1、 I 分类号： 密级： 研 究 生 学 位 论 文 论文题目（中文） 基于北斗短报文的重要物资监控系统 论文题目（外文） Important Materials Monitoring System Based on BD Short Messages 研 究 生 姓 名 学位类别 工程硕士 专业学位 领域 电子与通信工程 学位级别 硕 士 导师姓名、职称 论文工作 起 止年月 论 文 提 交 日 期 论 文 答 辩 日 期 学 位 授 予 日 期 II 基于北斗短报文的重要物资监控系统 摘要 远程 重要物资监控系统 是一种 要求 实时、 信息 准确、 有较高效率 的 远程物资信息 管理系统，
2、根据目前的技术发展 融合了 物联网 科学 技术 、高端 的无线通 讯传输 技术、 更加 先进的信息技术 、 计算机 处理 技术 和 现代传感器 科技 。作为 动态物资监控系统 的重要 的 组成 单元 ， 北斗短报文的重要物资监控系统系统 实现 了 需要远距离监控的 移动 物资 监控数据 实时地上报至物资 监控 管理 中心等功能。 本 论 文 所 研究的 采用 北斗 双向 报文 的重要物资监控 系统 综合 使用了 北斗一代 卫星 双向报文通信与 位置 定位、 GSM GPRS基站定位（ AGPS）与 无线通讯 、 ZigBee无线定位以及 嵌入式 设计 系统等 比较热门 的技术成果。基于 北斗双
3、向报文通信的重要物资监控系统 可以实时 的 接收 北斗一代定位与 AGPS基站定位联合 ZigBee无线定位而实现的物资 定位信息，并通过 北斗和 GSM 用 短消息 无线 传输 网络 上传至后台 监控中心进行 监控 数据 处理并监控 ，实现了 重要物资 监控中心对 动态的监控物资 进行定位、 统计 和远程 实时 监控等 重要 功能。 本论文 所要向大家介绍 的主要研究内容有以下 多个 部分： 首 先， 通过对监控系统功能的要求 和 北斗一代双向报文定位通信、 GSM GPRS基站定位通信和 ZigBee 定位的了解 ， 初步对系统的总体设计有了思路 ， 开始对实现 主要功能 的 模块 进行
4、选型 并介绍完成硬件平台设计 ； 其次， 编写了监控显示 应用软件， 根据设计目的 实现了 对重要物资 的无线 远程 监控。主要 是 针对 双向报文定位通信 数据 传输 处理、 GSM GPRS 基站定位通信数据传输处理 和数据传输 以 完成 监控 中心系统和 使用 终端系统 之间的数据交互 ； 最后， 通过测试软件对各个通信 模块单元 进行 测试和 对整个 动态监控 系统整体通信 测试， 以保证监控系统 可靠 与稳 定 。 关键词： 北斗短报文 ， AGPS 基站定位 ， ZigBee， 动态监控 II Important Materials Monitoring System Based
5、on BD Short Message Abstract Important Material Monitoring System is an important remote monitoring system, it is in real-time, high accuracy and efficiency for remote material information management. According to current technological developments, it is a fusion of the IOT technology, high-end wir
6、eless transmission technology, more advanced information technology, computer processing technology and modern sensor technology, etc. As an important part of dynamic material monitoring system, the Important Material Monitoring System (IMMS) based on BD short message achieves the function of real-t
7、ime remote moving supplies data uploading. In this paper, the proposed two-way BD message IMMS integrates the two-way message communication and Location of BD-I, GSM/GPRS location based service (AGPS) and wireless communications, ZigBee wireless positioning and popular technology such as embedded sy
