基于gps/gprs的物流路线实时跟踪系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于GPS/GPRS的物流路线实时跟踪系统，该系统主要包括GPS模块、GPRS模块、信息显示模块和路程优化模块，GPS模块主要实现对于物流对象的数据采集、处理和发送，GPS模块通过定位获取物流地点的位置信息；GPRS模块主要将GPS模块获取的数据信息通过网络的方式传送给远程监控中心，GPRS模块初始化完成后，就可以通过AT命令建立和GPRS网络的物理层连接，然后实现GPRS网络的附着、激活、传输环境配置，进而建立数据链路，最后实现Internet的接入，进入数据传输阶段；路程优化模块位于远程监控中心的服务器端，接受由GPRS模块传送来的数据信息，并对数据信息进行处理，得出最优的物流路线，将结果回传给监控终端，通过监控终端的信息显示模块将路线图提供给司机。
【专利说明】
基于GPS/GPRS的物流路线实时跟踪系统
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种实时性和可靠性都较好的物流跟踪系统，尤其涉及一种基于GPS/ GPRS的物流路线实时跟踪系统。
【背景技术】
[0002] 近年来，交通运输行业在国家的重点扶持下得到了快速的发展，全国高速公路网 的进一步建设，快捷方便的城市交通体系的进一步完善，都显现了一番蓬勃发展的景象。四 通八达的运输网络，为市民的出行和商品的流通提供了相当大地便利，为国民经济的快速 发展奠定了相当好的基础。
[0003] 但同时又带来了一系列的新的问题。首先，在现代的物流行业中，对于信息的获取 和信息的处理的实时性和准确性决定着物流管理的成败，这就需要货物运输以最佳路线及 时准确的到达目的地。其次，跨省区和边界贸易这类长距离大范围的频繁运输，给物流运输 提出了新的要求，特别是对一些贵重物品、军品、特大件物品等特种运输时，对安全性的要 求就会更高。因此，有效地提高物流运输的安全性，保证货物准时的到达，以及保障顺畅的 交通，成为物流公司急待解决的问题。
[0004] 为解决这些问题，就需要对物流运输进行实时的检测与跟踪以及对其路线选择进 行最优化搜索。GPS定位技术在民用领域的普及应用，以及通信GSM技术的广泛应用，为解决 上述问题给出了新的思路。通过这些技术，可以方便的对车辆进行实时定位、监控跟踪、车 辆事故的分析、遇险报警等等，很大程度上提高了运输的安全性和有效性。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种基于GPS/GPRS的物流 路线实时跟踪系统，结合中国交通系统现状，通过对物流跟踪系统的深入分析，采用嵌入式 操作系统、GPS定位技术、GPRS通信技术和计算机网络通信与数据处理技术以及最优路径算 法的研究，在已有的通信系统的基础上进行再次开发，将动态的交通状态信息与物流跟踪 信息有效的融合，以实现对物流的实时监控与管理。该系统具有实时全方位的定位功能，能 够准确判断物流位置、物流车辆行驶速度、行驶方向以及时间信息，并能对其进行实时的调 度，实现物流的远程监控和智能管理，并对物流运行线路进行最优化管理。
[0006] 本发明解决上述问题所采用的技术方案为:一种基于GPS/GPRS的物流路线实时跟 踪系统，所述系统采用ARM9嵌入式平台，该系统主要包括GPS模块、GPRS模块、信息显示模块 和路程优化模块，GPS模块主要实现对于物流对象的数据采集、处理和发送，GPS模块位于物 流起点和终点的监控终端上，通过定位获取物流地点的位置信息，GPS模块先对模块进行初 始化，然后把接收到的GPS格式导航电文存储在缓冲区里，最后对接收到的数据分离和解 析，将所需要信息提取到内存;GPRS模块主要将GPS模块获取的数据信息通过网络的方式传 送给远程监控中心，GPRS模块初始化完成后，就可以通过AT命令建立和GPRS网络的物理层 连接，然后实现GPRS网络的附着、激活、传输环境配置，进而建立数据链路，最后实现 Internet的接入，进入数据传输阶段;路程优化模块位于远程监控中心的服务器端，接受由 GPRS模块传送来的数据信息，并对数据信息进行处理，得出最优的物流路线，将结果回传给 监控终端，通过监控终端的信息显示模块将路线图提供给司机。
