基于北斗的安全出行服务与监管系统设计及实现

魏　凤，张世建，韦玲艳，李　贝

（重庆中交通信信息技术有限公司，重庆　401336）

基于北斗的安全出行服务与监管系统设计及实现

魏凤，张世建，韦玲艳，李贝

（重庆中交通信信息技术有限公司，重庆401336）

本文通过分析北斗导航系统、北斗终端及配套平台的应用现状及需求，从保障个人出行安全、增强安全应急救援能力及推动北斗民用化出发，提出了“基于北斗的安全服务与监管系统”的基本架构及实现路径。

北斗；安全出行；服务；监管

1　引言

北斗卫星导航系统经过多年的发展，目前已具备在我国及周边地区实现全天时、全天候的三维定位测速、导航、双向报文通信和高精度授时。北斗卫星导航系统由我国自主研发，由于其独有的短报文功能及在我国全区域覆盖的能力，它越来越受到关注。目前，军用北斗设备已经批量装备，而北斗民用及行业化应用由于成本问题而推广进度缓慢。因此，区别于市面上高成本北斗通信终端，本文从提高个人出行安全保障、增强安全应急救援能力出发，基于北斗/GPS双模定位、北斗短报文功能及配套的手机APP软件辅助，建设基于北斗卫星的安全出行服务与监管系统，进而推进北斗民用化。

2　现状及问题分析

随着海上工作者和户外运动爱好者等人员活动范围日渐增大，他们对出行安全保障需求逐渐增加，但由于在远海、深山、荒漠等气候条件恶劣或基础设施建设不完善的区域，移动通信网络（2/3/4G）无法实现全覆盖，使得相关人员人身安全缺乏必要的保障。因此，为相关人员提供无盲区的通信服务，保障其生命安全是十分必要的。

北斗卫星导航系统与GPS等其他导航卫星系统相比，不仅能实现全天候、全天时通信覆盖，提供定位服务，还具备卫星短报文通信的独特功能。目前，市面上的北斗终端机与GPS/GLONASS兼容，主要用于用户出行时的定位导航，而同时具备短报文通信功能的北斗通信手持终端机主要应用于户外求生、移动警务和海上渔船的紧急通信，但由于其价格昂贵、外形笨重且配套的平台服务功能相对不完善，救援体系不够健全，进而导致北斗通信终端市场化程度不高，很多潜在用户犹豫不决。因此，从提高安全保障和降低用户使用成本出发，建设一个能够让用户放心的安全服务保障系统迫在眉睫。

图1　系统框架图

3　安全服务与监管系统设计

基于对北斗导航系统发展现状及用户需求的分析，本文设计了安全服务与监管系统，主要包括终端设计，APP设计及云平台设计。

3.1设计原理

安全服务与监管系统采用端、管、云的设计理念。系统通过北斗安全卫士等智能终端获取用户定位数据、通信数据及相关重要数据，通过北斗卫星、移动蜂窝通信构成的通信管道传输到云平台；平台对获得信息进行转义分析后，进而提供安全预警、紧急救援以及其他相关服务。

3.2系统构架

基于北斗的安全服务与监管系统结构主要包括：智能终端、基础设施层、服务层、应用层、展示层。系统采用分布式架构，以定位数据、设备数据及用户数据为基础，以GIS服务为支撑，通过云计算、大数据分析技术实现对用户的定位追踪，安全预警，紧急救援及相关增值服务。系统核心建设内容主要包括安全服务与监管云平台、北斗安全卫士终端及北斗安全卫士APP。系统框架如图1所示。

3.2.1安全服务与监管平台

安全服务与监管平台的建设主要包含四个方面：一是基础设施资源，主要包括系统运行所需要计算资源、存储资源、网络资源；二是应用支撑环境，主要包括访问控制、资源管理、数据库和中间件等集群；三是应用系统，主要包括安全预警系统、紧急救援系统及呼叫中心系统等业务实现系统；四是展示系统，主要包含终端显示及大屏展示。

为保障系统的延伸性及扩展性，安全服务与监管云平台不仅支持北斗安全卫士终端接入，还支持OBD、T-BOX等多种终端接入。在北斗安全卫士终端接入下为用户提供定位，轨迹查询，安全预警及紧急救援服务。在其他终端接入情况下，根据终端的适配性，可为用户提供相应的服务，如个人出行服务中的定位、导航、轨迹查询、车辆故障诊断、油耗/电量查询等服务。

