CN109164474A - 基于北斗gps定位系统的集装箱监控装置 - Google Patents

基于北斗gps定位系统的集装箱监控装置 Download PDF

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    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42—Determining position
    • G01S19/421—Determining position by combining or switching between position solutions or signals derived from different satellite radio beacon positioning systems; by combining or switching between position solutions or signals derived from different modes of operation in a single system
    • G01S19/423—Determining position by combining or switching between position solutions or signals derived from different satellite radio beacon positioning systems; by combining or switching between position solutions or signals derived from different modes of operation in a single system by combining or switching between position solutions derived from different satellite radio beacon positioning systems

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Abstract

基于北斗GPS定位系统的集装箱监控装置，属于北斗定位领域，用于解决现有技术中存在的集装箱监控装置定位导航动态不够实时、可靠性、高、安全性、精度不够高的问题，包括：北斗一代模块、北斗二代/GPS双模模块、无线通信模块、电平转换器、MCU、光电检测传感器，所述的北斗一代模块连接电平转换器，电平转换器连接在MCU的UART口，所述的北斗二代/GPS双模模块连接在MCU的UART口，所述的无线通信模块包括GSM模块或RF模块或蓝牙模块，GSM模块连接在MCU的UART口，RF模块连接在MCU的SPI口，蓝牙模块连接在MCU的UART口，光电检测传感器连接在MCU的IO口，效果是定位效果实时且可靠。

