CN108111979B - 基于BDS和LoRa的车辆定位跟踪调度系统及方法 - Google Patents
基于BDS和LoRa的车辆定位跟踪调度系统及方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种基于BDS和LoRa的车辆定位跟踪调度系统及方法，系统包括车载定位终端、LoRa通讯基站和定位跟踪调度平台；所述车载定位终端通过LoRa无线扩频信号与所述LoRa通讯基站相连，所述LoRa通讯基站通过有线方式与所述定位跟踪调度平台相连。优点为：LoRa是一种低功耗长距离的无线通信技术，主要在全球免费频段运行，网络覆盖能力强，可完全满足船厂内场生产区域的车辆实时定位信息无线传输需求。系统采用基于LoRa技术的扩频信号无线通讯传输车辆实时定位信息，可以避免其他长距离传输技术2G、3G、4G等需要产生流量费的问题，降低了使用成本。
Description
技术领域
本发明属于无线通讯技术领域，具体涉及一种基于BDS和LoRa的车辆定位跟踪调度系统及方法。
背景技术
目前，中国已经成为船舶建造大国，船舶建造过程正朝着数字化、自动化、智能化和绿色化的方向发展。现代造船模式采用区域造船技术，船体建造以分段为单位，作为中间产品的船舶分段趋向于大型化和巨型化，分段在各个生产车间和分段堆场间的运输依赖于重型动力平板运输车、大型叉车等生产运输车辆，因此，相关生产运输车辆俨然成为船舶建造企业的重要生产资源。
由于船舶分段体积和重量都十分庞大，船厂生产运输车辆对船舶分段进行转运过程中行驶的安全性要求极高，行驶非常缓慢，同时其他车辆和行人等都需要让路通过，以免发生碰撞危险事故。通常情况下，船厂的道路资源和分段堆场空间资源都非常紧缺，分段转运需要耗费不少时间和成本，如何提高相关资源的利用效率一直是船舶建造企业特别关心的问题。
现有技术中，船厂信息传输时，主要通过2G、3G、4G等移动通信技术，因此会产生流量费；而如果通过WIFI网络技术，则需要搭建大型无线网络，部署大量中继节点，不适合船厂不同场景下的信息传输。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种基于BDS和LoRa的车辆定位跟踪调度系统及方法，可有效解决上述问题。
本发明采用的技术方案如下：
本发明提供一种基于BDS和LoRa的车辆定位跟踪调度系统，包括车载定位终端、LoRa通讯基站和定位跟踪调度平台；所述车载定位终端通过LoRa无线扩频信号与所述LoRa通讯基站相连，所述LoRa通讯基站通过有线方式与所述定位跟踪调度平台相连。
优选的，所述车载定位终端包括BDS定位模块、微控制单元和LoRa通讯模块；所述微控制单元分别与所述BDS定位模块和所述LoRa通讯模块连接。
优选的，所述LoRa通讯基站为LoRa/LoRaWAN网关和集中器。
本发明还提供一种基于BDS和LoRa的车辆定位跟踪调度系统的方法，包括以下步骤：
步骤1，在车辆行驶过程中，安装于车辆上的车载定位终端的微控制单元驱动BDS定位模块按采样频率采集BDS定位信息；然后，微控制单元将采集到的BDS定位信息、车载定位终端唯一标识码和定位时间信息封装为车辆定位信息报文；然后，微控制单元控制LoRa通讯模块将所述车辆定位信息报文发送给LoRa通讯基站；
步骤2，所述LoRa通讯基站接收所述LoRa通讯模块发回的所述车辆定位信息报文，然后，将接收到的所述车辆定位信息报文通过RJ45以太网络发送给所述定位跟踪调度平台；
所述定位跟踪调度平台包括车辆定位信息报文解析模块、信息检查和存储模块、信息查询模块、车辆定位信息可视化显示模块和车辆定位信息数据库；
当所述定位跟踪调度平台接收到所述车辆定位信息报文时，所述车辆定位信息报文解析模块将接收到的所述车辆定位信息报文解析为BDS定位信息、车载定位终端唯一标识码和定位时间信息；
然后，所述信息检查和存储模块对所述车辆定位信息报文解析模块解析到的车辆的BDS定位信息、车载定位终端唯一标识码和定位时间信息进行一致性检查，检查通过后，将车辆的BDS定位信息、车载定位终端唯一标识码和定位时间信息的映射关系存储到所述车辆定位信息数据库；
当所述车辆定位信息可视化显示模块接收到来自于车辆调度管理人员的操作请求时，所述车辆定位信息可视化显示模块将所述操作请求提交给所述信息查询模块；
所述信息查询模块接收到所述操作请求后，按照数据库信息查询规范对所述操作请求进行格式化，生成数据库查询请求，并提交给所述车辆定位信息数据库；然后接收所述车辆定位信息数据库返回的查询结果，并将所述查询结果返回给所述车辆定位信息可视化显示模块；
