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CN106056961A - 基于北斗卫星导航定位的车辆监控系统 - Google Patents

基于北斗卫星导航定位的车辆监控系统 Download PDF

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CN106056961A
CN106056961A CN201610390691.XA CN201610390691A CN106056961A CN 106056961 A CN106056961 A CN 106056961A CN 201610390691 A CN201610390691 A CN 201610390691A CN 106056961 A CN106056961 A CN 106056961A
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陈俞强
郭剑岚
李超
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Dongguan Polytechnic
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Dongguan Polytechnic
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Abstract

本发明公开了一种基于北斗卫星导航定位的车辆监控系统，涉及利用用户或终端位置的业务技术领域。所述监控系统包括北斗通讯系统、车载终端、GPRS通讯系统和监控中心，北斗导航系统与所述车载终端的数据输入端连接，北斗导航系统用于为所述车载终端提供定位服务，所述车载终端通过所述GPRS通讯系统与所述监控中心双向数据交互，用于将北斗导航系统提供的定位信息通过GPRS通讯系统传送给监控中心，并将监控中心上传的控制命令通过GPRS通讯系统传送给车载终端进行处理。所述监控系统将北斗卫星定位系统应用到车辆定位监控系统之中，融合传感器技术、无线通信技术、地理信息技术，实现了车辆监控、轨迹追踪、实时定位等功能。

