基于Android系統(tǒng)和高德LBS服務(wù)的互聯(lián)網(wǎng)+無人機(jī)位置報(bào)告系統(tǒng)設(shè)計(jì)

趙相淳

摘要：本項(xiàng)目“互聯(lián)網(wǎng)+無人機(jī)位置報(bào)告與監(jiān)視系統(tǒng)開發(fā)”，針對無人機(jī)可飛行區(qū)域監(jiān)控問題，設(shè)計(jì)基于“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)的衛(wèi)星定位無人機(jī)位置報(bào)告與監(jiān)視系統(tǒng)。建設(shè)機(jī)載硬件系統(tǒng)，使用Java程序設(shè)計(jì)語言、Android系統(tǒng)框架、高德LBS服務(wù)開放平臺提供的位置云服務(wù)與API設(shè)計(jì)Android應(yīng)用程序。為空管部門提供超低空可飛行區(qū)域運(yùn)行的輕小型民用無人機(jī)位置信息監(jiān)視方案和系統(tǒng)，確保民用航空的運(yùn)行安全。無人機(jī)駕駛員/空管部門皆可利用搭載Android系統(tǒng)的智能設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)無人機(jī)位置報(bào)告/監(jiān)視，無需地面監(jiān)視站或雷達(dá)設(shè)施，降低成本，實(shí)現(xiàn)監(jiān)視信息網(wǎng)絡(luò)化，輕巧實(shí)用。

關(guān)鍵詞：Android系統(tǒng);高德LBS服務(wù);無人機(jī)監(jiān)視;互聯(lián)網(wǎng)+

中圖分類號：TP311.52 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）09-0101-02

0 引言

進(jìn)入新世紀(jì)后，民用無人機(jī)呈現(xiàn)井噴式發(fā)展，同時帶來了無人機(jī)監(jiān)管問題。對于輕小型民用無人機(jī)，傳統(tǒng)的雷達(dá)或ADS-B監(jiān)視系統(tǒng)成本過高，需要地面建站，無人機(jī)可飛行區(qū)域覆蓋不完整，實(shí)際效果可能差強(qiáng)人意。將“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)與無人機(jī)飛行相結(jié)合，將有效提高無人機(jī)監(jiān)視能力，規(guī)范無人機(jī)監(jiān)管機(jī)制。

1 相關(guān)技術(shù)

1.1 Android系統(tǒng)

Android系統(tǒng)是由Google公司開發(fā)的，基于Linux的自由、免費(fèi)開源的移動平臺操作系統(tǒng)[1]。

Android系統(tǒng)架構(gòu)自頂向下分為應(yīng)用層、應(yīng)用框架層、系統(tǒng)運(yùn)行庫層、Linux內(nèi)核層，提供活動、服務(wù)、廣播接收器、內(nèi)容提供程序四大組件以及豐富的系統(tǒng)空間和SQLite數(shù)據(jù)庫供開發(fā)者開發(fā)出功能豐富的應(yīng)用程序[2]。

1.2 高德LBS服務(wù)

高德開放平臺是國內(nèi)技術(shù)領(lǐng)先的LBS服務(wù)提供商，高德地圖API/SDK是一套為開發(fā)者提供的地圖應(yīng)用程序接口，提供了定位、地圖、導(dǎo)航、地理圍欄、位置搜索、周邊檢索、地理編碼及逆地理編碼、實(shí)時路況、軌跡管理服務(wù)等豐富功能。開發(fā)者通過調(diào)用開發(fā)包或接口即可實(shí)現(xiàn)以上功能。使得LBS應(yīng)用的開發(fā)過程更加容易[3]。

2 無人機(jī)位置報(bào)告系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)由機(jī)載端、監(jiān)控端和云服務(wù)平臺三大部分組成。

（1）機(jī)載端：機(jī)載端硬件系統(tǒng)包含GPS/北斗模塊、GSM移動網(wǎng)絡(luò)模塊、天線和電源。搭載Android嵌入式智能操作系統(tǒng)，安裝并運(yùn)行機(jī)載端位置報(bào)告應(yīng)用。