[0007] 路程优化模块采用了基于宽度优先搜索的最佳路线算法，具体为从某个起始结点 出发，在访问了该起始结点之后，再对该起始结点的各个未曾访问过的相邻接的结点依次 进行访问，然后，分别依次从这些邻接结点出发进行宽度优先搜索，直至找到目标结点或者 所有和起始结点路径相通的所有结点都被访问过。
[0008] 与现有技术相比，本发明的优点在于： 1、本发明以ARM9处理器的基础上构建ARM9的最小系统，以此为基础扩展展外部的GPS 与GPRS模块，建立一个较为完整的物流跟踪系统具有接收，分析处理，发送等相关功能;较 为充分的利用了 GPS定位技术的成熟性和传输速度更快、容量更大无线网络的特点使它与 ARM9处理器的处理速度较为完美的整合。而在控制中心进行的最优路线规划算法的设计能 有效的减少运输成本和运输时间。
[0009] 2、本发明使用基于的嵌入式操作系统设计了跟踪定位系统，就应用来说，目前市 场上的芯片和接收机板几乎都是靠进口，国内市场大都是在通过对这些核心产品的二次开 发。对于系统以后的进一步软件开发和升级是不利的，本发明采用开源的Linux操作系统会 大大加快系统升级开发的周期和降低开发系统的成本。将ARM9嵌入式处理器结合操作 Linux系统应用于GPS跟踪定位系统，其强大的可扩展功能和低功耗进一步提高了跟踪系统 的性能。
【附图说明】
[0010] 图1本发明的嵌入式系统结构图。
[0011] 图2本发明的系统总体软件框图。
[0012] 图3本发明中卫星定位原理图。
[0013] 图4本发明中GPS接收数据程序框图。
[0014] 图5本发明中GPRS网络结构图。
[0015] 图6本发明中GPRS发送数据程序流程图。
[0016] 图7本发明中订单状态转移图。
[0017]图8为本发明实施例中的无序图。
[0018] 图9为本发明实施例的算法流程图。
【具体实施方式】
[0019] 以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
[0020] 本发明涉及一种基于GPS/GPRS的物流路线实时跟踪系统，所述系统采用ARM9嵌入 式系统，由微处理器、GPS模块、GMS模块和显示模块组成，如图1所示。AIM9系列处理器，它能 提供完善的高性能的CHJ子系统，内核可执行32位ARM和16Thumb位指令集，处理器是哈佛结 构的，提供取指、译码、执行、存储和写入5级流水线，具有高速缓存和内存管理单元(MMU)， 支持32位的AMBA总线接口。在执行程序过程巾，处理器可以在这两种状态下进行切换。ARM 和Thumb之间的状态切换不会影响处理器的工作模式和相应的寄存器中的内容。ARM指令集 和Thumb指令集都具有相应的状态切换命令。
[0021]本发明的实时跟踪系统是基于ARM9嵌入式系统基础上开发的，该系统主要包括 GPS模块、GPRS模块、信息显示模块和路程优化模块，其结构如图2所示。
[0022] GPS模块主要实现对于物流对象的数据采集、处理和发送，GPS模块位于物流起点 和终点的监控终端上，GPS模块通过定位获取物流地点的位置信息，GPS卫星发射测距信号 和导航电文，而在导航电文中则包含了卫星的位置信息。用户使用接收机会在某一时刻同 时接收3颗以上的卫星信号，测量出测站点P到各颗GPS卫星的距离并计算出该时刻GPS卫星 的空间坐标，据此利用距离交会法解算出测站点的位置。如图3设某时刻在测站点P用GPS接 收机同时测得P点到4颗卫星GPS卫星的距离分别为A>A，A，A，通过GPS电文解算出该时 亥丨J4颗GPS卫星的三维GPS卫星的距离分别为(幻,"，。），」=1，2,3,4。用距离交会法求解卩点 三维坐标(X，Y，Z)及接收机时钟t与卫星时钟to之间的偏差T(T= t -to)的计算方程如下 (c表不光速）： 在GPS定位中，GPS卫星是高速运动的卫星，其坐标时间在快速变化，需要实时地通过 GPS卫星信号测量出测站点至卫星之间的距离，实时地由卫星导航电文解算出卫星的坐标 值，并进行测站点的定位。
