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摘要：随着北斗三号全球卫星导航系统的正式开通，我国卫星导航服务也跻身世界先进水平，物流运输行业正是其重点开发的领域。本文以物流车辆管理为目标，针对运输流程缺失、管控不到位、信息化程度低等问题，基于Oracle数据库管理系统、Python程序语言以及北斗卫星导航服务设计了一套物流信息系统，帮助企业根据实际需求规划运输路径，监控物流车辆以及进行信息化管理，从而保证货物高效运输，人员操作规范，提高企业竞争力。
关键词：北斗卫星导航；信息系统；物流车辆
1引言(Introduction)
当前，我国的物流企业绝大多数是由传统运输企业发展而来的，存在物流水平偏低、物流成本较高、缺少科学规范手段、信息处理滞后等急需解决的问题。针对这些问题，一些物流运输信息管理系统应运而生。目前我国物流企业的管理信息系统应用比例已达75%[1]，但存在系统相对简单、涉及范围较窄、开发具有一定的盲目性等问题。因此，本文利用我国自主建设运行的北斗卫星导航系统(BDNavigationSatelliteSystem,BDS)设计信息管理系统，有针对性地解决物流企业车辆管理的问题，以达到增强企业竞争力、提高工作效率、提升服务水平的重要目标。
2主要技术及系统概述(Overviewofkeytechnologiesandsystems)
2.1北斗卫星导航系统概述北斗卫星导航系统(BDS)是我国基于国家安全和社会需要独立建设运营的全球卫星导航系统，由空间段、地面段和用户段三部分组成[2]。BDS如何实现定位呢？类比平面空间中的“三圆交汇理论”，我们可以推断出三维空间的三球交汇理论。首先确定三个球面，卫星位置即球面中心，用户与卫星之间的距离即为球面半径di，用户必定在三个球面的交点上。但由于受客观因素影响，想要更加精确地确定用户接收机时钟与北斗系统的时差t需要引入第四颗卫星，Ti为卫星时钟差，c是光速。根据以上原理可以得出方程组：其中，是待测坐标，是卫星的空间坐标。
2.2车辆管理信息系统
对于车辆管理，企业面临着技术和制度的难题[3]。管理内容主要包括：车，即精准定位车辆位置，掌握车辆使用情况；人，即规范驾驶员操作，合理分配任务；根据用车需求，对车辆进行科学调度，合理规划路径，节省开支[4]。根据以上需求，本文将车辆管理信息系统分为以下几个模块：系统用户管理模块、业务管理模块、车辆监控模块、异常报警模块、呼叫中心模块、统计分析模块，从技术层面实现物流车辆管理。
3系统需求分析(Analysisofsystemrequirements)
当前我国物流企业信息化管理应用层次较低，物流车辆在运行过程中缺乏应有的监督和管理，如司机私自拉货配送，更改路线，异地逗留等，带来了额外油耗和时间成本问题，影响了企业形象。基于先进的BDS可以实时掌握车辆位置信息和运行状态，监督司机行为，同时企业客户也可以了解货物送达情况，提高客户满意度。
4信息系统设计(Informationsystemdesign)
4.1信息系统框架对系统的总体设计可以运用结构化设计方法，将该物流信息系统自上而下分解为若干具有一定联系却又相对独立的模块。综合前文所提模块，完成基于BDS的物流车辆管理信息系统组织结构图，如图1所示。
4.2系统模块功能设计。4.2.1系统用户管理。系统用户管理模块应该具备车辆信息管理、驾驶员信息管理、服务端权限管理三种功能，系统用户通过客户端登录信息系统界面，提供用户名和密码，可以查看物资管理信息，更新个人信息并实时获取在客户端的货物运输信息。车辆信息包括车辆状况、车辆行驶里程数、所属企业、车辆类型等。服务端管理人员拥有最大权限，可以为不同角色赋予不同的操作权限，对用户进行添加、修改和删除，包括对物流区域、驾驶员信息、车辆信息、货物规格等进行查看。用户数据库管理可以采用Oracle数据库。Oracle是甲骨文公司推出的商品化关系型数据库管理系统，采用结构化的查询语句[5]，支持多平台操作，功能完善，具有分布式处理功能，相较只适用于中小型企业，支持平台单一的VisualFoxPro和SQLServer数据库，Oracle可以处理海量的商业数据，可在所有主流平台运行，开放性和安全性都更加出色。Oracle数据库中包含车辆信息表、司机信息汇总表、报警处理信息表、运行区域汇总表、运单信息表等。以报警处理信息表(_INFO_AlarmProcess)为例：主键为车辆ID(属性名称：VeclPID/属性类型：NUMBER(10)/是否为主键：TRUE)和报警类型(属性名称：AlarmType/属性类型：NUMBER(3)/是否为主键：TURE)，具体字段包括车辆ID、报警类型、报警日期和报警处理。4.2.2业务管理。业务管理模块应该具备运力查询、业务分配、运输方案管理、报价管理、评价中心等多种功能，是企业实现车辆合理调度和效益提升的部分。根据运力需求，对已有的车队运力进行查询评估，发货方与承运商相互匹配，再进行任务分配。根据不同的运输方案和承运、发货方双方的运力报价，选出双方都能接受的方案，洽谈妥当之后签订合同。