基于北斗导航和ZigBee的火车服务系统设计

于泓琦

摘要：针对目前车辆导航采用GPS系统，并没有采用我国自行研制的北斗系统，提出了应用北斗和ZigBee技术，将无线传感器网络的思想引入车辆安全状态检测平台中，实施对车辆的温度，速度进行检测。在硬件电路设计方面选用CC2530芯片作为数据传输的主芯片，并且以CC2530为核心架构的ZigBee节点，为系统搭建一个稳定的硬件平台，使节点具有采集车辆行驶速度、车内温度等数据的功能，通过卫星系统实时传送给指挥调度中心。经实验测试，该系统可以实时采集和远程传输，达到了对车辆实时监控的作用，为人们提供了很大的方便，具有广阔的推广价值。

关键词：北斗导航；智能服务；水位信息；语音报警

中图分类号：TB

文献标识码：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2016.25.089

1引言

北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统，是继美国全球定位系统GPS、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统之后第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统（BDS）和美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO，是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。北斗卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成，我国正在实施北斗卫星导航系统建设，已成功发射16颗北斗导航卫星。根据系统建设总体规划，2012年左右，系统首先具备覆盖亚太地区的定位、导航和授时以及短报文通信服务能力。2020年左右，建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。本系统设计基于北斗导航的车辆智能服务系统，主要是针对目前火车的主要信息只有驾驶员通过水表观察，定位导航采用GPS系统的实际情况，设计了一种智能化服务系统，在驾驶过程中智能播报火车基本信息，同时系统将相关信息和位置信息同时发送到车辆调度服务中心，为驾驶员安全行驶保驾护航，具有推广和实用价值。

2系统硬件设计

2.1系统总体设计方案

系统方案主要包含北斗导航模块、水位采集模块、温湿度采集模块、语音报警模块、GPRS模块和系统主控模块等几部分，系统的具体方案如图1所示。本系统主要完成对火车内主要信息进行监测，并且采用北斗技术进行精确定位。语音报警模块的主要功能是在当采集数据信息低于预先设定的阈值时进行报警提示；GPRS模块主要作用是发送水位信息和定位信息给车辆调度服务中心，从而完成对车辆的远程监测。

2.2北斗卫星模块接口电路设计

系统采用基于双系统多频率高性能SOC芯片的和芯星通UM220-III N双系统高性能GNSS模块，能够同时支持BD2、B1、GPS L1两个频点。UM220是针对车辆监控、气象探测和电信电力授时等应用推出的BD2/GPS双系统模块，是市场上尺寸最小的BD2/GPS模块，集成度高，功耗低，非常适合北斗系统大规模应用的需求。UM220-IIIN外形尺寸紧凑，采用SMT焊盘，支持标准取放及回流焊接全自动化集成，尤其适用于低成本、低功耗领域。图2为UM220的接口电路设计示意图。

2.3ZigBee模块接口电路设计

无线通信在本项目中站着主角，通过该功能让信息得以传输。在ZigBee平台上连接一个与其相对的套件，在被监测点上连接一个Zigbee CC2530套件，而被监测点的ZigBee组成无线传感网络，通过终端节点上的传感器进行信息采集后将监测到的数据信息传输到后台，后台进行ARM的信息处理将信息显示到lcd显示屏上。模块示意图如图3所示。

监测到的温度、湿度等数据发送至协调器节点，协调器节点将数据发送至ARM进行数据解析，同时，北斗也将其定位信息发送到ARM，ARM在解析数据后，将其显示在LCD显示屏幕上。

3系统的软件设计

系统的软件分为三大部分，分别是ZigBee、ARM和北斗。系统的软件流程如图4所示。

4结论

本文设计的监测系统实现了火车的主要服务信息和车辆北斗定位的数据的采集，与传统的监测方式相比，不受时间和空间的限制，从而提高驾驶员的安全性，更加及时的了解车辆状态。本文采用的北斗通信

技术是我国未来卫星通信业务的主流，不受地域、时域和周边环境限制，实现对车辆的远程监测，具有实际应用价值和推广价值。

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