8、stem. The two-way BD message IMMS can receive real-time information of material location generated by BD positioning and AGPS joint ZigBee wireless base station, and upload to the backend monitoring center. By this way, dynamic positioning, statistics and monitoring materials of remote real-time mon
9、itoring and other important functions are achieved. In this paper we will introduce the main researches as following: First, based on the monitoring and control system function requirements, the generation of BD two-way message communications, GSM/GPRS and ZigBee positioning of base station position
10、ing communication understanding, we give the preliminary on the systems overall design ideas, to achieve the main function modules of type selection and complete hardware platform design; Second, we implement the monitor display applications, according to the design of realizing the wireless remote
11、monitoring of important materials. It is mainly for two-way message positioning communication data transmission process,ng GSM/GPRS communication location based service data processing and data transmission to complete the monitoring center system and using the data interaction between terminal syst
12、em; Finally, test software for each communication module unit and the overall communications of III dynamic monitoring system, to ensure that monitoring and control system is reliable and stable. Key words: BD Short Message， AGPS Location Based Service， ZigBee，Dynamic Monitoring 目 录 中文摘要 . II Abstra
13、ct . II 第一章 绪论 .1 1.1 动态物资监控系统的发展与现状 . 1 1.2 基于北斗短报文动态物资监控系统的研究意义 . 2 1.3 本文主要工作及内容安排 . 3 1.4 本章小结 . 5 第二章 北斗 双向 报文定位通信与 AssistedGPS 基站定位通信系统设计 .6 2.1 北斗卫星定位通信与 AssistedGPS 基站定位通信概述 . 6 2.1.1 北斗双向报文定位通信概述 . 6 2.1.2 AssistedGPS 基站定位通信概述 . 8 2.2 北斗短报文定位通信模块与 GSM 蜂窝基站定位通信模块介绍 . 9 2.2.1 北斗双向报文定位通信模块原理及具
14、体技术参数 . 9 2.2.2 GSM 定位通信模块原理及技术参数 . 11 2.2.3 北斗双向报文通信模块高增益天线介绍 . 13 2.3 本章小结 . 14 第三章 ZigBee 无线定位软硬件设计 . 15 3.1 ZigBee 无线定位技术介绍 . 15 3.2 ZigBee 模块通信协议栈 ZigBee2007/PRO . 16 3.3 ZigBee 模块硬件设计 . 20 3.4 本章小结 . 23 第四章 动态监控系统软硬件设计 . 24 4.1 STC15W4K60S4 系列单片机介绍 . 24 4.2 动态监控系统主控制器底板与控制中心接收端的设计 . 25 4.3 Zig
15、Bee 模块 CC2530 终端设计 . 29 4.4 监控系统底层控制软件设计 . 30 4.5 控制中心显示端软件设计 . 31 4.6 本章小结 . 32 第五章 监控系统调试与测试结果分析 . 33 5.1 监控系统软硬件调试方法 . 33 5.1.1 北斗短报文通信调试 . 33 5.1.2 GSM 定位通信调试 . 37 5.1.3 ZigBee 模块 CC2530 定位通信调试 . 40 5.2 监控系统发射端与接收端调试 . 43 5.3 本章小结 . 44 第六章 论文 总结 . 45 6.1 本 论文 工作的总结 . 45 6.2 对未来 要继续进行的 工作 的 展望 .
