基于北斗BDS和Android平台的地质勘查安全监控系统

马行阳

（新疆地矿局物化探大队 乌鲁木齐 830000）

1 引言

北斗卫星导航系统（BDS）是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统，致力于向全球用户提供高质量的定位、导航、授时服务，并能向有更高要求的授权用户提供进一步服务，军用与民用目的兼具。中国在2003年完成了具有区域导航功能的北斗卫星导航试验系统，之后开始构建服务全球的北斗卫星导航系统，于2012年起向亚太大部分地区正式提供服务，并计划至2020年完成全球系统的构建。

Android操作系统是由美国的谷歌公司于2007年11月发布的基于Linux内核的操作系统，是世界上首个为移动终端打造的开放的和完整的移动操作系统平台。本次应用程序的开发设计依托的操作系统是Android操作系统。基于Android操作系统开发了利用北斗卫星导航系统进行短报文发送接收的应用程序。

本系统设计的意义在于在地质勘查野外没有手机信号的情况下，地质工作人员可以通过本系统实现短报文信息的传输、航迹实时监控。如果遇险，地质工作人员可以非常及时地向相关部门报告，为搜救和救援提供帮助。

2 背景

2.1 北斗卫星导航系统BDS

2.1.1 北斗卫星导航系统适用于的应用领域

北斗卫星导航系统可以在服务区域内任何时间、任何地点，为用户确定其所在的地理经纬度，并提供双向通信服务。系统可以为船舶运输、公路交通、铁路运输、野外作业、水文测报、森林防火、渔业生产、勘察设计、环境监测等众多行业以及其他有特殊调度指挥要求的单位提供定位、通信和授时等综合服务。例如在西部和跨省区运营车辆、沿海和内河船舶的监控救援，水利、气象、石油、海洋和森林防火的信息采集，通信、电力、铁路网络的精确授时，公安保卫、边防巡逻、海岸缉私和交通管理的导航通信等。

2.1.2 北斗系统与GPS相比的特点

⑴北斗导航系统同时具备定位与双向通信能力，可以独立完成移动目标的定位与调度功能；GPS系统本身不具备通信能力，需要和其他通讯系统结合才能实现移动目标的远程定位与监控功能。

⑵北斗导航系统是区域性导航系统，GPS系统是全球性导航系统。

⑶北斗导航系统由我国自主控制，而GPS系统则是由美国军方控制。

2.1.3 北斗用户机的类型及其功能

北斗用户机是北斗导航定位系统的用户终端设备，根据执行任务的不同，北斗用户机可分为定位通信型（基本型用户机）、通信型、授时型和管理型（指挥型用户机）；按照装载方式的不同，北斗用户机可分为手持式、车载式、船载式、机载式等类型。北斗用户机主要功能：

⑴定位功能：可以进行手动、自动和紧急定位设定，向中心站发出定位请求，并接收中心站发出的定位结果。在显示屏上显示经度、纬度、高程、时间及定位精度等信息。

⑵通信功能：可以接收中心站发出的短报文信息，显示报文内容并将接收到的信息存储，以便查询。可编辑发送电文及编辑发送固定电文。

⑶导航功能：可以设定、预置、存储航路点、航线，可自动计算偏航距离，偏航后还可以自动报警。

⑷设置功能：可以对定位方式、通信频度、高程基准、坐标形式（大地、高斯、麦卡托）、显示信息方式等多种参数进行预设。

⑸加密功能：可对信息进行加密/解密处理，以保证用户数据的安全性。

2.2 地质勘查在Android平台上的应用

⑴目前，数字填图系统已经移植到Android平台上，为地质人员提供更多的设备选择，扩大推广范围。中国地调局发展研究中心的数字地质调查软件，已开发完成了基于Android操作系统的自主版权的公益性移动GIS平台，并在其基础上开发了数字地质填图系统RGMap(Android版)，支持的Android操作系统版本为2.2、2.3和3.0，智能设备的屏幕要求为多点触摸屏，提供了GPS定位、路线数据采集等功能。

⑵地质调查主流程信息化团队在承担的基于3S技术的野外地质工作管理与服务关键技术研究中，为建立现代化野外地质工作管理与服务体系，在野外调查安全保障和野外工作的质量监控、检查、管理和服务的各个环节中提供地质调查的数据采集、传输、处理、反馈和信息服务的现代化工具，研制了数字地质调查蓝牙北斗通讯定位终端，并配套开发了基于Android的数字地质调查北斗移动终端系统。2013年9月，项目组组织野外一线的地质专家分别在拉萨高山和亚东峡谷等艰险环境下对软件系统功能和终端设备的性能进行测试。

⑶基于北斗卫星的野外跟踪定位系统主要由两部分构成，配备给野外工作人员的手持定位导航终端与营地的监控指挥中心。

手持定位导航终端包括GPS模块、北斗模块与装载安卓操作系统组成的一体式手持式设备，实现定位导航、精密授时、短报文通信和紧急报警等功能；监控指挥中心由北斗卫星一体机、中心服务器、数据库和监控平台组成，拥有人员实时定位、数据通信、路径查询与紧急报警等功能。

手持定位导航终端采用的是智星通公司的BDS-01A北斗手持终端，该手持终端包括GPS模块、北斗模块与装载安卓操作系统组成的一体式手持式设备。设备有GPS卫星和北斗卫星双定位导航系统并内嵌离线地图，同时具有短报文通信、精密授时与紧急报警功能，机内配置的电池能够保证终端持续工作8 h以上（发射频度不超过1次/min）。将GPS和北斗定位导航系统结合在一起使用，不仅可以充分发挥GPS定位导航的优势，增加定位精度，而且发挥北斗的用户终端和中心系统的通信功能，有助于实现野外工作人员的定位、导航、通讯、指挥、调度等工作，同时为各种突发事件提供安全、可靠、便捷的通讯保障服务。

野外工作人员配备手持定位导航终端后，可查看自己的当前位置，进行定位和导航，并且接收来自监控指挥中心的指令或向中心反馈勘查情况。而营地监控人员通过定位终端返回系统的信息，可以了解勘查人员的行走路线和出勤情况等，一旦发生紧急情况，营地监控人员可以根据各野外工作人员所在位置，进行规划抢救，安排人员最快赶赴现场，确保了野外人员的生命安危。

营地监控指挥中心可让营地人员实时了解与指挥野外工作人员，由北斗卫星一体机、监控平台和数据库构成。数据库是监控平台与数据存储中心，用于存储卫星地图、野外人员返回的实时与历史位置、通信及指令信息。监控平台通过调用数据库的数据来实现系统数据的存储、管理与备份。

3 结论

本系统为一种基于北斗卫星的野外定位跟踪系统，利用我国自发研制的北斗卫星定位系统应用于野外勘查领域，并通过测试验证了系统的可行性与可靠性。野外工作人员通过手持式北斗定位导航终端，实时将其位置信息发送回营地中心。营地中心以GoogleMaps API接口实现的监控平台，采用B/S构架方式，实时显示人员位置，历史路径查询，短消息查询与设备管理等功能，系统能为野外勘查路线实时指挥与保障了人员生命健康。

系统不仅能广泛应用于地质勘查、测绘等行业，也特别适用于户外运动人员。此外，在其他领域也有广泛的应用前景。如引导警方或救护人员搜救因失忆、失聪的走失人员，用于跟踪保护贵重物品，也可以置于某些较大型陆地、飞禽等野生动物身上，便于生物科研机构等开展野生动物保护科学研究、栖息地研究与保护、种群恢复和野生动物的国际交流等，潜在市场广阔，经济及社会效益明显。

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