基于北斗衛星的手機定位跟蹤系統設計與實現

董露+石磊+胡德正

摘要：針對日益突出的老人兒童監護需求，基于北斗衛星導航系統，將采集到的地理位置信息依據互聯網協議傳輸至網絡。在用戶終端利用安卓系統豐富的APIs，調用百度地圖，設計并實現具有跟蹤功能的手機終端定位系統。測試結果表明，系統能準確定位手機和監控位置，靈活拖拽、縮放地圖，提供便捷的定位服務，為關愛老人兒童工作提供了很好的服務。

關鍵詞：北斗衛星導航系統；安卓；百度地圖；老人兒童關愛；定位跟蹤

DOIDOI：10.11907/rjdk.171339

中圖分類號：TP319

文獻標識碼：A 文章編號：1672-7800（2017）006-0110-03

0 引言

北斗衛星導航系統（BDS）是我國自主研制的全球衛星定位與通信系統[1]，通信信號可覆蓋我國全境及周邊地區[2]，BDS對亞太地區定位較GPS更加精準，對復雜地形定位準確度高。2015年我國衛星導航與位置服務產業總體產值達1735億元，同比增長29.2%。北斗應用占比進一步提高，市場貢獻率接近20%，北斗兼容應用已經成為國內行業市場的主流方案[3]，其應用除了車載外，對老人兒童等特殊群體的關愛也有幫助。

預計到本世紀中葉我國老年人口將達到4.86億[4]。老人兒童在外出時易發生走失，由于他們缺乏冷靜的應對和呼救能力，導致尋人十分困難，能跟蹤老人兒童位置的設備作用凸顯。

目前，老人跟蹤定位系統很多，大多基于GPS系統，未能充分發揮北斗系統的優勢。

本文基于北斗系統，采用Eclipse、百度地圖Android SDK、JDK、ADT等開發工具和包，實現手機定位跟蹤系統開發。軟件設計一個定位主界面和跟蹤按鈕，實現手機實時定位跟蹤老人小孩位置，并在地圖上顯示。

1 系統構架

北斗數據接收模塊接收天線發出的地理位置信息，通過串口連接到PC機，將數據上傳至服務器，用戶客戶端軟件通過Socket獲取位置信息并在安卓手機上通過百度地圖顯示，系統流程如圖1所示。

北斗數據接收模塊采用和芯星通UM220-III N 雙系統高性能GNSS模塊[5]。隨著北斗二代導航定位系統區域導航定位的實現，使用多系統兼容的接收機提供導航定位信息，可以提高接收機的可用性并充分利用在軌衛星提高定位精度[6]。UM220安裝方法如圖2所示。

數據傳輸裝置采用RS232串行接口[7]傳輸線，一端連接UM220，另一端連接服務器，數據傳輸是異步進行的，發送的內容和接收到的內容互不影響，能保證數據傳輸出錯率較低。

軟件部分采用Eclipse編程軟件用Java語言編寫，應用百度地圖API實現手機位置實時顯示以及跟蹤老人小孩位置功能。

2 開發語言及平臺

系統使用Java語言進行編碼開發。Java 技術因其固有的網絡移動、面向對象、平臺無關、安全等諸多特征，迅速成為企業級應用開發的首選技術[8]，是安卓[9]智能終端應用開發最常用的編程語言。

Android開發平臺主要由JDK、Eclipse、Android SDK、ADT四部分組成。首先配置Java開發環境，下載JDK并安裝；接下來下載eclipse，雙擊文件夾中的eclipse.exe即可直接啟動；然后下載ADT的壓縮包，并在eclipse中離線安裝此插件；再配置Android SDK，點擊菜單window→preferences，點擊Browse選擇Android SDK解壓目錄[10]；最后配置ADV安卓虛擬機，完成開發平臺搭建[11]。