16、45 参考文献 . 47 在学期间 的研究成果 . 49 致 谢 . 50 兰州大学硕士研究生学位论文 基于北斗短报文的重要物资监控系统 1 第一章 绪论 1.1 动态物资监控系统的发展与现状 就目前各国家的科技发展而言，基于四大 卫星 导航技术（北斗 卫星 导航系统，GPS 卫星 导航系统，“格洛纳斯” 卫星 导航系统，伽利略 卫星 导航系统）的 以 应用 为目的的各种 科技产品 的各种 产业已经 发展为目前全球 相当热门的无线通 讯产业。卫星导航定位技 术与无线通信网络的结合已成为全球通信监控的热点，以美国为首的全球几个欧美发达国家经过几十年的研究，投入了 许许多多的 资金与集中了大量的
17、科研人员研究，取得了惊人的飞跃性的发展。随着物资种类的多样化，信息量越来越大，对定位监控模块的功能集成提出来了更高更简洁的要求，系统终端设计制造正在快速地向着 更加小的外观体型 、 更高的集成度 、功能 更加强大与多的 方向 前进发展 。对系统的处理 信息效率、对系统的 实时性都要求比较高。 目前，国内的研究方法主要是对动态物资采用安装记录仪，各项物资通过贴标签，记录各项物资数据，通过无线网传回数 据。有的公司采用 视频监控系统 ，主要 由监控录像系统、无线数据传输系统 (包括 GPRS/CDMA 音视频传输和GPS 全球卫星定位 )、中心控制管理系统三部分构成，其信息传递依靠 GIS/GPS
18、系统。只要卫星信号 和 GPRS/CDMA 移动基站 覆盖的地方，就可以对所有 动态物资整体信息 都能够得到有效的跟踪、监控管理。 有源 Radio Frequency Identification（无线 射频识别 ） 监控技术 目前正在成为 一种 比较有新颖、能手使用者欢迎 的自动 智能 识别监控技术，将 使用的越来越广泛，能够 在各行各业很好地 普及， 按照目前的发展 情况而看， 国家 Radio Frequency Identification（无线射频识别） 监控产品的 使用 市场是 非常好的，需求量特别大 。但我国 Radio Frequency Identification（无线射
19、频识别） 监控技术 目前的使用 状况 不是很成熟，还 是在 初级 的 阶段， 有十分 广阔 的应用前景 。 经过一段时间的发展 ，国 家 有源Radio Frequency Identification（无线射频识别） 监控技术 将使用在是产品的 生产线 智能 自动化、 大型 仓储 物资 管理 方面 、 各种 电子 产 品 监控管理方面 、 货运运输大型 集装箱的 记录 识别 、 食品 管理 、 各种 药品管理等方面均有所 进步与 突破。在 我国 ， 无线 ZigBee Radio Frequency Identification 监控技术与 通信 网络技术 共同作用 在物流 信息 管理 的
20、领域 中 ，此方面的 应用 渐渐 取得 了 初步 的 成功， 例如 铁路 总公司 车辆监管是国家 首先使用 同样 是 规模 非常大 的 使用 领域。中国铁路总 公司将所管辖的所有 火车 车辆 和火车 车头 都 加 以安 装了无线兰州大学硕士研究生学位论文 基于北斗短报文的重要物资监控系统 2 ZigBee 射频识别 设备 ，为铁路 众多 车辆的 实时的 监管 取得了成功 ， 使用的 效果非常好 ，得到了好评 ，不仅 降低了各单位 管理成本，提高了 各单位监管 水平，提高了 各火车的 车速， 还 十分 明显增加了 公司 经济效益 。 1.2 基于北斗短报文动态物资监控系统的研究意义 随着 计算机
21、 科技 技术 的 快速 发展 ，日常 生活 中，周围的重要物资越来越多，人们安全意识的不断加强 ，对重要物资动态管理 越来越重视 ，比如银行货币等贵重物品运输，部队武器装备动态 管理 ， 出现 该类案件危害 社会稳定和人民 群众的 生命 健康和 财产安全 ， 社会影响 比较 恶劣 。远距离动态实时监控技术已经成为日常生活 之 中十分 受重视的一种 科技技术。传统的监控管理系统主要是采用双人跟车或蹲守库房，运用记录本记录等方式人为的实时监控，难以实时的将物资安全信息、物资状态 信息等传回后台控制中心，某些物资贵重，内部也有个别监管人员法纪观念淡薄、私欲膨胀、思想麻痹、意志力差，参与违法作案。再例
22、如随着社会生产力的发展，社会生产中的生产设备广泛的分散分布着，分布的环境也越来复杂，而目前众多监控还只是在小的局域网里运行，脱离了互联网，监控的范围地点也局限于活动的小局域网空间里，具有一定的环境限制，并且对远距离运输过程中无网络、监控和维护是十分困难的。对重要物资丢失难及时发现，对重要物资的再找回需要投入大量的人力物力成本资源。 应用科技手段 ， 加强 重要物资 科学化管理 ，为了使监控与管理更加有 效率和人性化， 特别是近年来 信息化建设的不断加快，物联网的不断完善，北斗卫星在民用市场上的应用，给物资动态监控提供了技术平台。 在动态情况下，为了增加读卡距离，扩大重要物资活动范围，通常监控标
