基于Android的車載監(jiān)控管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1 概述

隨著3G業(yè)務(wù)在中國(guó)的全面鋪開，智能手機(jī)性能和用戶群體的不斷上升，將互聯(lián)網(wǎng)強(qiáng)大的應(yīng)用服務(wù)能力擴(kuò)展到終端上，為用戶隨時(shí)隨地的提供信息服務(wù)是社會(huì)信息化發(fā)展的必然趨勢(shì)。GIS技術(shù)也由傳統(tǒng)的基于單機(jī)應(yīng)用向基于互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用做轉(zhuǎn)變。隨著智能手機(jī)的迅猛發(fā)展，智能手機(jī)平臺(tái)將成為GIS技術(shù)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用新的應(yīng)用平臺(tái)。

2 Android

Android 是基于Linux內(nèi)核的操作系統(tǒng)，是Google 公司在2007 年11 月5 日公布的手機(jī)操作系統(tǒng)，早期由Google 開發(fā)，后由開放手持設(shè)備聯(lián)盟（Open Handset Alliance）開發(fā)。它采用了軟件堆層（software STack,又名以軟件疊層）的架構(gòu)，主要分為三部分。底層Linux內(nèi)核只提供基本功能；其他的應(yīng)用軟件則由各公司自行開發(fā)，部分程序以Java 編寫。目前Android SDK已發(fā)布了2.2 版本，與以往的版本相比，不管是功能上還是應(yīng)用程序的執(zhí)行運(yùn)行速度上都做了大大的改進(jìn)和提高。

3 車載監(jiān)控管理平臺(tái)的總體架構(gòu)

車輛監(jiān)控系統(tǒng)是由車載終端、數(shù)據(jù)中心、監(jiān)控終端和地圖服務(wù)器四個(gè)部分組成。車載終端把采集的GPS 定位信息和車輛狀態(tài)信息通過(guò)GPRS 網(wǎng)絡(luò)傳給數(shù)據(jù)中心，并由數(shù)據(jù)中心保存該信息和轉(zhuǎn)發(fā)給監(jiān)控終端，監(jiān)控終端得到信息后，結(jié)合地圖服務(wù)器提供的地圖信息進(jìn)行顯示，直觀的展現(xiàn)監(jiān)控車輛的當(dāng)前狀態(tài)，并下達(dá)指令給車載終端。（見圖1）

圖1 車載監(jiān)控管理系統(tǒng)架構(gòu)

3.1 車載終端

車載終端主要由GPS信號(hào)接收模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和GPRS模塊構(gòu)成。GPS信號(hào)模塊主要是接收來(lái)自定位衛(wèi)星的GPS信號(hào)，數(shù)據(jù)處理模塊采集GPS信號(hào)模塊的GPS信號(hào)并定時(shí)通過(guò)GPRS模塊向后臺(tái)監(jiān)控中心發(fā)送GPS定位數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。

3.2 數(shù)據(jù)中心

數(shù)據(jù)中心包括中心數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)通訊服務(wù)兩個(gè)部分。中心數(shù)據(jù)庫(kù)存放GPS數(shù)據(jù)及其他的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)通訊服務(wù)基于C/S 模式，主要功能是維護(hù)車載終端、監(jiān)控終端與數(shù)據(jù)中心的連接，并承擔(dān)車載終端數(shù)據(jù)與監(jiān)控終端數(shù)據(jù)交互的橋梁。

3.3 監(jiān)控終端

監(jiān)控終端是利用智能手機(jī)（Android 智能手機(jī)）上的監(jiān)控管理系統(tǒng)與數(shù)據(jù)中心服務(wù)器連接，接收車載終端轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，并下發(fā)控制指令。監(jiān)控管理平臺(tái)是C/S模式的應(yīng)用程序，為用戶提供一個(gè)基于地圖的監(jiān)控管理平臺(tái)，包括車輛后臺(tái)管理和車輛監(jiān)控系統(tǒng)兩個(gè)部分，車輛監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能包括電子地圖服務(wù)、車輛實(shí)時(shí)監(jiān)控跟蹤、車輛歷史軌跡回放、車輛圍欄服務(wù)、報(bào)警處理模塊等。具體設(shè)計(jì)見第4 節(jié)。

3.4 地圖服務(wù)器

地圖服務(wù)器在該系統(tǒng)中指的是Google 公司提供的地圖服務(wù)器。監(jiān)控終端利用Google Android 系統(tǒng)中自帶的Google API 插件直接訪問(wèn)地圖服務(wù)器，提供監(jiān)控用戶需要的電子地圖，為用戶的監(jiān)控提供直觀的可視化地理信息。

