基于北斗卫星应用的旅游智能服务终端研发
况长虹+邢保振+谢瀚+吴雨
【摘要】 为解决景区游客安全的问题和提升游客的旅游体验，研发了一种基于北斗系统的亚米级高精度定位智慧旅游终端，具备游客安全预警、自动语音讲解功能。在旅游景区和旅行社进行应用，应用结果表明：该终端具备定位精度高、成本低、运行稳定和实用性强等特点。
【关键词】 北斗二代 多模导航 信息服务 游客安全 智慧旅游
一、引言
北斗卫星导航系统是我国独立自主研制的卫星导航定位系统，至今已发射23颗北斗导航卫星，可为亚太地区用户提供定位、测速和授时服务。2015年底已完成北斗地基增强系统150个框架网基准站和300个区域加密网基准站建设，可提供亚米级高动态实时定位服务，为行业应用提供了良好的基础环境和技术支撑。
旅游业是我国经济发展的重要动力。近年来，旅游业发展迅速，“全域旅游”概念应运而生。随着北斗产业及其终端产品的全面推广与应用，以GIS和互联网技术为代表的信息技术正在深刻改变经济发展和人们的生活，实现旅游、北斗、互联网和GIS等产业的深度融合发展将大力推进全域旅游的发展，促进产业多赢。
二、旅游景区存在的问题及解决方案
在旅游高峰期，景区游客流量超过景区荷载，常导致景区交通瘫痪，引起游客踩踏等事件，甚至影响游客的生命安全。如2016年陕西西安乐华城发生的五千多人的集体踩踏事件，导致三名幼童丢失生命。同时，在自然风景区，游客失踪、遇险现象时常发生。如2015年10月3日黄山芙蓉谷景区3名游客因溺水未得到及时救援而溺亡；2016年3月22日山西游客大理苍山失踪5天；2016年7月15日重庆游客于峨眉山景区失踪5天。在参观景区景点和博物馆时，景区管理人员和导游需要口述景点特色和不定时集合游客，工作量大，负担重。近年来，随着人民生活水平的提高，游客数量急剧增加，旅游景区存在的问题日益凸显。针对景区管理者，如何保证游客的人身安全和提升游客体验成为了当前的亟需解决的难题。北斗定位技术有助于解决以上问题，本文基于北斗系统，结合重力、温度和RFID等多域感知技术研发了智慧旅游终端，具体解决方案如下：
（1）基于终端提供的游客轨迹信息，实时动态发送至景区服务平台，为景区管理者和决策者制定游客调度方案提供可靠的大數据支撑。
（2）基于终端提供的游客位置信息，当游客接近景区景点，自动播报景点的历史、文化等语音信息；
（3） 终端具备一键求救功能，游客迷路或遇到突发危险，游客可手动报警，并向远程救援中心传输当前位置信息，提升救援效率；
（4）终端具备自动预警功能，游客靠近河流、危墙、悬崖等危险区域，设备通过语音、振动和LED红灯自动警示游客。
三、北斗伪距差分定位
终端实现亚米级高精度定位，需采用北斗伪距差分定位技术。北斗伪距差分定位由北斗地基增强站和终端同步实现。北斗地基增强站（CORS站）和终端同时接收来自相同北斗卫星的原始观测数据，通过CORS站测得伪距与该站到卫星的真实伪距计算伪距改正数，终端根据CORS站传输的伪距改正数测量当前实时位置。具体北斗伪距差分定位算法如下：
智慧旅游终端主要完成北斗亚米级高精度定位、安全预警和语音讲解功能。根据终端功能需求，终端设置报警按钮，并设有防止误操作措施。在靠近危险区域，终端自动预警游客。同时，游客达到景点，终端自动播报景点语音信息。终端在硬件设计上主要以MT6260A平台为控制核心，包括北斗定位模块、无线通信模块、射频模块、语音模块等，系统整体硬件结构图如图1。
4.1北斗定位模块
北斗定位模块采用的ATGM336H-5N-31模块，支持BDS/GPS/LBS单系统定位和多系统组合定位，是多系统多频高性能的SOC芯片，具备高灵敏度、低功耗、低成本等优势。ATGM336H-5N-31模块采用+3.7V的有源陶瓷天线，包括2个可配置的UPART，2个串口波特率均可由用户自己配置，具体设计如下图。
