【正文】 汽車 工程 中心等單 位 共同承 擔(dān) 的 “北斗” 衛(wèi) 星定位 技術(shù) 應(yīng)用于上 海 世博會(huì)新 能 源汽車 的遠(yuǎn) 程監(jiān)控系 統(tǒng) 上，此 套系 統(tǒng)具有車 輛 定位、 車輛 實(shí)時(shí)狀態(tài) 監(jiān) 控、車輛故障診斷、車輛管理以及應(yīng)急服務(wù)等功能，其監(jiān)控界面如圖 所示。 8 2 車 輛 遠(yuǎn) 程 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 的 相 關(guān)技 術(shù) 及 其 架構(gòu) 2 車 輛遠(yuǎn) 程 監(jiān)控 系 統(tǒng)的 相 關(guān)技術(shù) 與 系統(tǒng) 架構(gòu) 車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是 ITS 的一個(gè)重要應(yīng)用，主要有車載數(shù)據(jù)采集終端、無線 鏈路通信 、 監(jiān)控中心和客戶端四個(gè)部分組成 ， 是集 Android 技術(shù) 、 GPS 技術(shù) 、 GIS 技術(shù)以及無線通信技術(shù)于一體的綜合車輛管理系統(tǒng)。 在 Android 開發(fā)中， 由于采用的是結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)思想，應(yīng)用程序只需打開所需模塊的 API 接口，完成 所需功能，然后關(guān)閉組件，可以非常方便地完成調(diào)用。 百度地圖 API 是一套由 JavaScript 語言編寫的應(yīng)用 程序接口，因此，它的出現(xiàn)使軟件中的 GIS 功能的實(shí)現(xiàn)更加簡(jiǎn)單，開發(fā)者通過調(diào) 用 API 開放的接口 ， 可以將百度地圖嵌入到自己的網(wǎng)頁中，此外，開發(fā)者可以實(shí) 現(xiàn)一些應(yīng)用程序接口自主的在地圖上的制作信息窗口和標(biāo)記 ， 完成更加豐富的 GIS 功 能。 11 重慶 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 GPS 衛(wèi)星定 位 技術(shù) 從 20 世 紀(jì) 70 年 代 起 ，美 國(guó) 就致 力 于 研 制 全 球衛(wèi) 星 定位 系 統(tǒng) GPS（ Global Positioning System） ， 經(jīng)過 20 年的努力，在耗資 200 億美元下，于 1994 年全面建 成具有在 海 、陸、 空全 方位實(shí)時(shí) 三 維導(dǎo)航 與定 位能力的 新 一代衛(wèi) 星導(dǎo) 航與定位 系 統(tǒng)，起初 ， GPS 作 為 軍用產(chǎn)品 主 要用 于 飛 機(jī) 導(dǎo)航、情 報(bào) 搜集 、 海 域 監(jiān)控和應(yīng)急通 訊等 [27]。 應(yīng)用程序?qū)?（ Application） ：其主要作用就是發(fā)布一些自身附帶的、用 Java 程 序語言編寫的核心應(yīng)用 ， 通常包括 Email 客 戶 端 、 短信服務(wù) 、 日歷 日 程 、 地圖服務(wù)、 瀏覽器 、 聯(lián)系人和其他應(yīng)用程序 。 車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) Android 簡(jiǎn)介 20xx 年 11 月 5 日 ， Google 公司正式向外界發(fā)布了 Android 智能手機(jī)操作系統(tǒng)， 并與 84 家硬件制造商、軟件開發(fā)商以及電信運(yùn)營(yíng)商組成開放手持設(shè)備聯(lián)盟 OHA （ Open Handset Alliance）來共同研發(fā)改良 Android 系統(tǒng)。 