水上游乐场的定位安全保障管理系统研究

    【摘 要】 随着人们生活水平的提高，游乐场的规模越来越大，水上游艇也成为大众所喜爱的一项娱乐项目。针对同一个水上乐园，游艇的数目众多，游客的游玩路线不一，游艇安全隐患高，对游艇的实时定位显得尤为重要。本文采用GPS定位的方式，对每一艘游艇进行定位，并将经纬信息传输到服务器。构建了完善的定位以及报警系统，极大地提高了水上游乐场的安全保障和应急处理的能力。

    引 言

    水上游乐场的范围大小不一，以北京颐和园昆明湖为例，占地2平方公里，春季开放游船项目。所在范围游船公司有3家，游船类型有电动和人力两种。旅游旺季期间，湖面上共有游船可达200艘。在游客如此众多的情况下，商家很难追踪自家船只，而游客对归还船只的路线也存在困难;更重要的是，一旦出现意外，商家不能立刻做出应急反应，对游客的生命财产缺乏保障。所以建立水上游乐场定位安全保障系统是有必要，有意义的。

    室外定位的国内外研究现状

    目前关于室外定位，国内外普遍使用的是美国的GPS定位系统，中国的北斗定位系统，在技术方面，北斗卫星导航系统使用的是单方向利用时间来测距的一种被动式定位方式。它具有确定位置、测量速度、授予标准时间和短报文通信等功能[1]。在2014年11月23日，北斗导航系统的航行安全通函得到了国际海事组织海上安全委员会审议，审议的结果是通过了。这在对于我国北斗卫星导航系统是一个巨大的成功，它代表着北斗卫星导航系统已经正式成为了全球无线电通信的卫星定位和导航系统的重要组成部分，也代表了我国在海事应用的方面已经取得了合法的国际地位。20世纪70年代，美国海陆空三军联合研制了新一代空间卫星导航定位系统GPS。GPS的定位原理很简单。首先以空间中至少三颗导航卫星在某一时刻的位置信息为基础，然后分别测出终端到各卫星的距离。再根据空间距离后方交会的方法进行定位[2]。截止2013年8月，GPS星座卫星有32颗在轨卫星。目前GPS定位的精度可以达到1米。鉴于现有卫星定位有GPS和北斗两个比较实用卫星系统，我们在稳定性、精准性等方面做出选择，鉴于GPS系统定位精度高（军码可达1米左右，运用差分技术可达半米），技术成熟的特点，室外设备的定位选用GPS伪距差分系统[3]，用GPS模块将处理后的室外位置信息直接传送给服务器。

    船只安全保障系统的技术路線

    室外GPS模块的硬件设备需要完成GPS定位，接受GPS位置信息，并将信息传输给服务器。那么他包括定位模块装置，信息发送装置，电源装置。软件上分为两个部分，一是对接受到经纬信号进行处理，确定该点在地图上的位置并显示在监控屏幕上，二是设定定位模块的活动范围;三是确定定位模块的工作状态。

    硬件选型和定位实现

    室外GPS定位模块既要满足定位功能，又需要将移动端GPS的定位信息数据传送给上位机，满足上述两种功能的模块我们选择了SIM808模块。

    SIM808模块是一个完整的四频GSM/GPRS模块，它结合了GPS技术用于卫星导航。它具有TTL电平接口等行业标准接口，能够实现发短信、打电话、GPRS传输数据、GPS等功能，允许在任何地点和任何时间以信号覆盖率无缝跟踪可移动目标，并将目标的位置数据通过短信发送给移动手机端或者通过GPRS发送给电脑。SIM808有850Mhz，900Mhz，1800Mhz多种频率。5V供电电压为4.8～5.2V，电流1A或以上。4V供电电压为3.6～4.2V，电流1A或者以上。工作温度范围低至-40℃，高达80℃。

    使用STC15单片机板子控制SIM808模块，将程序下载到单片机中，供电完成后定位模块即可工作。SIM808模块可插入中国移动或者联通的sim卡，这里以中国移动为例，打开中国移动的Onenet网站，注册账号并登陆。将选择方式定为共有协议，设备接入协议定为HTTP，获取APIKey，修改代码中的APIKey和设备ID。SIM808将ONENEt达成信息传输协议并在网页端显示位置信息。工作人员可以随时监控船只的位置信息。

    软件方面的设计包括了范围的限定和工作状态的检测。SIM808是实时传输定位信息的，当数据传输到服务端时，将数据与限定的范围内的经纬信息进行对比，若没有超出范围，则输出K=0，报警器正常，否则，输出K=1，报警器响铃。若不能接收到位置信息，也一样输出K=1，报警表示该模块未工作，可能遭到破坏，需要工作人员查看。

    结 论

    本文通过对船只的定位以及定位功能的实现与否来判断船只是否安全。成功实现了定位模块与云端的对接，达到位置监控的目的，同时也将船只的工作状态反映出来，极大的提高了水上游乐场的安全性和应急反应的能力。

    【参考文献】

    [1] 中国卫星导航定位协会.卫星导航定位与北斗系统应用.北京：测绘出版社，2015.

    [2] 邓中亮，余彦培.室内外无线定位与导航.北京：邮电大学出版社，2013.

    [3] 李征航，张小红，楼益栋，朱志勤.一种解算GPS短基线向量的新方法.大地测量与地球动力学2005， 25（3）： 19-23.

    作者简介：汪林（1994年-），男，汉，安徽人，学历：硕士研究生在读，单位：中国矿业大学（北京），研究方向：机械电子