结合北斗定位模块和重力传感器（G-SENSOR），通过G-SENSOR判断设备的运行状态，实现北斗定位模块的自动休眠和重启，可延长终端使用时间。
4.2无线通信模块
无线通信模块是实现本终端与远程服务中心之间数据传输功能。本文选择性价比较高的SIM900A作为本终端的通信模块，将SIM900A与主板相连，通过移动通信网络实现定位数据的传输。
4.3射频模块
射频模块采用AIROHA AP5200芯片，支持GSM900/1800两个频段。AP5200的发射功率可编程调节，其最大发射功率可达+30dBm，且接收灵敏度可达-106dBm，具备抗干扰能力强和功耗低等特点。
4.4语音模块
语音模块采用WT588D-U作为核心电路，可通过手动按键触发语音播放，也能通过终端控制核心连接语音模块的一线串口和三线串口控制语音播放，支持WAV、MP3和WMA等多种音频格式，播放语音时具备音质纯、声音还原度高的特点。本文将终端控制核心与语音模块的一线串口和三线串口同时连接，以一线串口为主，通过软件程序自动启动语音播报，而三线串口作为备用启动模式。
五、软件设计
软件是智慧旅游终端正常运行的大脑，根据硬件设计和所需实现的功能进行软件开发，软件模块以C语言编程实现，主要包括定位模块、安全预警模块和语音讲解模块。
5.1定位模块
定位模块软件设计：开机，电源为模块供电，无线通信模块启动，开始联网，联网成功，与远程服务中心同步数据，失败重连；北斗定位模块启动，开始定位，系统检测定位状态，定位成功上传定位信息，定位失败，上传基站定位信息，自动定位时间结束，北斗定位模块关闭；G-SENSOR模块启动，连续十五分钟处于静止状态，进入休眠状态，晃动设备，北斗定位模块重启。具体定位模块软件设计流程图如下。
5.2安全預警模块
安全预警模块软件工作流程：北斗定位模块启动，游客靠近危险区域，语音模块启动，自动预警；游客遇险手动按键报警，定位成功，自动将游客当前位置信息传输至救援中心；无线通信模块启动，游客可与救援中心通话，确定游客遇险情况。具体安全预警模块软件设计如下图。
5.3语音讲解模块
语音讲解模块软件设计：对景区所有景点进行唯一编码；北斗定位模块启动，由MT6260A平台检测定位状态，定位成功，结合景区景点位置信息，分析游客所在景点的唯一编码，启动语音模块，根据景点编码播报景区历史、文化等特色信息；定位失败，重新定位，卫星信号弱无法定位，RFID模块启动，RFID定位，定位成功，播报语音文件。具体语音讲解模块软件设计图如下。
六、使用效果
本终端在动物园、客家文化古镇和旅行社进行应用，应用表明设备运行可靠性和稳定性高，功能和指标达到了预期标准。终端具备按键报警和自动预警、自动语音讲解功能，可工作于-20℃至+60℃，GNSS性能支持BDS、GPS和LBS多模定位，首次定位冷启动时间小于30s，热启动时间小于1s，定位精度达到亚米级。
七、结论
本文根据旅游景区存在的问题，结合我国自主研发的北斗定位模块、无线通信模块和射频模块等，研发了一款基于北斗的智慧旅游终端。在游客遇险时，该终端可自动预警和手动报警求援。同时，游客进入景区景点终端自动播报景点历史和文化等语音信息。通过在景区和旅行社应用，表明该终端定位精度高、设计合理且操作简便，可为游客提供亚米级高精度定位服务，保障游客安全，提升游客旅游体验。
参 考 文 献
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