（2）監(jiān)控端：監(jiān)控端選用Android智能設(shè)備，安裝并運(yùn)行監(jiān)控端應(yīng)用。

（3）云服務(wù)平臺：由阿里云服務(wù)（高德開放平臺）提供云數(shù)據(jù)與計(jì)算服務(wù)，包括地圖數(shù)據(jù)、逆地理編碼服務(wù)、獵鷹軌跡管理服務(wù)等。

2.2 系統(tǒng)總體架構(gòu)與工作原理

互聯(lián)網(wǎng)+無人機(jī)位置報(bào)告系統(tǒng)采用C/S（Client/Server客戶端/服務(wù)器）架構(gòu)模式，系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

機(jī)載端作為客戶端，以GPS/北斗模塊（全球定位系統(tǒng)模塊）接受衛(wèi)星信號并計(jì)算衛(wèi)星定位的位置信息，調(diào)用高德定位API，通過阿里云服務(wù)（高德開放平臺）提供的云計(jì)算服務(wù)進(jìn)行地理/逆地理編碼，獲取完善定位結(jié)果，并可脫機(jī)實(shí)現(xiàn)地理圍欄功能。通過GSM模塊（全球移動通信系統(tǒng)）的4G移動通信網(wǎng)絡(luò)將飛行軌跡上傳至阿里云服務(wù)（高德開放平臺）提供的獵鷹軌跡管理服務(wù)器中儲存[4]。通過對地理圍欄狀態(tài)的監(jiān)聽，可同時額外直連相關(guān)單位監(jiān)控端服務(wù)器以JSON格式實(shí)時上傳飛行數(shù)據(jù)并監(jiān)聽可能收到的指令。

監(jiān)控端調(diào)用高德地圖API獲取地圖數(shù)據(jù)并繪制顯示，保持待命等待可能的機(jī)載端連接請求。機(jī)載端連入后，實(shí)時接收機(jī)載端傳入的飛行數(shù)據(jù)，在地圖上動態(tài)繪制無人機(jī)位置及顯示航行諸元并可向其發(fā)送指令。此外，監(jiān)控端可隨時根據(jù)需求選擇不同方式（如根據(jù)終端號或空間檢索）向獵鷹軌跡管理服務(wù)查詢?nèi)我鈺r段的軌跡數(shù)據(jù)。監(jiān)控端在獲取地圖數(shù)據(jù)及向獵鷹軌跡管理服務(wù)器查詢時作為其客戶端，同時作為機(jī)載端可連入的服務(wù)器，具有雙重性質(zhì)。

3 結(jié)語

當(dāng)前“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)已與現(xiàn)代航空信息技術(shù)、交通信息技術(shù)緊密相連。本文基于Android系統(tǒng)和高德開放平臺提供的LBS服務(wù)設(shè)計(jì)互聯(lián)網(wǎng)+無人機(jī)位置報(bào)告系統(tǒng)，以輕量化、網(wǎng)絡(luò)信息化、成本低廉的方式應(yīng)對輕小型無人機(jī)監(jiān)控問題[5]?？展懿块T及執(zhí)法單位可隨時根據(jù)不同需求以多種方式查詢軌跡信息，并實(shí)時監(jiān)控機(jī)場周邊、保護(hù)區(qū)/限制區(qū)。這種數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)信息化的模式也將一定程度上方便對無人機(jī)的監(jiān)控。

參考文獻(xiàn)

[1] 郭霖.第一行代碼——Android[M].北京：人民郵電出版社，2016.

[2] Google.開發(fā)者指南[Z].2020.https：//developer.android.google.cn/guide.

[3] 高德開放平臺.開發(fā)文檔[Z].2018.https：//lbs.amap.com/.

[4] 童宇軒，田澤安，鄧輝球.基于Android的大學(xué)物理移動學(xué)習(xí)平臺設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究[J].大學(xué)物理，2019，39（04）：48-52+72.

[5] 鄭曉真，陳章斌.基于Android移動平臺的校園微地圖導(dǎo)覽系統(tǒng)設(shè)計(jì)——以福外校園為例[J].計(jì)算機(jī)產(chǎn)品與流通，2020（03）：172-173.