基于Android的車輛監控系統設計

李沁璘

基于Android的車輛監控系統設計

李沁璘

（桂林電子科技大學信息與通信學院，廣西 桂林 541002）

近年來飛速發展的社會經濟和與日俱增的交通運輸擁擠，使得現有的交通運輸服務與管理手段已經無法滿足人們對公路交通的需求。文章基于Android設計并實現了車輛監控系統，通過結合衛星定位和移動互聯網技術實現了車輛目標實時定位，并擴展了電子柵欄功能。實際測試效果表明，文章中設計的Android的車輛監控系統定位坐標地圖匹配準確性高，擴展性強。

GPS；Android系統；無線通信網絡；智能交通

1　引言

近年來由于我國經濟力量與科技實力的壯大，城市發展十分迅猛，城市規模不斷變大，同時車輛數量也不斷增加，交通系統網絡愈來愈龐大［1］。由此致使交通擁堵，事故頻發，使得經濟遭受著巨大損失的同時也給人們的生活帶來了不可預測的隱患［2］。同時由于Wi-Fi、3G、4G等無線網絡的全面覆蓋，智能手機的用戶群體日漸壯大，這也為通過智能手機實時監控交通信息提供了便利［3］。互聯網調研中心的數據表格表明，2014年Android操作系統占據著中國83%的市場份額，在手機的中、低、高檔次中都占據著巨大的份額。

基于上述背景，在目前智能交通系統上，結合GPS和北斗定位系統，以及3G、4G、Wi-Fi無線通信網絡，開發基于移動設備的車載智能交通系統。在車載上安裝終端，通過3G、4G網絡將車輛的實時的經度以及緯度、行駛的速度、行駛方向回傳到服務器數據中心處理與存儲，控制中心的前臺界面就可以對車輛進行實時的監控，同時還能夠對車輛的歷史軌跡線路、相關信息進行查詢。同時為了隨時隨地地使用此系統，在Android操作系統中開發出相應的應用程序，通過手機端應用程序客戶可以隨時隨地的使用。

本文綜上各項技術，設計基于Android的車輛監控系統，通過開發Android操作系統的手機客戶端應用程序，以實現車輛位置的實時定位，車輛的歷史路線回放，車輛信息的查看和電子柵欄報警，同時保護用戶信息安全。

2　開發平臺介紹

2.1Android系統

Android是Google于2007年底開發出來的開源手機操作系統，是首個為移動終端打造的真正開放和完整的移動軟件。選擇Android操作系統的原因不僅僅是因為它所占有的市場份額之大，同時還因為它具有以下優點。首先，目前在世界上大多數手機廠商都加入到了Android系統的陣營，各個手機廠商都全力推出了多款Android操作系統的智能手機。終端越來越多，同時大部分廠商都建立了Android平臺的技術聯盟。其二，Android操作系統價廉但是性能不低，Android操作系統的手機價錢從高低都有，大部分的Android手機都處于中等價位，這樣有利于普及，使得在Android操作系統開發出來的應用能讓大多數人使用。同時Android操作簡便，便于人們使用。第三，Android操作系統是開放的，允許開發人員對源代碼進行修改，進行二次開發，并且對Android進行修改和發行都不受許可證的限制，同時國內有大量的Android開發論壇以及眾多的Android開發者，這也有利于開發資料的查找。

Android操作系統采用的是分層的架構，共分為4個層次。從高到低分別為，應用程序，應用程序框架，系統運行庫和Linux內核［4-5］。每個層分別有著不同的作用。

Android操作系統的應用程序框架為開發者提供API，它實際上是一個應用程序的框架［6］。因為上層的應用程序是以Java構建的，因此在這個層次上首先提供的是包含了UI程序中所需要的各種控件。例如：視圖組件（View）、包括列表（lists）、柵格（grids）、文本框（text boxes）、按鈕（buttons）等；一個嵌入式的Web瀏覽器。 一個Android應用程序可以利用應用程序框架中的以下幾個部分［7］：

