基于Android的車載監(jiān)控管理系統(tǒng)設(shè)計

1 概述

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

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信號接收模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和GPRS模塊構(gòu)成。GPS信號模塊主要是接收來自定位衛(wèi)星的GPS信號，數(shù)據(jù)處理模塊采集GPS信號模塊的GPS信號并定時通過GPRS模塊向后臺監(jiān)控中心發(fā)送GPS定位數(shù)據(jù)實現(xiàn)實時監(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、數(shù)據(jù)通訊服務(wù)兩個部分。中心數(shù)據(jù)庫存放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（Android 智能手機）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)控管理平臺是C/S模式的應(yīng)用程序，為用戶提供一個基于地圖的監(jiān)控管理平臺，包括車輛后臺管理和車輛監(jiān)控系統(tǒng)兩個部分，車輛監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能包括電子地圖服務(wù)、車輛實時監(jiān)控跟蹤、車輛歷史軌跡回放、車輛圍欄服務(wù)、報警處理模塊等。具體設(shè)計見第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

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、警報記錄等；監(jiān)控是以電子地圖為顯示方式對車輛進(jìn)行監(jiān)控，功能包括車輛位置實時跟蹤、車輛歷史軌跡回放、車輛圍欄設(shè)置、報警信息處理等。以下重點主要是對基于地圖的車輛監(jiān)控設(shè)計進(jìn)行討論。

4.1 Google API 插件

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

4.2 車輛實時監(jiān)控

用戶在電子地圖上實時監(jiān)控車輛位置。本系統(tǒng)是通過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）用戶希望實時的監(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)起實時監(jiān)控請求，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。整個過程是中心服務(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 車輛實時監(jiān)控流程

4.3 歷史軌跡回放

歷史軌跡回是重現(xiàn)車輛某一段時間內(nèi)的行駛情況，在地圖上已點、線的形式表現(xiàn)出來。監(jiān)控系統(tǒng)首先需要向中心服務(wù)器發(fā)起請求，請求某輛車某一時間段內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)。中心服務(wù)器在接收到請求后從數(shù)據(jù)庫中查詢在這一段時間內(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間內(nèi)的所有數(shù)據(jù)。在請求的某段時間內(nèi)，車輛可能停留在某一位置或者在一個較小的范圍活動，此時監(jiān)控終端就沒有必要把這段的數(shù)據(jù)全部顯示出來，只需把這些點當(dāng)做一個位置顯示出來即可，避免了歷史軌跡回放時，車輛終端停留在電子地圖某一位置過長時間，給用戶"死機"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)過多時，監(jiān)控端接收數(shù)據(jù)時需要較長的傳輸時間，為了避免用戶過多的等待，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。