基于北斗二号和GPRS的物资运输监控系统

摘要 根据实际需求，提出了物资监控系统应具有的功能。介绍了北斗二号的定位原理和GPRS通信原理，在此基础上对监控系统的监控中心和终端机进行了设计。文中设计的物资运输监控系统具有定位精确、价格低廉、简单实用的优点，在物资运输监控领域具有广范的应用空间。
关键词 北斗二号；GPRS；监控系统

1 系统功能
1．1 物资监控和管理
系统可以对物资的位置、速度、方位、状态进行监控，对物资的出入库、运输过程、运达情况、消耗情况进行全程掌握。系统管理平台设置有各类动态和静态信息数据库，终端机上报的位置信息由管理平台进行存储，用户可根据地图、时间段、回放速度对运输物资车辆的行驶轨迹进行回放。车辆的历史轨迹包含了时间、地点等多种信息、为事后的数据分析和物资管理以及新物资运输方案的制定提供了有力支持。
1．2 运输定位和导航
系统终端机接收北斗卫星信号，获得物资实时位置，并向监控中心发送位置、行驶速度、方向和状态数据，从而在物资监控中心得知所运物资的动态。利用北斗卫星定位导航系统对运输物资的车辆提供导航服务，同时物资监控中心根据道路通行情况，为车辆选择最佳的运输路线，及时掌握道路损毁和通行情况，根据需要随时调整运输路线，保证运输任务顺利完成。
1．3 安全防范
物资遇到危险或紧急情况后，可以触动车内的报警开关，终端机立即报告车辆的位置、速度、状态等，并发出报警信号，监控中心弹出报警幕，以红色警示提醒值班人员运输物资遇险。系统平台自动显示求救物资的信息，可根据指令打开单向语音监听装置。求助状态可由系统平台解除。对运输特殊物资的车辆可设置限制速度、温湿度、车辆倾斜度等特殊条件。一旦超过限速设置，终端会向用户监管中心自动报警，车上有声音提示，监控中心人员也会提示该物资出现危险报警。车辆在执行任务前，可以根据需要，指定行驶区域或路线。当车辆行驶中偏离区域或路线时，监控软件会发出警报，管理人员就会及时通知车辆及时纠正。物资在运输前，可以根据需要，对车辆开门的时间或地点进行设置。在车辆未按规定开门时，车载终端将发出报警。
1．4 电子地图功能
可对当前地图进行放大与缩小操作，以便了解整个地区的总体情况和某个区域的详细情况。电子地图对不同的地物具有不同的编码，在地图上以其特定的方式和颜色显示，值班员可以根据爱好和需要自行配置显示方案。地图上可以显示路名、建筑物名称等标注信息，值班员可以根据需要隐藏或显示标注。电子地图在移动时，路名可以动态显示位置，保证路名处于可见状态。电子地图在缩放时，相邻标注可以自动避让，保证注记不被压盖。可进行地理位置、建筑物的查询，以及该位置附件空车、重车、所有车辆的查询。

2 “北斗二号”和GPRS原理
2．1 北斗二号定位原理
北斗二号卫星定位系统是我国独立研制的新一代卫星导航系统，该系统于2004年开始建设。在体制上北斗二号卫星和美国的GPS、俄国的Glonass和欧盟建设中的Galileo一样，同属于RNSS(Radio Navigation Satellite System)。
“北斗二号”导航定位系统通过测量卫星至用户的信号传播延迟，利用测距原理实现导航定位。通过3颗卫星测距，得到用户至卫星的距离，确定两维位置；再通过增加第4颗卫星的测量，可以计算三维位置和时间。该系统由地面段、空间段和用户端组段构成，采用CG3200坐标系，以北斗时为系统时间基准。正在建设的“北斗二号”卫星导航系统空间段，将由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成，作为无源导航卫星，不同于第一代有源导航，可以为需要导航的用户带来安全。该卫星提供两种服务方式，即开放服务和授权服务。开放服务是在服务区内免费提供定位、测速和授时服务，定位精度为10 m，授时精度为50 ns，测速精度为0．2m／s。授权服务是向授权用户提供更安全的定位、测速、授时和通信服务。
和其他定位系统一样，北斗二号卫星系统的所有功能最终都是通过用户设备实现，因此用户设备是系统的一个重要组成部分。从应用对象区分，用户设备包括手持、车载、舰载以及嵌入式等，个人、车辆、舰船等移动载体提供导航定位、报文通信和授时业务。而从功能上，用户设备则分为基本型、授时型等多种类型。“北斗二号”卫星星座图如图1所示。