【正文】 安全性的要求很高，比如運鈔車，夜間出行的出租車，運送重要物資的貨車等等。如何有效的控制和管理這些車輛，對車輛進行合理的調(diào)度，提高車輛的利用效率以及保證車輛的行駛安全，已成為政府和公眾所關注的熱點問題之一。為了很好的解決這些問題， ITS 作為一種新型的技術(shù)被廣泛提出。 ITS 是智能 交通系統(tǒng) (ImelligentTransport System)的簡稱，它將先進的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊傳輸技術(shù)、電子傳感技術(shù)、電子控制技術(shù)及計算機處理技術(shù)等有效的運用于整個地面交通管理系統(tǒng) 而建立的一種在大范圍、全方位發(fā)揮作用的，實時、準確、高效的綜合交通運物管理系統(tǒng)。作為智能交通系統(tǒng)的重要組成部分，車輛監(jiān)控管理系統(tǒng)的研究和發(fā)展受到人們越來越多的重視。 而車輛的定位正是監(jiān)控系統(tǒng)的核心技術(shù)。 交通運輸是城市的命脈，是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的基礎。隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，汽車已經(jīng)成為現(xiàn)代交通運輸不可或缺的重要工具。據(jù)德國汽車工業(yè)協(xié)會(VDA)的統(tǒng)計，僅 2020 年，全世界投入使用運行的汽車總數(shù)量已突破 8． 5 億輛大關。汽車數(shù)量的驟增勢 必會對交通運輸產(chǎn)生很大的壓力，也對城市的發(fā)展和人們的生活提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。我國改革開放 30 年來，人們的生活發(fā)生了翻天覆地的變化，消費水平也有 飛躍性的 提高，汽車的購買已經(jīng)不再是很多人可望而不可即的事情了。隨著中國加入 WTO，國內(nèi)汽車市場的需求空間潛力巨大。車輛的增多，道路的老化，交通問題不可避免 的凸現(xiàn)出來 。交通效率成為讓人們頭疼的問題。車輛監(jiān)控系統(tǒng)的應用，可以有效的緩解這一問題。例如，北京奧運會期間，奧運服務車上都安裝了車載 GPS，監(jiān) 控中心通過 對車輛的準確 定位，結(jié)合道路監(jiān)控錄像，準確下發(fā)實時路況信息，有效的避免了服務 車輛因交通堵 塞而發(fā)生的潛在事故 [1,2]。 隨著交通運輸行業(yè)的發(fā)展壯大，車輛的有效控制和管理越來越受到相關人員 2 的關注。出租車公司，銀行等希望實時監(jiān)控車輛的位置，保證車輛的安全；公交公司希望根據(jù)車輛的位置和路況信息安排發(fā)車的間隔時間；施工單位希望監(jiān)控機械工程車輛， 根據(jù)其分布密 度做出合理的調(diào)度；貨運公司希望貨車沿著指定路線行駛，以防司機私改路線等等。 另外，我國流動人口眾多，社會治安形勢嚴峻。偷竊、搶劫車輛的案件時有發(fā)生。 司 機遇 到困難或者危險的時候，希望能與外界快速取得聯(lián)系，獲取幫助，緊急情況時公司也希望能對車輛進行定位搜索。 綜上所述，車輛監(jiān)控系統(tǒng)的研究有著重要的現(xiàn)實意義，它有效的緩解了交通壓力，提高了汽車使用效率，對車輛進行控制和管理以及合理的安排，保證了車輛的安全。 作為車輛監(jiān)控的核心技術(shù)，車輛定位的有效性和成本控制更顯得至關重要 [2,6]。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 GPS 車輛應用系統(tǒng)一般分為兩大類：車輛監(jiān)控系統(tǒng)和車輛導航系統(tǒng)，兩者的研究和發(fā)展相輔相成?，F(xiàn)代車輛監(jiān)控系統(tǒng)的雛形始于上世紀六十年代，美國聯(lián)邦高速公路委員會開始了 車輛電子路徑制導系統(tǒng) (ERGS)的研究計劃。