多功能北斗定位監控系統

阮太元+周昊+陳虹安+蔡雄友

摘要：針對上述問題小孩走失或被綁架、老人或智障人員走失或迷路、強制監管人員逃脫監管監控及機動車被盜等問題，依托我國北斗衛星導航系統，設計一種多功能北斗定位監控系統，把空間信息技術與通信技術、多媒體、電子服務等技術融合，能實時獲取監測目標的地理位置，并顯示與控制中心的地圖上，實現監管對象管理系統的管控一體化。經半年多試驗表明：系統情況運行良好，系統工作流程符合特殊人員及機動車監控管理工作要求，有效監管對象安全管理問題，大大減輕了管理工作者、監護人及監管場所等工作強度。

關鍵詞：北斗定位監控；無線傳感網絡；技術融合

中圖分類號：TN967.1 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）05-0087-02

1 引言

隨著經濟的發展，關愛需求（人員定位）已廣泛滲透到老人、智障群體、兒童、寵物、旅游、車輛看護等社會服務的各個角落，目前的定位儀大多數采用GSP+GSM的手段來達到定位的目的，僅使用GPS定位方式，對走進室內群體無法定位，達不到理想的追蹤效果，很難解決消費者的問題。

本文研發并試產一種多功能北斗定位監控系統。系統根據不同的應用領域及服務對象，設計符合應用領域的北斗定位監控終端，并構建基于北斗衛星通信協議規范的通信控制系統，兼容GPS、移動基站和無線傳感網絡為輔助的定位技術，較好解決了目前市場定位儀的定位限制等技術難題，大大的提高了定位的可靠性。通過控制中心地理信息綜合管理平臺實時獲取監測目標的地理位置，實現管控一體化。

2 系統總體設計

系統總體設計：本系統由北斗定位終端、GIS控制中心兩大核心部分構成。GIS控制中心地圖顯示界面編程引用Google地圖，地圖顯示道路清晰詳細，界面簡潔明了，操控簡單。北斗定位終端通過定位模塊進行定位，等待定位完成后，把定位數據通過北斗的短報文或無線網絡傳到控制中心，管理員便可以在控制中心看到所定位的目標。為了減少該系統電流的損耗，本系統使用軟件和硬件結合方式，使北斗定位終端在不工作時處于睡眠狀態。當需要定位時，管理員通過打電話或控制中心來喚醒特定目標進行工作，達到定位目的。該系統的總體設計框圖如圖1。

本系統工作原理： 定位采用我國自主研制的北斗定位系統進行定位，在搜索不到北斗衛星的情況下，則自動切換，依次向下采用GPS、移動基站或無線傳感網絡（特定范圍）進行定位，保證定位的可靠性。北斗定位終端與GIS控制中心的通訊采用北斗系統特有的短報文通信，在某些特殊情況下自動切換至GPRS通信方式，確保通訊的安全。GIS控制中心采用地圖顯示、人員管理和控制面板方式，既可以顯示目標位置信息，又可以對目標操作。

3 系統硬件設計

北斗定位終端主要包括微處理器控制系統模塊、北斗定位信息接收模塊、GPS模塊、GPRS通訊模塊、無線網絡模塊以及電池及電源管理模塊。

各模塊主要工作原理：目標攜帶著北斗定位終端，當需要知道目標位置時，GIS控制中心通過網絡向終端發送命令，終端通過GPRS模塊接收命令給微處理器處理命令，把命令發送到北斗模塊，指揮北斗模塊搜索衛星并接收定位等信息傳給微處理器處理提取有用定位信息，然后把定位信息傳遞給北斗系統短報文或者GPRS模塊發往GIS控制中心。在這里考慮到便攜性，采用大容量電池供電，其中電池及電源管理模塊為北斗定位終端提供正常的工作電源以及相關的高級電源管理功能。總體框圖如圖2所示。

主要工作流程：參照圖4，北斗定位終端組成框圖，北斗定位終端主要由北斗定位模塊A、GPS定位模塊B、zigbee無線傳感網絡C、GPRS和基站定位一體模塊D、超低功耗微處理器控制系統模塊E、電池及電源管理模塊F組成，各模塊之間電氣連接。其中電池及電源管理模塊F是給為各個模塊提供正常的工作電源，由電池控制；超低功耗微處理器控制系統模塊E向各工作模塊提供工作控制信號，而各模塊間將信號變化傳輸給微處理器控制系統E，超低功耗微處理器控制系統模塊E根據各模塊傳來的數據進行提取。提取完成后把數據封裝和校驗，然后傳送給通信模塊發送。

4 系統軟件設計

采用TI公司的MSP430系列超低功耗16位單片機的專用開發軟件，針對硬件設計緊密編程，全程實時監測與進行數據處理，要求外圍配置少，系統可靠性強。在本系統的設計中對Msp430F149單機進行編程，控制北斗定位模塊、GPS定位模塊等模塊工作，為了解決功耗問題，在該程序中設計有控制北斗定位模塊、GPS定位模塊、GPRS模塊等的睡眠、喚醒功能進行節能。同時利用Msp430F149控制了GPRS通信模塊，對來電和信息進行自動化處理，為定位的性能和可靠性，設計了自動掛斷對方的來電，并自動進入睡眠狀態。智能化地將控制中心發來的指令進行分析，然后再決定是否使能北斗定位模工作。當在定位時，北斗定位模塊搜索不到衛星時，系統會自動依次切換為GPS定位或者基站定位，程序的設計；靈活而只能，保證了終端的穩定運行。程序設計框圖如圖3所示。

控制中心采用C#進行編寫。為了縮短系統的開發時間，同時使地圖顯示更美觀，更詳細，更準確，在地圖模塊調用了谷歌提供給地圖開發者的API接口，這套接口使用簡單，運行穩定，功能強大，而且是免費給開發者提供，大大地減少了開發的費用。對于人員的管理，采用了數據庫的管理方式，把所有的點位信息都保存到數據庫中，方便了對人員的集中地管理，減少管理者的管理難度。

5 結語

多功能北斗定位監控系統包括北斗定位、GPS定位、GSM基站定位、電源優化管理模塊、無線傳感網絡通信、越界監控范圍多種報警器、多種顯示終端、地圖界面實時數據查看模式等多項功能。通過實際使用表明：該系統采用了低功耗的定位模塊與msp430單片機，解決了在該系列產品功耗大，定位模式單一等問題。對特殊人員和被監控對象進行全程自動監測，實時報警和提示各種突發及危險情況等功能；系統具有多種顯示終端，可將接收到的相關數據顯示在監控工作站的主機上或監控人隨身攜帶的手機或掌上電腦上，監控人員能及時被監控對象的實時信息，實現了現代化數字管理模式。

參考文獻

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