Description

基于北斗卫星导航定位的车辆监控系统
技术领域
本发明涉及利用用户或终端位置的业务技术领域，尤其涉及一种基于北斗卫星导航定位的车辆监控系统。
背景技术
车辆监控系统是ITS(Intelligent Transportation Systems智能交通系统)的重要组成部分，融合了卫星定位系统(GNSS)、GIS、现代计算机、无线通信等代表先进生产力的技术。主要表现在以下几个方面：
1)通过车辆监控系统，监控人员可以实时了解路况并可以立刻将实时路况传达给驾驶员，为其选择道路提供便利，提高车辆的通行效率。
2)对于重要的货物运输，为安全起见，可以预先规定行驶路线，让驾驶员按照既定路线行驶，如果偏离较远，车载终端立刻会向监控中心报警。
3)驾驶员遭遇突发情况，可以使用外接设备的一键报警功能，向监控中心发送报警。有外接摄像头的终端还可以将现场画面拍摄下来发送至服务器。这样为监控中心及时做出正确的决策有很大的帮助。
近十年来，车辆监控系统应用在我国经历了比较曲折的发展历程，早期的单机版GIS系统虽然已经基本成熟，但是在使用时要受到诸多限制，这种模式的用户在使用时只能局限在已安装的系统上使用，而且电子地图数据还会面临泄密，更新复杂等问题。在近几年应用比较广泛的C/S模式的车辆监控系统解决了单机版GIS系统存在的，诸如：电子地图数据集中更新、电子地图数据共享、数据保密等许多问题，但是这种模式的用户仍然需要将软件和数据都安装在监控用户本地(局域网)，这对数据的保密与监控终端的要求都比较高，而且通常系统的建设与维护成本较高。而近两年发展迅速的B/S模式的车辆监控系统大大的提高了用户进行车辆监控的易用性，用户只要在IE等HTML浏览器中输入网址就可对车辆进行监控，但是该模式的车辆监控系统功能又很大程度上受限于浏览器本身，尤其现在越来越多的应用于浏览器上的广告拦截插件也使 一些基于B/S模式的车辆监控系统问题不断。在项目的工程实施过程中，用户通常既需要系统方便快捷(易用性)，也需要系统功能尽量的丰富，送就需要研究如何应用瘦客户端的技术来平衡上面C/S模式的车辆监控系统和B/S作模式的车辆监控系统的缺陷，在最大程度保持用户使用方便和功能相对全面的基础上，可以使更多的用户能够使用该系统并且有效的降低用户的使用成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于北斗卫星导航定位的车辆监控系统，本系统将北斗卫星定位系统应用到车辆定位监控系统之中，实现了车辆监控、轨迹追踪、实时定位等功能。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种基于北斗卫星导航定位的车辆监控系统，其特征在于：包括北斗通讯系统、车载终端、GPRS通讯系统和监控中心，北斗导航系统与所述车载终端的数据输入端连接，北斗导航系统用于为所述车载终端提供定位服务，所述车载终端通过所述GPRS通讯系统与所述监控中心双向数据交互，用于将北斗导航系统提供的定位信息通过GPRS通讯系统传送给监控中心，并将监控中心上传的控制命令通过GPRS通讯系统传送给车载终端进行处理。
进一步的技术方案在于：所述车载终端包括天线、北斗卫星接收机、控制模块、GPRS模块和电源模块，所述天线与所述卫星接收机的信号输入端连接，所述卫星接收机的信号输出端通过串口与所述控制模块连接，所述卫星接收机用于对天线接收到的导航电文进行解算，并将解算后的数据以标准协议的形式传送到所述控制模块；所述控制模块通过串口与所述GPRS模块连接，所述控制模块用于根据标准协议从所述接收机传送的数据中提取出经纬度信息、速度信息以及时间信息，并将提取出的数据按通信协议进行封装，并控制GPRS模块实现数据的发送和接收；所述GPRS模块用于通过移动数字网络向监控中心传送和接收数据；所述电源模块与所述车载终端中需要供电的模块的电源输入端连接，用于为其提供工作电源。
进一步的技术方案在于：所述卫星接收机使用MXTOS2-200型板卡。
进一步的技术方案在于：所述控制模块使用Cortex A8处理器。
进一步的技术方案在于：所述GPRS模块使用SIM900型开发板。
进一步的技术方案在于：所述监控中心包括远程服务器和监控客户端，所述车载终端通过GPRS通讯系统与所述远程服务连接，所述远程服务器通过有线网络与若干个监控客户端连接。
进一步的技术方案在于：所述监控客户端包括GIS功能模块、数据管理模块和通信模块，所述GIS功能模块用于实现地图显示操作、车辆实时定位、历史轨迹显示和行驶区域限制；所述数据管理模块用于实现用户访问登录、信息维护和历史记录查询；所述通信模块用于实现数据通信、远程监控以及报警。
进一步的技术方案在于：车辆实时定位是通过接收服务器数据库中车辆的当前位置信息，在图层中实现车辆图元的绘制，在监控客户端中软件每隔一定时间更新一次车辆位置信息，客户端采用多线程方法实现实时定位功能，对每一辆汽车的绘制都在单独的线程中完成。
进一步的技术方案在于：历史轨迹显示是将指定车辆在一段时间内的行驶轨迹动态的在地图上显示，进行历史轨迹回放，首先需要选择用户车辆和回放时间段，根据选择的车辆和回放时问段从远程服务器数据库中获取符合条件的历史记录。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本系统结合地理信息系统(GIS)的各种使用特征和优点，将北斗卫星定位系统应用到车辆定位监控系统之中，将移动车辆的实时位置显示在电子地图上，融合传感器技术、无线通信技术、地理信息技术，对车辆与驾驶员行驶进行管理，并实现了车辆监控、轨迹追踪、实时定位等功能。对于交通运输行业加强对移动车辆的管理和加快我国北斗卫星定位系统的推广应用具有现实意义。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明所述系统的原理框图；
图2是本发明中车载终端的原理框图；
图3是本发明中定位信息接收流程图；
图4是本发明中GPRS数据接收流程图；
图5是本发明中服务器接收消息的流程图；
图6是本发明中监控客户端的原理框图；
图7是本发明中实时定位功能的流程图；
