一種基于無線定位技術(shù)的L B S應(yīng)用

何錫標(biāo)，陳淑榮

（上海海事大學(xué) 信息工程學(xué)院，上海 201306）

基于位置服務(wù) LBS（Location Based Service）是移動終端利用通信運(yùn)營商的移動通信網(wǎng)絡(luò)或者其他定位方式（GPS、Wi-Fi等）來獲取移動終端用戶的地理位置信息，應(yīng)用開發(fā)商基于此用戶位置信息，為用戶提供更多的增值服務(wù)，如無線訂餐、打車、社區(qū)交友等。其中典型的應(yīng)用有國外的 Foursquare、Gowalla、Whrrl等，國內(nèi)則有大眾點(diǎn)評、微信、易信等。

LBS應(yīng)用的核心是通過定位技術(shù)來獲取移動終端的地理位置信息，通常將定位技術(shù)主要分為基于網(wǎng)絡(luò)的定位技術(shù)和基于移動終端定位技術(shù)兩大類。常見的基于網(wǎng)絡(luò)的定位技術(shù)包括蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的到達(dá)時間TOA、到達(dá)角度AOA、到達(dá)時間差TDOA和Wi-Fi無線系統(tǒng)中基于信號強(qiáng)度RSSI定位，RSSI包括信號強(qiáng)度指紋定位和信號強(qiáng)度建模定位兩種方法。Microsoft設(shè)計的RADAR系統(tǒng)是一個典型的基于信號強(qiáng)度指紋分析的定位系統(tǒng)，而參考文獻(xiàn)[1]則采用一種基于權(quán)值選擇的定位策略，由于Wi-Fi定位范圍有限，常用于室內(nèi)定位。基于終端的定位技術(shù)通常有衛(wèi)星導(dǎo)航定位GPS和網(wǎng)絡(luò)輔助的GPS定位等，它們是獲取室外地理位置的有效方式。GPS系統(tǒng)根據(jù)星歷參數(shù)EPH和歷書參數(shù)ALM測算到衛(wèi)星與用戶之間的相對位置，借助于導(dǎo)航算法最小二乘法或者卡爾曼濾波法[2]計算得到用戶的地理位置。但GPS衛(wèi)星信號不容易穿透各種復(fù)雜的建筑物，僅僅適用于室外定位并且初次定位時間長。

針對幾種傳統(tǒng)定位技術(shù)應(yīng)用的局限性，本文借助于百度地圖API以及定位SDK，結(jié)合多種定位技術(shù)，采用混合定位的方式獲取移動終端的地理位置，并基于此設(shè)計了一個無線購物L(fēng)BS系統(tǒng)。移動客戶端通過該應(yīng)用除了實(shí)現(xiàn)無線購物功能外，還實(shí)現(xiàn)了移動用戶的地理位置定位、路線導(dǎo)航及選擇個性化服務(wù)。系統(tǒng)服務(wù)器為客戶端提供無線購物服務(wù)，并實(shí)現(xiàn)管理員后臺管理和維護(hù)操作功能。

1 LBS系統(tǒng)架構(gòu)與方案設(shè)計

LBS應(yīng)用系統(tǒng)通常由移動終端、內(nèi)容提供商、通信網(wǎng)絡(luò)和定位組件[3]4個部分組成，如圖1所示。移動終端是連接網(wǎng)絡(luò)能夠進(jìn)行語音和數(shù)據(jù)通信的手持電子設(shè)備；內(nèi)容提供商是為移動終端提供數(shù)據(jù)服務(wù)的載體，如數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、Web服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器等；通信網(wǎng)絡(luò)是移動終端與內(nèi)容提供商之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的通道；定位組件是為了實(shí)現(xiàn)移動終端的定位導(dǎo)航功能，如GPS定位衛(wèi)星、移動網(wǎng)絡(luò)基站和無線網(wǎng)絡(luò)等。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