[0023] GPS模块与嵌入式平台之间的数据传送大多数采用异步串行传送的方式，GPS作为 数字终端设备，其与嵌人式平台之间的数据交换是通过RS-232串行通信接口进行的。因而， 与GPS的通信实际上就只是完成Linux下的对串口的编程。他们之间的通信协议可以有多种 选择，目前大多数GPS生产厂商基本都是采用通信协议。数据的接受处理主要包括:先对模 块进行初始化，然后把接收到的GPS NMEA0183格式导航电文存储在以指针cmd为首地址的 缓冲区里;最后对接收到的数据分离和解析，将所需要信息提取到内存，包括时间、日期、和 经炜度等信息，GPS模块整体流程如图4所示。
[0024] GPRS模块的网络结构如图5所示，其在原有的GSM网络的基础上增加了SGSN(服务 GPRS支持结点）、GGSN(网关GPRS支持结点）等功能实体，共用现有的GSM网络BSS的系统，但 需要对相应的软硬件进行更新。现有的GSM网络主要是针对话音业务设计的，而GPRS则主要 是用来提供非语音的数据业务的。
[0025] GPRS模块主要将GPS模块获取的数据信息通过网络的方式传送给远程监控中心， GPRS数据传输任务分为初始化、建立连接、传输数据和断开连接这4个步骤。
[0026] GPRS初始化主要是完成波特率等通信参数的设置。初始化完成后，就可以通过AT 命令建立和GPRS网络的物理层连接，然后实现GPRS网络的附着、激活、传输环境配置，进而 建立数据链路，最后实现Internet的接入，进入数据传输阶段。本发明中，采用的中国移动 的GPRS网络。当上网成功后，就通过中国移动网关连接到了Interne，因此就可以利用TCP/ IP协议与Internet上的交通监管中心的IP地址进行通信了。由于Linux操作系统己内置 TCP/IP协议栈，因此可以直接使用套接字编程实现数据传输。套接字的基本模式是C/S(客 户/服务器），监控终端是客户模式，而远程监控中心是服务器模式。GPRS数据传输程序的流 程图如下图6所不。
[0027]路程优化模块位于远程监控中心的服务器端，接受由GPRS模块传送来的数据信 息，并对数据信息进行处理，得出最优的物流路线，并将结果回传给监控终端，通过监控终 端的信息显示模块将路线图提供给司机。
[0028] 物流管理系统的揽收场景主要是从收货到网点到分派发到各分结点的一个过程。 在整个过程中，我们都有必要进行货物的跟踪定位，在分派到各中心时则需要对物流路线 进行规划。目前我们只能在上下车是对货物进行扫描定位，确定货物状态，本发明基于ARM、 GPS、GPRS技术的物流跟踪系统则弥补了这方面的不足。
[0029] 目前物流运输网络干线部分主要由集卡或大型货车实现，末端由面包车、电动车 等实现。主要由以下几种车： 班车：以自有车辆或加盟车主为主，主要实现干线运输，有明确的车次及发车时刻表， 是网点间货物中转的主要途径。和车主以包车形式付费，和揽货网点根据订单金额按比例 收费，和付费方或大票货网点按比例结算利润。
[0030] 外配车:凡自家物流网络不能覆盖地区的揽货及派送由其完成，没有同定车次和 时刻表。运费按次结算。
[0031 ]派送车：由派送网点配备，形式多样，可能为面包车，也可能为电动车等，实现末端 运输，和揽货网点根据订单金额按比例收费。
[0032]以班车为例，建立起物流班车的路线网络如表1所示。
班车都运作于网点之间，有固定车次及发车时刻表。系统可每天定点根据班车时刻表 计算整个运输网任意两点间资费最低3的条线路。
[0034] 鉴于目前物流的中转费设计时已综合考虑了货物重量、路程等综合因素，并将它 们折算到同一炜度，可以建议最短路线计算规则如下，如计算从A网点到B网点的最短路线 图： (1) 优先寻找直达班车，即出发站、到达站就是A-B的班车，无途经站点的； (2) 其次选择慢直达班车，即出发站、到达站A-B为但会经停其它站的班车，经停站少的 班车优先级高； (3) 再次寻找一次中转路线，比如A-B的班车没有，不过有A-C和C-B的这样的班车，选择 中转点C时优先选择和A或B有片区关系的站点。
