車輛定位手機監控系統實現的研究

王冬 ，王曉華

(天津市測繪院，天津 300381)

1 引 言

2 車輛定位手機監控系統概述

車輛定位手機監控系統是集移動GPS 定位、車輛GPS 定位、A －GPS 定位、3G 無線寬帶通信、Web REST服務、FLEX RIA、地理信息服務平臺等多項技術與一身的車輛定位及移動監控系統。它是利用安裝在車輛上的GPS 信號接收機接收位置信息，并將其接收到的位置信息及其他信息通過無線通信傳輸到監控中心，監控中心根據接收到的信息進行GIS 處理及顯示，確定監控車輛的位置和狀態，對車輛進行跟蹤、調度和管理。

隨著地理信息系統的快速發展，Web 2.0、3G 高速無線網絡的應用，手機硬件的不斷更新，使利用手機實現車輛定位監控和管理的實現成為可能。手機通過3G高速無線網絡調用地理信息服務平臺的瓦片數據服務得到地理信息底圖數據，然后調用系統提供的車輛信息服務得到系統目標車輛信息，將這兩部分信息在手機終端上集成和綜合處理就可以實現手機監控系統。

3 實現手機監控的技術難點

手機作為車輛定位監控的終端和傳統的臺式機終端相比差別很大，由于硬件條件的制約手機終端的運行速度，網絡穩定性，內存容量都遠低于臺式機終端，因此要實現原有臺式機終端上的功能就需要解決以下幾個關鍵問題:

3.1 系統結構設計

由于手機終端的運算能力和存儲空間都非常有限，因此在傳統地理信息系統中常用的矢量繪制方法和柵格壓縮解壓縮方法在手機上難以實現，為了降低手機終端的運算量、存儲量，需要構建一個高效率、快速、穩定的地理信息服務平臺，用來為手機終端提供實時的地理信息結果數據。

3.2 構建高效穩定的車輛信息獲取服務

管理部門需要管理的車輛位置信息通過車載定位設備實時的發送到監控系統服務器上，這些信息包括歷史記錄全部存儲在系統服務器的數據庫中，手機終端無法和傳統GIS 系統一樣通過C/S 模式訪問系統數據庫，需要通過電信運營商的無線網絡來訪問系統數據，因此，需要建立一套快速響應、網絡無關、超低數據冗余的車輛信息獲取服務。

3.3 地圖服務在手機上快速瀏覽的實現

利用手機作為車輛定位監控終端和臺式機終端相比有很大的差別，首先、手機的操作方式和臺式機有很大不同，手機沒有人們常用的鍵盤和鼠標。其次，手機的網絡連接只能使用電信運營商的無線通信網絡，和臺式機相比網絡連接的穩定性和網絡連接速度都要差很多。另外，手機受硬件條件的制約運算速度很慢。根據對上面問題的分析，應當優化地圖服務的調度算法來實現手機上快速瀏覽地理信息服務平臺上的地圖數據。

4 車輛定位監控系統的設計與實現

如圖1所示:整個系統主要由監控中心、3G 無線網絡、安裝移動定位終端的車輛、GPS 系統以及為上述部分之間提供通信的無線和有線網絡組成。圖中將移動定位終端安裝于被監控車輛中，移動定位終端利用現在最先進的A－GPS 定位技術［6］，在GPS 信號充足的狀況下以高精度的GPS 位置信號為主，在沒有GPS 信號的情況下以網絡輔助A－GPS 定位信號為輔助，移動定位終端將車輛位置以及狀態信息通過高速3G 無線網絡傳送到監控中心的服務器中，有監控中心的服務器對上述信息進行處理。監控終端通過監控中心的服務器提供的網絡應用服務系統對所有車輛進行定位監控［1］。移動監控終端可以通過高速3G 無線網絡連接監控中心，對所有車輛進行移動監控，真正做到無處不在的監控。

圖1 系統結構圖

在系統中監控中心放置兩臺服務器，分別作為數據服務器和應用服務器，數據服務器用來接收車輛終端和移動定位終端的信號并且存入服務器，應用服務器用來提供系統地圖服務和車輛信息服務，并且做raid5 冗余保護，防止硬盤由于意外損壞造成的數據丟失。服務器和網絡連接處安裝防火墻提供網絡安全保護。

695 Clinical characteristics of vestibular migraine with change in head magnetic resonance imaging signals: a report of 90 cases

4.1 針對手機監控的地理信息服務平臺的實現

針對手機監控的實際需要，為了讓手機上的運行速度達到和臺式電腦的速度一樣，因此在建立地理信息服務平臺時，盡量將大運算量的功能全部由服務平臺來實現，為了減輕無線網絡的傳輸壓力，需要將服務平臺的遠程功能服務的傳輸數據降低到最小。

(1)將地理信息服務平臺的地理信息底圖服務進行瓦片緩存預處理［4］，將原有的矢量、柵格地理信息數據配置緩存圖片大小及格式進行瓦片的切片，便于手機調用地理信息服務平臺的瓦片地圖。

(2)在實現地理信息服務平臺的功能服務時，采用最先進的Web REST 服務格式，信號傳輸采用ZIP加密壓縮方式，不僅可以大幅降低傳輸數據量，而且解決了服務和數據的安全問題。

4.2 車輛信息服務的實現

如圖2所示，車輛信息服務包括車輛信息數據庫、車輛信號接收服務、虛擬設備接入服務、車輛信息獲取服務。

圖2 車輛信息服務結構圖

其中車輛信息數據庫保存實時以及歷史的所有車輛的運行參數信息以及位置相關信息［2］。車輛信號接收服務通過網絡端口將車輛的上傳的信號轉化為系統可識別的信息再轉到虛擬設備接入服務，在系統中設計了一套虛擬GPS 設備接入器來解決不同的車載GPS 設備接入的問題，當車載GPS 設備變更或增加新類型時，只需要修改或增加相應的虛擬GPS 設備接入器即可［1］。虛擬設備接入服務根據統一標準的數據處理將車輛信息存入車輛信息數據庫。車輛信息獲取服務也采用Web REST 服務格式，信號傳輸采用ZIP 加密壓縮方式。

