基于北斗短报文通信的车辆监控系统的设计与实现

江苏建筑职业技术学院学报

ＪＩＡＮＧＳＵ　ＶＯＣＡＴＩＯＮＡＬＩＮＳＴＩＴＵＴＥＯＦＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＡＬＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　　　　　

Ｖｏｌ．１９№．２Ｊｕｎ．２０１９

基于北斗短报文通信的车辆监控系统的设计与实现

唐守龙

（南京天鸿辰芯电子科技有限公司，江苏南京２１００１２）

摘　要：为解决在手机信号不稳定，或是手机信号缺失的情况下，通过北斗卫星对车辆位置进行实时准确的监控问题，设计开发了一套基于北斗短报文通信技术的车辆位置监控系统．该系统包括带有缓存机制的北斗平台接收机、位置监控平台软件和安装在车辆上北斗卫星短报文通信设备．测试结果表明，在多个北斗设备同时发送位置信息时，该系统可以并行接收，并能够监控车辆的位置及运行轨迹．

关键词：北斗短报文通信；北斗接收平台；手机信号盲区；车辆监控中图分类号：ＴＰ２７７；ＴＮ９２７．２　　

DOI:10.19712/j.cnki.jsjyxb.2019.02.006

文献标志码：Ａ（）文章编号：２０９５５５０２０１９０２０２３４　３　０　０

Ｄｅｓｉｎａｎｄｉｍｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｖｅｈｉｃｌｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｓｓｔｅｍ　　　　　ｇｐｇｙ　

ｏｎＢｅｉｄｏｕｓｈｏｒｔｍｅｓｓａｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｂａｓｅｄ　　　　　ｇ

ＴＡＮＧ　Ｓｈｏｕｌｏｎｇ（，，Ｎ，ＮａｎｉｎＨｏｎｓｔａｒｓＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＴｅｃｈｎｏｌｏＣｏ．Ｌｔｄ．ａｎｉｎＪｉａｎｓｕ２１００１２，Ｃｈｉｎａ）　　　ｊｇｇｇｙｊｇｇ　　：ｒｏｂｌｅｍｏｓｉｔｉｏｎＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｏｆｒｅａｌｔｉｍｅａｎｄａｃｃｕｒａｔｅｖｅｈｉｃｌｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｂ　　　　　　　－　　　　　ｐｐｇｙ　Ｂｅｉｄｏｕｈｏｎｅｈｏｎｅｓａｔｅｌｌｉｔｅｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｕｎｓｔａｂｌｅｍｏｂｉｌｅｓｉｎａｌｏｒｌａｃｋｏｆｍｏｂｉｌｅｓｉ　　　　　　　　　　　　　　　－ｐｐｇｇ

，ｏｓｉｔｉｏｎｎａｌａｖｅｈｉｃｌｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｓｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＢｅｉｄｏｕｓｈｏｒｔｍｅｓｓａｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌ　　　　　　　　　　－ｐｇｙｇ　ｌａｔｆｏｒｍｏｉｓｄｅｓｉｎｅｄａｎｄｄｅｖｅｌｏｅｄ．ＴｈｅｓｓｔｅｍｉｎｃｌｕｄｅｓＢｅｉｄｏｕｒｅｃｅｉｖｅｒｗｉｔｈｂｕｆｆｅｒｍｅｃｈａ　　　　　　　　　　　－ｐｇｙｇｐｙ　

ｏｓｉｔｉｏｎｌａｔｆｏｒｍｎｉｓｍ，ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｓｏｆｔｗａｒｅａｎｄＢｅｉｄｏｕｓａｔｅｌｌｉｔｅｓｈｏｒｔｍｅｓｓａｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　　　　　　　　ｐｐｇｇ　ｉｎｓｔａｌｌｅｄｏｎｖｅｈｉｃｌｅｓ．Ｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｓｔｅｍｃａｎｒｅｃｅｉｖｅａｎｄｍｏｎｉｔｏｒｅｕｉｍｅｎｔ　　　　　　　　　　　　　ｙｑｐｔｈｅａｎｄｔｒａｅｃｔｏｒｏｆｖｅｈｉｃｌｅｓｉｎｗｈｅｎｍｕｌｔｉｌｅＢｅｉｄｏｕｄｅｖｉｃｅｓｓｅｎｄａｔｏｓｉｔｉｏｎａｒａｌｌｅｌｏｓｉｔｉｏｎｓ　　　　　　　　　　　　　ｊｙｐｐｐｐ　ｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ．　　：Ｂ；ＫｅｗｏｒｄｓｅｉｄｏｕｓｈｏｒｔｍｅｓｓａｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＢｅｉｄｏｕｒｅｃｅｉｖｉｎｍｏｂｉｌｅｓｉｎａｌｂｌｉｎｄｌａｔｆｏｒｍ；　　　　　　ｇｇｇｐｙ　　；ｚｏｎｅｖｅｈｉｃｌｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎ　ｇ

