航空货物全流程跟踪规划设计研究
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北斗应用之物流信息跟踪系统设计
就现状而言，航空货物的全流程跟踪规划设计还处于萌芽阶段，还有待进一步完善。目前，国内旅客行李的全流程跟踪设计已形成规划设计体系，国内多家设计院都已具备完善设计流程和方案，且国内机场的旅客全流程跟踪系统基本建设完成。不过，对于航空货物的全流程跟踪设计还缺乏成熟的设计体系，若只是依照旅客行李的全流程跟踪的原则设计，容易忽略航空货物的运输特性、业务流程和监管需求，造成功能缺失、运转低效等问题。
以下，笔者从政策情况、跟踪节点情况、目前建设情况三个角度将货物与行李全流程跟踪对比，对比分析见表1。可以看出，关于行李全流程跟踪的建设政策目前已具体化、可执行，对货物全流程跟踪的政策目前还处于宏观规划阶段；关于行李全流程跟踪的节点建设要求，根据行李的业务流程需求，已有可落地执行的节点建设需求，但对于货物跟踪，目前从规划设计到落地建设，尚无规范化的节点建设要求；关于行李全流程跟踪的目前建设情况，千万级的机场[2019年旅客吞吐量1000万人次（含）以上机场]基本已建设完成，行李的“一张网”初步成形，而货物全流程跟踪的建设还未开展，目前还处于前期规划阶段。
物流跟踪设计
通过对机场货站、航司、货代的货运业务流程和痛点难点进行调研，规划出业务平台的主要功能，如货物跟踪、业务监测、运营监测、增值服务等，从而可以及时、准确地回答“货在哪儿”，分析航空货运的运输品质，并对航空货运全流程跟踪的海量数据，进行数据收集、清洗、格式转换、数据关联分析、数据整合、数据存储及加工等服务；按照航空货运的业务需求、服务需求及监管需求，建立相应的数据模型、业务模型，通过微服务或消息队列，对外提供数据查询、数据交换、统计分析、质量评估、趋势分析等服务，具体的系统功能设计如图7所示。
物流跟踪设计
2021年，全行业完成运输总周转量亿吨公里，比上年增长，如图1所示。国内航线完成运输总周转量亿吨公里，比上年增长，其中港澳台航线完成亿吨公里，比上年下降；国际航线完成运输总周转量亿吨公里，比上年增长。
全行业完成货邮周转量亿吨公里，比上年增长，如图2所示。国内航线完成货邮周转量亿吨公里，比上年增长，其中港澳台航线完成亿吨公里，比上年增长；国际航线完成货邮周转量亿吨公里，比上年增长。2021年，全行业完成货邮运输量万吨，比上年增长，如图3所示。国内航线完成货邮运输量万吨，比上年增长，其中港澳台航线完成万吨，比上年增长；国际航线完成货邮运输量万吨，比上年增长。
2021年，中航集团完成运输总周转量亿吨公里，比上年增长；东航集团完成运输总周转量亿吨公里，比上年增长；南航集团完成运输总周转量亿吨公里，比上年增长；其他航空公司共完成运输总周转量亿吨公里，比上年增长；完成旅客运输量万人次，比上年增长。2021年中航集团、东航集团、南航集团、其他公司的运输总周转量比重，如图4所示。
尽管受近三年疫情等因素影响，货运业务有所波动，但总体呈上升趋势，航空物流表现出了其重要的战略作用和巨大潜力，可以预测未来航空货运市场的潜力巨大。
物流跟踪设计
本文提出了一种基于GNSS的物流信息跟踪系统设计，以STM32L151RCT6为主控制器，利用NB-IoT通信将包裹的位置信息、温湿度信息、运动状态等稳定上传至远程服务器，用户从web网页可以实时查询包裹的物流信息。经测验，该系统能够完成对包裹信息的跟踪和稳定上传，其定位跟踪精度在 m以内，为用户的财产安全提供了保障，为快递公司物流的正常运转提供了保证，为规模化、集中化管理快递包裹提供了途径。
参考资料 略
物流跟踪设计
全球卫星导航系统（globalnavigation satellite system, GNSS）是能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的三维坐标和速度以及时间信息的空间无线电导航定位系统[1]，正广泛应用于交通、测绘、大地测量、气象预报等领域，已经成为人们正常生活中不可缺少的一部分。高德地图、饿了么、滴滴打车、去哪儿等与人们生活息息相关的软件都在使用卫星导航定位技术[2]。
