車聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控中心的研究與設(shè)計(jì)

        摘要：為了解決由汽車而引起的能源、環(huán)境和安全問題，進(jìn)行了車聯(lián)網(wǎng)的PC機(jī)監(jiān)控中心以及Android手機(jī)客戶端的研究與設(shè)計(jì)。完成了PC機(jī)的Socket通信、電子地圖的加載與糾偏、后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)。同時(shí)也完成了在Android操作系統(tǒng)下Socket通信和地圖的加載與糾偏問題。與硬件平臺(tái)進(jìn)行聯(lián)合測(cè)試，驗(yàn)證了監(jiān)控中心和手機(jī)客戶端設(shè)計(jì)的有效性，且具有良好的魯棒性。

　　引言

　　隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展，全球能源問題、環(huán)境問題和安全問題日益嚴(yán)重，解決問題的方式之一是建立汽車移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)通信平臺(tái)。汽車移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層三層。由感知層獲取采集車輛內(nèi)部和外部的各種信息。網(wǎng)絡(luò)層主要是GPRS/3G無線網(wǎng)絡(luò)，將感知層得到的信息通過GPRS/3G無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到上位機(jī)，應(yīng)用層主要是接收網(wǎng)絡(luò)層傳輸過來的數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理[1]，圖1為車聯(lián)網(wǎng)三層架構(gòu)圖。

　　系統(tǒng)的應(yīng)用層包括上位機(jī)監(jiān)控中心和Android手機(jī)版本的客戶端，具備六大功能模塊：車輛基本信息、遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程故障診斷、尋車輔助、駕駛員疲勞狀態(tài)等。

　　上位機(jī)監(jiān)控中心作為Socket服務(wù)器，要求具備公網(wǎng)IP和端口，可以被外網(wǎng)訪問。車載終端模塊作為Socket客戶端，當(dāng)Socket連接建立之后，由車載終端將車輛的信息通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)傳給PC機(jī)，同時(shí)上位機(jī)監(jiān)控中心也可以主動(dòng)下發(fā)一些指令，查詢車載終端的狀態(tài)，要求車載終端上傳相關(guān)信息。

　　1 PC機(jī)監(jiān)控中心設(shè)計(jì)

　　1.1 Socket通信設(shè)計(jì)

　　Socket分為服務(wù)器和客戶端兩部分，上位機(jī)作為服務(wù)器，使用VB中的Winsock控件，通過Socket實(shí)現(xiàn)與車載終端和手機(jī)客戶端的通信。

　　服務(wù)器端Winsock在接收客戶端連接之后，會(huì)檢測(cè)Winsock1.State的值，如果Winsock1沒有關(guān)閉的話則會(huì)將Winsock1關(guān)閉。當(dāng)服務(wù)器與客戶端連接成功之后，服務(wù)器便開始接收客戶端的數(shù)據(jù)并且進(jìn)行處理，同時(shí)還可以向客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)和命令。

　　當(dāng)打開了主窗體時(shí)，在Private Sub Form_Load()事件中自動(dòng)加載Socket的監(jiān)聽和連接，并且當(dāng)點(diǎn)擊了各個(gè)功能模塊的按鈕時(shí)，上位機(jī)會(huì)通過Socket向車載終端下發(fā)查詢或者控制指令。

　　在PC機(jī)上位機(jī)程序中，需要設(shè)計(jì)兩個(gè)Socket連接，一個(gè)是用來與車載終端建立連接，另外一個(gè)是用來與Android手機(jī)建立連接。上位機(jī)Winsock1收到車載終端發(fā)送的數(shù)據(jù)之后，會(huì)進(jìn)行處理并且存入到后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)。Android手機(jī)通過Winsock2從上位機(jī)獲取數(shù)據(jù)。當(dāng)多個(gè)車載終端同時(shí)連接監(jiān)控中心時(shí)，可以采用動(dòng)態(tài)加載和卸載Winsock的方式，同一個(gè)端口監(jiān)聽不同的連接請(qǐng)求，根據(jù)客戶端的IP地址來區(qū)分車載終端，端口號(hào)相同但連接的Index不同。

