基于北斗定位的物流监测系统的设计与实现

时间：2024-05-19

李海玲华佳张星波

【摘要】物流的广泛应用和快速发展对物流的運营效率和质量及安全性提出了更高的要求，特别是对于贵重物品的托运。人们希望货物在快速安全到达目的地的基础上，可以随时查询货物到达的具体位置，确认运输途中货物是否被非法打开过等等。基于此，本文使用物联网开源架构Luat，结合Air810中的北斗及其他模块实现了对物流的实时定位监测并预警。

【关键词】物流；北斗；物联网架构Luat；Air810模块

中图分类号： E234 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）01-0079-002

【Abstract】The extensive application and rapid development of logistics have put forward higher requirements on the operation efficiency and quality and safety ， especially for the consignments of valuables. People want to be able to query the location of the consignments at any time on the basis of a quick and safe arrival， and confirm whether the consignments has been illegally opened in transit ，and so on. In view of this，the article uses IoT open source framework Luat， combining Bei Dou modules and other modules in the board Air810 to achieve the real-time monitoring and early warning of the logistics.

【Key words】Logistics； Bei Dou Navigation Satellite； Luat； Air810 Module

0 引言

随着社会经济的发展，物流行业所扮演的角色越来越重要。现代物流需要现代化的信息系统支持，在为货主提供尽可能详细的信息和咨询服务的同时，应进一步提高物流系统的运营效率和质量及安全性，增强我国第三方物流企业的科技含量和竞争力。在中国号称是5A级进行货物运输的物流企业德邦物流，据其官方网站显示，截至2017年9月，公司的网点近10000家，服务网络覆盖全国34个省级行政区，全国转运中心总面积超过120万平方米[1]，为客户提供了优质可靠及时的服务。然而他的业务也存在物流成本高、机械化程度不高、网点分布失调等问题[2]。

另外，如果客户希望全程实时跟踪查询自己的货品到达什么位置，而非只是到了哪个网点，再有，货物在运输过程中有没有被打开过如何知晓，特别是对贵重物资或涉密物件尤为重要。鉴于此，本文使用北斗定位技术，对托运物品实现全程实时跟踪定位监测。

1 北斗卫星导航系统（BDS）

1.1 北斗系统简介

北斗卫星导航系统是中国自行研制的卫星导航系统，它和美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯全球导航卫星系统（GLONASS）及欧盟伽利略定位系统（Galileo）被联合国卫星导航委员会认定为全球卫星导航系统四大核心供应商[3-4]。

北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成[5-6]，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具有短报文通信能力。

1.2 定位原理

因为卫星的位置精确可知，在接收机对卫星观测中，可以得到卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离公式和3颗卫星，能组成3个方程式并解出观测点的位置，此即三球交汇定位。

北斗的试验系统完全基于三球交汇定位，之后的北斗卫星导航系统除了使用新的技术外，也保留了这项技术。此外，如果空中有足够的卫星，用户终端可以接收多于4颗卫星的信息时，可以将卫星以4颗为一组分成多个组，从而列出多组方程，然后通过一定的算法挑选误差最小的那组结果，就能够提高定位精度，满足不同需求[7-8]。

2 监测系统的设计与实现

本物流监测系统的设计和实现由软、硬件两大部分组成，硬件选用Air810模块，软件采用Luat开源架构[9]。

2.1 Air810

Air810模块是基于MTK2503平台设计，其核心芯片是物联网芯片MT2503。MT2503是高集成度体积小巧的系统级封装芯片，支持GPS和北斗多重卫星定位系统，还集成了2G调制解调器。加上有全球卫星导航系统（GNSS）的加持，MT2503具备GNSS秒速定位功能和极低耗电精准轨迹追踪功能。北斗、GPS、GLONASS等多星系定位支持让MT2503定位绝无死角，而且快速又准确。正是因为这些优势，MT2503广泛应用在共享单车、车载定位终端、心电血压监测智能手表和儿童智能手表等方面。

Air810是四频段GSM/GPRS+GPS模块，其工作频段是：GSM850MHz，EGSM900MHz，DCS1800MHz，PCS1900MHz，GPS支持GPS、GLONASS、SBAS、Galileo和北斗，支持GPRS多时隙等级l2和GPRS编码格式CS-1，CS-2，CS-3，CS-4。

Air810模块的体积很小，具有26.0mm×19.5mm×2.5mm的超小尺寸，并采用了省电技术，电流功耗在睡眠模式下低至2.6mA，内置有32Mb Nor Flash和32Mb SRAM。该板子是贴片式模块，采用LCC封装，有丰富的硬件接口，内部还集成有GPS低噪声放大器，SAW滤波器，外部只需很少的外围器件就能使用。另外，模块内置有速度传感器和陀螺仪等，可以有效的监测移动方向和速度。加上模块支持的多种卫星系统，使得定位更加精确。这些特性使其在物流定位中非常方便适合。

2.2 Luat软件架構

Luat是Lua+AT，它是上海合宙通信科技有限公司推出的物联网开源架构，依托于通信模块可做快捷的开发。Luat软件架构支持多平台、多制式、多型号，可以C，可以Lua，也可以AT，开发简单快捷稳定，非常适合独立开发的开源平台。它分为底层软件和上层Lua脚本两个部分：

底层软件，也叫基础软件（core），用C语言开发完成，内嵌了Lua虚拟机[10]，支撑Lua环境的运行，对Lua脚本通过虚拟AT口发出的AT命令进行解析。Air810底层软件不开源；

上层软件（script），采用Lua脚本语言编写，把AT命令封装成API，并实现各种功能应用。一个完整的项目脚本由lib目录中的“库脚本”和用户自己编写的“应用脚本”组成。

两部分缺一不可，一起运行于模块之中，从而完成各种功能和应用。

2.3 实现过程

基于北斗的物流监测系统利用Air810中的串口、GPRS、GSM通信、北斗定位及其他模块，结合Luat实现我们所需要的判断、定位、信息查询和传输等功能。

Air810上电后，其北斗定位模块每隔很短的时间会返回一定格式的数据帧，并向服务器上传一次当前的位置、时间等信息，当用户随时想查询物品状态时，可以通过网络向服务器发送请求，服务器将结果反馈到板子，板子将当前的状态、位置、时间等信息发送给用户。

当货物被封装或授权打开，其时间、位置等相关信息被记录到服务器，若货物未经用户同意打开，即刻向用户手机发送异常短信，报告当前时间、位置等信息，并将相应信息记录到服务器。

基于北斗定位的物流监测系统设计实现后，经过多次调试，已经初步具备定位、安全、稳定等特点。

3 结语

物流的广泛应用和快速发展对物流的运营效率和质量及安全性提出了更高的要求，本文使用合宙的物联网开源架构Luat，选用其Air810中的北斗及其他模块做到了对物流的实时定位监测，实现了能随时查询货物到达的具体位置以及运输途中货物是否有被非法打开过的监测等等功能，这对重要物资的托运尤为重要且有必要。