Activity（活動）；

Broadcast Intent Receiver（廣播意圖接收者）；

Service（服務）；

Content Provider（內容提供者）。

2.2百度地圖API

百度地圖于2010年正式對外宣布開放地圖API，同時百度地圖API的免費開放不僅可以提供給PC端，而且還可以提供給移動設備端［8］。如今百度地圖API已經廣泛應用到各行各業中。例如移動設備、車廠以及互聯網等行業。涉及團購、移動應用、生活服務等各個領域。百度地圖API相對與其他的地圖API有許多優勢，例如，較小的文件，可以提高地圖使用的流暢性。其次百度地圖其獨有的應用封裝，可以有效的降低GIS應用程序的開發成本和開發周期。第三百度地圖API有著超過70多個類，同時還擁有著400多個豐富的接口，可以讓開發者能夠輕松、簡便地構建出各種豐富的地圖應用。

在本文中，采用百度地圖來構建監控系統以及歷史回放功能，開發中需要用到百度地圖API提供的多種類和方法。其中百度地圖API提供了包括核心、控件、覆蓋物、基礎、工具、地圖圖層、服務等多種類方法［9］。

核心類：主要是實現一個地圖的對象。所有的地圖應用功能的實現都是基于地圖的對象來實現的，例如地圖的顯示以及地圖的縮放與平移等。

服務類：地圖的空間查詢與空間分析是地圖應用系統的最基本功能，同時也是其最重要的功能。百度地圖API提供了例如公交檢索類、駕車檢索類、本地搜索類等多種服務類用來實現空間的查詢和空間的分析功能。

覆蓋物類：地圖覆蓋物指的是疊加和覆蓋在地圖上的內容，覆蓋物可以擁有屬于自己的地理坐標，同時可以隨時隨地進行拖動和縮放操作來實現覆蓋物的相應的移動。地圖覆蓋物的主要作用就是對地圖里面內容的有效補充，可以根據自身的需求來選擇是否實際的顯示出來。同時百度地圖的API還提供許多的包括圖像標注，線條等多種覆蓋物。

由于百度地圖API的開放性和免費性，致使目前有眾多的開發者利用百度地圖的API進行二次開發，也正因此便于開發者相互間技術的交流和資源的共享。

3　系統設計

3.1移動智能交通系統的整體構架

移動車載智能交通系統主要分為三個部分，即車載終端、無線通信網絡、監控中心應用程序端。整個移動車載智能交通系統的結構圖如圖1所示。

圖1　移動車載智能交通系統的結構圖

車輛終端通過單片機獲得GPS數據解析后，獲得相關的GPS信息，例如時間、經度、緯度等，然后通過GPRS網絡將終端信息回傳到監控中心，監控中心的服務端將獲取的數據進行處理存儲，再發送到手機端，顯示在GIS應用電子地圖上［10-11］。

3.2客戶端軟件設計

客戶端軟件設計主要包括系統界面、實時監控、歷史軌跡查詢和電子柵欄報警幾個模塊。

3.2.1系統界面

系統界面包括登陸注冊界面、功能選擇界面。安全功能是任何一款軟件都必須可少的，因此在使用APP應用程序時，首次使用需要注冊賬戶，之后的每一次使用都需要輸入已經注冊過的用戶名和密碼，才能登錄進入到應用程序中使用。登錄驗證功能主要分為2個部分，第一個部分是客戶端，也就是用戶在手機應用程序端進行注冊；第二個部分為服務器端，服務器端對客戶端發送過來的注冊或者是登錄信息進行處理，同時與服務器端的數據庫進行寫入或者匹配，完成注冊和登錄的功能。具體的流程圖如圖2所示。

圖2　系統登錄注冊流程圖

3.2.2 實時監控模塊

當車載終端開啟之后，終端會不斷地獲取定位信息并將其發送至服務端，服務端再將其存入數據庫。當用戶在手機上打開客戶端時，便可實時地查詢到這些信息，為了能更為直觀地讓用戶看到，客戶端每5秒向服務端請求一次定位信息，同時將其顯示到地圖上。具體流程圖如圖3所示。

圖3　實時監控流程圖

3.2.3歷史軌跡回放

所謂歷史軌跡，即在地圖上顯示出一段時間內定位終端的運動軌跡。當用戶點擊歷史軌跡按鈕時，進入到歷史軌跡顯示界面時，首先加載地圖，同時向服務端發送獲取歷史定位信息的請求，拿到這些點后，將其連接起來，并在地圖上顯示出來。其中，起點和終點用特殊的圖標標識出來，以便用戶能夠更為直觀地觀看整條運動軌跡線。具體流程圖如圖4所示。