利用混合定位依據(jù)實(shí)現(xiàn)Android智能手機(jī)無線定位后，為移動用戶提供無線購物功能。無線購物系統(tǒng)基于C/S體系架構(gòu)，其中服務(wù)器端主要實(shí)現(xiàn)用戶信息和商品信息維護(hù)、處理客戶端發(fā)來的HTTP請求以及實(shí)現(xiàn)管理員后臺操作；手機(jī)客戶端實(shí)現(xiàn)用戶注冊登錄、商品瀏覽、購買、評價以及用戶地理位置定位和線路導(dǎo)航功能，如圖2所示。另外，客戶端還將實(shí)現(xiàn)地圖加載、地圖瀏覽和地圖查詢功能。

圖2 設(shè)計方案框圖

系統(tǒng)服務(wù)器利用MyEclipse集成開發(fā)環(huán)境，將服務(wù)部署在Apache Tomcat應(yīng)用服務(wù)器上，后臺數(shù)據(jù)使用MySQL以及Navicat數(shù)據(jù)庫管理工具以便后臺數(shù)據(jù)的存儲和維護(hù)，通過JDBC的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問。客戶端基于Android平臺通過XML語言進(jìn)行用戶的UI設(shè)計，用Java語言設(shè)計 Activity、Service等組件以及 HTTP通信接口，以實(shí)現(xiàn)客戶端與服務(wù)器端的信息交互。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及關(guān)鍵技術(shù)

2.1 服務(wù)器端設(shè)計模型

無線購物系統(tǒng)服務(wù)器端搭載在Apache Tomcat服務(wù)器上，采用MVC設(shè)計模型，如圖3所示。通過Java Bean封裝數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)模型，JSP和HTML等技術(shù)完成服務(wù)器端Web頁面的設(shè)計，利用Java語言設(shè)計Servlet作為控制器，控制著整個服務(wù)器端的響應(yīng)并且完成客戶端用戶請求處理。

圖3 系統(tǒng)MVC設(shè)計模型

MVC設(shè)計模型將系統(tǒng)服務(wù)分成Model、View和Controller 3個基本部分，將系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯與數(shù)據(jù)顯示分離，從而提高應(yīng)用系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和維護(hù)性。例如管理員登錄系統(tǒng)后向Servlet發(fā)送請求，Servlet將請求參數(shù)封裝至 Java Bean中實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)更新，根據(jù)請求類型查詢后臺數(shù)據(jù)庫，填充查詢結(jié)果到相應(yīng)的視圖頁面并顯示在瀏覽器中，以實(shí)現(xiàn)管理員對無線購物系統(tǒng)的管理和維護(hù)。

2.2 系統(tǒng)定位原理及過程

利用百度地圖API實(shí)現(xiàn)移動終端的混合定位，首先需把百度地圖的開發(fā)包locSDK.jar文件以及與定位相關(guān)的liblocSDK.so文件導(dǎo)入工程中。移動終端的混合定位過程為LBS應(yīng)用程序通過定位SDK發(fā)起定位請求，定位SDK收到請求后根據(jù)定位因素，即終端的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)（如GPS信號、Wi-Fi信號或者基站信號等）生成相應(yīng)的定位依據(jù)，將定位依據(jù)發(fā)送至定位服務(wù)器，服務(wù)器處理定位請求后將定位結(jié)果經(jīng)由定位SDK最終回送給LBS應(yīng)用程序，為移動用戶提供必要的地理位置信息和導(dǎo)航路線信息，如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)定位原理及過程

利用百度地圖API開發(fā)過程中用到的幾個主要關(guān)鍵類如下。

（1）Map View：一個顯示地圖的視圖，當(dāng)被焦點(diǎn)選中時，它能捕獲按鍵事件和觸摸手勢去平移和縮放地圖；

（2）GeoPoint：表示一個地理坐標(biāo)點(diǎn)，存放經(jīng)度和緯度，以微度的整數(shù)形式存儲；

（3）MKEvent：地圖事件類，主要功能是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)驗(yàn)證和授權(quán)驗(yàn)證等；

（4）LocationData：用戶位置信息，存放信息包含了定位精度、經(jīng)緯度坐標(biāo)、GPS定位衛(wèi)星數(shù)目和定位時速度等；

（5）LocationClient：定位 SDK 核心類，實(shí)現(xiàn)定位參數(shù)設(shè)置、注冊監(jiān)聽函數(shù)及發(fā)起定位功能；