23、签为有源标签，标签上附带各种传感器，实现对电量、破坏、温度等的检测，采用分布式天线是为了消除监控区内监控死角，提高系统监控的可靠性，采用无线射频识别系统代替摄像头监控动态目标，可克服大风、大雾等不良气象条件下难以监控的弊端。提高监控的高效性。动态监控使用用北斗卫星通信系统和 GSM 定位通信系统实现远距离适时监控， 动态监控系统 改变了传统的监控模式，降低了技术、生产成本，提高了安全性， 有极高的实用价值。 为了实现 重要 物品 的量化和定位 监控和 管理，克服现有红外探测报警、视频监控、门禁系统、 双人监控管理 和 保险 箱等只监管 物资 的外围环境、不监管具体 具体设备 、不能实现 实时多
24、目标 定位的不足，开发 基于北斗双向 报文 通信的 重要物品信息 动 态监控 监管 系统，以实现以下目标： 1通过 ZigBee 有源标签 技术为物资建立电子档案 ，让各个物品有唯一的 电兰州大学硕士研究生学位论文 基于北斗短报文的重要物资监控系统 3 子身份 。 提出通过 无线 ZigBee 技术实现 重要物资定位管理的方法，采用一物一卡发送到终端接受 器的管理理念实现 重要物 资 的量化管理，属于理论创新。这种管理理念区别与现有的 重要物资 出入库登记和外围监控的方法，提高了 重要物资管理的精确度和可靠性 。 2通过系统软硬件促进物资 监控 制度的落实 ， 构建应用现代网络技术和无线 Zi
25、gBee 识别技术的 重要物资 管理平台。本创新点属于应用创新 。可使 物 品在出入库、 是否 在 使用范围内 情况等管理 智能 化，其信息 监控 过程 不再需要使用人力精心 干预， 物品的具体数据信息能够自动的采集 ，具有 非常高的 安全性， 使得监管人员仿冒比较困难 、 不容易 篡改 信息 。 也可对 重要物资 的保存和使用环境条件监控，确保 重要物资 保存使用安全可靠 。 3利用 ZigBee 无线定位模块、 GPRS 通信模块和北斗卫星定位及短报文信息传输功能实现物资的动态定位监管。 4实现物资的远程 查看 、地理位置监控。 应用 多位置参考点，使用 分布式天线实现动态 物 品 实时定
26、位监管。属于技术创新，特别是对 重要物 品 在 运输 各个环节 中 的动态监管 。 该重要物资监控系统 设计遵循 以下 原则 1.安全原则 。 采用 比较有效果的 、值得信赖的 的安全 办法 ， 对 每一个具体的有源 标签设置 自己独自拥有 的 ID 地址 信息，对 系统 进行好几个 方面 的安全 状况保护 。 2.实用性原则 。 采用的技术路线和采用的产品 模块 应经过实践检验 ，被证明是成熟可靠的，设计结果 尽可能的 满足客户的需求并且行之有效。 3.可靠原则 。 系统故障自动报警。 4.先进原则 。 设计思想先进，系统结构先进，开发方法先进。 5.可管理原则 。 物 品 能够被充分 监控
27、 管理， 进行 有效地 了解 监控重要物 品 。 6.可扩展性 。 在使用中不仅 在规模 上 能够进行扩展 ， 在 性能上 也能 进行扩展，扩展 的 空间还比较 大。 7.性价原则 。 根据平衡原则考虑 技术和价格， 以 应用要求 为主 ， 优先考虑技术 上能达到用户的目的，能体现出 先进性。控制 整个 设计 的 总体 成本 在 比较 适当的 能够被广大用户所能接 受 范围 以 内。 1.3 本文主要 工作及内容安排 本文研究的系统为 基于北斗短报文的物资动态监控系统，研究了采用北斗短报文通信和 ZigBee 无线定位于一体的可移动动态监控系统，使得物资信息传输兰州大学硕士研究生学位论文 基于
28、北斗短报文的重要物资监控系统 4 定位不受地区和环境的影响能够安全可靠的实时传递信息，完成动态的物资信息的实时传输。系统通过基于 CC2530ZigBee 定位模块接收物资上传的信息， MCU控制系统对信息进行解析，实时处理并判断是否需要向上位机发送信息，如果需要发送信息，那么系统则通过北斗短报文通信模块或是 GPRS 通信模块完成信息的传递 ,监控中心通过接受信息，解码，传输到监控终端，显示出来， 根据传回数据并分析物资在位状态与地理位置。 本论文的主要研究 设计 内容是动态重要物资通过北斗导航卫星系统双向报文通信 定位 功能、 GSM 蜂窝基站定位、 ZigBeeCC2530 单片机 定位
29、相结合对单个对象物品进行精确定位 ， 精心 设计并制作了 一整套动态 重要 物资监控系统 。 我所做 监控系统 具体的 设计 模块 详细的 组成 如下 面的框图 所示： 图 1-1 监控系统原理框图 本论文 详细的 内容安排如下 所示： 第一章 为绪论，首主要介绍了动态物资监控系统的发展 和 现状 ， 让读者了解动态物资监控系统。总结了 研究动态物资监控系统的重要意义。初步让大家了解本论文所要做的主要内容 。 第二章 首先介绍了北斗双向报文通信的发展 与现状 、 AssistedGPS 基站定位通信 技术，然后分别详细地介绍了北斗双向报文定位通信模块的原理与具体技术参数、 GSM 定位通信模块的原理与技术参数、 北斗短报文 S/L 有源收发天线 。 第三章 具体介绍的是 ZigBee 无线定位软硬件设计，向大家介绍了什么是ZigBee无线定位技术，怎么实现定位，对 ZigBee模块通信协议栈 ZigBee2007/PRO基站定位通信模块 北斗定位通信模块 输入 设备与显示模块 ZigBee 无线定位模块 电源模块 嵌入式主控制器
