基于移動(dòng)設(shè)備的定位跟蹤系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)

孫咸磊，許捍衛(wèi)

（1.河海大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 210098）

基于移動(dòng)設(shè)備的定位跟蹤系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)

孫咸磊1，許捍衛(wèi)1

（1.河海大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 210098）

利用Android移動(dòng)平臺(tái)和百度地圖API，開發(fā)了基于B/S架構(gòu)的移動(dòng)設(shè)備定位跟蹤系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用移動(dòng)設(shè)備內(nèi)置GPS芯片采集定位數(shù)據(jù)，再通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)通信傳輸至服務(wù)器，并在瀏覽器端實(shí)現(xiàn)對移動(dòng)設(shè)備的實(shí)時(shí)定位跟蹤。系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，定位快速準(zhǔn)確，為GPS服務(wù)于信息化管理提供了一種低成本解決方案。

GPS；移動(dòng)設(shè)備；定位跟蹤；GPRS

近年來，隨著具有強(qiáng)勁處理能力、空間定位、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信等功能的移動(dòng)智能設(shè)備的爆發(fā)式發(fā)展，使得在移動(dòng)智能設(shè)備上構(gòu)建移動(dòng)定位跟蹤系統(tǒng)成為人員或者貨物定位跟蹤的理想方案。本文采用百度地圖提供的地圖數(shù)據(jù)服務(wù)和百度定位SDK的定位服務(wù)，開發(fā)了基于B/S模式的移動(dòng)設(shè)備定位跟蹤平臺(tái)以及Android手機(jī)平臺(tái)下的客戶端軟件。移動(dòng)端定位位置由百度定位SDK根據(jù)移動(dòng)端GPS、WiFi、基站確定，手機(jī)客戶端和數(shù)據(jù)服務(wù)器之間通過GPRS方式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)由移動(dòng)設(shè)備客戶端和服務(wù)器接收端組成（如圖1所示）。其中，移動(dòng)設(shè)備客戶端程序基于Android平臺(tái)，綜合利用百度定位SDK、內(nèi)置GPS、WiFi、基站確定位置，并通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)至接收服務(wù)器；服務(wù)器接收端主要包括數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)展示等模塊，前者負(fù)責(zé)監(jiān)聽移動(dòng)設(shè)備發(fā)送的位置信息并將其存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，后者通過Ajax技術(shù)利用百度地圖API實(shí)時(shí)繪制移動(dòng)設(shè)備位置到地圖中。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.1 Android移動(dòng)平臺(tái)

Android是一種基于Linux平臺(tái)的自由及開發(fā)源代碼的操作系統(tǒng)。Android平臺(tái)由操作系統(tǒng)、中間件、用戶界面和應(yīng)用軟件組成。由于其開放性和可移植性，Android的應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴(kuò)大到智能手機(jī)、平板電腦、電視、機(jī)頂盒、汽車設(shè)備、導(dǎo)航儀等大部分電子產(chǎn)品。隨著智能手機(jī)和平板電腦爆發(fā)式發(fā)展，截至2010年末，Android已成為全球第一大智能手機(jī)操作系統(tǒng)。

1.2 百度定位SDK

百度地圖Android定位SDK為基于移動(dòng)客戶端開發(fā)的LBS應(yīng)用程序提供基礎(chǔ)定位功能，可通過GPS、網(wǎng)絡(luò)（WiFi、基站）混合定位，返回當(dāng)前所處的位置信息。使用百度地圖定位SDK時(shí)，若用戶設(shè)置GPS優(yōu)先，則優(yōu)先使用GPS進(jìn)行定位，如果GPS定位未打開或沒有可用位置信息，且網(wǎng)絡(luò)連接正常，定位SDK則會(huì)返回網(wǎng)絡(luò)定位的最優(yōu)結(jié)果。百度定位SDK的定位原理如圖2所示。百度定位SDK的特點(diǎn)為：①精度高，GPS：30 m以內(nèi)，WiFi：30~200 m，基站：100~300 m；②流量小，網(wǎng)絡(luò)定位請求流量約0.3 K/次；③速度快，網(wǎng)絡(luò)定位時(shí)間小于1 s。

圖2 百度定位SDK原理圖

1.3 通用分組無線業(yè)務(wù)(GPRS)

GPRS是GSM移動(dòng)電話用戶可用的一種基于包的無線通信服務(wù)。它將通信速率從56 K/s提升到114 K/s，并且支持計(jì)算機(jī)和移動(dòng)用戶的持續(xù)連接，具有較高的數(shù)據(jù)吞吐能力，其通信方式穩(wěn)定，支持TCP/IP協(xié)議，方便與Internet進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 移動(dòng)設(shè)備客戶端設(shè)計(jì)

Android平臺(tái)的程序可使用Java語言在Eclipse中進(jìn)行開發(fā)。該定位跟蹤系統(tǒng)移動(dòng)設(shè)備客戶端利用百度定位SDK調(diào)用獲取位置信息，將位置信息進(jìn)行必要的處理，最終發(fā)送到數(shù)據(jù)接收服務(wù)器。客戶端核心流程如圖3所示。

圖3 客戶端核心流程圖

2.1.1 移除低精度點(diǎn)

系統(tǒng)使用的百度定位SDK在GPS信號(hào)無法正常獲取的情況下，會(huì)利用網(wǎng)絡(luò)定位，但網(wǎng)絡(luò)定位精度會(huì)低很多。無論GPS定位，還是網(wǎng)絡(luò)定位，百度定位SDK都會(huì)返回位置的范圍半徑，GPS定位的范圍半徑在0~100 m，而網(wǎng)絡(luò)定位的范圍半徑在0~1 000 m。系統(tǒng)通過設(shè)置合適閾值，可移除位置范圍半徑太大的低精度點(diǎn)。GPS信號(hào)異常時(shí)，利用網(wǎng)絡(luò)定位可在精度合適的范圍內(nèi)進(jìn)行位置信息采集。

