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【摘 要】文章基于北斗技术研究适用于交通运输业的交通物流物联网北斗终端，通过对终端架构和功能进行总体介绍，分析其关键技术，详细描述了终端在交通物流业的创新性功能的应用，整合应用交通物流中的业务信息资源，以达到实现智能交通物流运输过程中的多状态参数采集、实时精准定位、智能监控和预警、信息交互等功能。
【关键词】北斗；硬件终端；交通物流；物联网
【中图分类号】TP391.48 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2016）10-0022-03
0 引言
中国北斗卫星导航定位系统（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）是我国自主研发的一个全球卫星导航系统，具备定位、导航、授时、通信等功能，并广泛应用于多个行业和领域。系统可以实现在全世界范围内全天候地为各类型用户提供高可靠定位、高精度、导航、授时服务，还具备短报文通信功能、差分和完好性服务特色[1]。其中，双向通信功能非常适合于车辆监控系统，是北斗系统与GPS相比的优势所在[2]。
北斗导航系统不仅可以提供像GPS一样的导航服务，而且还有独特的短报文通信功能，因此作为国产化的导航系统北斗智能物流终端，会随着时间的推移逐步在物流行业的导航定位中得到广泛应用[3]。
在此背景下，本文针对基于北斗技术研发的交通物流物联网北斗终端进行介绍，以车辆为服务对象，遵循“北斗/物联网技术—融合北斗/GPS、GIS应用—集成技术开发”的技术路线，为车辆运输提供集“信息采集—定位—监控—在线交互”为一体的智能化运输监控追踪解决方案。
1 终端介绍
交通物流物联网北斗终端在北斗技术和物联网技术的基础上研发具有加密和低功耗功能的北斗终端产品。通过在北斗技术的基础上联合GIS关键技术共同实现终端功能和嵌入式系统的衔接，并对接手机客户端APP，实现终端功能业务的可视化应用和管理。具体的终端架构图如1所示。
交通物流物联网北斗终端在设计过程中设置了多个单元模块，以便对整个流程的信息交替进行应用和处理。其中终端模块的设计包括北斗卫星定位模块、GPRS模块、多媒体模块、数据采集模块、监控模块、人机交互模块和多接口接入模块。各个模块之间衔接应用，共同实现终端功能的转接。
2 总体架构及关键技术
2.1 总体架构
在交通物流物联网北斗终端的开发研究中，通过建设一个支撑终端的智能管理系统，把北斗终端、智能管理系统及终端嵌入式系统以软硬件融合的方式融合，以北斗导航技术为主要支撑技术，结合地理信息系统、数据库技术、无线通信技术、移动泛应用技术等，以及蓝牙、传感器、视频、智能手机等设备的接入，共同完成交通物流运输过程中的业务信息资源整合应用和功能实现。具体的架构图如图2所示。
（1）接入层：提供通用标准数据接口，以供蓝牙、传感器、智能手机、视频、语音、通信、网络等设备的接入。
（2）应用层：配套系统和终端及终端嵌入式系统联合应用实现多类状态数据采集、精准定位等功能，并支持移动客户端接入。
（3）服务层：服务层是北斗终端和智能管理系统的具体服务功能，其中包括对交通物流的业务管理和可视化管理，保证交通物流全周期过程能够实现智能调度监控服务，并完善车辆的智能监控，实现北斗导航/定位、安全预警、数据采集/处理、应用服务等。
（4）数据层：数据层采用数据库技术建立完善的交通物流数据库。包括交通物流业务数据库、基础数据库和空间数据库的相关数据信息。
（5）硬件层：硬件层以交通物流物联网北斗终端为主，实现终端功能与系统功能的联合应用，北斗终端可实现嵌入式系统和手机客户端的接入，提供终端和手机客户端的同步应用及服务器、数据库等设备的接入。
2.2 关键技术
（1）北斗高精度定位集成应用技术。北斗卫星导航、GPS、CORS等技术融合创新的应用，以差分定位方法对定位误差进行修正和消除，以CORS技术减少定位误差，以广域差定位解算方法提高定位的精度水平，实现终端和平台对船舶的精准定位。