到了七十年代，隨著微處理器的出現(xiàn)，日本和歐洲加入到車輛導航與監(jiān)控系統(tǒng)的研究中，從而推動了車輛監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展。七十年代末到八十年代初，出現(xiàn)了第一代采用航位推算和早期地圖匹配方法的實驗系統(tǒng)，如歐洲的 “CITY PILOT”， Philips 公司的 “CARIN”，德國的 “”，英國的 “Auto Guide’’等車輛導航系統(tǒng)。八十年代末， GPS 衛(wèi)星定位技術(shù)的成熟，使其在車輛監(jiān)控系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。但車載 GPS 接收機通常受到衛(wèi)星信號狀況和周圍環(huán)境的影響，在 不同的時間及不同的地區(qū)衛(wèi)星信號的狀況差別很大，特別是在城市地區(qū)，由于高層建筑、隧道以及起伏地形的遮擋， GPS 信號強度有時只達到海用和空用 GPS 信號的 25%，建筑物的多路徑反射也對信號造成很大干擾，導致有時定位精度較低、可靠性不高。 隨著 GPS 定位技術(shù)的發(fā)展與 GIS 技術(shù)的出現(xiàn)，從九十年代初開始，為了適應新興的智能運輸系統(tǒng)對車輛定位與調(diào)度技術(shù)的要求，國外開展了以 GPS 定位技術(shù)為主的導 航與定位系統(tǒng)的應用研究。目前推出的有法國的 CARMINAT 車輛定位與調(diào)度系統(tǒng)，美國 General Motor 公司研究實驗室研制的 TravTek 車輛定位與調(diào)度系統(tǒng)，日本 SUMITOMO 電子公司研制的 CruiseMate SNV． AD20 汽車電子導航系統(tǒng)， Liikkuva 公司采用 GPS 和 NavTech 地圖導航數(shù)據(jù)庫的 StreetPC98車輛導航系統(tǒng)，美國 Clarion 公司開發(fā)的基于 WinCE 操作系統(tǒng)的 AutoPC 車輛定位與調(diào)度系統(tǒng)，美國 Clarion 公司的 TravelPiolt RGS08 車輛定位與調(diào)度系統(tǒng)以及 3 Street Guard 車輛導航與監(jiān)控系統(tǒng)，這些系統(tǒng)的共同特別是能提供精確、連續(xù)、直觀的車輛位置，并且定位與監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可 靠性也大大提高。 我國 GPS 車輛監(jiān)控系統(tǒng)始于上世紀九十年代初期。由于當時市場尚未形成，用戶還沒有迫切需求，而且技術(shù)途徑尚不完善，做成的大多是實驗室內(nèi)剛出籠的，還達不到商品化程度，所以成功者不多。 1996~1998 年期間， GPS 車輛監(jiān)控系統(tǒng)市場經(jīng)歷了整頓、鞏固、充實和提高，在對原有的不良系統(tǒng)進行改造的同時，也有新的系統(tǒng)相繼出現(xiàn)，還有多個具有水平的集群系統(tǒng)出現(xiàn)。 1999~2020 年 GPS車輛監(jiān)控系統(tǒng)市場又出現(xiàn)了新的一波，出現(xiàn)了快速增長的勢頭，此時的市場逐步趨于成熟，我國的 GPS 車輛監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)有了較大的提高與 發(fā)展。值得指出的是，在 GPS 車輛監(jiān)控系統(tǒng)上，我國在應用面和規(guī)模上在國際上居于領先地位，但是從系統(tǒng)的技術(shù)水平和產(chǎn)品的質(zhì)量和成熟程度來說，我們還處在發(fā)展時期 [14]。 論文 的主要 工作 本課題主要研究車輛監(jiān)控系統(tǒng)中車載 手機 端 GPS 定位 技術(shù)的實現(xiàn)。