圖 監(jiān) 控 界面 Monitoring interface 圖 HDRWT8003 和 網(wǎng) 絡(luò)拓 撲 圖 Schematic of HDRWT8003 and work topology 隨著車 輛 遠(yuǎn)程 監(jiān) 控系 統(tǒng) 成為研 究 的熱 點(diǎn) 問題 ， 國(guó)內(nèi)許 多 高校 和 學(xué)者 對(duì) 車輛 遠(yuǎn) 程監(jiān)控系 統(tǒng) 的各個(gè) 方面 進(jìn)行了深 入 的研究 。 如 ： 在韓國(guó) ， 由建設(shè)部牽頭 制定了全國(guó)的 ITS 框 架結(jié)構(gòu)和發(fā)展計(jì)劃；新加坡已經(jīng)在全國(guó)開始推行不停車電子 收費(fèi)。由麻 省理 工大學(xué)和 斯 坦福大 學(xué)聯(lián) 合開發(fā)的 基 2 1 緒 論 于 Inter 的下一代 遠(yuǎn) 程監(jiān)控系統(tǒng)和診斷示范系統(tǒng)得到了一期儀表行業(yè) 、 計(jì)算機(jī)行 業(yè)的惠普 （ HP） 、 SUN、福特（ Ford） 、英 特 爾 （ Intel）以及波 音 （ Boeing）等 12 家公司的 熱 情支持 和配 合。 因此 ， ITS 的設(shè)計(jì) 與 開發(fā)正成為學(xué)者們研究的熱點(diǎn) ， 而車 輛遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是 ITS 的重要組成部分，是極具市場(chǎng)潛力和經(jīng)濟(jì)效益的應(yīng)用項(xiàng)目 之一，所 以 集技術(shù) 、管 理、服務(wù) 為 一體的 遠(yuǎn)程 車載監(jiān)控 系 統(tǒng)已成 為非 ?；钴S的 研 究領(lǐng)域。 第三 ， 基 于 提 出 的 系 統(tǒng)總 體 方案 ， 設(shè) 計(jì) 并 建立 了 系統(tǒng) 的 軟硬 件 架構(gòu) 。 第四，選用 SQL Server20xx 進(jìn)行系統(tǒng)中心數(shù)據(jù)庫的開發(fā)，根據(jù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)需 要，完成 了 系統(tǒng)中 心數(shù) 據(jù)庫 的 概 念 模型設(shè) 計(jì)、 邏輯設(shè)計(jì) 和 數(shù)據(jù)庫 的物 理實(shí) 現(xiàn) ， 實(shí) 現(xiàn)了系統(tǒng)后臺(tái)數(shù)據(jù)的存取，使整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理更加信息化和科學(xué)化。 至今 ， Android 操作系統(tǒng)除了應(yīng)用于移動(dòng)手機(jī)外 ， 還廣泛用于物聯(lián)網(wǎng)的信息 終端。當(dāng)時(shí)就提出了一種用于控制和疏導(dǎo)交通的 電子路徑引導(dǎo)系統(tǒng) ERGS，這只是具有路徑規(guī)劃與引導(dǎo)能力的導(dǎo)航系統(tǒng)。 另外， 國(guó)外的一些研究學(xué)者也積極地進(jìn)行車輛導(dǎo)航和監(jiān)控系統(tǒng)的研究 。 雖 然車 輛遠(yuǎn)程監(jiān) 控 系統(tǒng)在我國(guó)研究比較 多 ，但是并未得到廣泛 的 應(yīng) 用 [23]，在市場(chǎng)上的 導(dǎo) 航類產(chǎn)品 繁 多，但大 多 功能簡(jiǎn) 單， 只能提供 電 子地圖 導(dǎo)航 的功能， 不 能為用 戶提 供更多的 功 能，因此 ， 開發(fā)技 術(shù)穩(wěn) 定、價(jià)格 合 理、用 戶能 接受的車 輛 遠(yuǎn)程監(jiān) 控產(chǎn) 品還有很 遠(yuǎn) 的路要走。 如圖 所示。 