所述车辆定位信息可视化显示模块在接收到所述查询结果后，将查询结果以可视化的形式展现给管理人员。
优选的，步骤1中，所述车载定位终端还具有漂移点筛除功能，具体通过以下方式实现：
车载定位终端采用过量采集方法提高定位经度，具体的，车载定位终端的微控制单元设置缓存，并将从BDS定位模块接收到的BDS定位信息解析后逐一放入缓存；当持续接收N条BDS定位信息后，N为预先设定值，微控制单元分别以经度数据、维度数据为基准排序，并在以经度为基准的序列中标记经度最大点和经度最小点，在以维度为基准的序列中标记纬度最大点和纬度最小点；然后，在N条BDS定位信息中，将经度最大点、经度最小点、纬度最大点和纬度最小点逐一删除，计算剩余点的中心位置，将距离中心位置最近的点坐标及其时间作为本次有效采集数据。
本发明提供的基于BDS和LoRa的车辆定位跟踪调度系统及方法具有以下优点：
LoRa是一种低功耗长距离的无线通信技术，主要在全球免费频段运行，网络覆盖能力强，可完全满足船厂内场生产区域的车辆实时定位信息无线传输需求。系统采用基于LoRa技术的扩频信号无线通讯传输车辆实时定位信息，可以避免其他长距离传输技术2G、3G、4G等需要产生流量费的问题，降低了使用成本。通过船厂生产运输车辆定位、跟踪和行驶路线记录，有助于提高分段运输等生产物流作业的安全性和效率，优化船厂生产运输车辆调度，提升船厂道路资源和分段堆场空间资源的利用效率。
附图说明
图1为本发明提供的基于BDS和LoRa的车辆定位跟踪调度系统的结构示意图；
图2是本发明提供的车载定位终端的组成示意图；
图3是本发明提供的定位跟踪调度平台的工作原理图；
其中：1-车载定位终端；2-LoRa通讯基站；3-定位跟踪调度平台。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
船厂生产运输车辆的位置信息定位、跟踪、行驶路线记录、车辆调度问题是成为影响船厂生产效率的关键因素。通过船厂生产运输车辆定位、跟踪和行驶路线记录，有助于提高分段运输等生产物流作业的安全性和效率，优化船厂生产运输车辆调度，提升船厂道路资源和分段堆场空间资源的利用效率。
本发明提供一种基于BDS技术和LoRa技术的船厂生产车辆位置信息定位、跟踪、行驶路线记录以及调度的系统，利用BDS信号进行车辆实时定位，并通过LoRa无线传输技术将相关定位信息反馈回配送调度中心，用以解决船厂生产运输车辆定位、跟踪、行驶路线记录和调度优化等问题。
下面首先介绍LoRa和BDS的特点：
LoRa是一种低功耗长距离的无线通信技术，主要在全球免费频段运行。LoRa具有较强的信号穿透能力，网络覆盖能力较强，范围较广。在密集的城市环境内，LoRa数据传输距离可达到3KM以上；在空旷地带，其传输距离可达到15KM～30KM，甚至更远。此外，LoRa技术还具有终端传感器成本低、低功耗等优点。
BDS是北斗卫星导航系统的简称，北斗卫星导航系统(BeiDou NavigationSatellite System，BDS)是中国自行研制的全球卫星导航系统。BDS是继美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统。
参考图1，本发明提供一种基于BDS和LoRa的车辆定位跟踪调度系统，包括三个部分，分别为车载定位终端、LoRa通讯基站和定位跟踪调度平台；所述车载定位终端通过LoRa无线扩频信号与所述LoRa通讯基站相连，所述LoRa通讯基站通过有线方式与所述定位跟踪调度平台相连。车载定位终端将采集到的车辆位置信息通过LoRa无线扩频信号发送给LoRa通讯基站，LoRa通讯基站将接收到的车辆位置信息通过RJ45以太网有线网络发送给定位跟踪调度平台。
具体的，参照图2，车载定位终端，用于获取BDS卫星定位信息并利用LoRa技术传送给LoRa通讯基站，车载定位终端包括三个部分，分别为BDS定位模块、微控制单元和LoRa通讯模块。BDS定位模块负责通过BDS获取生产运输车辆位置信息。微控制单元负责将BDS定位模块采集到的BDS信息和车载定位终端唯一识别码进行封装转发并控制LoRa通讯模块将信息发送给LoRa通讯基站。车载定位终端以微控制单元为核心，其工作机制为：首先驱动BDS定位模块采集BDS定位信息；然后将采集的定位信息结合车载定位终端唯一标识码、定位时间等信息生成车辆定位信息报文；最后控制LoRa通讯模块将车辆定位信息报文发送给LoRa通讯基站。
