作者：孔梦秋 殷文 叶荣广

来源：《科学与财富》2018年第14期

        摘要：随着定位技术的快速发展，GPS定位成为目前使用最广泛的定位技术，同时移动定位技术的应用范围也越来越广泛。随着智能互联时代的到来，这些智能设备服务对象已不再仅限于人类，也催生了市场动物智能硬件诞生的环境。本系统主要应用了通信技术，如GPRS的通信与微型计算机，物联网相结合以及信号处理、神经网络、数据挖掘、云计算、并行计算等先进技术，从而实现复杂环境采集数据、分析数据、传输数据等功能。

        关键词：GPS定位系统 通信技术 物联网 大数据

        随着智能互联时代的到来，智能手环、自动洗碗机、智能眼镜等一系列智能概念化的高科技产品开始普及开来，给我们的生活带来了极大的便利。然而，这些智能设备服务对象已不再仅限于人类，开始向市场的各个细分化发展。智能化趋势的快速发展，催生了市场动物智能硬件诞生的环境，但到目前为止，我国都尚未出现动物智能硬件的明星产品。目前，对于动物GPS智能定位产品正面临一个新的发展机遇。一是市场行业并未有相关产品出现，市场存在非常大竞争机会。其次，目前已有的动物GPS智能定位产品市场还未形成。目前我国宠物市场的主要规模集中在宠物日常用品上，未来包括宠物智能穿戴、宠物美容、宠物保险等新兴产品和服务将会为我国宠物产业增添新的看点。

        1、 系统概述

        在分析国内外GPS定位技术的基础之上，结合宠物定位产品的实际需求，设计了基于Android平台的GPS定位传输系统，整个系统由主控模块、GSM/GPRS模块、GPS模块、LCD显示模块、串口操作模块和手机APP客户端等几个部分组成。GPS定位和GSM/GPRS网络定位双定位终端的设计思想是集成GPS和GSM/GPRS网络定位两种定位方式。该定位终端收到定位请求之后，实时获取GPS提供的经纬度、速度、时间等GPS信息和GSM/GPRS网络提供的位置服务信息，并以短消息或者GPRS上网的形式发送给请求位置的手机或者监控中心。

        接收机端的软件主要完成上电后系统的初始化，对各个模块的检测，接收GPS模块传来的GPS消息，接收GSM/GPRS模块传来的定位请求、定位消息并且通过GSM/GPRS模块把定位消息发送给位置请求方。

        监控中心主要实现对GPS和GSM/GPRS集成的定位系统中的各个定位终端的控制和跟踪，它能主动向系统中各个定位终端发送位置请求，并且获取各个终端的位置消息，解析出GPS消息中的经纬度、时间、速度等值以及GSM网络定位消息，并且通过软件界面显示，供用户察看。同时手机APP客户端会在社区服务端实时公布失踪狗狗的信息、失主信息和奖励金额，方便用户与失主沟通和联系。

        2、界面模块

        2.1硬件的总体设计

        该定位系统由控制单元MCU（Micro Controller Unit）、GPS定位模块、GSM模块、LCD显示模块和电源模块组成，如图2-1所示。在加电启动完成初始化之后，如果用户以短消息的形式向该定位终端发送定位请求，终端将同时通过GPS定位模块和GSM模块获取位置信息，并将位置信息编制成短消息发送给位置请求方。GPS模块完成接收GPS消息的功能，GSM模块完成网络定位和短消息接收和发送的功能。

        通过程序控制GPRS模块实际上就是利用与GPRS模块相关的AT指令连接网络，并且成功传输数据。所以正确理解并掌握GPRS部分的AT指令是GPRS模块部分的核心问题。

        目前，网络定位功能是由网络服务提供商提供的服务，并且将该服务功能集成在SIM卡上。所以要实现网络定位，就是要利用STK提供的AT指令对SIM卡进行操作。而对GSM/GPRS模块的STK部分的编程开发，就是通过与STK相关的AT指令发送定位请求和接收定位消息。