（2）多传感器融合应用技术。多传感器数据融合的基本原理是充分利用多传感器资源，通过对这些传感器信息的合理支配和使用，把它们在空间或时间上的冗余或互补息按照某种准则进行组合，以便获得被测对象的一次性解释或描述[5]。在此基础上，北斗终端与温度、湿度等多类传感器联合应用實现车辆运输过程中的温度、湿度、气体浓度等状态信息的采集，联合计算机技术和数据分析技术对其数据进行分析，消除传感器收集到的冗余或矛盾的信息，提高数据的准确性。
（3）GIS路网优化技术。北斗定位系统配合地理信息系统，可以实现路径优选、距离量算、辅助决策等功能[6]。通过地理信息系统庞大的地理信息功能与北斗定位技术集成应用进行路网信息采集和优化，联合视频监控技术实施交通路网的多节点布控，以地图仿真的方式对数据采集点进行定位，以可视化形式把车辆的运输轨迹、车辆路线优化分布、路网道路信息、交通障碍点分布等实时展现在GIS电子地图上。
3 功能实现
交通物流物联网北斗终端与其嵌入式智能系统配套应用，其嵌入式系统在应用过程中能根据不同的模块和接口实现不同的功能，并能够实现与手机客户端的扩展应用。通过终端硬件和软件系统的融合，整合交通物流业务信息资源，实现智能交通物流运输过程中的多状态参数采集、实时精准定位、智能监控和预警、信息交互等功能。
3.1 多类状态信息采集
通过在车辆上安装北斗终端，联合摄像头、温度、湿度等多类传感器对车辆、运载品、运输环境等相关的状态信息进行采集，其中包括车上和车外的温度、湿度、气体与气味等状态信息。
3.2 实时精准定位 应用北斗定位技术与GIS关键技术融合应用，依托北斗定位系统对北斗终端移动或固定用户进行监控和通信，并通过电子地图定位和查询[4]，其车辆的行驶轨迹可以显示在GIS电子地图上，并实现亚米级定位。
3.3 监控与预警
（1）视频监测：终端结合摄像头采集动态化的数据信息，实时监控交通物流的整个运輸流程。
（2）速度监测：终端结合数据采集卡对行驶速度进行监测，当出现超速情况时终端发出语音提醒，若超过3次提醒后依旧超速，终端将记录信息并把信息反馈回监控中心处理。
（3）预警监测：对运输过程中的可能存在的多类情况进行预警监测，其中包括超速、超时、车辆故障的预警监测，前方坍塌、修路、堵车、事故等道路信息的监测及自然条件发生变故、驾驶员疲劳等情形下的预警监测。
3.4 信息交互
3.4.1 远程信息交互
（1）终端与终端：车上人员可通过北斗终端的交流界面进行在线交流。
（2）终端与监控中心：运输过程中出现突发情况如车辆发生故障、前方坍塌、交通事故等，可以利用终端与监控中心进行远程在线交流，获得在线指挥。
（3）终端与人：驾驶员可利用车上的北斗终端的信息交互功能键进行不同车辆之间的人人对讲功能。
3.4.2 短距离信息交互
短距离信息交互是基于北斗位置的基础上，利用蓝牙或GPRS的方式把终端的功能扩展到手机客户端，用户可以通过蓝牙与近距离的终端进行连接实现信息交流，也可利用手机登陆手机客户端进行实时在线交流，第一时间掌握交通物流运输和配送过程的实时位置动态信息、运输状态信息等。
4 结论
本文研究了以车辆为主要服务对象的北斗终端产品——交通物流物联网北斗终端，通过将北斗技术和物联网技术融合应用于研发，使终端的软件功能具备多状态参数采集、实时精准定位、智能监控和预警、信息交互等功能，以产品应用带动了交通物流业的北斗产业化发展。
参 考 文 献
[1]卢丽敏.基于北斗定位技术的车载监控系统设计与研究[D].福州：福州大学，2014.
[2]刘永光，侯鹰.基于北斗卫星定位技术构建车辆监控系统[J].全球定位系统，2007（4）：33-36.
[3]张鹏，崔旭，韩伟.北斗智能物流终端在物联网领域的应用研究[J].卫星与网络，2014（6）：33-37.
[4]陈涛，邢光成，聂小波.北斗定位与WebGIS技术在指挥监控系统中的应用[J].地理空间信息，2016（8）：5，47-49.
[5]程志民.多传感器融合技术及其应用[J].机电信息，2003（2）：26-28.