ＰＲＳ网络的车辆位置监控方案已非常　　基于Ｇ

成熟，车辆安装卫星定位追踪器，通过ＧＰＲＳ网络向平台回传位置，监控平台可实时观测车辆位置及

］１２－对车辆的监控管理非常有效［目前的行驶轨迹，．

车辆监控方案基本上都是基于ＧＰＲＳ网络实现位

置回传的，但是对于某些运输车辆，有可能行驶在此时就无法通过ＧＰＲＳ网络无法覆盖的区域，

［］

从而造成监控空ＧＰＲＳ网络实时上报位置信息３，

４］

，白．本文利用北斗卫星短报文通信功能［通过在车辆上安装北斗卫星短报文通信设备，提出了一套车辆位置监控解决方案，解决了在手机信号不稳定，或是手机信号缺失的情况下，通过北斗卫星进行车

收稿日期：２０１９０３２１－－作者简介：唐守龙，男，山东邹城人，高工，博士研究生，主要

研究方向为射频芯片及电路、北斗卫星定位通信．

：１Ｅａｉｌ１５７０１１３４０＠ｑ．ｃｏｍ　ｍｑ

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江苏建筑职业技术学院学报　　

第１９卷

辆位置监控，并提供北斗短报文通信功能，实现报平安的应急通信服务．

２　北斗接收机及监控平台设计

普通的北斗短报文接收机一般都是由北斗通

５］

，信模块和供电电路组成［北斗通信模块的串口直

１　总体方案设计

北斗车辆监控系统总体方案如图１所示．

接与电脑相连实现短报文的通信，如图２所示．

图２　普通的北斗短报文接收机

图１　北斗车辆监控系统总体方案

Ｆｉ．１ｖｅｒａｌｌｓｃｈｅｍｅｏｆＢｅｉｄｏｕｖｅｈｉｃｌｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｓｓｔｅｍ　Ｏ　　　　　ｇｇｙ　

Ｆｉ．２　ＯｒｄｉｎａｒＢｅｉｄｏｕｓｈｏｒｔｍｅｓｓａｅｒｅｃｅｉｖｅｒ　　　ｇｙｇ　

　　指挥平台硬件由北斗接收机和高性能的服务

器构成，北斗接收机通过串口线与服务器相连，北斗接收机采用外置天线，需把天线安装到楼顶空旷的地方．服务器上运行Ｗｉｎｄｏｗｓ版的指挥平台软件，可以接收车载北斗终端上报的位置信息和短报文通信信息，同时可向终端单独发送短消息，也可以向所有终端广播消息．

被监控车辆安装车载北斗用户终端，车载北斗用户终端是一体式的北斗短报文收发机，可以自动向平台报告位置，同时可以通过蓝牙与手机进行短报文通信．终端内置电池，断电ＡＰＰ连接，可工作１０ｈ．

该系统实现的功能：

）车辆定时通过北斗卫星向平台报告位置．１

）车辆之间可以通过北斗卫星进行短报文２通信．

）指挥平台向所有车辆广播信息．３）指挥平台可以监控车辆间的短报文通信．４

　　图２中的北斗短报文接收机把北斗通信模块

接收到的短报文信息，直接发送给电脑，但是，当接收机收到多个信息时会出现信息丢失的情况，因此，普通的北斗短报文接收机不适用于本文的车辆监控方案．为此，设计开发了一款带有缓存机制的北斗平台接收机，接收机框图如图３所示．

图３　新型的北斗平台接收机Ｆｉ．３　ＮｅｗＢｅｉｄｏｕｒｅｃｅｉｖｅｒｌａｔｆｏｒｍ　　　ｇｐ

　　北斗通信模块接收下来的短报文首先输入给单片机，单片机将收到的短报文信息先缓存到存储器中，然后再由读取进程从存储器中读出信息，输出给电脑，单片机的处理速度越快，同时接收的位置信息就越多．北斗接收机将接收下来的短报文通过串口送至电脑，电脑上运行北斗位置服务监控平台，平台软件运行的流程如图４所示．

图４　平台软件运行流程

Ｆｉ．４　Ｐｌａｔｆｏｒｍｓｏｆｔｗａｒｅｏｅｒａｔｉｏｎｒｏｃｅｓｓ　　　ｇｐｐ

第２期

唐守龙：基于北斗短报文通信的车辆监控系统的设计与实现

２５　

　　当收到串口传来的数据后，

平台会进行数据解析，判断当前的数据是哪种格式数据，若判断是位置数据，则直接显示在地图上．若判断是短信数据，则显示到收件箱里．若判断是ＳＯＳ数据，则显示在地图上并进行闪烁提示报警信息．

