基于谷歌地球和GPS的物品定位跟蹤系統(tǒng)研究

張清文（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司陽江供電局，廣東 陽江 529500）

基于谷歌地球和GPS的物品定位跟蹤系統(tǒng)研究

張清文
（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司陽江供電局，廣東 陽江 529500）

摘 要：本文希望借助Google Earth和GPS的相關(guān)技術(shù)來簡單介紹一下物品定位跟蹤系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計和功能設(shè)計，試圖證明基于Google Earth和GPS的目標(biāo)物品定位跟蹤系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和實時性。

關(guān)鍵詞：GPS；Google Earth；物品跟蹤定位；系統(tǒng)

GPS最早應(yīng)用于軍事目的。雖然GPS在早期的技術(shù)并不成熟，但卻讓人們意識到了衛(wèi)星定位的可行性，這種初步的嘗試和設(shè)想就造就了后來的GPS系統(tǒng)。

一、GPS與Google Earth的結(jié)合

GPS通過衛(wèi)星為用戶提供二維的可動性定位，而Google Earth通過海量的的衛(wèi)星影像和航拍為用戶提供固定的三維地圖地理信息。如果能讓Google Earth擁有GPS功能，擁有追蹤、導(dǎo)航和定位等實時技術(shù)，就可以借助Google Earth詳盡的三維地圖來彌補(bǔ)GPS在地圖信息上內(nèi)容不足和無法實時更新的劣勢，對于GPS本身來說監(jiān)測成本也會降低。而一些情報和刑偵或海關(guān)部門利用具有三維實時更新圖像的定位系統(tǒng)，就可以實時的觀測和監(jiān)控交通物流中可能存在的危險物品運輸以及對于車輛的跟蹤，從而提高刑偵案件的破案率。現(xiàn)如今，這一設(shè)想已經(jīng)變?yōu)榱爽F(xiàn)實。目前Google Earth已經(jīng)為用戶提供了擁有GPS接口的版本，實現(xiàn)了Google與GPS功能的融合。

圖1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)流動和交互全過程

圖2 GPS模塊的信息接收與傳送

圖3

二、基于Google Earth的GPS導(dǎo)航系統(tǒng)

在Google Earth的軟件中引入定位跟蹤導(dǎo)航系統(tǒng)一直以來是用戶所希望的，目前Google推出的的Google Earth Plus/Pro/Enterprise等收費版本就加入了GPS系統(tǒng)。這些版本能夠?qū)崿F(xiàn)和顯示當(dāng)前用戶所在位置的地圖和移動軌跡，是三維地圖化的導(dǎo)航定位跟蹤系統(tǒng)。在免費的版本中，是不具備這個功能的。如果在免費的Google Earth版本中創(chuàng)建KML文件，就可以實現(xiàn)Google Earth擁有GPS導(dǎo)航功能的目的。而利用Google官方提供的3D繪圖工具在Google Earth上繪制各種建筑或其他物品，通過上傳到Google Earth上作為商業(yè)的展示，也是一種融入了高科技的商業(yè)宣傳手段。

（一）實現(xiàn)與GPS模塊之間的通訊

如果要建立一個基于Google Earth的GPS導(dǎo)航系統(tǒng)，就要擁有以下幾個部分。

1 GPS接口

實現(xiàn)Google Earth設(shè)備的GPS功能的端口。

2 GPS導(dǎo)航系統(tǒng)與GPS設(shè)備的通訊模塊

這是聯(lián)系GPS系統(tǒng)和Google Earth軟件的重要部分。

3 WEB服務(wù)器

服務(wù)器負(fù)責(zé)直觀的接受來自于Google Earth的網(wǎng)絡(luò)請求，也就是Network Link發(fā)出的聯(lián)線請求，從而能夠做到響應(yīng)當(dāng)前的坐標(biāo)與軌跡信息。

4 提供GPS軌跡管理以及和其他GPS數(shù)據(jù)交換的工具。

（二）數(shù)據(jù)的流動互換

由于要實現(xiàn)GPS與Google Earth的聯(lián)動，那么在整個系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的流動與互換是很重要的。在系統(tǒng)中，GPS依然是最重要的信號源，它負(fù)責(zé)接收來自衛(wèi)星的信號并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析計算，最后將數(shù)據(jù)傳送到本系統(tǒng)中。系統(tǒng)就會開始對GPS數(shù)據(jù)信息進(jìn)行相應(yīng)讀取。在這個數(shù)據(jù)的流轉(zhuǎn)過程中，主要的任務(wù)就是利用讀取的GPS信息來控制Google Earth，從而達(dá)到信息和功能的融合。另外就是要進(jìn)行GPS導(dǎo)航軌跡的管理，把這些軌跡記錄下來，并有效有序的顯示在Google Earth上起到導(dǎo)航的作用。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)流動和交互全過程如圖1所示。