最終目的為將車輛 當前位置的 實時 信息 實時顯示于車載 手機 端 的模擬地圖上 。 研究的主要內(nèi)容包括： Google 地圖的使用、 Android 系統(tǒng)衛(wèi)星定位的實現(xiàn)以及將定位信息表現(xiàn)于 Google 地圖。此外車載端軟件具有可擴展性，可在后續(xù)的開發(fā)中實現(xiàn)導航與監(jiān)控等實用功能。 論文的主 要內(nèi)容： 第一章為緒言，介紹了課題的研究背景及意義，國內(nèi)外現(xiàn)狀等。 第二章介紹了課題研究所需的技術(shù)支持，包括手機地圖服務的解釋，定位技術(shù)的概述， GOOGLE MAP 的介紹以及 ANDROID 系統(tǒng)下的相關類。 第三章為軟件的設計及相關技術(shù)介紹，包括系統(tǒng)的特點， 環(huán)境及 需求 分析 ，模塊 介紹 ， 系統(tǒng) 流程 和相關技術(shù)。 第四章闡述了系統(tǒng)的各功能模塊的實現(xiàn)。 第五章為系統(tǒng)的測試和測試相關圖片。 第六章是對課題的總結(jié)，并對以后的發(fā)展方向做了展望。 4 2 系統(tǒng)開發(fā)技術(shù) 概述 本章主要分析了手機地圖服務的結(jié)構(gòu)框圖及相關的定位技術(shù) ，并對本系 統(tǒng)用到 的 Google Maps 進行了闡述，還給出了 Android 平臺下的位置服務類和地圖類。 手機地圖服務 手機地圖服務的的介紹 手機地圖服務是指在手機上利用 GPS 或者網(wǎng)絡實現(xiàn)精確定位，并使用 WAP方式或客戶端方式，通過移動通信網(wǎng)絡與手機地圖應用服務器之間的互聯(lián)通信，查找自己的位置、搜索地點、查詢行車路線的一種與地理信息相關的位置業(yè)務。 用戶在查詢過程中，不僅可以得到相關的文字信息，還可以通過手機終端友好的人機界面得到直觀的地圖信息 [15]。 手機地圖查詢中的客戶端為用戶提供了查 詢的輸入接口和與服務器連接的接口，并在手機上顯示查詢后的地圖。服務器端以 HTTP 方式接收客戶端的請求，并根據(jù)請求將地圖數(shù)據(jù)以柵格數(shù)據(jù)的方式返回給客戶端。手機地圖查詢系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖 所示。 圖 2． 1 地圖查詢結(jié)構(gòu)框圖 手機端地圖是安裝在手機上的簡易地圖文件，詳細的地圖信息，要通過發(fā)送到網(wǎng)絡端應用服務器的查詢命令解析執(zhí)行后，再下發(fā)到終端進行異步下載。目前的手機地圖業(yè)務為用戶提供地圖下載、瀏覽和各種操作的集合 (放大、縮小、查詢 )，以圖形、文字的方式顯示 給用戶，滿足了用戶基本的地圖服務要求。手機以 HTTP 方式發(fā)送請求 返回數(shù)據(jù)圖片 以 HTTP 方式 發(fā)送請求 客戶端（手機） 服務器端 輸入具體查詢的地點 根據(jù)請求查詢具體 地點 顯示地圖 根據(jù)請求制作地圖圖片 對地圖進行放大，縮小或移動 5 地圖服務中最重要的就是定位技術(shù) [16]。 手機地圖服務的發(fā)展趨勢 (1) 大眾化 隨著社會的發(fā)展，人們對地理信息的需求越來越多，從地圖服務中人們得到的不僅僅是方便，還有效率和效益。由于人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢赡茈S時隨地通過網(wǎng)絡獲取地圖服務，而通過手機獲取地圖服務是解決這個問題的很好方案，因此手機地圖服務的推廣必將大大方便人們的生活。 (2) 行業(yè)化 手機地圖服務作為一項高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，對行業(yè)的影響是積極的。一方面，將位置服務與地圖相結(jié)合可以提高一些相關行業(yè)服務的效 率。例如在安全救援行業(yè)，手機地圖服務可以通過手機定位，及時獲取救援對象的位置，并在地圖上標識出來，給救援工作帶來了極大的便利。另一方面，對一些傳統(tǒng)行業(yè)加以改造，實現(xiàn)其在新環(huán)境下的飛躍。