北斗位置服务监控平台如图５所示．

图５　北斗位置监控平台

Ｆｉｇ．５　Ｂｅｉｄｏｕ　ｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　

ｐｌａｔｆｏｒｍ　　北斗位置监控平台可实现如下功能：

１）对北斗终端的位置监控功能．北斗终端可自动按照预定时间周期，向监控平台上报位置信息．２

）与北斗终端短报文通信．可向任一北斗终端发送短报文信息，并能接收北斗终端发来的短报文信息．

３）北斗终端ＳＯＳ功能．

接收北斗终端发来的ＯＳ信息，进行报警．４）实现用户管理功能．提供管理员和普通用户登录功能，对普通用户进行权限设置．

５

）平台自检功能．平台可定期自检，检查北斗设备的信号和发射功能是否正常．

　车载北斗终端

本方案采用的北斗车载一体机ＨＳ８２６［５］是针

对行业应用推出的基于北斗系统的一体化集成设备．该设备包括北斗ＲＤＳＳ／ＲＮＳＳ多模天线、射频基带一体化模块、单片机控制模块、防尘防水外壳和通用电源数据航空接口．设备采用北斗ＲＮＳＳ双模定位，北斗ＲＤＳＳ短报文通信，支持蓝牙数据传输，具有ＳＯＳ一键求救功能．终端内置大容量电池，具有功耗低、可靠性高、安装调试简单等优点，可满足用户在陆地上对卫星导航的精确定位和短报文通信的要求．

北斗车载一体机具有如下典型特征：

１）内置北斗ＲＮＳＳ定位模块，支持北斗／ＧＰＳ组合定位方式．

２）内置大功率北斗短报文通信ＲＤＳＳ模块，提供全天候数据通信和紧急定位．

３）支持蓝牙连接．４）提供ＳＯＳ一键求救功能．

５）提供电源指示灯、卫星指示灯、蓝牙指示灯、充电指示灯．

６）内含大容量电池，无外接直流电源也可工作．

７）

集成单片机控制电路，接口简单，易于操作．８）一体密封式外壳设计，坚固耐用，达到ＩＰ６５标准．

９）工作温度范围：－２０～＋６０℃．１０

）通用航空头接口，配有强磁，安装简单．北斗车载终端配有电源按键及指示灯，插上电源线立即开机，拔掉电源线立即关机．插上外接电源的同时给内置电池充电，充电过程中，电源指示灯快闪；充满电时，指示灯常亮．没有外接电源时，长按电源键超过３ｓ，开机，电源灯亮；再长按超过３ｓ，关机，电源灯灭．内置电池低电量时，电源指示灯慢闪．终端采用２芯接口的航空插头，方便供电和充电使用．

终端设计蓝牙指示灯作为蓝牙状态指示灯使用，蓝牙连接成功，指示灯亮；蓝牙断开，指示灯灭．位置上报指示灯表示位置上报状态，位置上报时指示灯亮；没有位置上报时指示灯灭．终端上的卫星信号满足通信需求时，卫星信号灯亮；不满足通信需求时，卫星信号灯灭．

　测试结果

将车载北斗终端安装在车辆上，实地测试结果如图６所示．

图６　北斗位置监控测试结果

Ｆｉｇ．６　Ｂｅｉｄｏｕ　ｌｏｃａｔｉｏｎ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　

ｔｅｓｔ　ｒｅｓｕｌｔｓ　　测试结果表明，

位置服务监控平台可以监控到车辆的行驶轨迹，非常适用于手机信号盲区的车辆位置监控．

Ｓ４３２６　

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第１９卷

５　结论

本文设计了带有缓存机制的北斗平台接收机，通过在车辆上安装北斗卫星短报文通信设备，构建出一套车辆位置实时监控解决方案，适用于行驶在公网缺失区域的货运车辆、勘探车辆以及特殊车辆的位置监控、应急通信以及定点救援等领域．参考文献：

［］陈淑荣，剧季．基于Ｇ１ＰＲＳ传输的车辆远程监控　罗成，

］：微型机与应用，及行驶轨迹优化［Ｊ．２０１７，３６（１１）６０－６３．

［］，２ＨＡＨＡＤＩＨＩＨＡＩＤＥＲ　Ｈ　Ｔ，ＭＵＨＳＥＮＤ　Ｈ．Ｖｅｈｉ　Ｓ　　　－ｃｌｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｂａｓｅｄｏｎＧＳＭｔｅｃｈｎｏｌｏｆｏｒｓａｆｅｔ　　　　　ｇｇｙｙ　　［］：ＭｓｅｃｕｒｉｔＪ．ＩＯＰＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅＳｅｒｉｅｓａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉａｎｄ　　　　－ｙ，（）ｅｎｃｅａｎｄＥｎｉｎｅｅｒｉｎ２０１８，４３３１．　　ｇｇ