GIS 作為制 圖 學(xué)、計(jì) 算 機(jī) 技 術(shù)、地理 、 遙感、 統(tǒng)計(jì) 、測(cè)繪、 通 訊、規(guī) 劃和 管理學(xué)科 交 叉運(yùn)用 的產(chǎn) 物已經(jīng)應(yīng) 用 在自然資源的管理利用 、 農(nóng)業(yè)土地管理 、 城 市 規(guī)劃 、 軍事 、 交通運(yùn) 輸 、 工業(yè)布局、 環(huán)境保護(hù)、國(guó)家海洋等領(lǐng)域 [25]。 圖 GPS 原 理圖 the schematics of GPS 空間導(dǎo)航衛(wèi)星 ： GPS 空 間導(dǎo)航衛(wèi)星由 21 顆工作衛(wèi)星和 3 顆在軌備用衛(wèi)星組成， 均勻分布在 6 個(gè)兩萬里高空的軌道平面內(nèi) ， 12 小時(shí)為一軌道周期。 ②百度地圖 百度地圖是百度提供的一項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)地圖搜索服務(wù)，覆蓋了國(guó)內(nèi)近 400 個(gè)城市、 數(shù)千個(gè)區(qū)縣 。 Android Runtime 實(shí)現(xiàn) Android 的應(yīng)用程序在 Dalvik 虛擬機(jī)實(shí)例上運(yùn)行， Dalvik 是基于寄存器的， 寫好的 java 類被編譯 成 .dex 文件就可以在 Dalvik 虛擬機(jī)上執(zhí)行 。 ④分析 車 輛遠(yuǎn) 程 監(jiān)控 系 統(tǒng)的需 求 ，設(shè) 計(jì) 并實(shí) 現(xiàn) 監(jiān)控中 心 的各 個(gè) 功能 模 塊 ，完 成界面顯 示 ，為驗(yàn) 證系 統(tǒng)的穩(wěn)定 性 、可用 性， 對(duì)系統(tǒng)進(jìn) 行 實(shí)車聯(lián) 調(diào)測(cè) 試，以便 進(jìn) 一步完善系統(tǒng)。 雖然它們所退出的業(yè)務(wù)不是完全意義上的 Telematics 服務(wù) ， 但是為移動(dòng)運(yùn) 營(yíng)商的 Telematics 業(yè) 務(wù) 的開展奠定了基礎(chǔ)。然而，先后推出的 CHRIN 和 EVA 自主車輛導(dǎo)航系統(tǒng)在歐洲得到了廣 泛的應(yīng)用 。 世 界范圍內(nèi) ， 在野外 探測(cè) 、特種車 輛 導(dǎo)航 、 物流運(yùn)輸 、 交 通 監(jiān)管等領(lǐng)域都涉及和運(yùn)用到車輛導(dǎo)航技 術(shù) [6]。 另外 ， 出租 車公司 、 物 流 公司 、 公 交公司 、 特種車輛如公安 1 急救中心 1 銀行運(yùn)鈔 10 消防 119 等單位對(duì)各自車輛的調(diào)度 、 監(jiān)管要求也越來越高 。 車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是智能交通系 統(tǒng) （ ITS） 的核心部分之 一 ， 可以對(duì)車輛 的出行進(jìn)行規(guī)劃 ， 提高道路的利用率 ， 改善交通環(huán)境 ； 可以對(duì)車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控， 及時(shí)發(fā)現(xiàn) 車 輛故障 ，盡 可能避免 交 通事故 的發(fā) 生，增強(qiáng) 行 車安全 等。然 而， 車輛數(shù)量 的 增加帶來 了 一系列 嚴(yán)重 問題。 對(duì)于整 個(gè) 交通 系 統(tǒng)來 說 ，車輛 遠(yuǎn) 程監(jiān) 控 系統(tǒng) 可 以綜合 實(shí) 際的 交 通狀 況 對(duì)車 輛 進(jìn)行調(diào)度、誘導(dǎo)和路徑優(yōu)化，合理選則車輛出行路線，提高了交通利用率。隨著 GPS 發(fā)展、語音引導(dǎo)技 術(shù) 和地圖匹配的應(yīng)用，市場(chǎng)上出現(xiàn)了各 種各樣的車載導(dǎo)航系統(tǒng)產(chǎn)品，如日本 SMUTIMOO 電子公司研制 的 汽車電子導(dǎo)航 系統(tǒng) CurisMeate。