图8是本发明中历史轨迹功能流程图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1所示，本发明公开了一种基于北斗卫星导航定位的车辆监控系统，包括北斗通讯系统、车载终端、GPRS通讯系统和监控中心。北斗导航系统与所述车载终端的数据输入端连接，北斗导航系统用于为所述车载终端提供定位服务，所述车载终端通过所述GPRS通讯系统与所述监控中心双向数据交互，用于将北斗导航系统提供的定位信息通过GPRS通讯系统传送给监控中心，并将监控中心上传的控制命令通过GPRS通讯系统传送给车载终端进行处理。所述监控中心包括远程服务器和监控客户端，所述车载终端通过GPRS通讯系统与所述远程服务连接，所述远程服务器通过有线网络与若干个监控客户端连接，所述远程服务器内设有数据库。
车载终端用于负责接收和处理北斗卫星的定位信息，并将定位信息发送到远程服务器上，同时接收和响应远程服务器发送的控制命令；监控中心负责完成对车载终端数据的接收、存储、显示，同时实现对车载终端的远程控制。
如图2所示，所述车载终端包括天线、北斗卫星接收机、控制模块、GPRS模块和电源模块，所述天线与所述卫星接收机的信号输入端连接，所述卫星接收机的信号输出端通过串口与所述控制模块连接，所述卫星接收机用于对天线接收到的导航电文进行解算，并将解算后的数据以标准协议的形式传送到所述控制模块；所述控制模块通过串口与所述GPRS模块连接，所述控制模块用于根据标准协议从所述接收机传送的数据中提取出经纬度信息、速度信息以及时间信息，并将提取出的数据按通信协议进行封装，并控制GPRS模块实现数据的发送和接收；所述GPRS模块用于通过移动数字网络向监控中心传送和接收数据；所述电源模块与所述车载终端中需要供电的模块的电源输入端连接，用于为其提供工作电源。
系统的车载终端上的接收机模块包括MXTOS2-200，MXTOS2-200是一款GPS/北斗双模接收机，能够提供高精度的位置、速度、时间等信息。控制模块采用Cortex A8处理器，是有史以来ARM开发的性能最高、功率效率最高的处理器。Cortex-A8处理器的速率在600MHz到超过1GHz的范围内，能够满足那些需要工作在300mW以下的功耗优化的移动设备的要求；GPRS模块实现终端与监控中心之间的通信，采用可以快速应用于产品开发的SIM900开发板，通过串口与主控模块连接，ARM通过串口向SIM900发送AT指令。车载终端安装在定位车辆中，通常使用车载12V直流电源终端给各部分供电。
定位信息接收：系统中的北斗定位模块输出数据遵循NMEA-0183标准，以北斗二代的协议输出定位信息。当车载终端开始定位后，控制模块需要从所述接收机传入的数据中提取出BDRMC数据帧，通过对数据帧中数据的提取和处理，完成定位信息的采集，定位信息接收流程如图3所示。
GPRS无线通信：车载终端的GPRS模块负责通过GPRS网络与监控中心进行数据交换，发送车辆的定位信息和接收监控中心控制命令。通信功能分为接收数据功能和发送数据功能。发送数据功能：ARM控制器使用串口控制GPRS模块连接远程服务器；在连接上远程服务器后，ARM将处理好的数据传送到GPRS模 块中，并控制GPRS模块将数据传送到远程服务器，GPRS数据接收流程如图4所示。
远程服务器：远程服务器是连接监控中心与车载终端的纽带，一方面负责接收车载终端的定位信息，将信息存储到数据库中，同时向用户车辆转发控制命令；另一方面与监控客户端通信，根据用户的请求，完成对数据的操作，并向用户响应数据库的操作结果，服务器接收消息的流程如图5所示。
监控客户端是整个车辆监控系统的核心部分，是系统面向用户的窗口。按照功能的不同，监控客户端可以划分为三个部分，如图6所示，所述监控客户端包括GIS功能模块、数据管理模块和通信模块，所述GIS功能模块用于实现地图显示操作、车辆实时定位、历史轨迹显示和行驶区域限制；所述数据管理模块用于实现用户访问登录、信息维护和历史记录查询；所述通信模块用于实现数据通信、远程监控以及报警。
GIS功能模块：GIS功能模块是整个客户端的基础，为可视化显示车辆位置提供了重要保证。GIS功能模块提供了一系列地图显示操作功能，例如：地图加载、地图放大、缩小、漫游，图层管理、位置査询等。实现了对车辆的实时定位、历史轨迹回放、区域限制等功能。
车辆实时定位：车辆实时定位是通过接收服务器数据库中车辆的当前位置信息，在图层中实现车辆图元的绘制。监控系统中，软件每隔10秒会更新一次车辆位置信息。为了保证软件运行效率，采用多线程方法实现实时定位功能，对每一辆汽车的绘制都在单独的线程中完成，实时定位功能程序流程如图7所示。
历史轨迹回放：历史轨迹回放功能是将指定车辆在一段时间内的行驶轨迹动态的在地图上显示，帮助客户观察车辆行迹。进行历史轨迹回放，首先需要选择用户车辆和回放时间段，根据选择的车辆和回放时问段从服务器数据库中获取符合条件的历史记录，历史轨迹流程如图8所示。
数据管理模块：数据管理模块在监控客户端中实现了用户登录、用户信息修改、用户信息査询、报警记录査询等功能，为用户査询和维护信息提供了一 种安全有效的手段。
通信模块：通信模块是监控客户端与远程服务器连接的桥梁，通过建立通信，实现了客户端数据的接收与发送。客户端对车辆的控制指令最终由服务器转发到指定车辆上，实现了真正意义上的远程监控。
系统车载终端上电后初始化串口、IO端口等。主控模块连接北斗卫星接收机、GPRS模块等。控制模块核心处理器分别通过串口与GPRS模块、北斗卫星接收机进行数据传输。系统上电后MXTOS2-200串口传输波特率固定设定为115200bps。MXTOS2-200第一次启动时，会有较长的搜星过程，即冷启动。搜星完成后，短时间内重新启动能够快速完成定位。通过串口向SIM900模块发送AT指令，SIM900GPRS连接远程服务器后，返回“CONNECT OK”，证明连接服务器成功。用户获得系统访问权限后，可进入系统总体界面。系统菜单包含系统初始化、重新登录系统、退出系统等功能。“地图”菜单包含地图切换、放大、缩小、图层管理等功能。“监控”菜单包含了远程监控、速度变化曲线、报警记录查看等功能。当系统处于实时监控状态时，右侧树状图可以直观显示当前所控制的所有车辆和司机。
本系统结合地理信息系统(GIS)的各种使用特征和优点，将北斗卫星定位系统应用到车辆定位监控系统之中，将移动车辆的实时位置显示在电子地图上，融合传感器技术、无线通信技术、地理信息技术，对车辆与驾驶员行驶进行管理，并实现了车辆监控、轨迹追踪、实时定位等功能。对于交通运输行业加强对移动车辆的管理和加快我国北斗卫星定位系统的推广应用具有现实意义。