货物送达签收之后，双方进行支付结算，在承运商司机上传回单后，依次完成对账、开票操作。整个流程完成后需要收集发货方的反馈信息，对该次物流活动进行评价，分析本次作业中待改进的地方，优化整个系统。4.2.3车辆监控。车辆监控模块功能依赖于北斗车载终端和RFID实现，需具备显示物资位置、行车轨迹、物资信息等功能。从北斗车载终端的功能出发，需要以下五个模块：主控模块、通信模块、北斗定位模块、充电模块、暴力防拆模块。终端可以实时与北斗卫星连接，采集车辆位置信息，通过GPRS数据传送给服务器，处于服务器端的服务人员可以对物流车辆实时监控；GPRS是在GSM网络的基础上增加了GGSN和SGSN而实现的一种分组交换系统，适用于间断性、突发性的少量的数据传输；RFID是获取货物信息的关键，采用合理有效的RFID标签防碰撞方法，使用阅读器扫描货物电子标签，可以采集货物信息，保证货物安全[6]。通过上述三种手段，做到人、车、货同时监控。车辆监控流程如图2所示。4.2.4异常报警。根据司机的行为，异常警报模块分为：超速报警、偏航报警、非法区域报警、超时报警以及求救报警。根据车辆的不同行驶任务，平台已预先为司机规划最优路线，当车辆实际行驶路线与规划路线不一致，司机驶入禁行区域，司机驾驶时间过长或疲劳驾驶，通过BDS计算得出车辆超速时，都会重复警报。多次警报后，司机仍然没有及时做出相应调整，此时会将警报信息优先传达至管理端，呼叫中心人员联系司机询问情况，如果联络不畅或司机拒绝配合，则向当地公安机关进行报警拦截处理。即使位于信号不良或被屏蔽区域，也可利用北斗独有的短报文功能向上述两方发送警报信息。相比GPS只能接受信息，BDS可以实现双向通信。为了保障司机的生命安全，当身处险境时，司机可主动按下求救报警按钮，通过短报文功能求救。Python作为一种解释型语言，拥有学习成本低、语法简单优美、免费开源、可跨平台可拓展和具有丰富的库等优点[7]，被广泛应用于人工智能和大数据领域，是最受欢迎的程序软件之一。可以使用Python进行最佳路径分析，以下只是作为示例的简化程序，用于理解该算法是如何在成千上万个点的高程网格上运行的，程序如下：4.2.5呼叫中心。按照呼叫类型分类，应选择呼入/呼出混合型呼叫中心，按照权限不同，分为：座席、座席管理员、系统管理员。座席承担咨询和收集反馈等任务，对客户信息进行登记、查询，完成订单的创建、提交；座席管理员对座席提供的信息进行整合与管理；系统管理员在该模块中具有最高权限，负责账号管理和参数配置。呼叫中心既对客户负责，同时也是联络司机、辅助司机的重要渠道。当出现异常报警时，呼叫中心需要查询相关司机电话信息，进行自动语音播报，必要时通信联络。4.2.6统计分析。该模块具备两个功能：数据计算和数据统计。数据计算即利用北斗卫星导航定位功能，通过当前位置，经过计算，确定物流车辆是否超速、偏航，并把结果传达至用户数据库中，便于异常报警模块调用查询。数据统计即对数据库中积累的资料进行整理汇总、分析，可以科学直观地反映当前企业的经营状况，如公司和运输车主的结算数据与报表、顾客满意度评价表等。随着信息技术的发展，SPSS统计软件、EXCEL降低了统计分析工作的难度，利用经济效益综合评判、回归与相关性分析等统计方法，为企业接下来的决策和运营方向提供有力的依据。
5可行性分析(Feasibilityanalysis)
5.1技术可行性分析
2020年，我国已建成北斗三号系统，经全球连续监测评估系统实时测试表明，北斗三号全球卫星导航系统定位、测速、授时精度均满足指标要求[8]。相比GPS、BDS，无论是在安全性还是在国内定位精度上都更加优秀。除此之外，Python和Oracle都是经过多次迭代更新的产品，在多个领域已经被广泛应用。
5.2社会可行性分析
自2007年以来，我国行业主管部门出台了一系列有关北斗产业的政策文件，如《关于深圳北斗卫星导航系统应用产业化实施方案》《关于在行业推广应用北斗卫星导航系统的指导意见》等，都表明我国正在大力推动北斗产业发展。另一方面，在网络时代下，企业每天接受的物流信息也是联系的、动态的、多样的、复杂的，物流信息系统作为企业信息系统的一部分不可或缺。
5.3经济可行性分析
Oracle商用费用比较高，有按CPU数和按用户数(NamedUserPlus)两种购买方式，而商用车载北斗每年也有一定的服务费用。这对于一般的中小型企业是一种前期投入，但是对具有一定规模的企业，适当投入成本更有利于组织协调管理。因此，需要企业根据自身定位，权衡考虑[9]。
6结论(Conclusion)
我国BDS性能已达到世界先进水平，在诸多领域广泛应用，服务用户规模达到亿级。当前物流车辆导航系统以GPS/BD双模定位为主，BDS正在逐步取代GPS在我国运输行业中的地位。基于BDS的物流车辆管理信息系统的使用，实现了物流企业的智能化、信息化，实时掌握人、车、货动态，进行数据分析，优化人车匹配，合理调配车辆，进一步降低企业成本。随着5G技术的应用，实现低延迟、低功耗、万物互联，车辆运输各个环节将更加协调高效，企业的经济效益将进一步提升。
作者:朱先涛 薛亮 单位:南京林业大学汽车与交通工程学院
