基于北斗衛(wèi)星的手機(jī)定位跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

董露+石磊+胡德正

摘要：針對日益突出的老人兒童監(jiān)護(hù)需求，基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，將采集到的地理位置信息依據(jù)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議傳輸至網(wǎng)絡(luò)。在用戶終端利用安卓系統(tǒng)豐富的APIs，調(diào)用百度地圖，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)具有跟蹤功能的手機(jī)終端定位系統(tǒng)。測試結(jié)果表明，系統(tǒng)能準(zhǔn)確定位手機(jī)和監(jiān)控位置，靈活拖拽、縮放地圖，提供便捷的定位服務(wù)，為關(guān)愛老人兒童工作提供了很好的服務(wù)。

關(guān)鍵詞：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)；安卓；百度地圖；老人兒童關(guān)愛；定位跟蹤

DOIDOI：10.11907/rjdk.171339

中圖分類號：TP319

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-7800（2017）006-0110-03

0 引言

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS）是我國自主研制的全球衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)[1]，通信信號可覆蓋我國全境及周邊地區(qū)[2]，BDS對亞太地區(qū)定位較GPS更加精準(zhǔn)，對復(fù)雜地形定位準(zhǔn)確度高。2015年我國衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)總體產(chǎn)值達(dá)1735億元，同比增長29.2%。北斗應(yīng)用占比進(jìn)一步提高，市場貢獻(xiàn)率接近20%，北斗兼容應(yīng)用已經(jīng)成為國內(nèi)行業(yè)市場的主流方案[3]，其應(yīng)用除了車載外，對老人兒童等特殊群體的關(guān)愛也有幫助。

預(yù)計(jì)到本世紀(jì)中葉我國老年人口將達(dá)到4.86億[4]。老人兒童在外出時(shí)易發(fā)生走失，由于他們?nèi)狈潇o的應(yīng)對和呼救能力，導(dǎo)致尋人十分困難，能跟蹤老人兒童位置的設(shè)備作用凸顯。

目前，老人跟蹤定位系統(tǒng)很多，大多基于GPS系統(tǒng)，未能充分發(fā)揮北斗系統(tǒng)的優(yōu)勢。

本文基于北斗系統(tǒng)，采用Eclipse、百度地圖Android SDK、JDK、ADT等開發(fā)工具和包，實(shí)現(xiàn)手機(jī)定位跟蹤系統(tǒng)開發(fā)。軟件設(shè)計(jì)一個(gè)定位主界面和跟蹤按鈕，實(shí)現(xiàn)手機(jī)實(shí)時(shí)定位跟蹤老人小孩位置，并在地圖上顯示。

1 系統(tǒng)構(gòu)架

北斗數(shù)據(jù)接收模塊接收天線發(fā)出的地理位置信息，通過串口連接到PC機(jī)，將數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器，用戶客戶端軟件通過Socket獲取位置信息并在安卓手機(jī)上通過百度地圖顯示，系統(tǒng)流程如圖1所示。

北斗數(shù)據(jù)接收模塊采用和芯星通UM220-III N 雙系統(tǒng)高性能GNSS模塊[5]。隨著北斗二代導(dǎo)航定位系統(tǒng)區(qū)域?qū)Ш蕉ㄎ坏膶?shí)現(xiàn)，使用多系統(tǒng)兼容的接收機(jī)提供導(dǎo)航定位信息，可以提高接收機(jī)的可用性并充分利用在軌衛(wèi)星提高定位精度[6]。UM220安裝方法如圖2所示。

數(shù)據(jù)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(wù)器，數(shù)據(jù)傳輸是異步進(jìn)行的，發(fā)送的內(nèi)容和接收到的內(nèi)容互不影響，能保證數(shù)據(jù)傳輸出錯(cuò)率較低。

軟件部分采用Eclipse編程軟件用Java語言編寫，應(yīng)用百度地圖API實(shí)現(xiàn)手機(jī)位置實(shí)時(shí)顯示以及跟蹤老人小孩位置功能。

2 開發(fā)語言及平臺

系統(tǒng)使用Java語言進(jìn)行編碼開發(fā)。Java 技術(shù)因其固有的網(wǎng)絡(luò)移動、面向?qū)ο?、平臺無關(guān)、安全等諸多特征，迅速成為企業(yè)級應(yīng)用開發(fā)的首選技術(shù)[8]，是安卓[9]智能終端應(yīng)用開發(fā)最常用的編程語言。