随着交通运输行业和电子商业的蓬勃发展，快递运输的普及度越来越高，快递运输在带来便利的同时也存在缺陷[3]。包裹在运送过程可能存在丢失、损坏等问题，不仅对用户产生损失，同时对快递公司的正常运转也产生了很大的影响。对于重要包裹的丢失、损坏，显然是快递公司和用户双方都不愿发生的事情。
文献[4]利用差分全球定位系统（differential global positioning system，DGPS）和电子感应技术，设计了鱼雷罐车定位跟踪系统，能有效地把鱼雷罐车的各种信息都汇总起来。文献[5]以ATmega128A单片机和MPU6050位核心器件，设计了基于北斗卫星导航系统（BeiDou navigation satellite system, BDS）卫星的定位与跟踪系统，利用卡尔曼滤波算法来优化外界对目标定位跟踪的干扰。文献[6]基于全球定位系统（global positioning system, GPS）卫星及BDS卫星，设计了一款针对移动目标的高精度定位与跟踪系统，由ATGM331模块实现GNSS定位，系统主要包括核心处理单元、全球移动通信网络（global system for mobile communication, GSM）、地理信息系统（ system, GIS）。
针对包裹在运输过程中出现的问题，本文提出一种基于GNSS的物流信息跟踪系统。该系统是将卫星导航定位技术、物联网通信融为一体的嵌入式系统，能够实现对包裹的定位跟踪与状态监测，可以有效解决包裹丢失与损坏的问题，降低用户与快递公司的损失，为解决用户与快递公司之间的利益纠纷提供途径。
物流跟踪设计
基于表2，对航空货物全流程跟踪节点建设进行分析探讨，针对出港节点（收运、安检、入库定位、装机等）以及进港节点（卸机、提取等）可选取RFID打印机、RFID通道识别设备、货物定位系统、RFID装机/卸机识别设备、RFID手持识别设备等组成货运业务数据采集系统，具体如图6所示。
物流跟踪设计
总体方案如图1所示。该系统由主控芯片、传感部分、GNSS定位模块、电源模块、一维码扫描器、有机发光二极管（organic light-emitting diode, OLED）显示屏、按键等组成。主控模块选用STM32L151RCT6芯片，负责控制和驱动整个系统的运行。传感部分由MPU6050运动状态传感器、DHT11温湿度传感器、DS18B20温度传感器组成，实时采集包裹的运动状态、温湿度信息。一维码扫描器完成包裹与物流信息跟踪系统的绑定，绑定之后系统开始实时跟踪该包裹。OLED显示屏对物流信息进行实时显示。供电模块为锂电池充放电电路，为系统提供 V的工作电压。GNSS定位模块选用移远通信公司研发的BC20模块，完成对包裹的实时定位和窄带物联网（narrow band internet of things, NB-IoT）通信。
物流跟踪设计
基于行李跟踪的建设经验及航空货物的业务流程等考虑，笔者分析认为，航空货物全流程跟踪节点建设主要考虑货物跟踪源信息、安全可追溯、库区的找货难、主体责任划分等因素，推荐关键节点：收运、安检、入库定位、装机、卸机、提取，具体节点跟踪分析，如表2所示。
物流跟踪设计
基于航空物运全流程各个节点的数据采集与数据关联、分析等，实现了货物从快递/物流网点起到始发机场货站、始发机场货站仓库、飞机、目的机场货站、目的机场货站仓库、目的快递/物流网点的运输全流程跟踪，实时对货物所处位置、处理状态、货物信息等维度进行监管，从而大大减少货物在运输过程中的异常情况，发生异常时能精准定位到异常节点，并及时处理，实现货物“可视、可测、可控、可响应”。
2022年2月，民航局印发《“十四五”航空物流发展专项规划》，将航空物流全流程跟踪工程列为建设智慧货运的重点提升工程之一。可以预见，航司、货站等主体的设施设备不久将迎来信息化升级，提升航空物流全流程、全要素数字化水平，为建设智慧民航提供有力支撑。
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