圖4　歷史軌跡回放流程圖

3.2.4車輛信息查看

車輛信息查看功能的查看過程相對簡單，客戶端訪問數據庫，查找用戶所需要的車輛信息，如果找到匹配的車輛信息，數據庫則把車輛信息的數據表格顯示在客戶端的界面供用戶查看。

3.2.5電子柵欄報警

電子柵欄報警的功能是用戶可以指定一個坐標點，以這個點為圓心50米為半徑的圓作為電子柵欄的區域。當定位終端離開電子柵欄的區域時，客戶端將會以震動、響鈴的方式發出提示，并在通知欄顯示警告提示。該坐標點的操作是用戶在地圖上完成的操作，針對不同的定位終端，可以設置不同的坐標點。根據定位數據的上傳頻率，客戶端每5秒向服務端請求一次定位信息，然后計算該定位終端與圓心坐標點的距離，根據該距離是否大于50米來做判斷條件。關鍵代碼如下：

nManager = （NotificationManager） getSystemService（NOTIFICATION_SERVICE）；

nBuilder = new NotificationCompat.Builder（this）；

nBuilder.setContentText（"title"）

.setContentText（"目標已離開指定區域"）

.setContentIntent（getDefalutIntent（Notification.FLAG_SHOW_LIGHTS

| Notification.FLAG_AUTO_CANCEL））

.setTicker（"notification"）.setWhen（System.currentTimeMillis（））

.setAutoCancel（true）

.setVibrate（new long［］ ｛ 0，300，500，700 ｝）

.setSmallIcon（R.drawable.icon_gcoding）；

；

4　系統測試

系統設計完成后，對本系統進行了測試以驗證系統功能的正確性。用于測試的手機參數為：Android版本2.3.6，內核版本2.6.35.11se.infra@sep-50#2，內部版本號GINGERBREAD.FH10。實際APP功能界面效果如圖5（a）所示。

圖5(a)　系統功能界面實際效果圖

圖5(b)　車載監控系統車輛信息管理數據庫

以上測試結果表明：該系統能完成實時監控、歷史軌跡回放、電子柵欄等功能，程序運行穩定可靠，定位和查詢精度較高，滿足了車輛監控系統設計要求。

5　結束語

本文實現了基于Android手機的車輛監控系統，服務器端使用開源的Tomcat服務器，客戶端軟件采用模塊化設計，利用開源的Android系統和百度地圖API開發客戶端程序。同時該系統可根據需要擴展其他功能，具有成本低、便于攜帶以及系統升級和維護方便等特點，能夠穩定、可靠地運行于絕大多數Android手機或其他Android設備，具有較好的應用前景。

［1］ 任克強，李曉亮，謝斌.基于Android的手機導航系統設計與實驗［J］.實驗技術與管理， 2014， 31（5）：131-135.

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［3］ 袁寧.基于Android智能手機的車輛遠程監控系統的設計與開發［D］.重慶：重慶大學，2014.

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［5］ 雷鳴，靳婷，徐曉亮，等.面向龍芯平臺的Android系統移植研究［J］.計算機工程與應用，2012，48（22）：70-73.

［6］ 姚昱旻，劉衛國.Android的架構與應用開發研究［J］.計算機系統應用，2008， 17（11）：110-112.

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Design of vehicle monitoring system based on Android

In recent years， the rapid development of the social economy and the growing traffic congestion， making the existing transport services and management tools have been unable to meet the needs of people on the road traffic. In this paper， based on the Android design and implementation of the vehicle monitoring system， through the combination of satellite positioning and mobile Internet technology to achieve the goal of real-time vehicle positioning， expand the electronic fence function. The actual test results show that the design of the vehicle monitoring system based on Android is of high accuracy in coordinate map matching and strong expansibility.

GPS； Android system； wireless communication network； intelligent transportation

TP393

A

1008-1151（2016）02-0017-04

2016-01-10

教育部重點實驗室2015年主任基金資助項目“認知無線電與信息處理”（CRKL150111）。

李沁璘（1989－），女，廣西桂林人，桂林電子科技大學信息與通信學院助教，研究方向為衛星導航。