CN105551290A - 利用北斗导航系统短报文监测车辆运营状态的方法 - Google Patents

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田明明
李娟伟
殷赞
李甫
石光明
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Abstract

本发明公开了利用北斗导航系统短报文监测车辆运营状态的方法,实现方式主要有:给运营车辆安装北斗导航模块;获得车辆位置、速度、时间和超速行驶等信息;安装状态监测传感器;对车辆的运行状态进行监测;对以上信息进行基于标准ASCII码的编码;北斗导航模块短报文将编码后的信息上传至监管中心,实现对运营车辆状态的实时监测。本发明解决了利用北斗导航系统短报文对车辆运营状态进行监测的技术问题。用6~7个ASCII字符表征一次车辆状况的全部信息,方法简单,编码效率高。车辆信息通过北斗短报文及时和定时统计上报,适合低成本的车辆运营状态监管应用。本发明还能拓展到海洋渔业、铁路车辆管理以及野外作业人员监测等应用。

Description

利用北斗导航系统短报文监测车辆运营状态的方法
技术领域
[0001]本发明属于计算机技术领域,更进一步涉及到一种车辆违法违章信息的监测方法,具体是一种利用北斗导航系统短报文监测车辆运营状态的方法,用于实时监控车辆状态ί目息O
背景技术
[0002]目前世界上一共存在有四大卫星导航系统,包括最早的、由美国军队研发的全球定位系统GPS;在1995年由俄罗斯独立研制的全球导航卫星系统,S卩GL0NASS;由15个欧洲国家联合建设的“伽利略(GALILEO)导航卫星系统”;以及我国自主研制的北斗卫星导航系统,即COMPASSο
[0003] GPS由分布在6个不同轨道面上的共24颗卫星来完成工作,轨道面的赤道角距为60度,轨道赤道倾角则为55度,GPS是覆盖了全球的定位系统。GPS三维定位精度在民用P码上已经提高到了 6m之内,目前C/A码也由原来的10m内的精度提高到12m之内,授时精度目前也是在20ns以内。
[0004] “北斗一代”的短报文通信功能是美国GPS和俄罗斯GL0NASS都不具备的特殊功能,是全球首个在定位、授时之外具备报文通信为一体的卫星导航系统。“北斗一代”短报文通信具有用户机与用户机、用户机与地面控制中心间双向数字报文通信功能,一般的用户机可一次可传输36个汉字,申请核准的可以达到传送120个汉字或240个代码。短报文不仅可点对点双向通信,而且其提供的指挥端机可进行一点对多点的广播传输,为各种平台应用提供了极大便利。
[0005] “北斗二代”是为了克服北斗一代的一些缺陷而做的改进,克服了北斗一代地域的限制、速度慢以及军事中易暴露自己的缺点。从导航方式和覆盖范围上来看,“北斗二代”和GPS相类似,但相对于GPS,有其独特优势:快速定位,提供陆、空、海全方位导航定位服务,在定位精度方面与“北斗一代”相比提高了不少。
[0006] “北斗一代”的定位精度差,但是具有独特的短报文功能,而“北斗二代”定位快速,定位精度高。本发明基于对北斗一代和二代功能的研究,采用“北斗二代”实现车辆行驶的路径以及速度等信息的采集,采用“北斗一代”的短报文功能实现车辆运营状态及时上传至相关的监管部门。
[0007]北斗是我国自主研发的导航系统,其短报文功能不仅可点对点双向通信,而且其提供的指挥端机可进行一点对多点的广播传输,有待我们进一步开发利用拓展其功能
发明内容
[0008]本发明基于北斗短报文特点提出一种利用北斗导航系统短报文车辆运营状态的方法,每当检测到车辆违章时,马上对车辆的违章信息进行编码并且发送,并累计车辆的各类违章的详细信息。并在当天某一规定时刻,对各类违章信息进行汇总统计,统一进行编码后通过北斗RDSS短报文发送,上传至监管中心。
