基于北斗與GPS雙模車輛監控系統研究

秦國棟 王永慧

（嘉興職業技術學院 機電與汽車分院，浙江 嘉興 314036）

【摘 要】車輛監控系統是指利用衛星導航技術及無線通信技術，將車輛位置信息實時發送至運營平臺的車載電子產品。目前，車輛監控系統均以GPS為主導，極少使用北斗系統。文章提出了基于北斗與GPS雙模車輛監控系統的研究，主要意義是在保障消費者權益的前提下，發展我國自己的北斗導航系統，促進北斗衛星導航系統的應用推廣。文章詳細地介紹了車輛監控系統研究的內容及關鍵技術，為此類研究提供了有益的參考。

【關鍵詞】車輛監控系統；雙模；北斗；GPS

【中圖分類號】U495 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2016）04-0030-03

車輛監控系統是指利用衛星導航技術及無線通信技術，將車輛位置信息實時發送至運營平臺的車載電子產品。該運營平臺能夠提供定位跟蹤、軌跡回放、數據回傳、反劫防盜、信息發布等服務，廣泛應用于出租車、物流車、“兩客一危”車輛、工程車等行業車輛及部分乘用車[1]。

我國城市汽車保有量每年飛速增長，隨之而來的是交通擁堵、車輛不易管理、嚴重的汽車盜搶現象。同時，企業對所使用車輛的監控需求明顯增長，需要加強車輛管理、車輛調度、車輛信息采集等工作，來提高企業運營管理效率。在此背景下，全球定位系統（GPS）監控調度管理無疑是解決該問題的最有效的方法之一。基于GPS的車輛監控系統早已在世界范圍內興起并且使用范圍逐步擴大，在中國這個人口和車輛大國的發展更是勢不可擋[2]。

目前，車輛監控系統均以GPS為主導，極少使用北斗系統。而北斗導航系統是我國自主研發的定位系統，推廣北斗系統是科研工作者義不容辭的責任。因此，研制一款基于北斗與GPS雙模的車輛監控系統顯得很有必要[3]。

1 研究內容

為提高目前車輛監控技術水平及積極推廣北斗定位系統，本次研究的車輛監控系統主要利用中國北斗衛星導航系統、電子地圖、移動通信網絡、計算機通信及自動控制等技術，實現了用戶、監控中心和車載終端之間的交互。車輛監控系統如圖1所示，主要由車載防盜終端、無線通信網絡、監控中心和用戶手機3部分組成。監控中心服務器通過GPRS、Internet網絡對車輛的狀態進行全方位的實時監控和跟蹤，也可發送控制指令來查詢、設置車載終端的參數等；用戶手機接收來自短信網關的一些必要的車輛警情信息，也可主動發送指令到短信網關，進而反饋到監控中心服務器處理，對車載終端信息進行設置和查詢；當車輛的狀態檢測到異常時，車載終端把相應的數據信息通過移動網絡傳送到監控中心，再由短信網關發送到手機，從而智能、高效地實現優質的衛星定位、移動通信、遠程控制、信息傳輸、防盜搶劫等功能。

2 系統功能

本系統主要具備報警功能、參數設置、遠程設置和電源管理等功能。

2.1 報警功能

報警功能包括移位報警、剪線報警、震動報警、低電壓報警等。

移位報警：當車輛處于設防狀態時，若車輛移動距離超過設定的安全距離后，達到位移報警條件時，就會自動向用戶手機發送報警。以車輛停的位置為原點，可根據需求設置移位報警距離。

