基于北斗与GPS双模车辆监控系统研究

秦国栋 王永慧

（嘉兴职业技术学院 机电与汽车分院，浙江 嘉兴 314036）

【摘 要】车辆监控系统是指利用卫星导航技术及无线通信技术，将车辆位置信息实时发送至运营平台的车载电子产品。目前，车辆监控系统均以GPS为主导，极少使用北斗系统。文章提出了基于北斗与GPS双模车辆监控系统的研究，主要意义是在保障消费者权益的前提下，发展我国自己的北斗导航系统，促进北斗卫星导航系统的应用推广。文章详细地介绍了车辆监控系统研究的内容及关键技术，为此类研究提供了有益的参考。

【关键词】车辆监控系统；双模；北斗；GPS

【中图分类号】U495 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2016）04-0030-03

车辆监控系统是指利用卫星导航技术及无线通信技术，将车辆位置信息实时发送至运营平台的车载电子产品。该运营平台能够提供定位跟踪、轨迹回放、数据回传、反劫防盗、信息发布等服务，广泛应用于出租车、物流车、“两客一危”车辆、工程车等行业车辆及部分乘用车[1]。

我国城市汽车保有量每年飞速增长，随之而来的是交通拥堵、车辆不易管理、严重的汽车盗抢现象。同时，企业对所使用车辆的监控需求明显增长，需要加强车辆管理、车辆调度、车辆信息采集等工作，来提高企业运营管理效率。在此背景下，全球定位系统（GPS）监控调度管理无疑是解决该问题的最有效的方法之一。基于GPS的车辆监控系统早已在世界范围内兴起并且使用范围逐步扩大，在中国这个人口和车辆大国的发展更是势不可挡[2]。

目前，车辆监控系统均以GPS为主导，极少使用北斗系统。而北斗导航系统是我国自主研发的定位系统，推广北斗系统是科研工作者义不容辞的责任。因此，研制一款基于北斗与GPS双模的车辆监控系统显得很有必要[3]。

1 研究内容

为提高目前车辆监控技术水平及积极推广北斗定位系统，本次研究的车辆监控系统主要利用中国北斗卫星导航系统、电子地图、移动通信网络、计算机通信及自动控制等技术，实现了用户、监控中心和车载终端之间的交互。车辆监控系统如图1所示，主要由车载防盗终端、无线通信网络、监控中心和用户手机3部分组成。监控中心服务器通过GPRS、Internet网络对车辆的状态进行全方位的实时监控和跟踪，也可发送控制指令来查询、设置车载终端的参数等；用户手机接收来自短信网关的一些必要的车辆警情信息，也可主动发送指令到短信网关，进而反饋到监控中心服务器处理，对车载终端信息进行设置和查询；当车辆的状态检测到异常时，车载终端把相应的数据信息通过移动网络传送到监控中心，再由短信网关发送到手机，从而智能、高效地实现优质的卫星定位、移動通信、远程控制、信息传输、防盗抢劫等功能。

2 系统功能

本系统主要具备报警功能、参数设置、远程设置和电源管理等功能。

2.1 报警功能

报警功能包括移位报警、剪线报警、震动报警、低电压报警等。

移位报警：当车辆处于设防状态时，若车辆移动距离超过设定的安全距离后，达到位移报警条件时，就会自动向用户手机发送报警。以车辆停的位置为原点，可根据需求设置移位报警距离。