Android開發(fā)平臺主要由JDK、Eclipse、Android SDK、ADT四部分組成。首先配置Java開發(fā)環(huán)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(diǎn)擊菜單window→preferences，點(diǎn)擊Browse選擇Android SDK解壓目錄[10]；最后配置ADV安卓虛擬機(jī)，完成開發(fā)平臺搭建[11]。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

安卓客戶端軟件通過申請百度地圖API key實(shí)時(shí)調(diào)用百度地圖，完成主界面實(shí)時(shí)定位功能和跟蹤模塊的設(shè)計(jì)開發(fā)。用戶按下跟蹤按鈕后，客戶端通過Socket獲取北斗地理位置數(shù)據(jù)，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(shè)備的應(yīng)用程序接口，通過該接口可實(shí)現(xiàn)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(fā)密鑰。申請流程：登陸API控制臺→創(chuàng)建應(yīng)用→配置應(yīng)用→獲取安全碼→成功創(chuàng)建KEY。安全碼的組成規(guī)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(fā)時(shí)，應(yīng)用獲取包名packagename是Android應(yīng)用程序本身在AndroidManifest.xml中定義的名稱。

3.2 主界面設(shè)計(jì)

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(gè)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(shè)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(shí)activity_main代碼區(qū)會直接顯示出對應(yīng)的Button代碼，代碼如下：

3.3 跟蹤模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

當(dāng)用戶點(diǎn)擊“北斗跟蹤”按鈕后，安卓客戶端通過Socket接口與已經(jīng)獲取的北斗地理數(shù)據(jù)服務(wù)端進(jìn)行通信，獲取老人小孩所在地理位置數(shù)據(jù)，并刷新地圖顯示。

3.3.1 Socket通信

在網(wǎng)絡(luò)通信中常常把Socket稱作“套接字”，它主要用來描述網(wǎng)絡(luò)上一端的IP 地址和端口號，可以理解為是一個(gè)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上交換的句柄，這個(gè)句柄用來實(shí)現(xiàn)主機(jī)和主機(jī)的通信連接[16]。在Java中，基于TCP協(xié)議實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信的類有兩個(gè)：客戶端的Socket類和在服務(wù)器端的ServerSocket類。ServerSocket類的功能是建立一個(gè)Server，并通過accept（）方法隨時(shí)監(jiān)聽客戶端的連接請求。使用Socket進(jìn)行通信過程如下：①在服務(wù)器端指定一個(gè)等待連接的端口號，在客戶端規(guī)定一個(gè)主機(jī)和端口號，從而在客戶端和服務(wù)器端創(chuàng)建Socket/ServerSocket實(shí)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(xié)議對Socket進(jìn)行讀寫操作；④關(guān)閉輸入輸出流和Socket。

3.3.2 跟蹤功能實(shí)現(xiàn)

在main activity.java中mainactivity類聲明按鈕變量Button mButton，然后在OnCreat函數(shù)中聲明mButton，寫按鈕的點(diǎn)擊函數(shù)mButton.setOnClickListener（），按下按鈕后地圖跳轉(zhuǎn)至北斗模塊所處位置點(diǎn)point處，更新地圖，以圖標(biāo)形式覆蓋在點(diǎn)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(jié)果

運(yùn)行手機(jī)軟件，定位到當(dāng)前位置如圖3所示，將UM220模塊放置在武漢大學(xué)操場內(nèi)，獲取到的位置為：latitude=30.534511，longitude = 114.367977，傳入服務(wù)器IP為192.168.0.102，在手機(jī)上點(diǎn)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(zhǔn)確的定位和跟蹤功能，如圖4所示。同時(shí)在地圖顯示時(shí)可以靈活拖拽并將地圖放大或縮小。

5 結(jié)語

本文描述了基于北斗衛(wèi)星的手機(jī)定位跟蹤系統(tǒng)總體構(gòu)架、開發(fā)語言和平臺，介紹了百度地圖API key的申請，根據(jù)Android和Baidu Map提供的應(yīng)用程序編程接口以及Java中的Socket接口，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于北斗衛(wèi)星的互聯(lián)網(wǎng)定位跟蹤系統(tǒng)。以北斗衛(wèi)星為基礎(chǔ)，借助百度地圖提供的數(shù)據(jù)地圖服務(wù)，為用戶外出時(shí)提供定位顯示，跟蹤老人兒童位置，以免發(fā)生走失現(xiàn)象，具有較高的實(shí)用價(jià)值。

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（責(zé)任編輯：杜能鋼）