最典型的例子便是物流管理，運用基于手機平臺的位置服務，將貨物的物理位置在地圖上標識出來，并以此為基礎，處理物流業(yè)務的各個環(huán)節(jié) 。 (3) 電子化。 隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，手機地圖服務將會滲透到更多的行業(yè)，但還存在一些限制條件。比如移動通訊網(wǎng)的覆蓋范圍，雖然目前我國移動通訊網(wǎng)絡的覆蓋已經(jīng)非常廣泛，但一些偏遠地區(qū)還存在盲區(qū)。 定 位技術(shù) 移動終端的定位是通過檢測移動終端和基站之間傳播信號的特征參數(shù)來獲得其幾何位置，根據(jù)進行定位估計位置的不同分為兩種：基于移動終端定位和基于網(wǎng)絡定位。 基于移動終端定位 基于移動終端定位是根據(jù)目標與各通信基點通信時的相關位置信息來確定幾何位置，在蜂窩網(wǎng)絡中又叫做前向鏈路定位。移動終端定位技術(shù)包括全球定位系統(tǒng) (GPS)、基于移動終端發(fā)送 /接收信號的定時或角度的覆蓋三角技術(shù) (TOA)以及起源蜂窩小區(qū) (COO) [1720]。 (1) 全球定位系統(tǒng) (GPS) GPS 是由美國國防部在 70 年代開始聯(lián)合 研制的新型衛(wèi)星導航系統(tǒng)，歷時 20 6 年，耗資 200 億美元，于 1994 年全面建成。它采納了子午儀系統(tǒng)的成功經(jīng)驗，具有全球性，全天候、高精度三維定位的特點。 GPS 系統(tǒng)主要由三大部分組成：GPS 衛(wèi)星星座 (空間部分 )、地面監(jiān)控系統(tǒng) (控制部分 )和 GPS 信號接收機 (用戶部分 )。 GPS 的定位原理就是根據(jù)高速運動的衛(wèi)星瞬間位置作為已知的數(shù)據(jù)，采用空間距離后方交會的方法，確定待測點的位置 [21]。 (2) 抵達時間 TOA(Time Of Arrival) 基于測量信號從移動終端發(fā)送出去并到達消息測量單元 (3 個或更多基站 )的時間來 定位。移動臺位于以基站為圓心、移動臺到基站的電波傳播距離為半徑的圓上。通過多個基站進行計算，移動臺的二維位置坐標可由 3 個圓的交點確定。與 EOTD 不同的是，它沒有使用位置測量單元，因此，必須通過與在基站上安裝了全球定位系統(tǒng) (GPS)或原子鐘的無線網(wǎng)絡之間的同步來實現(xiàn) [22]。 (3) 起源蜂窩小區(qū) (COOCell Of Origin) 起源蜂窩小區(qū)定位技術(shù)是根據(jù)移動終端所處的小區(qū)標識號 ID 來確定用戶的位置 [23]。移動終端在當前小區(qū)注冊后，在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中就會有相對應小區(qū)的ID 號。只要系統(tǒng)能夠把該小區(qū)基站設 置的中心位置 (在當?shù)氐貓D中的位置 )和小區(qū)的覆蓋半徑廣播給小區(qū)范圍內(nèi)的所有移動臺，這些移動臺就能知道自己處在什么地方，查詢數(shù)據(jù)庫即可獲取位置信息。該定位方案的優(yōu)點是無需對網(wǎng)絡和手機進行修改，響應時間短。它的定位精度取決于小區(qū)的半徑。 基于網(wǎng)絡定位 基于網(wǎng)絡定位是多個固定的通信基點接收目標發(fā)送的信號，根據(jù)其中相關的位置信息來確定目標的定位信息，在蜂窩網(wǎng)絡中又叫反向鏈路定位。該技術(shù)要求定位終端發(fā)送或廣播一些特定的信號，網(wǎng)絡系統(tǒng)負責收集這些信號并擔負起定位計算的任務。該定位服務中心的結(jié)構(gòu)如圖 所示 [24]。手機定位是基于網(wǎng)絡的實現(xiàn)，通過移動電信運營商的網(wǎng)絡固定通信基點獲取移動終端用戶的位置信息。 移動位置中心組件將定位技術(shù)的選擇和應用服務的選擇隔離起來。位置中心運行于無網(wǎng)絡