基于大數據和物聯網下的寵物尋跡與定位追蹤系統

孔夢秋 殷文 葉榮廣

摘要：隨著定位技術的快速發展，GPS定位成為目前使用最廣泛的定位技術，同時移動定位技術的應用范圍也越來越廣泛。隨著智能互聯時代的到來，這些智能設備服務對象已不再僅限于人類，也催生了市場動物智能硬件誕生的環境。本系統主要應用了通信技術，如GPRS的通信與微型計算機，物聯網相結合以及信號處理、神經網絡、數據挖掘、云計算、并行計算等先進技術，從而實現復雜環境采集數據、分析數據、傳輸數據等功能。

關鍵詞：GPS定位系統 通信技術 物聯網 大數據

隨著智能互聯時代的到來，智能手環、自動洗碗機、智能眼鏡等一系列智能概念化的高科技產品開始普及開來，給我們的生活帶來了極大的便利。然而，這些智能設備服務對象已不再僅限于人類，開始向市場的各個細分化發展。智能化趨勢的快速發展，催生了市場動物智能硬件誕生的環境，但到目前為止，我國都尚未出現動物智能硬件的明星產品。目前，對于動物GPS智能定位產品正面臨一個新的發展機遇。一是市場行業并未有相關產品出現，市場存在非常大競爭機會。其次，目前已有的動物GPS智能定位產品市場還未形成。目前我國寵物市場的主要規模集中在寵物日常用品上，未來包括寵物智能穿戴、寵物美容、寵物保險等新興產品和服務將會為我國寵物產業增添新的看點。

1、 系統概述

在分析國內外GPS定位技術的基礎之上，結合寵物定位產品的實際需求，設計了基于Android平臺的GPS定位傳輸系統，整個系統由主控模塊、GSM/GPRS模塊、GPS模塊、LCD顯示模塊、串口操作模塊和手機APP客戶端等幾個部分組成。GPS定位和GSM/GPRS網絡定位雙定位終端的設計思想是集成GPS和GSM/GPRS網絡定位兩種定位方式。該定位終端收到定位請求之后，實時獲取GPS提供的經緯度、速度、時間等GPS信息和GSM/GPRS網絡提供的位置服務信息，并以短消息或者GPRS上網的形式發送給請求位置的手機或者監控中心。

接收機端的軟件主要完成上電后系統的初始化，對各個模塊的檢測，接收GPS模塊傳來的GPS消息，接收GSM/GPRS模塊傳來的定位請求、定位消息并且通過GSM/GPRS模塊把定位消息發送給位置請求方。

監控中心主要實現對GPS和GSM/GPRS集成的定位系統中的各個定位終端的控制和跟蹤，它能主動向系統中各個定位終端發送位置請求，并且獲取各個終端的位置消息，解析出GPS消息中的經緯度、時間、速度等值以及GSM網絡定位消息，并且通過軟件界面顯示，供用戶察看。同時手機APP客戶端會在社區服務端實時公布失蹤狗狗的信息、失主信息和獎勵金額，方便用戶與失主溝通和聯系。

2、界面模塊

2.1硬件的總體設計

該定位系統由控制單元MCU（Micro Controller Unit）、GPS定位模塊、GSM模塊、LCD顯示模塊和電源模塊組成，如圖2-1所示。在加電啟動完成初始化之后，如果用戶以短消息的形式向該定位終端發送定位請求，終端將同時通過GPS定位模塊和GSM模塊獲取位置信息，并將位置信息編制成短消息發送給位置請求方。GPS模塊完成接收GPS消息的功能，GSM模塊完成網絡定位和短消息接收和發送的功能。

通過程序控制GPRS模塊實際上就是利用與GPRS模塊相關的AT指令連接網絡，并且成功傳輸數據。所以正確理解并掌握GPRS部分的AT指令是GPRS模塊部分的核心問題。

目前，網絡定位功能是由網絡服務提供商提供的服務，并且將該服務功能集成在SIM卡上。所以要實現網絡定位，就是要利用STK提供的AT指令對SIM卡進行操作。而對GSM/GPRS模塊的STK部分的編程開發，就是通過與STK相關的AT指令發送定位請求和接收定位消息。