LoRa通讯基站为LoRa/LoRaWAN网关和集中器，具有两个功能：一个功能是负责接收LoRa通讯模块发回的车辆定位信息报文；另一个功能是负责将收到的车辆定位信息报文通过RJ45以太网络发送给定位跟踪调度平台。
定位跟踪调度平台用于接收车辆定位信息，进而实现船厂生产运输车辆的基于GIS地图的可视化实时定位、跟踪、行驶路线记录和调度优化等。
参照图3，定位跟踪调度平台包括车辆定位信息报文解析程序、信息检查和存储程序、信息查询程序、车辆定位信息可视化显示程序和车辆定位信息数据库。定位跟踪调度平台的工作机制如下：车辆定位信息报文解析程序负责将接收到的车辆定位信息报文解析为车辆定位信息、车载定位终端唯一标识码和定位时间。信息检查和存储序在接收到车辆定位信息报文解析结果后对相关信息进行一致性检查并存储到车辆定位信息数据库。车辆定位信息可视化显示程序在可接受车辆调度管理人员不同类型的操作请求，操作请求可包括实时跟踪、历史轨迹、电子栅栏、里程统计等，然后将相关请求发送给信息查询程序，在收到信息查询程序返回的查询记录后，以图表等可视化的形式将相关信息展现给管理人员。信息查询程序负责将来自车辆定位信息可视化显示程序的信息查询请求按照数据库信息查询规范进行格式化，生成数据库查询请求并提交给车辆定位信息数据库，待收到返回的相关查询记录后发送给车辆定位信息可视化显示程序。车辆定位信息可视化显示程序实现生产物流车辆定位、跟踪、路径回放等基于GIS地图技术的可视化动态显示以及统计图表信息显示。车辆定位信息数据库负责储存和维护车辆定位历史信息记录。结合当前车辆运输任务安排情况、车辆运输能力、车辆当前位置和具体生产运输任务，系统可自动进行生产运输任务和车辆匹配以及车辆行驶路线推荐，实现生产运输车辆调度优化。
本发明还提供一种基于BDS和LoRa的车辆定位跟踪调度系统的方法，包括以下步骤：
步骤1，在车辆行驶过程中，安装于车辆上的车载定位终端的微控制单元驱动BDS定位模块按采样频率采集BDS定位信息；然后，微控制单元将采集到的BDS定位信息、车载定位终端唯一标识码和定位时间信息封装为车辆定位信息报文；然后，微控制单元控制LoRa通讯模块将所述车辆定位信息报文发送给LoRa通讯基站；
步骤1中，所述车载定位终端还具有漂移点筛除功能，具体通过以下方式实现：
车载定位终端采用过量采集方法提高定位经度，具体的，车载定位终端的微控制单元设置缓存，并将从BDS定位模块接收到的BDS定位信息解析后逐一放入缓存；当持续接收N条BDS定位信息后，N为预先设定值，例如，为7；微控制单元分别以经度数据、维度数据为基准排序，并在以经度为基准的序列中标记经度最大点和经度最小点，在以维度为基准的序列中标记纬度最大点和纬度最小点；然后，在N条BDS定位信息中，将经度最大点、经度最小点、纬度最大点和纬度最小点逐一删除，计算剩余点的中心位置，将距离中心位置最近的点坐标及其时间作为本次有效采集数据。
步骤2，所述LoRa通讯基站接收所述LoRa通讯模块发回的所述车辆定位信息报文，然后，将接收到的所述车辆定位信息报文通过RJ45以太网络发送给所述定位跟踪调度平台；
所述定位跟踪调度平台包括车辆定位信息报文解析模块、信息检查和存储模块、信息查询模块、车辆定位信息可视化显示模块和车辆定位信息数据库；
当所述定位跟踪调度平台接收到所述车辆定位信息报文时，所述车辆定位信息报文解析模块将接收到的所述车辆定位信息报文解析为BDS定位信息、车载定位终端唯一标识码和定位时间信息；
然后，所述信息检查和存储模块对所述车辆定位信息报文解析模块解析到的车辆的BDS定位信息、车载定位终端唯一标识码和定位时间信息进行一致性检查，检查通过后，将车辆的BDS定位信息、车载定位终端唯一标识码和定位时间信息的映射关系存储到所述车辆定位信息数据库；
当所述车辆定位信息可视化显示模块接收到来自于车辆调度管理人员的操作请求时，所述车辆定位信息可视化显示模块将所述操作请求提交给所述信息查询模块；
所述信息查询模块接收到所述操作请求后，按照数据库信息查询规范对所述操作请求进行格式化，生成数据库查询请求，并提交给所述车辆定位信息数据库；然后接收所述车辆定位信息数据库返回的查询结果，并将所述查询结果返回给所述车辆定位信息可视化显示模块；
所述车辆定位信息可视化显示模块在接收到所述查询结果后，将查询结果以可视化的形式展现给管理人员。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在如下几个方面：