[0009]本发明是一种利用北斗导航系统短报文监测车辆运营状态的方法,其特征在于,包括有如下步骤:
[0010] (I)给运营车辆安装相关北斗导航模块,该模块也称为终端,设置模块的导航定位功能、RDSS短报文通信功能;
[0011] (2)从北斗导航模块的导航定位功能实时获得车辆的位置、行驶速度、时间以及车辆的违法信息;
[0012] (3)给运营车辆安装各类状态监测传感器,诸如胎压、刹车效能、载重、限位开关等;
[0013] (4)通过传感器对车辆本身的运行状态及相关违法、违章信息进行监测;
[0014] (5)对以上信息进行基于标准ASCII码的编码,自动记录车辆违法违章信息,并于某一时刻汇总车辆违法违章信息;
[0015] (6)利用北斗导航模块的短报文功能将编码后的信息上传至监管中心,实现对运营车辆状态的实时监控和监测。
[0016]本发明还是一种北斗导航系统短报文编码方案在车辆监测中的用途,其特征在于,车辆一次违法违章和状态信息是基于标准ASCII码的编码,用6〜7个ASCII字符进行完整的表征,通过北斗导航模块的短报文通信功能将编码后的车辆信息上传至监管中心,实现对运营车辆状态的实时监控和监测;车辆在运营过程中出现多次违法违章时,其编码信息按时间顺序依次排列。
[0017]本发明具有以下优点:
[0018]第一、首次利用北斗导航系统RDSS短报文功能监测车辆的运营状态,为将来对北斗导航系统短报文功能的开发利用提供了基础。
[0019]第二、本发明的监测方法非常简单,非常适合在低成本的车辆运营状态监管设备中加以实现。
[0020]第三、车辆在运营过程中出现的多次相关事件的编码信息可以按顺序依次排列,并通过北斗导航系统的RDSS短报文以实时或定时汇总的方式向运营监管部门上传。
[0021]第四、车辆一次违法的全部信息可以用6〜7个ASCII字符进行表征,达到了较高的编码效率,而且只有在车辆有违法或违章现象或出现故障等相关事件发生时才进行编码并通过北斗RDSS短报文想监管部门上报。
附图说明
[0022]图1是本发明的监测过程流程图;
[0023]图2是车辆信息编码方案示意图;
[0024]图3为本发明的编码格式示意图;
[0025]图4为本发明的实验测试结果截图。
具体实施方式
[0026]下面结合附图对本发明进行详细说明
[0027] 实施例1
[0028]本发明是一种利用北斗导航系统短报文监测车辆运营状态的方法,参见图1,包括有如下步骤:
[0029] (I)给运营车辆安装相关北斗导航模块,设置模块的导航定位功能、RDSS短报文通信功能;
[0030] (2)从北斗导航模块的导航定位功能实时获得车辆的位置、行驶速度、时间以及车辆的相关违法ί目息;
[0031] (3)给运营车辆安装各类状态监测传感器,诸如胎压、刹车效能、载重、限位开关等;
[0032] (4)通过传感器对车辆本身的运行状态及相关违法、违章信息进行检测;
[0033] (5)对以上信息进行基于标准ASCII码的编码,自动记录车辆违法违章和运营状态信息,并于某一时刻汇总车辆违法违章和状态信息。以上信息包括北斗导航模块获得的车辆位置、行驶速度、时间和传感器检测到的车辆的运行状态信息。
[0034] (6)利用北斗导航模块的短报文功能将编码后的信息上传至监管中心,实现对运营车辆状态的实时监控和监测。
[0035]本例中是针对建筑用工程车辆运营状态监测的设计。城市中建筑行业工程车辆的交通违法现象及其严重,屡屡发生重大交通事故、污染城市环境、影响居民生活,已经成为社会的顽疾。这类车辆往往在入夜时刻大规模运营,在城郊结合部违法现象突出,监管难度大,监管成本高,加上因事故造成的各种损失,使得社会成本负担极大。由于采用人为监管的方法难度极大,因此必须采用先进的技术手段加以解决。而北斗二代导航系统的建成及北斗一代特有的短报文服务功能为此项工作奠定了坚实的技术基础。