2.1.2 判斷位置移動(dòng)

定位數(shù)據(jù)隨著時(shí)間的累計(jì)會(huì)達(dá)到較大的數(shù)據(jù)量，為了保證Web監(jiān)控模塊檢索數(shù)據(jù)的效率和穩(wěn)定性，系統(tǒng)通過設(shè)置發(fā)起2次定位請求的間隔時(shí)間來進(jìn)行定位，從而減少定位數(shù)據(jù)量。對于每次接收的位置數(shù)據(jù)，都和上一次的位置進(jìn)行比較，如果位置移動(dòng)距離大于設(shè)置好的閾值，則認(rèn)為位置移動(dòng)，繼續(xù)正常執(zhí)行數(shù)據(jù)發(fā)送程序，否則舍棄該次定位數(shù)據(jù)，繼續(xù)監(jiān)聽等到下一次定位。

2.1.3 發(fā)送位置數(shù)據(jù)

在Android SDK中已經(jīng)集成了Apache的HttpClient模塊，使用該模塊，可使用http協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接，傳送數(shù)據(jù)。系統(tǒng)中具體的數(shù)據(jù)發(fā)送代碼如下：

2.2 服務(wù)器端接收模塊設(shè)計(jì)

該模塊的主要功能為進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)聽，接收從移動(dòng)設(shè)備發(fā)送的位置數(shù)據(jù)，完成對數(shù)據(jù)庫的連接、讀取、存儲(chǔ)、斷開和執(zhí)行SQL語句的操作，完成對位置數(shù)據(jù)入庫以及對Web端監(jiān)控模塊的數(shù)據(jù)查詢操作。

本系統(tǒng)的服務(wù)器接收模塊由php編寫，監(jiān)聽并接收從移動(dòng)設(shè)備發(fā)送的位置信息，根據(jù)已有的數(shù)據(jù)庫信息，將位置信息存入數(shù)據(jù)庫。

2.3 基于Web模式的監(jiān)控模塊設(shè)計(jì)

基于Web模式的監(jiān)控模塊主要使用百度地圖JavaScript API進(jìn)行位置展示，同時(shí)運(yùn)用Ajax技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)頁無刷新的數(shù)據(jù)更新。百度地圖API是一套由JavaScript語言編寫的應(yīng)用程序接口，使用百度地圖API接口可快速在網(wǎng)站中構(gòu)建功能豐富、交互性強(qiáng)的地圖應(yīng)用。Ajax是一種用于創(chuàng)建更好更快、交互性更強(qiáng)的Web應(yīng)用程序的技術(shù)。其核心是JavaScript對象XmlHttpRequest，通過該對象直接與服務(wù)器通信，在不重載頁面的情況下與Web服務(wù)器交換數(shù)據(jù)。

本系統(tǒng)Web監(jiān)控模塊采用Ajax異步通信技術(shù)，每隔一段時(shí)間讀取一次數(shù)據(jù)庫，獲得移動(dòng)設(shè)備的實(shí)時(shí)位置，再通過百度地圖API在矢量要素層重新繪制移動(dòng)設(shè)備的位置信息，從而實(shí)現(xiàn)在Web端通過瀏覽器對移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)控。

3 系統(tǒng)測試

系統(tǒng)測試在河海大學(xué)鼓樓校區(qū)內(nèi)進(jìn)行，服務(wù)器端為筆者之前購置的在美國西海岸加利福尼亞州圣何塞市機(jī)房內(nèi)的虛擬主機(jī)，具有獨(dú)立IP，對中國大陸訪問速度快。移動(dòng)端采用摩托羅拉Defy526智能手機(jī)（搭載Android 4.0.3系統(tǒng)），定位時(shí)間間隔為10 s。移動(dòng)設(shè)備客戶端效果如圖4所示，Web端監(jiān)控效果如圖5所示。

圖4 移動(dòng)設(shè)備客戶端截圖

圖5 Web監(jiān)控端截圖(紅色為歷史軌跡點(diǎn)，藍(lán)色為當(dāng)前實(shí)時(shí)位置點(diǎn))

4 結(jié) 語

本系統(tǒng)采用分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，綜合運(yùn)用Android嵌入式系統(tǒng)、百度定位SDK、百度地圖API和GPRS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了對移動(dòng)設(shè)備的實(shí)時(shí)位置跟蹤監(jiān)控。系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，定位實(shí)時(shí)且準(zhǔn)確，所需成本低，結(jié)構(gòu)簡單，為人員位置監(jiān)控、移動(dòng)目標(biāo)跟蹤等提供了簡單有效的解決方案，具有廣闊的應(yīng)用前景。

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Location Tracking System Based on Mobile Devices

bySUN Xianlei

Using Android system and Baidu Map Api,we developed the online GPS real-time locating and tracking system based on B/S mode.The system

GPS positioning data via the embedded GPS chip in mobile devices,sended GPS coordinates and attribute infomation back to the data server by using GPRS wireless network communication technology and showed the real-time location of mobile device in a browser window.The experimental results show that the system runs stably and it can be fast and accurate positioning.

GPS,mobile devices,location tracking system,GPRS

P228.42

B

1672-4623（2014）02-0111-03

10.11709/j.issn.1672-4623.2014.02.039

2013-06-03。

項(xiàng)目來源：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（41101374）。

孫咸磊，碩士，主要研究方向?yàn)榈乩硇畔⑾到y(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用。