[6]田亚楠，龙波.北斗二代导航定位系统在物流中的应用研究[J].物联网技术，2011（6）：58-59，63.
[责任编辑：钟声贤]
【关键词】北斗；硬件终端；交通物流；物联网
【中图分类号】TP391.48 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2016）10-0022-03
0 引言
中国北斗卫星导航定位系统（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）是我国自主研发的一个全球卫星导航系统，具备定位、导航、授时、通信等功能，并广泛应用于多个行业和领域。系统可以实现在全世界范围内全天候地为各类型用户提供高可靠定位、高精度、导航、授时服务，还具备短报文通信功能、差分和完好性服务特色[1]。其中，双向通信功能非常适合于车辆监控系统，是北斗系统与GPS相比的优势所在[2]。
北斗导航系统不仅可以提供像GPS一样的导航服务，而且还有独特的短报文通信功能，因此作为国产化的导航系统北斗智能物流终端，会随着时间的推移逐步在物流行业的导航定位中得到广泛应用[3]。
在此背景下，本文针对基于北斗技术研发的交通物流物联网北斗终端进行介绍，以车辆为服务对象，遵循“北斗/物联网技术—融合北斗/GPS、GIS应用—集成技术开发”的技术路线，为车辆运输提供集“信息采集—定位—监控—在线交互”为一体的智能化运输监控追踪解决方案。
1 终端介绍
交通物流物联网北斗终端在北斗技术和物联网技术的基础上研发具有加密和低功耗功能的北斗终端产品。通过在北斗技术的基础上联合GIS关键技术共同实现终端功能和嵌入式系统的衔接，并对接手机客户端APP，实现终端功能业务的可视化应用和管理。具体的终端架构图如1所示。
交通物流物联网北斗终端在设计过程中设置了多个单元模块，以便对整个流程的信息交替进行应用和处理。其中终端模块的设计包括北斗卫星定位模块、GPRS模块、多媒体模块、数据采集模块、监控模块、人机交互模块和多接口接入模块。各个模块之间衔接应用，共同实现终端功能的转接。
2 总体架构及关键技术
2.1 总体架构
在交通物流物联网北斗终端的开发研究中，通过建设一个支撑终端的智能管理系统，把北斗终端、智能管理系统及终端嵌入式系统以软硬件融合的方式融合，以北斗导航技术为主要支撑技术，结合地理信息系统、数据库技术、无线通信技术、移动泛应用技术等，以及蓝牙、传感器、视频、智能手机等设备的接入，共同完成交通物流运输过程中的业务信息资源整合应用和功能实现。具体的架构图如图2所示。
（1）接入层：提供通用标准数据接口，以供蓝牙、传感器、智能手机、视频、语音、通信、网络等设备的接入。
（2）应用层：配套系统和终端及终端嵌入式系统联合应用实现多类状态数据采集、精准定位等功能，并支持移动客户端接入。
（3）服务层：服务层是北斗终端和智能管理系统的具体服务功能，其中包括对交通物流的业务管理和可视化管理，保证交通物流全周期过程能够实现智能调度监控服务，并完善车辆的智能监控，实现北斗导航/定位、安全预警、数据采集/处理、应用服务等。
（4）数据层：数据层采用数据库技术建立完善的交通物流数据库。包括交通物流业务数据库、基础数据库和空间数据库的相关数据信息。
（5）硬件层：硬件层以交通物流物联网北斗终端为主，实现终端功能与系统功能的联合应用，北斗终端可实现嵌入式系统和手机客户端的接入，提供终端和手机客户端的同步应用及服务器、数据库等设备的接入。
2.2 关键技术
（1）北斗高精度定位集成应用技术。北斗卫星导航、GPS、CORS等技术融合创新的应用，以差分定位方法对定位误差进行修正和消除，以CORS技术减少定位误差，以广域差定位解算方法提高定位的精度水平，实现终端和平台对船舶的精准定位。