（6）BDLocation：封裝了定位 SDK的定位結(jié)果，通過該類用戶可以獲取位置的坐標(biāo)和精度半徑等信息。

移動用戶終端將依據(jù)實(shí)時的網(wǎng)絡(luò)情況采用混合定位方式返回用戶的地理位置信息。在進(jìn)行定位開發(fā)時，Manifest.xml配置文件必須聲明應(yīng)用程序的使用權(quán)限如Wi-Fi、Internet、Network等，移動客戶端定位的部分示例代碼如下。

2.3 JDBC數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)

服務(wù)器端的后臺利用MySQL關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，存儲著用戶信息、商品信息、后臺管理員信息等數(shù)據(jù)，服務(wù)器端利用 JDBC（Java Database Connectivity）方式連接關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，通過SQL結(jié)構(gòu)化查詢語言來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的增刪改查操作。JDBC編程步驟大致分為以下幾步：（1）加載數(shù)據(jù)庫驅(qū)動；（2）通過DriverManager獲取數(shù)據(jù)庫連接；（3）通過 Connection 對象創(chuàng)建 Statement對象；（4）使用 Statement執(zhí)行 SQL語句；（5）獲取操作結(jié)果集；（6）回收數(shù)據(jù)庫資源，包括關(guān)閉ResultSet、Statement和Connection對象等資源。

這樣，通過JDBC訪問方式實(shí)現(xiàn)對主流數(shù)據(jù)庫的操作。并且利用JDBC操作數(shù)據(jù)庫可以實(shí)現(xiàn)跨數(shù)據(jù)庫、跨平臺，具有非常優(yōu)秀的可移植性能。

2.4 服務(wù)器與客戶端HTTP通信

在無線購物系統(tǒng)中，客戶端在注冊登錄、瀏覽和購買商品時必須將用戶信息及商品信息封裝后向服務(wù)器端發(fā)起請求，以得到服務(wù)器端的響應(yīng)數(shù)據(jù)。HTTP協(xié)議是實(shí)現(xiàn)客戶端與服務(wù)器端數(shù)據(jù)交互和通信的主要途徑?？蛻舳送ㄟ^GET和POST兩種請求方式向Web服務(wù)器發(fā)送請求。服務(wù)器端控制器Servlet將根據(jù)客戶端發(fā)起的請求類型調(diào)用不同的響應(yīng)函數(shù)對客戶端請求進(jìn)行相應(yīng)處理。Web服務(wù)器將處理結(jié)果回送到客戶端進(jìn)行界面更新，客戶端發(fā)送HTTP請求的Java示例代碼如下。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

無線購物L(fēng)BS系統(tǒng)服務(wù)器端在MyEclipse 8.5集成環(huán)境中開發(fā)，部署于Tomcat 7.0應(yīng)用服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫采用MySQL 5.5；客戶端由Eclipse集成開發(fā)平臺和Android ADT組成，利用Android智能手機(jī)對所開發(fā)的系統(tǒng)進(jìn)行測試。

用戶通過無線購物應(yīng)用獲取到感興趣的商家地址以及商品詳細(xì)信息，如圖5（a）所示。移動用戶向定位服務(wù)器發(fā)起定位請求，獲取到移動終端的當(dāng)前位置，如圖5（b）所示，百度定位SDK將獲取得到的定位信息通過定位圖層顯示在終端上，并顯示出了用戶的當(dāng)前經(jīng)緯度信息。系統(tǒng)還為用戶和商家之間提供了合理的駕車導(dǎo)航路線，用戶可以選擇送貨上門服務(wù)或者到店取貨服務(wù)，如圖 5（c）所示。

圖5 實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果

本文基于Android智能手機(jī)平臺，利用百度地圖API及定位SDK結(jié)合多種定位技術(shù)設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了一個無線購物L(fēng)BS應(yīng)用。移動用戶借助于本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)地理位置混合定位、地圖導(dǎo)航，并向服務(wù)器獲取基于位置的無線購物服務(wù)。

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