【摘 要】 隨著人們生活水平的提高，游樂(lè)場(chǎng)的規(guī)模越來(lái)越大，水上游艇也成為大眾所喜愛(ài)的一項(xiàng)娛樂(lè)項(xiàng)目。針對(duì)同一個(gè)水上樂(lè)園，游艇的數(shù)目眾多，游客的游玩路線不一，游艇安全隱患高，對(duì)游艇的實(shí)時(shí)定位顯得尤為重要。本文采用GPS定位的方式，對(duì)每一艘游艇進(jìn)行定位，并將經(jīng)緯信息傳輸?shù)椒?wù)器。構(gòu)建了完善的定位以及報(bào)警系統(tǒng)，極大地提高了水上游樂(lè)場(chǎng)的安全保障和應(yīng)急處理的能力。

引 言

水上游樂(lè)場(chǎng)的范圍大小不一，以北京頤和園昆明湖為例，占地2平方公里，春季開(kāi)放游船項(xiàng)目。所在范圍游船公司有3家，游船類(lèi)型有電動(dòng)和人力兩種。旅游旺季期間，湖面上共有游船可達(dá)200艘。在游客如此眾多的情況下，商家很難追蹤自家船只，而游客對(duì)歸還船只的路線也存在困難;更重要的是，一旦出現(xiàn)意外，商家不能立刻做出應(yīng)急反應(yīng)，對(duì)游客的生命財(cái)產(chǎn)缺乏保障。所以建立水上游樂(lè)場(chǎng)定位安全保障系統(tǒng)是有必要，有意義的。

室外定位的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

目前關(guān)于室外定位，國(guó)內(nèi)外普遍使用的是美國(guó)的GPS定位系統(tǒng)，中國(guó)的北斗定位系統(tǒng)，在技術(shù)方面，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)使用的是單方向利用時(shí)間來(lái)測(cè)距的一種被動(dòng)式定位方式。它具有確定位置、測(cè)量速度、授予標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間和短報(bào)文通信等功能[1]。在2014年11月23日，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的航行安全通函得到了國(guó)際海事組織海上安全委員會(huì)審議，審議的結(jié)果是通過(guò)了。這在對(duì)于我國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是一個(gè)巨大的成功，它代表著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)正式成為了全球無(wú)線電通信的衛(wèi)星定位和導(dǎo)航系統(tǒng)的重要組成部分，也代表了我國(guó)在海事應(yīng)用的方面已經(jīng)取得了合法的國(guó)際地位。20世紀(jì)70年代，美國(guó)海陸空三軍聯(lián)合研制了新一代空間衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)GPS。GPS的定位原理很簡(jiǎn)單。首先以空間中至少三顆導(dǎo)航衛(wèi)星在某一時(shí)刻的位置信息為基礎(chǔ)，然后分別測(cè)出終端到各衛(wèi)星的距離。再根據(jù)空間距離后方交會(huì)的方法進(jìn)行定位[2]。截止2013年8月，GPS星座衛(wèi)星有32顆在軌衛(wèi)星。目前GPS定位的精度可以達(dá)到1米。鑒于現(xiàn)有衛(wèi)星定位有GPS和北斗兩個(gè)比較實(shí)用衛(wèi)星系統(tǒng)，我們?cè)诜€(wěn)定性、精準(zhǔn)性等方面做出選擇，鑒于GPS系統(tǒng)定位精度高（軍碼可達(dá)1米左右，運(yùn)用差分技術(shù)可達(dá)半米），技術(shù)成熟的特點(diǎn)，室外設(shè)備的定位選用GPS偽距差分系統(tǒng)[3]，用GPS模塊將處理后的室外位置信息直接傳送給服務(wù)器。

船只安全保障系統(tǒng)的技術(shù)路線

室外GPS模塊的硬件設(shè)備需要完成GPS定位，接受GPS位置信息，并將信息傳輸給服務(wù)器。那么他包括定位模塊裝置，信息發(fā)送裝置，電源裝置。軟件上分為兩個(gè)部分，一是對(duì)接受到經(jīng)緯信號(hào)進(jìn)行處理，確定該點(diǎn)在地圖上的位置并顯示在監(jiān)控屏幕上，二是設(shè)定定位模塊的活動(dòng)范圍;三是確定定位模塊的工作狀態(tài)。