（2）多传感器融合应用技术。多传感器数据融合的基本原理是充分利用多传感器资源，通过对这些传感器信息的合理支配和使用，把它们在空间或时间上的冗余或互补息按照某种准则进行组合，以便获得被测对象的一次性解释或描述[5]。在此基础上，北斗终端与温度、湿度等多类传感器联合应用實现车辆运输过程中的温度、湿度、气体浓度等状态信息的采集，联合计算机技术和数据分析技术对其数据进行分析，消除传感器收集到的冗余或矛盾的信息，提高数据的准确性。
（3）GIS路网优化技术。北斗定位系统配合地理信息系统，可以实现路径优选、距离量算、辅助决策等功能[6]。通过地理信息系统庞大的地理信息功能与北斗定位技术集成应用进行路网信息采集和优化，联合视频监控技术实施交通路网的多节点布控，以地图仿真的方式对数据采集点进行定位，以可视化形式把车辆的运输轨迹、车辆路线优化分布、路网道路信息、交通障碍点分布等实时展现在GIS电子地图上。
3 功能实现
交通物流物联网北斗终端与其嵌入式智能系统配套应用，其嵌入式系统在应用过程中能根据不同的模块和接口实现不同的功能，并能够实现与手机客户端的扩展应用。通过终端硬件和软件系统的融合，整合交通物流业务信息资源，实现智能交通物流运输过程中的多状态参数采集、实时精准定位、智能监控和预警、信息交互等功能。
3.1 多类状态信息采集
通过在车辆上安装北斗终端，联合摄像头、温度、湿度等多类传感器对车辆、运载品、运输环境等相关的状态信息进行采集，其中包括车上和车外的温度、湿度、气体与气味等状态信息。
3.2 实时精准定位 应用北斗定位技术与GIS关键技术融合应用，依托北斗定位系统对北斗终端移动或固定用户进行监控和通信，并通过电子地图定位和查询[4]，其车辆的行驶轨迹可以显示在GIS电子地图上，并实现亚米级定位。
3.3 监控与预警
（1）视频监测：终端结合摄像头采集动态化的数据信息，实时监控交通物流的整个运輸流程。
（2）速度监测：终端结合数据采集卡对行驶速度进行监测，当出现超速情况时终端发出语音提醒，若超过3次提醒后依旧超速，终端将记录信息并把信息反馈回监控中心处理。
（3）预警监测：对运输过程中的可能存在的多类情况进行预警监测，其中包括超速、超时、车辆故障的预警监测，前方坍塌、修路、堵车、事故等道路信息的监测及自然条件发生变故、驾驶员疲劳等情形下的预警监测。
3.4 信息交互
3.4.1 远程信息交互
（1）终端与终端：车上人员可通过北斗终端的交流界面进行在线交流。
（2）终端与监控中心：运输过程中出现突发情况如车辆发生故障、前方坍塌、交通事故等，可以利用终端与监控中心进行远程在线交流，获得在线指挥。
（3）终端与人：驾驶员可利用车上的北斗终端的信息交互功能键进行不同车辆之间的人人对讲功能。
3.4.2 短距离信息交互
短距离信息交互是基于北斗位置的基础上，利用蓝牙或GPRS的方式把终端的功能扩展到手机客户端，用户可以通过蓝牙与近距离的终端进行连接实现信息交流，也可利用手机登陆手机客户端进行实时在线交流，第一时间掌握交通物流运输和配送过程的实时位置动态信息、运输状态信息等。
4 结论
本文研究了以车辆为主要服务对象的北斗终端产品——交通物流物联网北斗终端，通过将北斗技术和物联网技术融合应用于研发，使终端的软件功能具备多状态参数采集、实时精准定位、智能监控和预警、信息交互等功能，以产品应用带动了交通物流业的北斗产业化发展。
参 考 文 献
[1]卢丽敏.基于北斗定位技术的车载监控系统设计与研究[D].福州：福州大学，2014.
[2]刘永光，侯鹰.基于北斗卫星定位技术构建车辆监控系统[J].全球定位系统，2007（4）：33-36.
[3]张鹏，崔旭，韩伟.北斗智能物流终端在物联网领域的应用研究[J].卫星与网络，2014（6）：33-37.
[4]陈涛，邢光成，聂小波.北斗定位与WebGIS技术在指挥监控系统中的应用[J].地理空间信息，2016（8）：5，47-49.
[5]程志民.多传感器融合技术及其应用[J].机电信息，2003（2）：26-28.
[6]田亚楠，龙波.北斗二代导航定位系统在物流中的应用研究[J].物联网技术，2011（6）：58-59，63.
[责任编辑：钟声贤]