[0036]本发明针对北斗一代和北斗二代导航系统进行典型应用开发,实现工程车辆运营状态的有效监控,从而以先进的技术手段来解决此类车辆违法、违章且难以有效监管的顽疾。本发明成本低,且能够提高对于工程车辆的安全行驶管控能力,具有良好的社会效益,同时还能促进北斗应用产业的发展。
[0037] 实施例2
[0038]利用北斗导航系统短报文监测车辆运营状态的方法同实施例1,其中,步骤(4)车辆违法违章和状态信息是通过北斗RDSS短报文向监管中心实时上传,步骤(5)是将汇总的违法违章等信息通过北斗RDSS短报文向监管中心定时上传。
[0039] 2.1实时上传,即每当车辆有一个事件发生时,立即进行该事件的信息记录和编码并通过短报文进行上传,所述事件是指违法违章和车辆故障等事件。
[0040] 2.2定时上传,即在一天中某一约定时刻,将汇总的所有事件的信息编码按时间顺序依次排列在一条或多条短报文中进行上传。便于对工程车辆的监管监控,也有利于为交通事故的惩处提供技术依据。
[0041 ] 实施例3
[0042]本发明还是一种北斗导航系统短报文编码方案在车辆监测中的用途,参见图2,车辆的一次违法违章和状态信息是基于标准ASCII码的编码,用6〜7个ASCII字符进行完整的表征,通过北斗导航模块的短报文通信功能将编码后的车辆信息上传至监管中心,实现对运营车辆状态的实时监控和监测;车辆在运营过程中出现多次违法违章时,其编码信息按时间顺序依次排列。
[0043]本发明将车辆的违法违章和状态信息进行ASCII可显示字符的编码,此编码方法简单易实施,且通过北斗导航系统的短报文通信功能传播,传播方便、迅速且范围广。
[0044] 实施例4
[0045]北斗导航系统短报文编码方案在车辆监测中的用途同实施例3,利用北斗导航系统短报文监测车辆运营状态的方法同实施例1-2,本发明的编码基于标准ASCII码编码,参见图2,该编码和所有终端的输入/输出设备相互兼容,终端包括安装在车辆上的北斗导航模块、各类状态监测传感器。供编码的ASCII字符被限制为字符数值为32〜126共95个可显示的字符。当车辆的一次违法违章信息用7个ASCII字符进行表征时,详细的编码格式如下:
[0046] (I)彳目息字符I用于车辆违法违章和状态彳目息编码,编码范围是ASCII码值范围是32〜126共95个可显示的字符,可以实现对车辆运营过程中共95种违法违章信息和状态进行监测和编码。对于同一路段-地域的违法/违章信息只进行一次编码操作,对于车辆的故障状态信息在故障消除前也只进行一次编码操作,以此避免同一事件信息重复编码情况的产生。对于诸如超速、超载等具有等级范围规定的违法事件,需要采用多个状态字符进行编码。如目前交通法规定了 5个超速区间等级的处罚标准,因此需要采用5个状态字符来对其进行逐一编码。
[0047] (2)信息字符2用于车辆违章发生时间编码,时间格式为分钟/秒,采用ASCII字符数值范围为32〜91(字符“空格”至“[”)进行分钟数据的编码,采用ASCII字符数值范围为93〜122(字符“]”至“z”)进行秒数据的编码,因编码字符个数限制,其精度为±2秒。
[0048] (3)信息字符3用于路段/区域和违章发生时间小时编码,其中高2-bit用于路段/区域编码,但只能使用“11-10-01”三个状态进行编码,其编码方式为:数字“O”对应的编码为“01”,数字“I”对应的编码为“10”,数字“2”对应的编码为“11” ;事件发生时间小时字段采用该ASCII字符的低5-bit进行编码,范围是二进制数的“00000〜10111”。
[0049] (4)信息字符4〜7用于车辆位置信息编码,车辆位置信息采用分段或分区域的路段-区域编码而非经玮度数据直接编码。根据使用地域范围大小,使用3或4个ASCII字符再加上路段-区域编码的高2-bit进行车辆位置信息编码,其中每一 ASCII编码字符的取值范围是32〜126共95个可显示的字符,可表示的路段-地点范围达到3 X 95 X 95 X 95 = 2572125个至3 X 95 X 95 X 95 X 95 = 244351875个,能够精确覆盖待监控的区域。