(1)LoRa是一种低功耗长距离的无线通信技术，主要在全球免费频段运行，网络覆盖能力强，可完全满足船厂内场生产区域的车辆实时定位信息无线传输需求。系统采用基于LoRa技术的扩频信号无线通讯传输车辆实时定位信息，可以避免其他长距离传输技术2G、3G、4G等需要产生流量费的问题，降低了使用成本；
(2)系统采用GIS技术并以地图化的形式实时显示生产运输车辆的位置；
(3)系统基于生产运输车辆的实时位置，可以就近安排船舶分段等的调度运输任务，优化生产运输调度；
(4)系统以地图化的形式实时显示船厂场内道路平板车占用情况，并可以提示分段转运路径优化分析结果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种基于BDS和LoRa的车辆定位跟踪调度系统的方法，其特征在于，基于BDS和LoRa的车辆定位跟踪调度系统，包括车载定位终端、LoRa通讯基站和定位跟踪调度平台；所述车载定位终端通过LoRa无线扩频信号与所述LoRa通讯基站相连，所述LoRa通讯基站通过有线方式与所述定位跟踪调度平台相连；方法包括以下步骤：
步骤1，在车辆行驶过程中，安装于车辆上的车载定位终端的微控制单元驱动BDS定位模块按采样频率采集BDS定位信息；然后，微控制单元将采集到的BDS定位信息、车载定位终端唯一标识码和定位时间信息封装为车辆定位信息报文；然后，微控制单元控制LoRa通讯模块将所述车辆定位信息报文发送给LoRa通讯基站；
步骤2，所述LoRa通讯基站接收所述LoRa通讯模块发回的所述车辆定位信息报文，然后，将接收到的所述车辆定位信息报文通过RJ45以太网络发送给所述定位跟踪调度平台；
所述定位跟踪调度平台包括车辆定位信息报文解析模块、信息检查和存储模块、信息查询模块、车辆定位信息可视化显示模块和车辆定位信息数据库；
当所述定位跟踪调度平台接收到所述车辆定位信息报文时，所述车辆定位信息报文解析模块将接收到的所述车辆定位信息报文解析为BDS定位信息、车载定位终端唯一标识码和定位时间信息；
然后，所述信息检查和存储模块对所述车辆定位信息报文解析模块解析到的车辆的BDS定位信息、车载定位终端唯一标识码和定位时间信息进行一致性检查，检查通过后，将车辆的BDS定位信息、车载定位终端唯一标识码和定位时间信息的映射关系存储到所述车辆定位信息数据库；
当所述车辆定位信息可视化显示模块接收到来自于车辆调度管理人员的操作请求时，所述车辆定位信息可视化显示模块将所述操作请求提交给所述信息查询模块；
所述信息查询模块接收到所述操作请求后，按照数据库信息查询规范对所述操作请求进行格式化，生成数据库查询请求，并提交给所述车辆定位信息数据库；然后接收所述车辆定位信息数据库返回的查询结果，并将所述查询结果返回给所述车辆定位信息可视化显示模块；
所述车辆定位信息可视化显示模块在接收到所述查询结果后，将查询结果以可视化的形式展现给管理人员。
2.根据权利要求1所述的基于BDS和LoRa的车辆定位跟踪调度系统的方法，其特征在于，步骤1中，所述车载定位终端还具有漂移点筛除功能，具体通过以下方式实现：
车载定位终端采用过量采集方法提高定位经度，具体的，车载定位终端的微控制单元设置缓存，并将从BDS定位模块接收到的BDS定位信息解析后逐一放入缓存；当持续接收N条BDS定位信息后，N为预先设定值，微控制单元分别以经度数据、维度数据为基准排序，并在以经度为基准的序列中标记经度最大点和经度最小点，在以维度为基准的序列中标记纬度最大点和纬度最小点；然后，在N条BDS定位信息中，将经度最大点、经度最小点、纬度最大点和纬度最小点逐一删除，计算剩余点的中心位置，将距离中心位置最近的点坐标及其时间作为本次有效采集数据。
3.根据权利要求1所述的基于BDS和LoRa的车辆定位跟踪调度系统的方法，其特征在于，所述车载定位终端包括BDS定位模块、微控制单元和LoRa通讯模块；所述微控制单元分别与所述BDS定位模块和所述LoRa通讯模块连接。
4.根据权利要求1所述的基于BDS和LoRa的车辆定位跟踪调度系统的方法，其特征在于，所述LoRa通讯基站为LoRa/LoRaWAN网关和集中器。
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Granted publication date: 20200324 Pledgee: CSSC Finance Co.,Ltd. Pledgor: CHINA SHIPBUILDING IT Corp.,Ltd. Registration number: Y2022980013892 |
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