2.2手機客戶端軟件設計

手機客戶端主要分為狗狗位置實時定位、位置地圖在線導航、狗狗社區服務等三大部分。通過內置在狗狗項圈里的GPS模塊和GPRS通訊模塊，將狗狗的位置實時傳輸到用戶的手機客戶端中。同時，用戶可以通過社區服務發布、傳播狗狗走失的信息，以便于更多的用戶實現多點搜尋，為找回愛狗提高幾率。

手機客戶端設計流程如圖2-2：

2.3技術關鍵點及創新點

1、定位盲區減少

GPS定位雖然能實現全球范圍內的實時定位，但是在室內，接收機無法接收到GPS信號，從而無法定位；但是一般室內GSM/GPRS信號則比較良好，接收機就可以通過GSM網絡實現定位?；贕PS和GSM/GPRS的定位系統可以克服GPS定位信號微弱和GSM/GPRS網絡定位精度不高的缺點，而綜合了這兩個定位方式的優點。做到了優勢互補。

2、實現“遙控”

GSM/GPRS網絡能將位置信息傳送到遠端，或者傳輸給手機用戶，或者傳輸給控制中心，從而實現報警、監控以及調配等功能。并且遠端的用戶或者控制中心能夠主動向定位終端發送消息，對定位終端進行在線配置、工作模式修改等操作，實現對移動定位終端的“遙控”。

圖2-2手機客戶端設計流程圖

3、提高了單一定位系統的定位精度和定位效率

基于GPS和GSM/GPRS的定位系統的定位精度和效率可以采用兩種定位方式中較高的一個。用戶在發出位置請求后會很快得到GSM/GPRS網絡位置消息，同時，定位終端會將GPS和GSM/GPRS的位置消息都傳輸給用戶或者控制中心，控制中心自動選擇準確度更高的消息。此外控制中心會通過電子地圖匹配、位置校正等技術，得到精度很高的位置消息。

3、產品特點

1、 GPRS/GPS實時遠距離地圖位置信息顯示及反饋。

該定位終端收到定位請求之后，實時獲取GPS提供的經緯度、速度、時間等GPS信息和GSM/GPRS網絡提供的位置服務信息，并以短消息或者GPRS上網的形式發送給請求位置的手機或者監控中心。

2、 雙向信息傳送，APP向項圈牌LED發送主人信息。

項圈牌離APP距離超過設定值自動向APP報警。APP設置距離限定值，當硬件自動超過設定報警距離時向APP自動報丟失，當寵物走丟時，APP向項圈牌發送寵物及用戶聯系信息，設置自動震動，向外呼叫等其余報警方式

3、 寵物社區服務。

給寵物走失一個完善的平臺，也為寵物用戶交流提供一個官方的平臺，給寵物走失進行懸賞機制，大大減少懸賞成本，提高信息交流交換的有效率。同時也可將此社區作為寵物交流的平臺，我們將提供更多線下寵物免費服務及線下交流等服務，提高有寵物人群的信息融匯度。

4、建立寵物走失信息云平臺。？

建立注冊用戶的寵物云平臺，將所有用戶寵物信息整合，與社會中其他寵物走丟認領的渠道進行匹配，將他人發現的寵物與云平臺寵物信息匹配。及時找到丟失寵物，同時拓寬找尋渠道的范圍，提高找尋丟失寵物的效率。

4、總結

目前，只是通過對飼主和寵物提出最基本、最原始的人工看護、避免寵物外出等手段。這種飼養方式存在影響寵物健康生長，對飼主有著約束性，很大程度的降低飼主等諸多問題。這種低科技、低效率的尋狗方式，在時間、精力、資金方面都有自身不足，并不能實時有效的找到失散寵物狗，是一種資源的浪費。所以，對于動物GPS智能定位產品正面臨一個新的發展機遇。一是市場行業并未有相關產品出現，市場存在非常大競爭機會。

參考文獻：

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