　　1.2 電子地圖的加載與糾偏

　　為了能夠在電腦上直觀地看到車輛的位置，在上位機(jī)設(shè)計(jì)了一個(gè)地圖加載界面，通過GPRS傳送的經(jīng)度和緯度信息，顯示出車輛的當(dāng)前位置。由于傳統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)復(fù)雜，建設(shè)和維護(hù)的成本高，本次設(shè)計(jì)采用調(diào)用在線地圖API(應(yīng)用程序接口)的方式來實(shí)現(xiàn)地圖的加載，這樣一方面省去了繁瑣的測(cè)繪和地圖編制工作，另一方面也保證了地圖更新的實(shí)時(shí)性，地圖提供商會(huì)定期更新地圖，提高定位的有效性和精度[2]。

　　通過VB中的webbrowser控件，來加載一個(gè)后綴名為.htm的靜態(tài)網(wǎng)頁(yè)文件，可以實(shí)現(xiàn)電子地圖的加載。在靜態(tài)網(wǎng)頁(yè)中，編寫一個(gè)JavaScript函數(shù)，就可以在百度地圖上通過經(jīng)度和緯度進(jìn)行定位，并且可以實(shí)現(xiàn)電子地圖的放大、縮小和移動(dòng)。

　　由于GPS的坐標(biāo)與百度地圖加載的坐標(biāo)是不匹配的。國(guó)際上采用的是WGS-84標(biāo)準(zhǔn)的地心坐標(biāo)，國(guó)內(nèi)發(fā)行的地圖必須要使用國(guó)家測(cè)繪局規(guī)定的GCJ-02進(jìn)行加密，而百度地圖在此基礎(chǔ)上還使用百度公司的BD-09進(jìn)行二次加密，因此GPS采集的經(jīng)緯度和百度地圖并不匹配，需要進(jìn)行坐標(biāo)接口轉(zhuǎn)換，百度地圖也提供了進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的API接口函數(shù)。

　　在VB中利用webbrowser控件調(diào)用電子地圖并且實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的語(yǔ)句如下：

　　WebBrowser1.Document.parentWindow.execScript "map.panTo(new BMap.Point( " & jingdu & "," & weidu & "))", "javascript"

　　WebBrowser1.Document.parentWindow.execScript"map.addOverlay(new BMap.Marker(new BMap.Point( " & jingdu & "," & weidu & ")))", "javascript"

　　WebBrowser1.Document.parentWindow.execScript "BMap.Convertor.translate(new BMap.Point( " & jingdu & "," & weidu & "),0,translateCallback)", "javascript"

　　在上面的語(yǔ)句中，使用WebBrowser1.Navigate App.Path & "BaiduMap.htm"這個(gè)語(yǔ)句來加載已經(jīng)編寫好的“BaiduMap.htm”地圖文件。調(diào)用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換函數(shù)時(shí)使用了new BMap.Point函數(shù)來新建坐標(biāo)點(diǎn)，translateCallback為在靜態(tài)網(wǎng)頁(yè)文件中編寫的函數(shù)，該函數(shù)可以實(shí)現(xiàn)將指定點(diǎn)移到地圖中心、清除標(biāo)注以及在指定坐標(biāo)位置添加地標(biāo)[3]。

　　1.3 后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)

　　在VB中可以直接嵌入開發(fā)Access數(shù)據(jù)庫(kù)，通過“外接程序”中的“可視化數(shù)據(jù)管理器”可以直接創(chuàng)建Access數(shù)據(jù)庫(kù)，也可以加載或?qū)肫渌愋偷臄?shù)據(jù)庫(kù)。在VB中與數(shù)據(jù)庫(kù)的連接通常是使用ADO來實(shí)現(xiàn)的，在VB中操作后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)的步驟如下[4]：

　　(1)創(chuàng)建或?qū)霐?shù)據(jù)庫(kù)，與數(shù)據(jù)庫(kù)建立連接。

　　(2)根據(jù)相應(yīng)的命令讀取數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，并且在數(shù)據(jù)綁定控件中顯示。

　　(3)對(duì)獲取的對(duì)象進(jìn)行增刪改查操作，并且將更新后的數(shù)據(jù)重新存入數(shù)據(jù)庫(kù)。