基于移動設備的定位跟蹤系統(tǒng)及其實現(xiàn)

孫咸磊，許捍衛(wèi)

（1.河海大學 地球科學與工程學院，江蘇 南京 210098）

基于移動設備的定位跟蹤系統(tǒng)及其實現(xiàn)

孫咸磊1，許捍衛(wèi)1

（1.河海大學 地球科學與工程學院，江蘇 南京 210098）

利用Android移動平臺和百度地圖API，開發(fā)了基于B/S架構的移動設備定位跟蹤系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用移動設備內置GPS芯片采集定位數(shù)據(jù)，再通過GPRS無線網(wǎng)絡通信傳輸至服務器，并在瀏覽器端實現(xiàn)對移動設備的實時定位跟蹤。系統(tǒng)運行穩(wěn)定，定位快速準確，為GPS服務于信息化管理提供了一種低成本解決方案。

GPS；移動設備；定位跟蹤；GPRS

近年來，隨著具有強勁處理能力、空間定位、移動網(wǎng)絡通信等功能的移動智能設備的爆發(fā)式發(fā)展，使得在移動智能設備上構建移動定位跟蹤系統(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)服務和百度定位SDK的定位服務，開發(fā)了基于B/S模式的移動設備定位跟蹤平臺以及Android手機平臺下的客戶端軟件。移動端定位位置由百度定位SDK根據(jù)移動端GPS、WiFi、基站確定，手機客戶端和數(shù)據(jù)服務器之間通過GPRS方式進行網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸。

1 系統(tǒng)結構

系統(tǒng)由移動設備客戶端和服務器接收端組成（如圖1所示）。其中，移動設備客戶端程序基于Android平臺，綜合利用百度定位SDK、內置GPS、WiFi、基站確定位置，并通過GPRS網(wǎng)絡傳送數(shù)據(jù)至接收服務器；服務器接收端主要包括數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)展示等模塊，前者負責監(jiān)聽移動設備發(fā)送的位置信息并將其存儲在數(shù)據(jù)庫中，后者通過Ajax技術利用百度地圖API實時繪制移動設備位置到地圖中。

圖1 系統(tǒng)結構圖

1.1 Android移動平臺

Android是一種基于Linux平臺的自由及開發(fā)源代碼的操作系統(tǒng)。Android平臺由操作系統(tǒng)、中間件、用戶界面和應用軟件組成。由于其開放性和可移植性，Android的應用領域逐漸擴大到智能手機、平板電腦、電視、機頂盒、汽車設備、導航儀等大部分電子產(chǎn)品。隨著智能手機和平板電腦爆發(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為基于移動客戶端開發(fā)的LBS應用程序提供基礎定位功能，可通過GPS、網(wǎng)絡（WiFi、基站）混合定位，返回當前所處的位置信息。使用百度地圖定位SDK時，若用戶設置GPS優(yōu)先，則優(yōu)先使用GPS進行定位，如果GPS定位未打開或沒有可用位置信息，且網(wǎng)絡連接正常，定位SDK則會返回網(wǎng)絡定位的最優(yōu)結果。百度定位SDK的定位原理如圖2所示。百度定位SDK的特點為：①精度高，GPS：30 m以內，WiFi：30~200 m，基站：100~300 m；②流量小，網(wǎng)絡定位請求流量約0.3 K/次；③速度快，網(wǎng)絡定位時間小于1 s。

圖2 百度定位SDK原理圖

1.3 通用分組無線業(yè)務(GPRS)

GPRS是GSM移動電話用戶可用的一種基于包的無線通信服務。它將通信速率從56 K/s提升到114 K/s，并且支持計算機和移動用戶的持續(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進行無線數(shù)據(jù)傳輸。

2 系統(tǒng)設計

2.1 移動設備客戶端設計

Android平臺的程序可使用Java語言在Eclipse中進行開發(fā)。該定位跟蹤系統(tǒng)移動設備客戶端利用百度定位SDK調用獲取位置信息，將位置信息進行必要的處理，最終發(fā)送到數(shù)據(jù)接收服務器。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

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

2.1.2 判斷位置移動

定位數(shù)據(jù)隨著時間的累計會達到較大的數(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)通過設置發(fā)起2次定位請求的間隔時間來進行定位，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行比較，如果位置移動距離大于設置好的閾值，則認為位置移動，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)議進行網(wǎng)絡連接，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 服務器端接收模塊設計

該模塊的主要功能為進行數(shù)據(jù)監(jiān)聽，接收從移動設備發(fā)送的位置數(shù)據(jù)，完成對數(shù)據(jù)庫的連接、讀取、存儲、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)的服務器接收模塊由php編寫，監(jiān)聽并接收從移動設備發(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)控模塊設計

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

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

3 系統(tǒng)測試

系統(tǒng)測試在河海大學鼓樓校區(qū)內進行，服務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房內的虛擬主機，具有獨立IP，對中國大陸訪問速度快。移動端采用摩托羅拉Defy526智能手機（搭載Android 4.0.3系統(tǒng)），定位時間間隔為10 s。移動設備客戶端效果如圖4所示，Web端監(jiān)控效果如圖5所示。

圖4 移動設備客戶端截圖

圖5 Web監(jiān)控端截圖(紅色為歷史軌跡點，藍色為當前實時位置點)

4 結 語

本系統(tǒng)采用分布式網(wǎng)絡架構，綜合運用Android嵌入式系統(tǒng)、百度定位SDK、百度地圖API和GPRS網(wǎng)絡實現(xiàn)了對移動設備的實時位置跟蹤監(jiān)控。系統(tǒng)運行穩(wěn)定，定位實時且準確，所需成本低，結構簡單，為人員位置監(jiān)控、移動目標跟蹤等提供了簡單有效的解決方案，具有廣闊的應用前景。

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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。

項目來源：國家自然科學基金資助項目（41101374）。

孫咸磊，碩士，主要研究方向為地理信息系統(tǒng)開發(fā)與應用。