3 系統實現

安卓客戶端軟件通過申請百度地圖API key實時調用百度地圖，完成主界面實時定位功能和跟蹤模塊的設計開發。用戶按下跟蹤按鈕后，客戶端通過Socket獲取北斗地理位置數據，并用地圖清晰地顯示出來。

3.1 申請百度地圖API key

百度地圖 Android SDK是一套基于Android 2.1及以上版本設備的應用程序接口，通過該接口可實現豐富的LBS功能[12-13]。

在使用百度地圖SDK前，必須通過百度賬戶申請百度地圖移動版開發密鑰。申請流程：登陸API控制臺→創建應用→配置應用→獲取安全碼→成功創建KEY。安全碼的組成規則：Android簽名證書的sha1值+packagename[14]。

例如：SHA1：BB：0D：AC：74：D3：21：E1：43：67：71：9B：62：91：AF：A1：66：6E：44：5D：75

包名：com.baidumap.demo

使用eclipse開發時，應用獲取包名packagename是Android應用程序本身在AndroidManifest.xml中定義的名稱。

3.2 主界面設計

3.2.1 主界面布局

主界面總體布局為垂直線性布局，在其左上方加入一個名為“北斗跟蹤”的按鈕Button，具體操作方法為：

在布局文件activity_main.xml里設置button代碼，或者在Graphical Layout里拖拽button至屏幕并按需求修改大小和位置，此時activity_main代碼區會直接顯示出對應的Button代碼，代碼如下：

3.3 跟蹤模塊設計與實現

當用戶點擊“北斗跟蹤”按鈕后，安卓客戶端通過Socket接口與已經獲取的北斗地理數據服務端進行通信，獲取老人小孩所在地理位置數據，并刷新地圖顯示。

3.3.1 Socket通信

在網絡通信中常常把Socket稱作“套接字”，它主要用來描述網絡上一端的IP 地址和端口號，可以理解為是一個數據在網絡上交換的句柄，這個句柄用來實現主機和主機的通信連接[16]。在Java中，基于TCP協議實現網絡通信的類有兩個：客戶端的Socket類和在服務器端的ServerSocket類。ServerSocket類的功能是建立一個Server，并通過accept（）方法隨時監聽客戶端的連接請求。使用Socket進行通信過程如下：①在服務器端指定一個等待連接的端口號，在客戶端規定一個主機和端口號，從而在客戶端和服務器端創建Socket/ServerSocket實例[17]；②打開連接到Socket的輸入輸出流；③利用輸入輸出流，按照協議對Socket進行讀寫操作；④關閉輸入輸出流和Socket。

3.3.2 跟蹤功能實現

在main activity.java中mainactivity類聲明按鈕變量Button mButton，然后在OnCreat函數中聲明mButton，寫按鈕的點擊函數mButton.setOnClickListener（），按下按鈕后地圖跳轉至北斗模塊所處位置點point處，更新地圖，以圖標形式覆蓋在點上用以指示其位置，可用map.addOverlay方法向地圖添加覆蓋物，具體代碼如下：

4 測試結果

運行手機軟件，定位到當前位置如圖3所示，將UM220模塊放置在武漢大學操場內，獲取到的位置為：latitude=30.534511，longitude = 114.367977，傳入服務器IP為192.168.0.102，在手機上點擊“北斗跟蹤”按鈕，界面切換至模塊所在位置，在地圖上觀察到的位置與初始放置位置相同，完成準確的定位和跟蹤功能，如圖4所示。同時在地圖顯示時可以靈活拖拽并將地圖放大或縮小。

5 結語

本文描述了基于北斗衛星的手機定位跟蹤系統總體構架、開發語言和平臺，介紹了百度地圖API key的申請，根據Android和Baidu Map提供的應用程序編程接口以及Java中的Socket接口，設計并實現了基于北斗衛星的互聯網定位跟蹤系統。以北斗衛星為基礎，借助百度地圖提供的數據地圖服務，為用戶外出時提供定位顯示，跟蹤老人兒童位置，以免發生走失現象，具有較高的實用價值。

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（責任編輯：杜能鋼）