Description

基于北斗GPS定位系统的集装箱监控装置
技术领域
本发明属于北斗定位领域，特别涉及一种基于北斗GPS定位系统的集装箱监控装置。
背景技术
随着集装箱物流的发展，物流的安全性也日益重要。目前市场上的集装箱监控装置大多采用GPS+GPRS的模式。这类装置通过GPS确定当前的位置信息，使用GPRS数据链路报告自己的经纬度信息。这种方案有着其局限性：GPS由于无法通信，所以需要GPRS数据网络的支持，而GPRS数据网络需要依靠陆地地面基站的支持，在深山老林、边远山区、大海等路基基站无法覆盖的地区无法提供服务。
发明内容
为解决现有技术中存在的集装箱监控装置定位导航动态不够实时、可靠性、高、安全性、精度不够高的问题，其技术方案如下：
一种基于北斗GPS定位系统的集装箱监控装置，包括：北斗一代模块、北斗二代/GPS双模模块、无线通信模块、电平转换器、MCU、光电检测传感器，所述的北斗一代模块连接电平转换器，电平转换器连接在MCU的UART口，所述的北斗二代/GPS双模模块连接在MCU的UART口，所述的无线通信模块包括GSM模块或RF模块或蓝牙模块，GSM模块连接在MCU的UART口，RF模块连接在MCU的SPI口，蓝牙模块连接在MCU的UART口，光电检测传感器连接在MCU的IO口。
进一步的，还包括连接在MCU的存储器、门锁接口、电子标签、传感器以及电源。
进一步的，低功耗蓝牙模块选用BDE－BLEM001。
进一步的，所述微处理器，采用的MCU，主频达48MHz，超低功耗：Sleep Mode 50μA/MHz、Run Mode200μA/MHz，512kB Flash和128kB RAM，3个USART、2个UART和2个LEUART，工作温度范围为40℃～85℃，供电电压1.85V～3.8V，能够满足集装箱跟踪装置信息处理和控制的要求。
进一步的，设备软件设计使用数据传递的队列设计方法，各个部分的功能由独立的任务实现，并且在任务的定义时都会各自分配一个权限，对于任务间的通信，采用队列机制，各个任务的运行相互不影响。
进一步的，通信模块的运行就需要定位模块或者传感器传递来的数据，并且当有报警数据产生时，需要触发数据无线传递的任务，将报警信息及时上传。
有益效果：本发明采用北斗定位系统和GPS定位系统组合的模式，避免过度依靠陆地地面基站的作用，本发明装置即使路基基站无法覆盖的地区，也能够提供全天候、高精度的定位、监控、导航、授时服务服务。
附图说明
图1为总体结构图。
图2为北斗/GPS定位数据接收流程图。
图3为软件设计图。
具体实施方式
为了进一步说明本发明的原理和结构，现结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，一种基于北斗GPS定位系统的集装箱监控装置，包括：北斗/GPS模块、无线通信模块、微处理器、存储器、门锁接口、电子标签、传感器以及电源几部分组成。
本发明所述北斗/GPS模块，采用多模信号兼容支持的组合导航模式，同时支持北斗和GPS两种模式。结合GPS定位导航系统具有全球覆盖和定位精度高的特点，和北斗系统安全性高，同时还支持双向短报文通信的特点。
可选地，采用多模信号兼容支持的组合导航模式，同时支持北斗和GPS两种模式。GPS定位导航系统具有全球覆盖和定位精度高的优点。北斗系统是我国自主研发的，拥有更高的安全性，同时还支持双向短报文通信，选择北斗导航定位模块时，可选用在尺寸、功耗等方面占有优势的神州天鸿北斗模块。
本发明所述无线通信模块，应用集成于智能手机中的低功耗蓝牙4.0与集装箱跟踪装置之间实现数据交互。使得用户不需要专用的手持设备，只需通过智能手机即可实现对集装箱的上封、拆封等操作，提高了系统的通用性，更利于大范围推广应用。
可选地，所述低功耗蓝牙4.0，可采用BDE－BLEM001，BDE－BLEM001中高度集成了蓝牙4.0协议栈，且由超低功耗硬件组成，可以使集装箱终端与用户的手机方便地进行信息交互，不需要专用手持设备即可以实现封箱等操作，提高系统的通用性。
可选地，本发明所述微处理器，可用一款高性能的MCU，其特征在于，主频高达48MHz，超低功耗：Sleep Mode 50μA/MHz、Run Mode200μA/MHz，512kB Flash和128kB RAM，3个USART、2个UART和2个LEUART，工作温度范围为40℃～85℃，供电电压1.85V～3.8V，完全能够满足集装箱跟踪装置信息处理和控制的要求。
本发明所述的软件方面，主程序部分的功能实现包括对微处理器运行的时钟频率设置，其中有外部晶振输入及内部分频操作，检测电源模块输入输出是否正常，设置中断及看门狗，保证程序运行可靠，对用到的I/O端口、串口进行初始化设置，设置数据传输队列，建立并且开启定位任务、参数监控任务及数据传输任务。定位实现的功能主要是设置定位模块使其正常接收经纬度数据，读取定位模块的数据并且解析，对解析后的定位数据进行检测是否有误。通信功能的实现包括对北斗卫星通信模块和GSM基站通信模块进行基本工作模式设置，设置并且检测网络融合连接状态，保证连接通畅，读取队列中的定位及报警位数据，设置相应报警，整理需要传输的所有数据，以帧为单位的格式将数据通过建立的通信链路传输至系统监控平台。
基于北斗GPS定位系统的集装箱监控装置的监控方法：
S1.由中心控制系统通过北斗二代/GPS双模模块或北斗一代模块向卫星I和卫星II同时发送询问信号，经卫星转发器向服务区内的用户广播。
S2.用户响应其中一颗卫星的询问信号，并同时向两颗卫星发送响应信号，经卫星，使用北斗二代/GPS双模模块或北斗一代模块接收信号，若是用北斗一代模块接收信号，需要经过电平转换转为UART信号，转发回中心控制系统。
S3.中心控制系统接收并解调用户发来的信号，然后根据用户的申请服务内容进行相应的数据处理。
S4.对定位申请，中心控制系统测出两个时间延迟：即从中心控制系统发出询问信号，经某一颗卫星转发到达用户，用户发出定位响应信号，经同一颗卫星转发回中心控制系统的延迟；和从中心控制发出询问信号，经上述同一卫星到达用户，用户发出响应信号，经另一颗卫星转发回中心控制系统的延迟。
S5.由于中心控制系统和两颗卫星的位置均是已知的，因此由上面两个延迟量可以算出用户到第一颗卫星的距离，以及用户到两颗卫星距离之和，从而知道用户处于一个以第一颗卫星为球心的一个球面，和以两颗卫星为焦点的椭球面之间的交线上。
S6.另外中心控制系统从存储在计算机内的数字化地形图查寻到用户高程值，又可知道用户处于某一与地球基准椭球面平行的椭球面上。
S7.从而中心控制系统可最终计算出用户所在点的三维坐标，这个坐标经加密由出站信号，经过GSM模块、RF模块或者是蓝牙模块发送给用户。
本发明采用北斗定位系统和GPS定位系统组合的模式，避免过度依靠陆地地面基站的作用，本发明装置即使路基基站无法覆盖的地区，也能够提供全天候、高精度的定位、监控、导航、授时服务服务。
以上仅为本发明的较佳可行实施例，并非限制本发明的保护范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作出的等效结构变化，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于北斗GPS定位系统的集装箱监控装置，其特征在于，包括：北斗一代模块、北斗二代/GPS双模模块、无线通信模块、电平转换器、MCU、光电检测传感器，所述的北斗一代模块连接电平转换器，电平转换器连接在MCU的UART口，所述的北斗二代/GPS双模模块连接在MCU的UART口，所述的无线通信模块包括GSM模块或RF模块或蓝牙模块，GSM模块连接在MCU的UART口，RF模块连接在MCU的SPI口，蓝牙模块连接在MCU的UART口，光电检测传感器连接在MCU的IO口。
2.根据权利要求1所述的基于北斗GPS定位系统的集装箱监控装置，其特征在于，还包括连接在MCU的存储器、门锁接口、电子标签、传感器以及电源。
3.根据权利要求1所述的基于北斗GPS定位系统的集装箱监控装置，其特征在于，低功耗蓝牙模块选用BDE－BLEM001。
4.根据权利要求1所述的基于北斗GPS定位系统的集装箱监控装置，其特征在于，所述微处理器，采用的MCU，主频达48MHz，超低功耗：SleepMode50μA/MHz、RunMode200μA/MHz，512kBFlash和128kBRAM，3个USART、2个UART和2个LEUART，工作温度范围为40℃～85℃，供电电压1.85V～3.8V，能够满足集装箱跟踪装置信息处理和控制的要求。
5.根据权利要求1所述的基于北斗GPS定位系统的集装箱监控装置，其特征在于，设备软件设计使用数据传递的队列设计方法，各个部分的功能由独立的任务实现，并且在任务的定义时都会各自分配一个权限，对于任务间的通信，采用队列机制，各个任务的运行相互不影响。
6.根据权利要求1所述的基于北斗GPS定位系统的集装箱监控装置，其特征在于，通信模块的运行就需要定位模块或者传感器传递来的数据，并且当有报警数据产生时，需要触发数据无线传递的任务，将报警信息及时上传。
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