[0050] (5)由于获取的地点、时间、车辆违法违章及车辆状态信息一般均是标准十进制数据或开关状态量格式,车载传感装置包括北斗导航模块、各类状态监测传感器,在行内往往也称为终端,为了使其能够实现ASCII可显示字符的编码,本编码方案中采用模-95取余数再加基数的算法实现信息编码,参见图3,其最高2-bit即信息字符3中的位置高位字段的编码方式为:数字“O”对应的编码为“01”,数字“I”对应的编码为“10”,数字“2”对应的编码为“11”。
[0051]本发明车辆一次违法的全部信息(违章地点、违章时间、违章类别、违章等级)可以用6〜7个ASCII字符进行表征,达到了较高的编码效率,且和所有终端的输入/输出设备相互兼容,其兼容性强,另外只有在车辆有违法违章现象或出现故障等相关事件发生时才进行编码并通过北斗RDSS短报文向监管中心上报,因此短报文通信信道利用率高。
[0052] 实施例5
[0053]利用北斗导航系统短报文监测车辆运营状态的方法同实施例1-2,北斗导航系统短报文编码方案在车辆监测中的用途同实施例3-4,参见图4,本发明经过小范围的仿真实测,进一步验证了本发明能够实时接收到车辆的运营状态信息,精确监测车辆违法违章的地点、时间、类别、等级等重要信息。
[0054]实测过程中北斗导航模块采用QM3540模块,采用USB1模块来模拟车辆内置传感器监测到的各种违法违章和故障等行为,通过设置USB1模块为输入方式,然后对各输入管脚置O或I来模拟车辆的上述行为,将相关设备固定于待测车辆上,待测车辆在道路上行驶,用本发明的方法检测车辆运营状态,测试数据如图4所示。
[0055]图4中I〜7条短报文为不同违法现象实时上报的RDSS短报文,包括未按指定时间行驶、未按指定路线行驶、超载、超速、未在指定地点卸货和车辆冒尖。参见图4,结果6监测到车辆位置信息,采用分段或分区域的路段-区域编码。结果3监测到车辆速度信息,不仅能够检测出车辆是否超速,而且能检测出超速等级。由于相关违法信息内容可以完全包含在一条民用RDSS短报文中,因此未经高效编码而直接发出。
[0056] 实施例6
[0057]利用北斗导航系统短报文监测车辆运营状态的方法同实施例1-2,北斗导航系统短报文编码方案在车辆监测中的用途同实施例3-5,参见图4,
[0058]图4中第8条短报文是在某一指定时刻向车辆监管调度中心定时发出的该车辆全天违法违章信息汇总。考虑到在一天之中可能会有多次违法,因此采用了本发明的车辆违法违章高效RDSS短报文编码格式发送,经由监管中心服务器解码后,可获取该条报文的详细内容。
[0059]综上,本发明公开的利用北斗导航系统短报文监测车辆运营状态的方法和北斗导航系统短报文监测车辆运营状态编码方法的用途,利用北斗导航系统和相关状态监测传感器采集车辆的状态信息,包括位置、行驶速度、时间以及车辆的运行状态,并通过北斗导航系统的短报文通信功能上传至监管中心,在上传之前需将信息进行基于标准ASCII码的32〜126共95个可显示的字符进行编码,经过此编码处理,车辆的相关信息可以通过北斗RDSS短报文及时上报,一天内的所有信息可以依次排列,在指定的时刻以统计汇总的形式通过北斗RDSS短报文向车辆运营监管部门上报。本发明的编码方案简单准确,效率较高。本发明非常适合在低成本的车辆运营状态监管设备中工程化实现,还能拓展到车辆导航监控、海洋渔业管理、气象探测、电信/电力行业授时以及单兵手持终端等,同时也为北斗导航系统短报文的实际应用开拓了一种新思路。

Claims (4)