Claims (9)

1.一种基于北斗卫星导航定位的车辆监控系统，其特征在于：包括北斗通讯系统、车载终端、GPRS通讯系统和监控中心，北斗导航系统与所述车载终端的数据输入端连接，北斗导航系统用于为所述车载终端提供定位服务，所述车载终端通过所述GPRS通讯系统与所述监控中心双向数据交互，用于将北斗导航系统提供的定位信息通过GPRS通讯系统传送给监控中心，并将监控中心上传的控制命令通过GPRS通讯系统传送给车载终端进行处理。
2.如权利要求1所述的基于北斗卫星导航定位的车辆监控系统，其特征在于：所述车载终端包括天线、北斗卫星接收机、控制模块、GPRS模块和电源模块，所述天线与所述卫星接收机的信号输入端连接，所述卫星接收机的信号输出端通过串口与所述控制模块连接，所述卫星接收机用于对天线接收到的导航电文进行解算，并将解算后的数据以标准协议的形式传送到所述控制模块；所述控制模块通过串口与所述GPRS模块连接，所述控制模块用于根据标准协议从所述接收机传送的数据中提取出经纬度信息、速度信息以及时间信息，并将提取出的数据按通信协议进行封装，并控制GPRS模块实现数据的发送和接收；所述GPRS模块用于通过移动数字网络向监控中心传送和接收数据；所述电源模块与所述车载终端中需要供电的模块的电源输入端连接，用于为其提供工作电源。
3.如权利要求2所述的基于北斗卫星导航定位的车辆监控系统，其特征在于：所述卫星接收机使用MXTOS2-200型板卡。
4.如权利要求2所述的基于北斗卫星导航定位的车辆监控系统，其特征在于：所述控制模块使用Cortex A8处理器。
5.如权利要求2所述的基于北斗卫星导航定位的车辆监控系统，其特征在于：所述GPRS模块使用SIM900型开发板。
6.如权利要求1所述的基于北斗卫星导航定位的车辆监控系统，其特征在于：所述监控中心包括远程服务器和监控客户端，所述车载终端通过GPRS通讯系统与所述远程服务连接，所述远程服务器通过有线网络与若干个监控客户端连接。
7.如权利要求6所述的基于北斗卫星导航定位的车辆监控系统，其特征在于：所述监控客户端包括GIS功能模块、数据管理模块和通信模块，所述GIS功能模块用于实现地图显示操作、车辆实时定位、历史轨迹显示和行驶区域限制；所述数据管理模块用于实现用户访问登录、信息维护和历史记录查询；所述通信模块用于实现数据通信、远程监控以及报警。
8.如权利要求7所述的基于北斗卫星导航定位的车辆监控系统，其特征在于：车辆实时定位是通过接收服务器数据库中车辆的当前位置信息，在图层中实现车辆图元的绘制，在监控客户端中软件每隔一定时间更新一次车辆位置信息，客户端采用多线程方法实现实时定位功能，对每一辆汽车的绘制都在单独的线程中完成。
9.如权利要求7所述的基于北斗卫星导航定位的车辆监控系统，其特征在于：历史轨迹显示是将指定车辆在一段时间内的行驶轨迹动态的在地图上显示，进行历史轨迹回放，首先需要选择用户车辆和回放时间段，根据选择的车辆和回放时问段从远程服务器数据库中获取符合条件的历史记录。
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