剪线报警：当车辆处于设防状态时，车辆主电瓶被破坏或者车载终端的电源线被剪断，则自动向用户手机发送剪线报警。

震动报警：当车辆处于设防状态时，若车辆受到一定程度晃动后，且震动次数达到设定震动报警条件，并在默认时间内未撤防时，就会自动向用户手机发送震动报警。

低电压报警：当车辆处于设防状态时，由电池单独供电时，如果内部电池电压低于一定值后，就会自动向用户手机发送低电压报警。

2.2 远程操作

远程操作包括单次点名、定位监控、自动上传、盲区补传、终端重启、位置查询、轨迹回放等功能。

单次点名：车辆被点名后，会向监控中心自动上传最近一次的位置信息。

定时监控：车载终端按照管理人员设定的时间，在车辆熄火后自动向监控中心上报位置信息。

自动上传：车载终端按照管理人员设定的时间，在ACC开启或者检测到警情后，自动向监控中心上报位置信息。

盲区补传：车辆行驶到移动信号盲区，会自动存储定位数据，待移动信号恢复后自动向中心上传位置信息。

终端重启：远程重新启动车载终端。

位置查询：通过监控中心管理系统后台、登录网页平台及通过短信发送指令，查询车辆的位置。

轨迹回放：当需要查询一段时间内的车辆形式记录时，可通过监控中心管理系统后台或登录网页平台的方式进行查询。

2.3 其他功能

其他功能包括参数设置和电源管理2个部分。

参数设置：包括预设报警号码、删除报警号码、设防与撤防、震动报警参数设置、移位报警参数设置等；可通过手机SMS（短信）进行设置，也可由监控中心进行远程设置。

电源管理：包括省电模式、短路保护、电源极性保护和宽电压范围电路设计。

3 关键技术研究

3.1 车载监控终端

车载监控终端是本系统的核心，负责接收卫星定位信息并对其进行处理，采集有关车辆状态信息的数据，并把这些数据通过网络，按照通信协议，传送到监控中心，监控中心把必要的信息传送到用户手机。同时，车载监控终端接收也可来自监控中心或用户手机的命令，分析并执行[4]。

车载监控终端由GPRS模块、北斗（兼容GPS）定位模块、检测模块、电源模块等几个部分模块组成。车载防盗终端框图如图2所示。

3.2 监控中心和用户手机

监控中心由计算机和监控软件组成，搭建一个结合地理信息系统的数据库平台。监控中心接收车载防盗终端上传的车辆位置、状态等信息，进行相应的数据处理后，与监控计算机的GIS电子地图进行匹配，并在电子地图上实时显示车辆的位置，还可以根据需要显示车辆轨迹，对于车辆防盗终端检测的报警信息给以报警提示，这样监控中心就可以直观实时地掌握车辆的动态信息。监控中心有大型数据库的支持，因此可以同时对车辆的数据进行记录和存储，以便事后查询。除了接收车载终端的上传数据外，监控中心还具有下发命令的功能。监控中心框图如图3所示。

用户的手机可接收到车载防盗终端和监控中心发过来的信息，提示车辆的状态，也可以通过用户手机对车辆进行远程控制。

4 总结

基于北斗与GPS双模车辆监控系统的研究主要意义是在保障消费者权益的前提下，发展我国自己的北斗导航系统，促进北斗卫星导航系统的应用和推广。本次研究突破现有监控设备体积大、功耗大的难题，设备全功耗为30 mW，是普通GPS方案的1/3，并支持休眠功能，休眠状态下的功耗更低。系统还突破汽车在复杂隐蔽环境下的快速、精确定位，解决了漂移问题。在无A-GPS功能下，平均冷启动时间为35 s，在A-GPS功能下，平均冷启动时间缩短为15 s。

参 考 文 献

[1]陈雷，丁晓明，赵惠芳，等.GPS/GPRS车辆监控系统中移动终端的开发[J].现代电信科技，2004（1）.

[2]汪健，邬群勇，罗建平.基于GIS/GPS/GPRS的公共服务车辆监控系统研究[J].宁夏大学学报（自然科学版），2013（1）.

[3]辛德奎，黄操军，甘龙辉.基于北斗和GPS的双模田间作业机车定位系统[J].江八一农垦大学学报，2014（1）.

[4]朱常其，孙希延，纪元法.北斗/GPS双模射频接收模组的设计与实现[J].电子技术应用，2014（5）.

[责任编辑：钟声贤]

【基金项目】浙江省教育厅高等学校访问工程师校企合作项目（浙教办高科〔2015〕99号）

【作者简介】秦国栋，男，河南武陟人，硕士，嘉兴职业技术学院讲师，研究方向：嵌入式设计。