水上游樂場的定位安全保障管理系統研究

【摘 要】 隨著人們生活水平的提高，游樂場的規模越來越大，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，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是有必要，有意義的。

室外定位的國內外研究現狀

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，中國的北斗定位系統，在技術方面，北斗衛星導航系統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星導航系統是一個巨大的成功，它代表著北斗衛星導航系統已經正式成為了全球無線電通信的衛星定位和導航系統的重要組成部分，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，美國海陸空三軍聯合研制了新一代空間衛星導航定位系統GPS。GPS的定位原理很簡單。首先以空間中至少三顆導航衛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星座衛星有32顆在軌衛星。目前GPS定位的精度可以達到1米。鑒于現有衛星定位有GPS和北斗兩個比較實用衛星系統，我們在穩定性、精準性等方面做出選擇，鑒于GPS系統定位精度高（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[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。

硬件選型和定位實現

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技術用于衛星導航。它具有TTL電平接口等行業標準接口，能夠實現發短信、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送給移動手機端或者通過GPRS發送給電腦。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議，設備接入協議定為HTTP，獲取APIKey，修改代碼中的APIKey和設備ID。SIM808將ONENEt達成信息傳輸協議并在網頁端顯示位置信息。工作人員可以隨時監控船只的位置信息。

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與否來判斷船只是否安全。成功實現了定位模塊與云端的對接，達到位置監控的目的，同時也將船只的工作狀態反映出來，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] 中國衛星導航定位協會.衛星導航定位與北斗系統應用.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：中國礦業大學（北京），研究方向：機械電子