1.一种利用北斗导航系统短报文监测车辆运营状态的方法,其特征在于,包括有如下步骤: (1)给运营车辆安装相关北斗导航模块,该模块也称为终端,设置模块的导航定位功能、RDSS短报文通信功能; (2)从北斗导航模块的导航定位功能实时获得车辆的位置、行驶速度、时间以及车辆的违法ί目息; (3)给运营车辆安装各类状态监测传感器; (4)通过传感器对车辆本身的运行状态及相关违法、违章信息进行监测; (5)对以上信息进行基于标准ASCII码的编码,自动记录车辆违法违章信息,并于某一时刻汇总车辆违法违章信息; (6)利用北斗导航模块的RDSS短报文通信功能将编码后的信息上传至监管中心,实现对运营车辆状态的实时监控和监测。
2.根据权利要求1所述的利用北斗导航系统RDSS短报文监测车辆运营状态的方法,其特征在于,步骤(4)所述车辆违法违章和状态信息是通过北斗短报文向监管中心实时上传,步骤(5)所述汇总的违法违章信息是通过北斗短报文向监管中心定时上传; 2.1实时上传,即每当车辆有一个事件发生时,立即进行该事件的信息记录和编码并通过短报文进行上传; 2.2定时上传,即在一天中某一约定时刻,将汇总的所有事件信息的编码按时间顺序依次排列在一条或多条短报文中进行上传。
3.—种北斗导航系统短报文编码方案在车辆监测中的用途,其特征在于,车辆的一次违法违章和状态信息是基于标准ASCII码的编码,用6〜7个ASCII字符进行完整的表征,通过北斗导航模块的短报文通信功能将编码后的车辆信息上传至监管中心,实现对运营车辆状态的实时监控和监测;车辆在运营过程中出现多次违法违章时,其编码信息按时间顺序依次排列。
4.根据权利要求3所述的北斗导航系统短报文编码方案在车辆监测中的用途,其特征在于,所述基于标准ASCII码的编码,和所有终端的输入/输出设备相互兼容,供编码的ASCII字符被限制为字符数值为32〜126共95个可显示的字符,详细的编码格式如下: (IM目息字符I用于车辆违法违章和状态ί目息编码,编码范围是ASCII码值范围是3 2〜126共95个可显示的字符,实现对车辆运营过程中共95种违法违章信息和状态进行监测和编码,对于同一路段-地域的违法/违章信息只进行一次编码操作,对于车辆的故障状态信息在故障消除前也只进行一次编码操作,以此避免同一事件信息重复编码情况的产生;对于诸如超速、超载等具有等级范围规定的违法事件,采用多个状态字符进行编码; (2)信息字符2用于事件发生时间分钟/秒字段编码,采用ASCII字符数值范围为32〜91(字符“空格”至“[”)进行分钟数据的编码。采用ASCII字符数值范围为93〜122(字符“]”至“z”)进行秒数据的编码,因编码字符个数限制,其精度为± 2秒; (3)信息字符3用于路段/区域编码的高2-bit和事件发生时间小时字段(5-bit)的组合编码,其中高2-bit用于路段/区域编码的高2-bit,但只能使用“11-10-01”三个状态进行编码。事件发生时间小时字段采用该ASCII字符的低5-bit进行编码,范围是二进制数的“00000〜10111” ; (4)信息字符4〜7用于车辆位置信息编码。车辆位置信息采用分段或分区域的路段-区域编码而非经玮度数据直接编码,这样可以大大提高编码效率。根据使用地域范围大小,可以使用3或4个ASCII字符再加上路段-区域编码的高2-bit进行车辆位置信息编码。其中每一 ASCII编码字符的取值范围是32〜126共95个可显示的字符,可表示的路段-地点范围可以达到3 X 95 X 95 X 95 = 2572125个至 3 X 95 X 95 X 95 X 95 = 244351875个; (5)由于获取的地点、时间、车辆违法违章及车辆状态信息一般均是标准十进制数据或开关状态量格式,因此采用模-95取余数再加基数的算法实现信息编码,其最高2-bit即信息字符3中的位置高位字段的编码方式为:数字“O”对应的编码为“01”,数字“I”对应的编码为“10”,数字“2”对应的编码为“I I”。
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