4.3 地圖服務在手機上快速瀏覽的實現

在手機上如何實現地圖的快速瀏覽是車輛定位手機監控系統的核心所在，由于手機硬件的限制，手機的運算速度很低。在實現地圖服務在手機上快速瀏覽時，采用多線程調度瓦片服務、本機設置緩存的方法，具體實現方法如下:

系統在手機終端上預先建立5 M 的緩存空間，在地圖瀏覽時根據瀏覽范圍系統計算出當前瀏覽范圍的瀏覽比例尺級別，根據瀏覽中心點坐標計算出中心地圖服務的瓦片服務接口URL，系統通過該服務接口URL 判斷該數據是否在緩存空間中，如果存在直接調用緩存(可以節省無線網絡流量，并且大幅提高地圖瀏覽速度)，如果不存在系統根據該接口URL 遠程訪問地理信息服務平臺的瓦片地圖服務，并存入緩存空間。

系統快速瀏覽的具體實現方式如下:

(1)瓦片數據的顯示方式

根據用戶的地圖瀏覽坐標范圍系統可以計算出當前地圖的比例尺級別(例如:5 級)、當前地圖比例尺分辨率(例如:res5)以及中心點的坐標(例如為:(X，Y))，如圖3所示:外面的框為手機屏幕的范圍，系統根據比例尺分辨率和中心點的地面坐標可以計算出所需要的瓦片服務URL 以及該中心點在這個瓦片圖片上的圖片坐標，根據服務平臺的瓦片圖片尺寸大小即可以計算出來該瓦片數據在手機屏幕上的顯示位置，然后系統在屏幕上繪制該瓦片數據，同時將該中心瓦片周圍的瓦片數據依次繪制，繪制完成后，手機屏幕上就顯示出了當前范圍的地理底圖。

圖3 瓦片顯示原理圖

(2)多線程異步調用方式

根據上面瓦片數據的計算方法可以計算出具體瓦片的位置，但是手機上顯示某一范圍時通常需要同時繪制多個瓦片數據，為了提高手機上顯示地圖的效果，系統采用5 個異步調用線程，每一個線程同時進行地理信息服務平臺服務調用并在手機上繪制，多線程異步調用采用先進先出的模式，如圖4所示:如果線程池沒有滿就順序執行線程，如果線程池已滿當前線程池中最早進入的線程結束運行，退出線程池。例如:系統已經有5 個線程1 ～5，如果這時有新的線程6 需要執行，就將線程1 停止然后退出線程池。

圖4 多線程異步調用原理圖

(3)多點觸摸的實現

手機上由于沒有臺式電腦的鼠標和鍵盤，因此在地圖瀏覽時為了給用戶提供更友好的操作方式需要實現多點觸摸的方法，通過判斷屏幕上手指的動作來定義地圖瀏覽的操作，本系統判斷屏幕上兩手指收攏為縮小，屏幕上兩手指遠離為放大。

4.4 車輛定位和軌跡回放的實現

為實現車輛在手機屏幕上的定位顯示，需要在系統中實現一個Car Overlay 的圖層，該圖層管理所有監控車輛的信息，系統通過無線網絡訪問服務器的車輛信息獲取服務取得該手機用戶可以監控的車輛信息，根據該信息中的車輛位置坐標系統計算出該車應該在屏幕上顯示的位置，系統每5 s向車輛信息獲取服務獲取一次車輛信息，并將獲取到得信息更新入Car Overlay 的圖層，系統根據屏幕上的位置繪制車輛的圖標，用戶就可以在屏幕上實時監控車輛的位置。軌跡回放實現方式類似，在系統實現一個Track Overlay 的圖層專門繪制某時間段的車輛軌跡［5］。

如圖5、圖6所示為手機監控車輛的效果和軌跡回放的效果:

圖5 手機定位效果

圖6 手機軌跡回放效果

5 結 論

“車輛定位手機監控系統”的實現，徹底改變了原有車載定位監控系統的監控方式，用戶和管理人員不一定必須在監控中心才能對車輛進行監控，只要利用該系統，用戶無論走到哪里，都可以隨時對車輛進行定位監控和管理，大大提高了車輛的管理效率和速度。利用本文描述的系統實現方法，車輛定位手機監控系統在手機上進行地圖瀏覽和車輛定位監控的速度和效率不僅可以和當前高端的桌面臺式機監控終端配合先進的監控平臺媲美，甚至還超越了傳統臺式機的地理信息地圖瀏覽速度，該系統已經完全達到傳統臺式機車輛定位監控系統的應用水平。

［1］張志軍，王冬，王曉華．車載GPS 定位系統在車輛監控管理中的應用［J］．測繪標準化，2009．

［2］周曉敏，趙紅玉，俞建新．基于GPS 的出租車呼叫與調度系統［J］．計算機工程與設計，2009．

［3］翟戰強，蔡少華．基于GPRS/GPS/GIS 的車輛導航與監控系統［J］．測繪通報，2004．

［4］羅雁，鄒夢秋，王剛等．城市空間信息服務共享平臺研究與應用［J］．城市勘測，2012(5)．

［5］馬巍，李玫萱．車載GPS 與車載GPS 數據入庫［C］．吉林省測繪學會2008年學術年會論文集(下)，2008．

［6］劉政，安旭東，張維偉．AGPS 技術及測試標準［J］．現代電信科技，2012．