4 基于Android 的監(jiān)控管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于Android 的監(jiān)控管理主要包括監(jiān)控和管理兩大部分。管理是車輛相關(guān)信息的管理，包括駕駛員基本信息、車輛基本信息、用車記錄、警報(bào)記錄等；監(jiān)控是以電子地圖為顯示方式對(duì)車輛進(jìn)行監(jiān)控，功能包括車輛位置實(shí)時(shí)跟蹤、車輛歷史軌跡回放、車輛圍欄設(shè)置、報(bào)警信息處理等。以下重點(diǎn)主要是對(duì)基于地圖的車輛監(jiān)控設(shè)計(jì)進(jìn)行討論。

4.1 Google API 插件

Google API 插件是Android SDK 開發(fā)環(huán)境的擴(kuò)展，通過(guò)該插件，Android 應(yīng)用程序可以輕松地訪問(wèn)Google 服務(wù)和數(shù)據(jù)。該插件的核心功能是地圖外部庫(kù)，可以通過(guò)其將功能強(qiáng)大的地圖功能添加到Android應(yīng)用程序中。

4.2 車輛實(shí)時(shí)監(jiān)控

用戶在電子地圖上實(shí)時(shí)監(jiān)控車輛位置。本系統(tǒng)是通過(guò)Android 上的Google API 插件調(diào)用地圖服務(wù)器柵格圖像數(shù)據(jù)給予地圖顯示。（見圖2）用戶希望實(shí)時(shí)的監(jiān)控車輛，并把其車輛位置信息顯示在地圖之上。首先需要用戶選擇車輛，向服務(wù)器發(fā)起實(shí)時(shí)監(jiān)控請(qǐng)求，中心服務(wù)器在接收到車載終端發(fā)回的定位信息后，就轉(zhuǎn)發(fā)給監(jiān)控端。得到定位信息后，通過(guò)Google API 插件獲取當(dāng)前位置的相關(guān)地圖并呈現(xiàn)在用戶面前。整個(gè)過(guò)程是中心服務(wù)器和Google 地圖服務(wù)器協(xié)同工作的結(jié)果，高效的把分布式網(wǎng)絡(luò)資源整合在一起。

圖2 車輛實(shí)時(shí)監(jiān)控流程

4.3 歷史軌跡回放

歷史軌跡回是重現(xiàn)車輛某一段時(shí)間內(nèi)的行駛情況，在地圖上已點(diǎn)、線的形式表現(xiàn)出來(lái)。監(jiān)控系統(tǒng)首先需要向中心服務(wù)器發(fā)起請(qǐng)求，請(qǐng)求某輛車某一時(shí)間段內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)。中心服務(wù)器在接收到請(qǐng)求后從數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢?cè)谶@一段時(shí)間內(nèi)的車輛歷史數(shù)據(jù)，打包發(fā)給監(jiān)控端。監(jiān)控端再調(diào)用插件獲取地圖信息進(jìn)行顯示。（見圖3）這里，中心服務(wù)器發(fā)回的歷史數(shù)據(jù)可能不是車載終端某段時(shí)間內(nèi)的所有數(shù)據(jù)。在請(qǐng)求的某段時(shí)間內(nèi)，車輛可能停留在某一位置或者在一個(gè)較小的范圍活動(dòng)，此時(shí)監(jiān)控終端就沒有必要把這段的數(shù)據(jù)全部顯示出來(lái)，只需把這些點(diǎn)當(dāng)做一個(gè)位置顯示出來(lái)即可，避免了歷史軌跡回放時(shí)，車輛終端停留在電子地圖某一位置過(guò)長(zhǎng)時(shí)間，給用戶"死機(jī)"的假象，提高了用戶的直觀感受，也減少了中心服務(wù)器與監(jiān)控端之間數(shù)據(jù)傳輸。

圖3 歷史軌跡回放流程

值得注意的是當(dāng)歷史數(shù)據(jù)過(guò)多時(shí)，監(jiān)控端接收數(shù)據(jù)時(shí)需要較長(zhǎng)的傳輸時(shí)間，為了避免用戶過(guò)多的等待，中心數(shù)據(jù)服務(wù)器可以把數(shù)據(jù)分包分批發(fā)送，讓監(jiān)控端一邊接收數(shù)據(jù)，一邊顯示數(shù)據(jù)，采用異步進(jìn)行的方式，從而提高系統(tǒng)的工作效率。