        2.2手机客户端软件设计

        手机客户端主要分为狗狗位置实时定位、位置地图在线导航、狗狗社区服务等三大部分。通过内置在狗狗项圈里的GPS模块和GPRS通讯模块，将狗狗的位置实时传输到用户的手机客户端中。同时，用户可以通过社区服务发布、传播狗狗走失的信息，以便于更多的用户实现多点搜寻，为找回爱狗提高几率。

        手机客户端设计流程如图2-2：

        2.3技术关键点及创新点

        1、定位盲区减少

        GPS定位虽然能实现全球范围内的实时定位，但是在室内，接收机无法接收到GPS信号，从而无法定位；但是一般室内GSM/GPRS信号则比较良好，接收机就可以通过GSM网络实现定位。基于GPS和GSM/GPRS的定位系统可以克服GPS定位信号微弱和GSM/GPRS网络定位精度不高的缺点，而综合了这两个定位方式的优点。做到了优势互补。

        2、实现“遥控”

        GSM/GPRS网络能将位置信息传送到远端，或者传输给手机用户，或者传输给控制中心，从而实现报警、监控以及调配等功能。并且远端的用户或者控制中心能够主动向定位终端发送消息，对定位终端进行在线配置、工作模式修改等操作，实现对移动定位终端的“遥控”。

        图2-2手机客户端设计流程图

        3、提高了单一定位系统的定位精度和定位效率

        基于GPS和GSM/GPRS的定位系统的定位精度和效率可以采用两种定位方式中较高的一个。用户在发出位置请求后会很快得到GSM/GPRS网络位置消息，同时，定位终端会将GPS和GSM/GPRS的位置消息都传输给用户或者控制中心，控制中心自动选择准确度更高的消息。此外控制中心会通过电子地图匹配、位置校正等技术，得到精度很高的位置消息。

        3、产品特点

        1、 GPRS/GPS实时远距离地图位置信息显示及反馈。

        该定位终端收到定位请求之后，实时获取GPS提供的经纬度、速度、时间等GPS信息和GSM/GPRS网络提供的位置服务信息，并以短消息或者GPRS上网的形式发送给请求位置的手机或者监控中心。

        2、 双向信息传送，APP向项圈牌LED发送主人信息。

        项圈牌离APP距离超过设定值自动向APP报警。APP设置距离限定值，当硬件自动超过设定报警距离时向APP自动报丢失，当宠物走丢时，APP向项圈牌发送宠物及用户联系信息，设置自动震动，向外呼叫等其余报警方式

        3、 宠物社区服务。

        给宠物走失一个完善的平台，也为宠物用户交流提供一个官方的平台，给宠物走失进行悬赏机制，大大减少悬赏成本，提高信息交流交换的有效率。同时也可将此社区作为宠物交流的平台，我们将提供更多线下宠物免费服务及线下交流等服务，提高有宠物人群的信息融汇度。

        4、建立宠物走失信息云平台。？

        建立注册用户的宠物云平台，将所有用户宠物信息整合，与社会中其他宠物走丢认领的渠道进行匹配，将他人发现的宠物与云平台宠物信息匹配。及时找到丢失宠物，同时拓宽找寻渠道的范围，提高找寻丢失宠物的效率。

        4、总结

        目前，只是通过对饲主和宠物提出最基本、最原始的人工看护、避免宠物外出等手段。这种饲养方式存在影响宠物健康生长，对饲主有着约束性，很大程度的降低饲主等诸多问题。这种低科技、低效率的寻狗方式，在时间、精力、资金方面都有自身不足，并不能实时有效的找到失散宠物狗，是一种资源的浪费。所以，对于动物GPS智能定位产品正面临一个新的发展机遇。一是市场行业并未有相关产品出现，市场存在非常大竞争机会。

        参考文献：

        【1】胡小平.自主导航理论与应用[M].长沙：国防科技大学出版社，2002.

        【2】安 东，崔中兴.组合INS /GPS系统设计方法及其工程实现[ J].航空电子技术，1997

        【3】于培庆 . 基于移动定位技术的物流运输管理系统[J]. 中国市场，2007.下载本文