［］基于北斗的远程作战车辆监控系统研究［３Ｄ］．　刘晓伟．

武汉理工大学２０１３．

［］刘瑞华，王剑，等．基于北斗Ｒ４ＤＳＳ的通用航空　朱一龙，

］：监视系统设计与实现［航空科学技术，Ｊ．２０１８，２９（２）５５６０．－［］王尔申，唐远江，等．便携式北斗通信定位终端５　王延文，

］（）：电子器件．系统的研究与设计［Ｊ．２０１７６８０８３．－（编辑：司元雷）

（上接第１１页）

３　结论

试验采用平行布置ＦＢＧ宏应变传感器监测Ｔ形简支梁，分析了单元曲率变化，并进一步用有限积分法计算出了节点的挠度值，与ＬＶＤＴ实测值比较．

）通过曲率分布用有限积分法计算挠度，过程１简单，在运算基础上套用公式，比较实用，曲率分布较复杂的情况下可以实用该方法．

）用试验的方法验证了有限积分法的可行性，２

取得的效果与实测值较接近，能够体现出构件的变形情况．

由于试验条件的限制，测ＬＶＤＴ布置了６个，点数据不够充分；试验中ＦＢＧ标距都为５００ｍｍ，预设标距与精度的关系需要进一步研究；计算长度为４ｍ的简支梁划分８个单元是否合理，在构件的划分单元数量上缺少研究．参考文献：

［］１ＩＬＬＫ　Ｏ，ＦＵＪＩＩＹ，ＪｏｈｎｓｏｎＤＣ，ｅｔａｌ．Ｐｈｏｔｏｓｅｎｓｉｔｉｖ　Ｈ　　　　　－：Ａｉｔｉｎｏｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｗａｖｅｕｉｄｅｓｌｉｃａｔｉｏｎｔｏｒｅｆｌｅｃ　　　　　－ｙｐｇｐｐ　

，ｔｉｏｎｆｉｌｔｅｒｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＡｌｉｅｄＰｈｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ　　　　ｐｐｙ（）：１９７８，３２１０６４７６４９．－［］２ＥＹ　Ｗ　Ｗ，ＭＥＬＴＺＧ，ＧＬＥＮＮ　Ｗ　Ｈ．ＦｉｂｅｒＯｔｉｃ　ＭＯＲ　　ｐ

，１ＧｒａｔｉｎＳｅｎｓｏｒｓ［Ｊ］．ＰｒｏｃＳｉｅ９９０，１１６９Ｂｒａ　ｇｐｇｇ　　（）：９６９８１０７．－［］３ＮＤＥＺＡ，ＭＯＲＳＥＴＦ，ＭＥＮＤＥＺＦ．Ａｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ＭＥ　　　　ｐｐ

ｅｍｂｅｄｄｅｄｏｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｓｅｎｓｏｒｓｉｎｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄＣｏｎｏｆ　　　　　　　－ｐｃｒｅｔｅｂｕｉｌｄｉｎｓａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ［Ｃ］．ＳＰＩＥ，１９８９，１１７０：　　　ｇ６０６９．－［］曹长城，王大鹏．光纤光栅传感器监测混凝土４　田石柱，

］：简支梁裂缝的实验研究［中国激光，Ｊ．２０１３，４０（１）２１２２１６．－［］等．分布式长标距Ｆ５ＢＧ传感　郭宗莲，张宇峰，陈紫妍，

］技术在桥梁结构监测中的应用研究［世界桥梁，Ｊ．（）：２０１５１７０７４．－［］庞香润，田石柱．基于长标距Ｆ６ＢＧ拓扑阵列动　王大鹏，

］激光与光电子学进展，态响应的参数识别研究［Ｊ．（）：２０１７，５４７０７０６０２．

［７］ＲＡＮＫＯ，ＤＡＮＩＥＬＥ．Ｆｉｂｅｒｏｔｉｃｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｓｔｒｕｃ　Ｂ　　　　－ｐ

：Ｊｔｕｒａｌｅａｌｔｈｏｎｉｔｏｒｉｎ．Ｃｈｉｃｈｅｓｔｅｒｏｈｎ　ｈ　ｍｇ［Ｍ］，，Ｌｔｄ２００７．Ｗｉｌｅ＆Ｓｏｎｓｙ

［］用有限积分改进混凝土构８　赵玉星，陈辉，吴荣鲲，等．

］（）：件的挠度计算［工业建筑，Ｊ．２０１２，４２１８９９３．－［］刘洪富，吕甲朋．用有限积分计算曲率复杂分布９　赵玉星，

］，（）：下的结构挠度［力学与实践，Ｊ．２０１２３４２１９２３．－（责任编辑：梁赛平）