基于物联网的重大物件运输中姿态信息感知系统设计文献综述

文献综述（或调研报告）

基于物联网的重大物件运输中姿态信息感知系统的本质是对重大物件运输车辆的状态信息（包括车辆位置信息、速度信息、油耗信息、轨迹信息、以及侧滑角等行驶姿态信息等）进行监测，并通过物联网对各类信息进行传输，并在数据库进行计算、分析、存储，最后在管理中心进行管理控制的综合体系。

（一）国内研究现状

国内的相关研究主要集中于车辆监控系统领域，通过GPS、GIS、BDS、CAN、GPRS、IoT等一种或多种技术集成实现系统功能：

杜传祥等采用无线传感器网络实现车辆发动机运行时的监控数据传输，建立了车辆发动机实时监测系统 [1]。安钢自动化软件公司基于中国北斗卫星导航系统(BDS)或全球定位系统(GPS)研发了能够实现车辆定位、警情监控、油耗监控、轨迹回放、车辆信息管理等功能的运输车辆卫星定位监控系统[2]。江苏省环保厅通过危险运输车辆上安装的 GPS 定位设备，实时获取全省所有危废运输车辆的行进轨迹，从而实现对危废运输过程的监控[3]。陶晨等人基于 Android 平台开发了一种车载监控系统：下位机基于 STC89C52 系列单片机采集车辆 CAN 总线上的车辆状态数据，通过蓝牙发送到车载终端[4]。董简然等利用微处理器ARM @ Cortex TM-T3处理GPS卫星信号，再通过GPRS模块进行数据传输，调用谷歌地图实时显示车辆位置信息，建设了车辆位置监控系统[5]。王海平通过CAN总线实时采集车辆状态信息，使用 3G网络进行数据回传，利用远程服务器来存储及处理回传的数据，设计了一种车辆远程实时监控及数据采集系统[6]。贾博韬等设计了基于 GIS 和 Hadoop 的石油运输车辆监控系统：硬件上集成了 GIS 和北斗导航技术以实现车辆地理信息监控；软件上则选用 SSH 框架以及 Hadoop 大数据平台，从而实现智能管控[7]。夏广浩等采用 GPS/北斗双模定位技术对车辆位置进行监控，组建 GPRS网络实现通讯传输，完成车载实时监控[8]。高山基于GPS、GPRS和百度地图的车辆定位系统，从而实现车辆的实时监控、调度和管理[9]。张大祥等人提出了一种基于GSM和GPS的车辆异常监控系统设计方法，以达到自动检测车辆行驶状况的目的[10]。王晓强等提出了基于GPS和NB-IoT的车辆监控调度系统，从而提升出租车服务质量[11]。赵鲁华等将RFID技术、Compass 北斗导航技术、3G通信技术等集成于甩挂运输车辆安全监控中，研发了甩挂运输车辆安全监控系统平台，以实现对甩挂牵引车及挂车的动态实时监控、信息共享、调度管理[12]。刘朴等结合 SUPER SOCKET和 WEB SOCKET开源技术实现数据采集和实时通信，建立了车辆监控平台[13]。曹勇基于Geo Media平台，使用VB6.0开发环境进行组件开发，实现车辆单点定位、车辆监控和货物的跟踪功能，在公路货物运输中取得了良好的应用[14]。陈康基于车联网技术，研究了一种混凝土车辆运输过程中车辆实时位置监控、车辆定位跟踪、运输进度监控以及车辆调度的技术方法[15]。齐晗等以嵌入式 ARM 为核心， 利用北斗 / GPS 卫星定位双系统、GPRS 无线传输技术、CAN 总线和K-Line 总线技术，与车辆发动机 BOSCH 共轨系统相结合，设计了能够实现对车辆的定位、远程诊断维护以及远程监控管理，并且具有车队管理和防拆卸等功能的车辆监控管理系统[16]。陈俞强等同样基于北斗卫星导航、GPRS等设计了能够实现轨迹追踪、实时定位等功能的车辆监控系统[17]。秦国栋等提出了基于GPS和北斗双模的车辆监控管理系统[18]。肖心远等综合利用了全球卫星定位(GPS)、无线通信(ZigBee/4G)、地理信息系统(GIS)、计算机网络、射频识别（RFID）等高新技术，建立了一套基于多信息融合的道路客运车辆监控系统[19]。王晓华等以 S3C6410 微处理器和 WiFi 模块及GPRS 等构建无线传感器网络节点，开发了一种基于无线传感器网络的运输车辆智能监控系统[20]。杜渂等利用车载数据采集装置和各类物联网传感器，对消防车辆上各类装备的数据信息进行实时采集、监控及分析，实现了对消防车网络化、动态化和规范化管理[21]。尤飞等人利用物联网技术和 GPS 技术，通过对车联网无线数据通讯的数据感知和采集，设计了车联网监控调度系统架构，提高了运输管理水平[22]。张起荣等开发了基于云计算技术和物联网技术的煤炭车辆装载运输监控管理系统[23]。吴晓明等以基于GPS的第三方地图服务为载体，利用GPRS等技术构建基于B/S架构的远程车辆监控系统框架，解决第三方地图服务应用中的空间数据可视化关键技术问题[24]。郭力子等采用物联网技术和云计算理念，实现了面向云物联网的车辆监控信息平台，通过物联网的全面感知能力，捕获和汇合车辆的状态数据如车速、油耗、胎压或物流信息等，帮助实现车辆运行的智能监控[25]。庞美严等研究了数据仓库在智能车辆监控系统的应用，完成了对该系统主体域的分析，维表、系统数据逻辑模型和物理模型设计[26]。黄立梅等使用直插车辆OBD接口的下位机来采集车辆发送的CAN 信息，并通过蓝牙与上位机（即安卓移动终端）进行信息交互，建立了一种车辆监控系统[27]。杨亚鹏基于GPS、GSM、GIS 这3种主要技术建立了车辆实时监控系统，实现了对车辆的车速、轨迹、油耗等车辆运行参数的实时监控[28]。

