水上游樂場的定位安全保障管理系統(tǒng)研究

【摘 要】 隨著人們生活水平的提高，游樂場的規(guī)模越來越大，水上游艇也成為大眾所喜愛的一項娛樂項目。針對同一個水上樂園，游艇的數目眾多，游客的游玩路線不一，游艇安全隱患高，對游艇的實時定位顯得尤為重要。本文采用GPS定位的方式，對每一艘游艇進行定位，并將經緯信息傳輸到服務器。構建了完善的定位以及報警系統(tǒng)，極大地提高了水上游樂場的安全保障和應急處理的能力。

引 言

水上游樂場的范圍大小不一，以北京頤和園昆明湖為例，占地2平方公里，春季開放游船項目。所在范圍游船公司有3家，游船類型有電動和人力兩種。旅游旺季期間，湖面上共有游船可達200艘。在游客如此眾多的情況下，商家很難追蹤自家船只，而游客對歸還船只的路線也存在困難;更重要的是，一旦出現(xiàn)意外，商家不能立刻做出應急反應，對游客的生命財產缺乏保障。所以建立水上游樂場定位安全保障系統(tǒng)是有必要，有意義的。

室外定位的國內外研究現(xiàn)狀

目前關于室外定位，國內外普遍使用的是美國的GPS定位系統(tǒng)，中國的北斗定位系統(tǒng)，在技術方面，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)使用的是單方向利用時間來測距的一種被動式定位方式。它具有確定位置、測量速度、授予標準時間和短報文通信等功能[1]。在2014年11月23日，北斗導航系統(tǒng)的航行安全通函得到了國際海事組織海上安全委員會審議，審議的結果是通過了。這在對于我國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是一個巨大的成功，它代表著北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)已經正式成為了全球無線電通信的衛(wèi)星定位和導航系統(tǒng)的重要組成部分，也代表了我國在海事應用的方面已經取得了合法的國際地位。20世紀70年代，美國海陸空三軍聯(lián)合研制了新一代空間衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)GPS。GPS的定位原理很簡單。首先以空間中至少三顆導航衛(wèi)星在某一時刻的位置信息為基礎，然后分別測出終端到各衛(wèi)星的距離。再根據空間距離后方交會的方法進行定位[2]。截止2013年8月，GPS星座衛(wèi)星有32顆在軌衛(wèi)星。目前GPS定位的精度可以達到1米。鑒于現(xiàn)有衛(wèi)星定位有GPS和北斗兩個比較實用衛(wèi)星系統(tǒng)，我們在穩(wěn)定性、精準性等方面做出選擇，鑒于GPS系統(tǒng)定位精度高（軍碼可達1米左右，運用差分技術可達半米），技術成熟的特點，室外設備的定位選用GPS偽距差分系統(tǒng)[3]，用GPS模塊將處理后的室外位置信息直接傳送給服務器。

船只安全保障系統(tǒng)的技術路線

室外GPS模塊的硬件設備需要完成GPS定位，接受GPS位置信息，并將信息傳輸給服務器。那么他包括定位模塊裝置，信息發(fā)送裝置，電源裝置。軟件上分為兩個部分，一是對接受到經緯信號進行處理，確定該點在地圖上的位置并顯示在監(jiān)控屏幕上，二是設定定位模塊的活動范圍;三是確定定位模塊的工作狀態(tài)。

硬件選型和定位實現(xiàn)

室外GPS定位模塊既要滿足定位功能，又需要將移動端GPS的定位信息數據傳送給上位機，滿足上述兩種功能的模塊我們選擇了SIM808模塊。

SIM808模塊是一個完整的四頻GSM/GPRS模塊，它結合了GPS技術用于衛(wèi)星導航。它具有TTL電平接口等行業(yè)標準接口，能夠實現(xiàn)發(fā)短信、打電話、GPRS傳輸數據、GPS等功能，允許在任何地點和任何時間以信號覆蓋率無縫跟蹤可移動目標，并將目標的位置數據通過短信發(fā)送給移動手機端或者通過GPRS發(fā)送給電腦。SIM808有850Mhz，900Mhz，1800Mhz多種頻率。5V供電電壓為4.8～5.2V，電流1A或以上。4V供電電壓為3.6～4.2V，電流1A或者以上。工作溫度范圍低至-40℃，高達80℃。

使用STC15單片機板子控制SIM808模塊，將程序下載到單片機中，供電完成后定位模塊即可工作。SIM808模塊可插入中國移動或者聯(lián)通的sim卡，這里以中國移動為例，打開中國移動的Onenet網站，注冊賬號并登陸。將選擇方式定為共有協(xié)議，設備接入協(xié)議定為HTTP，獲取APIKey，修改代碼中的APIKey和設備ID。SIM808將ONENEt達成信息傳輸協(xié)議并在網頁端顯示位置信息。工作人員可以隨時監(jiān)控船只的位置信息。

軟件方面的設計包括了范圍的限定和工作狀態(tài)的檢測。SIM808是實時傳輸定位信息的，當數據傳輸到服務端時，將數據與限定的范圍內的經緯信息進行對比，若沒有超出范圍，則輸出K=0，報警器正常，否則，輸出K=1，報警器響鈴。若不能接收到位置信息，也一樣輸出K=1，報警表示該模塊未工作，可能遭到破壞，需要工作人員查看。

結 論

本文通過對船只的定位以及定位功能的實現(xiàn)與否來判斷船只是否安全。成功實現(xiàn)了定位模塊與云端的對接，達到位置監(jiān)控的目的，同時也將船只的工作狀態(tài)反映出來，極大的提高了水上游樂場的安全性和應急反應的能力。

【參考文獻】

[1] 中國衛(wèi)星導航定位協(xié)會.衛(wèi)星導航定位與北斗系統(tǒng)應用.北京：測繪出版社，2015.

[2] 鄧中亮，余彥培.室內外無線定位與導航.北京：郵電大學出版社，2013.

[3] 李征航，張小紅，樓益棟，朱志勤.一種解算GPS短基線向量的新方法.大地測量與地球動力學2005， 25（3）： 19-23.

作者簡介：汪林（1994年-），男，漢，安徽人，學歷：碩士研究生在讀，單位：中國礦業(yè)大學（北京），研究方向：機械電子