硬件選型和定位實(shí)現(xiàn)

室外GPS定位模塊既要滿(mǎn)足定位功能，又需要將移動(dòng)端GPS的定位信息數(shù)據(jù)傳送給上位機(jī)，滿(mǎn)足上述兩種功能的模塊我們選擇了SIM808模塊。

SIM808模塊是一個(gè)完整的四頻GSM/GPRS模塊，它結(jié)合了GPS技術(shù)用于衛(wèi)星導(dǎo)航。它具有TTL電平接口等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口，能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)短信、打電話(huà)、GPRS傳輸數(shù)據(jù)、GPS等功能，允許在任何地點(diǎn)和任何時(shí)間以信號(hào)覆蓋率無(wú)縫跟蹤可移動(dòng)目標(biāo)，并將目標(biāo)的位置數(shù)據(jù)通過(guò)短信發(fā)送給移動(dòng)手機(jī)端或者通過(guò)GPRS發(fā)送給電腦。SIM808有850Mhz，900Mhz，1800Mhz多種頻率。5V供電電壓為4.8～5.2V，電流1A或以上。4V供電電壓為3.6～4.2V，電流1A或者以上。工作溫度范圍低至-40℃，高達(dá)80℃。

使用STC15單片機(jī)板子控制SIM808模塊，將程序下載到單片機(jī)中，供電完成后定位模塊即可工作。SIM808模塊可插入中國(guó)移動(dòng)或者聯(lián)通的sim卡，這里以中國(guó)移動(dòng)為例，打開(kāi)中國(guó)移動(dòng)的Onenet網(wǎng)站，注冊(cè)賬號(hào)并登陸。將選擇方式定為共有協(xié)議，設(shè)備接入?yún)f(xié)議定為HTTP，獲取APIKey，修改代碼中的APIKey和設(shè)備ID。SIM808將ONENEt達(dá)成信息傳輸協(xié)議并在網(wǎng)頁(yè)端顯示位置信息。工作人員可以隨時(shí)監(jiān)控船只的位置信息。

軟件方面的設(shè)計(jì)包括了范圍的限定和工作狀態(tài)的檢測(cè)。SIM808是實(shí)時(shí)傳輸定位信息的，當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)端時(shí)，將數(shù)據(jù)與限定的范圍內(nèi)的經(jīng)緯信息進(jìn)行對(duì)比，若沒(méi)有超出范圍，則輸出K=0，報(bào)警器正常，否則，輸出K=1，報(bào)警器響鈴。若不能接收到位置信息，也一樣輸出K=1，報(bào)警表示該模塊未工作，可能遭到破壞，需要工作人員查看。

結(jié) 論

本文通過(guò)對(duì)船只的定位以及定位功能的實(shí)現(xiàn)與否來(lái)判斷船只是否安全。成功實(shí)現(xiàn)了定位模塊與云端的對(duì)接，達(dá)到位置監(jiān)控的目的，同時(shí)也將船只的工作狀態(tài)反映出來(lái)，極大的提高了水上游樂(lè)場(chǎng)的安全性和應(yīng)急反應(yīng)的能力。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會(huì).衛(wèi)星導(dǎo)航定位與北斗系統(tǒng)應(yīng)用.北京：測(cè)繪出版社，2015.

[2] 鄧中亮，余彥培.室內(nèi)外無(wú)線定位與導(dǎo)航.北京：郵電大學(xué)出版社，2013.

[3] 李征航，張小紅，樓益棟，朱志勤.一種解算GPS短基線向量的新方法.大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué)2005， 25（3）： 19-23.

作者簡(jiǎn)介：汪林（1994年-），男，漢，安徽人，學(xué)歷：碩士研究生在讀，單位：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京），研究方向：機(jī)械電子