如果將GPS系統(tǒng)安裝在電腦上，就可以接受到的衛(wèi)星信號，通過計算化作地理信息坐標(biāo)記錄在電腦上。在電腦端要將藍(lán)牙端模擬成基本的串口通訊從而不斷的接收來自于GPS的信息，再通過電腦上Google Earth模板來控制Google Earth的顯示，Google Earth就會根據(jù)實時情況，連接服務(wù)器來獲取對應(yīng)地圖的坐標(biāo)，這一般用于現(xiàn)在的車載GPS中，而相比較于車中的通訊終端，一臺筆記本電腦通過無線網(wǎng)絡(luò)就能連接GPS服務(wù)器，接收GPS信息。

（三）核心模塊間的通訊

1 GPS通訊模塊

GPS通訊模塊可以讀取來自于GPS設(shè)備收集的信息并進(jìn)行過濾。收集過濾之后，GPS模塊將實時分析數(shù)據(jù)并將分析出來的地理信息轉(zhuǎn)化為坐標(biāo)和軌跡信息，傳送給Google Earth控制模塊。圖2為GPS模塊的信息接收與傳送。

2 WEB服務(wù)器模塊會接收到來自于Google Earth的請求，生成用來改變Google Earth的KML文件，并響應(yīng)Google Earth。

圖3為Google Earth接收信息并相應(yīng)的過程。

（四）KML文件的生成

KML文件實際是Keyhole的標(biāo)記語言（Keyhole markup language）的縮寫。它主要采用XML的格式與語法方式，來描述和保存地理信息的語言。計算機(jī)的藍(lán)牙模擬串口通訊中接收到GPS收集的地理信息后，會隨后接收到來自于Google Earth的Network Link請求，生成KML文件并改變Google Earth。Google Earth中的預(yù)訂軌跡導(dǎo)航模塊會先加載KML文件，然后就將獲得預(yù)訂的軌跡信息。KML文件提供了指定地點的圖標(biāo)和注腳并且為每一個地理環(huán)境都創(chuàng)建了不同的視覺角度并顯示三維物。KML文件的格式如下：

〈Placemark〉

〈name〉線名稱〈/name〉

〈description〉描述〈/description〉

〈styleUrl〉線類型〈/styleUrl〉

〈LineString〉

〈extrude〉線標(biāo)號〈/extrude〉

〈tessellate〉線標(biāo)號〈/tessellate〉

〈altitudeMode 高程模式〈/ altitudeMode〉

〈coordinates〉 經(jīng)度，緯度〈/ coordinates〉

〈/LineString〉

〈/Placemark〉

〈Placemark〉

〈name〉點名稱〈/name〉

〈description〉描述信息〈/ description〉

〈Point〉

〈coordinates〉經(jīng)度，緯度〈/ coordinates〉

〈/Point〉

〈/Placemark〉

當(dāng)KML文件生成并相應(yīng)Google Earth以后，系統(tǒng)將會自動打開Google Earth的瀏覽器并打開KML文件，將目標(biāo)物的定位信息以及運行軌跡顯示在Google Earth上。

圖4在整個系統(tǒng)中的表現(xiàn)過程，即GPS設(shè)備不斷的接受來自衛(wèi)星的無線信號，并且通過GPS設(shè)備本身的計算功能算出所接受信息的坐標(biāo)和地理信息，隨后是識別工作，通過識別，過濾掉無用的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)。之后通過與電腦藍(lán)牙串口通訊的聯(lián)系，電腦接受GPS設(shè)備的聯(lián)系并開啟線程，接受GPS系統(tǒng)過濾后的信息。這些信息在電腦里可以按照結(jié)構(gòu)與坐標(biāo)進(jìn)行累加和連線，最后構(gòu)成一條軌跡，這條軌跡就是對于目標(biāo)物的定位軌跡。

圖4

圖5為廣東省境內(nèi)的一次基于Google Earth的GPS導(dǎo)航測試，此過程就運用了本文所討論的方法進(jìn)行操作。從深圳市的深圳大學(xué)到廣州市的白云路，歷時10個半小時，到達(dá)目的地后所顯示出的移動軌跡。所以我們說通過模擬串口通訊信號接受GPS信息生成KML文件并響應(yīng)Google Earth從而生成路線軌跡追蹤目標(biāo)的方法很好但卻又有缺點，就是它只能記錄目標(biāo)的航跡和航點，卻不能夠像GPS那樣記錄目標(biāo)的實時移動。

圖5

參考文獻(xiàn)

[1]陳修治，陳燕喬，蘇泳嫻，等.基于谷歌地球和GPS的物品定位跟蹤系統(tǒng)[J].計算機(jī)工程與設(shè)計，2011，32（09）.

[2]金玉.基于Google Earth的GPS導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計[J].硅谷，2011 （17）.

[3]董立華.“谷歌地球”帶來的革命[J].大自然探索，2010 （01）.

結(jié)語

通過上述中計算機(jī)終端接收GPS信號并相應(yīng)Google Earth生成實時航跡的方式，我們驗證了GPS在Google Earth上的巧妙應(yīng)用，它彌補(bǔ)了GPS二維地圖信息不足的缺陷，實現(xiàn)了基于Google Earth的衛(wèi)星影像的三維圖像下運用GPS也能跟蹤定位目標(biāo)的設(shè)想。

中圖分類號：TP274

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A