(二)国外研究现状

Abhijit Suprem等人[29]针对GPS定位的局限性，研究如何通过GPS与MEMS（微电子系统）集成，提高定位精确度和普适性。Li Quandeng等人[30]研究基于北斗导航系统的车辆信息系统结构、网络系统功能架构、数据表结构，从而完善了对车辆信息系统的设计。Anthony Gar-on Yeh等人[31]通过实验证明目前基于民用级GPS和二维GIS-T（交通地理信息系统）的导航系统无法对处在立体路网上的车辆进行准确定位，并利用角度差法解决了立交路网的车辆定位问题。David M. Bevly等人[32]通过研究车身侧滑角、轮胎侧滑角、车辆姿态等车辆状态的估计，提高了状态信息的更新速度。Ruo Yuyang等人[33]解决了由于现实条件下无法得到精确的系统模型和噪声模型使得卡尔曼滤波无法精确估计定位信息从而导致较大误差的问题，提出了一种基于IDNN-EKF的MIMU/GPS车辆集成定位算法。Song, Shengli等人[34]通过 CAN总线技术、嵌入式系统技术、移动通信技术、数据库技术等建立了由智能车辆监控终端、远程监控中心和通信系统三个部分组成的车辆远程监控系统。He, Xinhua等人[35]根据对车辆监控的实际要求，提出了一种基于地图信息模块的车辆监控系统。Wei, Henghua等人[36]针对目前国内商用汽车定位精度低、功能单一的问题，设计了一种基于Windows Mobile的地图匹配与路径规划的低成本汽车导航系统。Wang, Xiaorong等人[37]采用MapX控件与电子地图匹配实现车辆监控，采用MSComm控件获取GPS短信信息，建立了具有定位数据传输和电子地图匹配功能的车辆监控系统。由于基于GPS和GIS技术的车辆监控系统在某些特殊情况下无法在这些系统中稳定通信，Lina, Zhu等人[38]提出了一种基于GPRS和GIS的车辆监控系统，并且重点介绍了系统的结构、设计和软件实现。

（三）国内外研究综评