3.2.2北斗安全卫士APP

北斗安全卫士APP通过蓝牙与北斗安全卫士进行绑定使用，在有移动网络信号时也可单独使用。通过APP可预设紧急救援信息及紧急联系人，在紧急情况下一键发送救援信息。此外，APP可人工或根据速度分析自动切换当前出行模式（步行/骑行/驾车），并可结合云平台的GIS服务，在危险情况下自动报警。

3.2.3北斗安全卫士终端

北斗安全卫士终端为集成北斗/GPS定位、北斗收发短报文、蓝牙通信功能为一体的小型化、低成本、低功耗和高可靠性的手持终端机，主要通过内置的蓝牙模块与APP通信，在无移动网络情况下通过该设备可发送求救短信、接收救援反馈信息，按使用场景不同可分为车载型和用户型。

4　系统实现及特点

4.1系统实现

安全服务与监管系统通过手机蓝牙与北斗安全卫士终端设备配对，通过北斗安全卫士APP设置紧急联系人及紧急救援信息，在紧急情况下将通过北斗安全卫士APP软件或通过预设在北斗安全卫士终端里的救援信息进行求救，且支持一键救援；信息发送后通过北斗短报文通信传送至监控中心，监控中心通过分析获取最佳救援路线，并将求救信息推送至亲人以及公安、消防等部门，公安、消防部门通过该系统与被救人取得联系并进行救援。系统整体实现如图2所示。

图2　系统实现

4.2技术特点

根据系统建设的三个核心部分，其相关的技术特点主要有：按需提供模块、模块集成、灵巧方便、通信方式自动切换、主动安全预警、多终端接入及开放API接口。

（1）按需提供模块：充分考虑智能手机的普及性及其功能的强大性，使用手机APP替代北斗手持机的部分功能，打破北斗手持机一直为整体产品的形态，按需提供模块。

（2）模块集成：将北斗导航定位、短报文通信和蓝牙通信技术高度融合，基于芯片级进行小型化、一体化、低功耗的模块设计。终端机可接收GPS、北斗RNSS（卫星无线电导航系统）和RDSS（卫星无线电测定系统）的卫星系统信号，实现导航定位、短报文通信和位置报告功能。

（3）灵巧方便：北斗安全卫士终端与其他北斗手持通信终端设备的区别在于减少了终端的输入功能及屏幕显示功能，采用手机替代的方式，使用蓝牙与手机连接后通过北斗安全卫士APP进行救援信息的输入、轨迹查询等，操作更为简单，轻巧易用，携带方便。

（4）通信方式自动切换：北斗安全卫士APP在移动网络环境下通过移动蜂窝网进行通信，当无移动网络信号时可自动切换为卫星通信模式，通过北斗安全卫士终端通信。

（5）主动安全预警：终端可实现自动识别使用模式（步行、骑行、驾车），对于强烈碰撞等情况实现自动报警。

（6）多终端接入：安全服务与监管平台不仅支持北斗安全卫士终端接入，还可实现多种不同终端接入。

（7）开放API接口：支持第三方接入，可将救援信息推送至公安、消防等安监部门，提高应急救援能力。

5　结束语

基于北斗的安全出行服务与监管系统的研发，可提高公众出行安全保障，为保险提供数据支撑，增强政府监管和突发事件的快速反应、应急救援能力。系统的推广使用可将北斗系统的导航定位和短报文功能推向民用化。■

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［3］王茜.北斗短报文在智能交通远程监测和安全防护中的应用［J］.工业b，2015（22）：220-220

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Design and Implementation of the Safety Travel Service and Supervision System Based on Beidou Navigation System

Wei Feng，Zhang Shijian，Wei Lingyan，Li Bei
（CCTTIC，Chongqing，401336）

In order to ensure the personal safety of travel and improve the capability of emergency rescue，this paper analyses the demand of Beidou navigation system，Beidou user terminal，and service platform.Then，a safety travel service and supervision system Based on Beidou navigation system is built.

Beidou；safety travel；service；supervision

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2016.09.008

TN927+.23

B

1672-7274（2016）09-0028-03