剪線報警：當車輛處于設防狀態時，車輛主電瓶被破壞或者車載終端的電源線被剪斷，則自動向用戶手機發送剪線報警。

震動報警：當車輛處于設防狀態時，若車輛受到一定程度晃動后，且震動次數達到設定震動報警條件，并在默認時間內未撤防時，就會自動向用戶手機發送震動報警。

低電壓報警：當車輛處于設防狀態時，由電池單獨供電時，如果內部電池電壓低于一定值后，就會自動向用戶手機發送低電壓報警。

2.2 遠程操作

遠程操作包括單次點名、定位監控、自動上傳、盲區補傳、終端重啟、位置查詢、軌跡回放等功能。

單次點名：車輛被點名后，會向監控中心自動上傳最近一次的位置信息。

定時監控：車載終端按照管理人員設定的時間，在車輛熄火后自動向監控中心上報位置信息。

自動上傳：車載終端按照管理人員設定的時間，在ACC開啟或者檢測到警情后，自動向監控中心上報位置信息。

盲區補傳：車輛行駛到移動信號盲區，會自動存儲定位數據，待移動信號恢復后自動向中心上傳位置信息。

終端重啟：遠程重新啟動車載終端。

位置查詢：通過監控中心管理系統后臺、登錄網頁平臺及通過短信發送指令，查詢車輛的位置。

軌跡回放：當需要查詢一段時間內的車輛形式記錄時，可通過監控中心管理系統后臺或登錄網頁平臺的方式進行查詢。

2.3 其他功能

其他功能包括參數設置和電源管理2個部分。

參數設置：包括預設報警號碼、刪除報警號碼、設防與撤防、震動報警參數設置、移位報警參數設置等；可通過手機SMS（短信）進行設置，也可由監控中心進行遠程設置。

電源管理：包括省電模式、短路保護、電源極性保護和寬電壓范圍電路設計。

3 關鍵技術研究

3.1 車載監控終端

車載監控終端是本系統的核心，負責接收衛星定位信息并對其進行處理，采集有關車輛狀態信息的數據，并把這些數據通過網絡，按照通信協議，傳送到監控中心，監控中心把必要的信息傳送到用戶手機。同時，車載監控終端接收也可來自監控中心或用戶手機的命令，分析并執行[4]。

車載監控終端由GPRS模塊、北斗（兼容GPS）定位模塊、檢測模塊、電源模塊等幾個部分模塊組成。車載防盜終端框圖如圖2所示。

3.2 監控中心和用戶手機

監控中心由計算機和監控軟件組成，搭建一個結合地理信息系統的數據庫平臺。監控中心接收車載防盜終端上傳的車輛位置、狀態等信息，進行相應的數據處理后，與監控計算機的GIS電子地圖進行匹配，并在電子地圖上實時顯示車輛的位置，還可以根據需要顯示車輛軌跡，對于車輛防盜終端檢測的報警信息給以報警提示，這樣監控中心就可以直觀實時地掌握車輛的動態信息。監控中心有大型數據庫的支持，因此可以同時對車輛的數據進行記錄和存儲，以便事后查詢。除了接收車載終端的上傳數據外，監控中心還具有下發命令的功能。監控中心框圖如圖3所示。

用戶的手機可接收到車載防盜終端和監控中心發過來的信息，提示車輛的狀態，也可以通過用戶手機對車輛進行遠程控制。

4 總結

基于北斗與GPS雙模車輛監控系統的研究主要意義是在保障消費者權益的前提下，發展我國自己的北斗導航系統，促進北斗衛星導航系統的應用和推廣。本次研究突破現有監控設備體積大、功耗大的難題，設備全功耗為30 mW，是普通GPS方案的1/3，并支持休眠功能，休眠狀態下的功耗更低。系統還突破汽車在復雜隱蔽環境下的快速、精確定位，解決了漂移問題。在無A-GPS功能下，平均冷啟動時間為35 s，在A-GPS功能下，平均冷啟動時間縮短為15 s。

參 考 文 獻

[1]陳雷，丁曉明，趙惠芳，等.GPS/GPRS車輛監控系統中移動終端的開發[J].現代電信科技，2004（1）.

[2]汪健，鄔群勇，羅建平.基于GIS/GPS/GPRS的公共服務車輛監控系統研究[J].寧夏大學學報（自然科學版），2013（1）.

[3]辛德奎，黃操軍，甘龍輝.基于北斗和GPS的雙模田間作業機車定位系統[J].江八一農墾大學學報，2014（1）.

[4]朱常其，孫希延，紀元法.北斗/GPS雙模射頻接收模組的設計與實現[J].電子技術應用，2014（5）.

[責任編輯：鐘聲賢]

【基金項目】浙江省教育廳高等學校訪問工程師校企合作項目（浙教辦高科〔2015〕99號）

【作者簡介】秦國棟，男，河南武陟人，碩士，嘉興職業技術學院講師，研究方向：嵌入式設計。