，為列車定位與監控提供了一套有效的解決方案，采用完全自主國產技術，有利于國家安全。

2系統的組成

一部分是車載定位終端，負責北斗衛星定位數據的接收與轉發;另一部分是列車定位;監視軟件平臺，負責對列車位置的監視管理。北斗定位模塊一對，一個負責接收北斗衛星所發出的信息、轉發接收到的信息;另一個負責接收轉發的信息，轉發到無線接收轉發模塊和串口模塊，串口模塊負責連接到PC電腦終端上，用電子地圖進行北斗定位，確定列車所在的位置。

3 主要功能的實現過程

3.1北斗定位模塊功能的實現

在定位方面，考慮到列車處于運行狀態，會經過隧道山洞、信號覆蓋差的地方，采用北斗ATK-S1216F8-BD-V1.1芯片，對裝有定位的列車進行加強，確保列車經過隧道山洞、信號覆蓋差的地方可以進行準確定位。運用北斗ATK-S1216F8-BD-V1.1芯片進行電路設計，做成一個簡單的定位模塊連接到運行的列車上，這樣具有精度高、定位準確、穩定性好、方便快捷的特點。同時要注意連接列車后，所放的位置，北斗ATK-S1216F8-BD-V1.1芯片對溫度有要求，不適合放在溫度過高的地方。

3.2 無線模塊實現的功能

根據CC2530芯片所做的電路構成了ZigBee無線串口模塊。CC2530芯片所以用于2.4G無線接收和發送，是一個收發數據透傳的無線串口模塊。具有UART通信、寬電壓輸入的優點。本系統的無線模塊接收、轉發的原理是發送端（TX）通過杜邦線與北斗定位模塊的接收端（RX）連接，北斗定位模塊發送端（TX） 通過杜邦線與無線模塊的接收端（RX）連接，電源連接電源，GND連接GND。無線模塊經過串口連接到PC電腦端，PC電腦端通過接收無線模塊發送來的信息，用電子地圖進行北斗定位，確定列車所在的位置。

4 測試結果

4.1 無線串口模塊的調試

根據無線模塊的串口，與PC電腦端連接，在電腦上打開串口調試助手，對無線模塊進行連接調試，確保無線模塊可以連接到PC電腦端，另一方面對無線模塊進行供電、連同北斗定位模塊。

4.2 電子地圖定位顯示

將北斗定位模塊和無線串口模塊和PC電腦端連接好，確認各個引腳連接正確，不存在接觸不良的情況，上電進行測試。測試各個模塊的功能，串口是否已經連接。最后在電子地圖上顯示所定位的位置，看是否能正確地位到模塊所在的位置，在地圖上能否顯示出來。

5 結論

綜上所述，本系統基本實現了所需要的功能，能實時監控列車所處的位置，并通過無線傳輸的方式，發送到監控端，有利于確定列車在運行中所在的位置。北斗不單具有無源定位的能力，同時還具有實時通信的能力。但目前北斗系統主要用于軍用，鐵路方面、民用方面還存在很多的不成熟的地方。無線模塊采用CC2530芯片不適合長距離接收轉發數據的功能，下一步的研究計劃采用LTE-R通信網絡實現無線傳輸。

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【通聯編輯：光文玲】