[0035] (4)最后寻找需要2次中转的班车线路。
[0036] (5)3次及以上中转线路基本不推荐。
[0037]预配载检查是指在下单时，系统以最优路线表为基础，考虑具体路线容积和货物 体积，检查最可行的路线及该线路当前配仓情况。默认认为线路容积已配仓达90%则不可继 续配仓，该比例可以变化。路线容积是指实际运作于该路线上所有车辆容积之和。
[0038]订单有下单，审核，运输，送达，作废，货损6个状态。如果一单多货且货物状态不一 致，按以上顺序，以所有货物最前面的一个状态作为整张订单的状态。如果订单状态无法确 认可由管理员置为作废状态。如果订单停滞在某节点过长时间通过人工确认变为货损状 态，也可由系统管理员置为作废状态。如图7所示。
[0039]订单管理流程:常情况下揽收员提交订取后为下单，网点审核通过后为审核状态， 网点配载后为运输状态，派送员送达客户签收后为送达状态。
[0040]本发明的路程优化模块采用了一种基于宽度优先搜索的最佳路线算法，其算法思 想与树的按层次搜索过程较为相似，以下面的无序图8为例，假设从图中的V0结点出发，在 访问了V0之后，再对V0的各个未曾访问过的相邻接的结点依次进行访问，然后，分别依次从 这些邻接结点出发进行宽度优先搜索，直至找到目标结点或者所有和V0路径相通的所有结 点都被访问过。
[0041 ] 遍历顺序为:VI-V2-V3-V4-V5-V6-V7-V8;若起始结点我们选为VI，终端结 点为V6，则搜索顺序为:VI-V2-V3-V4-V5-V6，而路径为:VI-V3-V6。
[0042]根据上述所提出的最佳路线搜索需求分析，给出了本设计算法的程序流程图，如 图9所示。
[0043] 本发明对以上的路线规划结果直接应用到系统中以实现路线的规划与跟踪，即在 ARM9系统中通过运用MARINF0软件对所得路线进行绘图，并通过GPS定位，准确跟踪判断物 流车辆是否在预定路线上行驶以达到对物流车辆的实时跟踪与管理。
[0044] 除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换 方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种基于GPS/GPRS的物流路线实时跟踪系统，其特征在于:所述系统采用ARM9嵌入 式平台，该系统主要包括GPS模块、GPRS模块、信息显示模块和路程优化模块，GPS模块主要 实现对于物流对象的数据采集、处理和发送，GPS模块位于物流起点和终点的监控终端上， 通过定位获取物流地点的位置信息，GPS模块先对模块进行初始化，然后把接收到的GPS格 式导航电文存储在缓冲区里，最后对接收到的数据分离和解析，将所需要信息提取到内存； GPRS模块主要将GPS模块获取的数据信息通过网络的方式传送给远程监控中心，GPRS模块 初始化完成后，就可以通过AT命令建立和GPRS网络的物理层连接，然后实现GPRS网络的附 着、激活、传输环境配置，进而建立数据链路，最后实现Internet的接入，进入数据传输阶 段;路程优化模块位于远程监控中心的服务器端，接受由GPRS模块传送来的数据信息，并对 数据信息进行处理，得出最优的物流路线，将结果回传给监控终端，通过监控终端的信息显 示模块将路线图提供给司机。2. 根据权利要求所述的一种基于GPS/GPRS的物流路线实时跟踪系统，其特征在于：路 程优化模块采用了基于宽度优先搜索的最佳路线算法，具体为从某个起始结点出发，在访 问了该起始结点之后，再对该起始结点的各个未曾访问过的相邻接的结点依次进行访问， 然后，分别依次从这些邻接结点出发进行宽度优先搜索，直至找到目标结点或者所有和起 始结点路径相通的所有结点都被访问过。
【文档编号】G06Q10/08GK105913210SQ201610238551
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月16日
【发明人】朱红岩, 余意, 胡鹏, 高苏广
【申请人】江阴中科今朝科技有限公司, 余意, 范长春