汽車 生 產(chǎn)廠商、 導(dǎo) 航終端 制造 商、電信 運(yùn) 營(yíng)商、 獨(dú)立 服務(wù)運(yùn)營(yíng) 商 已經(jīng)紛 紛加 快了在車 輛 監(jiān)控和導(dǎo)航系統(tǒng)市場(chǎng)的布局 。 系統(tǒng)硬件 ： 對(duì) Android 智能手機(jī) 、 接收車輛 OBDⅡ 接 口 數(shù) 據(jù)的藍(lán)牙發(fā)送 模塊進(jìn)行選型 ， 完成 監(jiān) 控中心數(shù)據(jù)服務(wù)器與客戶端設(shè)備的選型的組網(wǎng) ； 系統(tǒng)軟件： 根據(jù)系統(tǒng) 的 實(shí)際需 求和 系統(tǒng)的性 能 ， 選用 合適 的 開發(fā)平 臺(tái) ，實(shí)現(xiàn) 解析 車輛狀態(tài) 數(shù) 據(jù)的程序 ， 同時(shí)， 設(shè)計(jì) 監(jiān)控中心 服 務(wù)器和 客戶 端軟件 ， 實(shí) 現(xiàn)監(jiān)控 中心 的各個(gè)功 能 模塊。 第四層： java 應(yīng)用程序 系統(tǒng) API APPLICATIONS FRAMEWORK Activity Window Content View Notification Manager Manager Providers System Manager Package Telephone Resource Location XMPP Manager Manager Manager Manager Servicr 第三層： java 框架 C/C++JAVA LIBRARIES Surface Manager Media Framework SQLite OpenGL|ES FreType WebKit SGL SSL Libc ANDRIOD RUNTIME Core Libraries Dalvik Virtual Machine 第二層：本地框架與 java 運(yùn)行環(huán)境 內(nèi)核空間 用戶空間 LINUX KERNEL Display Driver Camera Driver Bluetooth Flash Menory Binder（ IPC） Driver Driver Driver USB Driver Keypad Driver Wifi Driver Audio Driver Power Management 第一層： Linux 操作 系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng) 重慶 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 （ Security） 、 存儲(chǔ)器 管 理 （ Memory Management） 、 程序管 理 （ Process Management）、 網(wǎng)絡(luò)堆棧 （ Network Stack） 、驅(qū)動(dòng)程序模型（ Driver Model）等提供 服 務(wù)。 制圖系統(tǒng) ： GIS 可以 提 供矢量地圖 、 柵格地圖 、 全要素地圖 、 專題地圖和地學(xué) 分析地圖等給用戶，用戶可以根據(jù)自己所需選擇地圖并編輯。主控站主要負(fù)責(zé)統(tǒng)計(jì)各個(gè)監(jiān)控站的 GPS 觀測(cè)數(shù)據(jù)， 計(jì) 算星歷、衛(wèi)星鐘 修正量并 編 制導(dǎo)航 電文 ；監(jiān)控站 是 在主控 站的 控制下接 收 衛(wèi)星信 號(hào)、 收集氣象 數(shù) 據(jù)、處理 信 息后在 反饋 給主控站 ； 注入站 的功 能是把通 過 主控站 分析 得出的參 數(shù) 注入衛(wèi)星，監(jiān)視導(dǎo)航信息。 ① 地理信息系統(tǒng) GIS 的 特 點(diǎn) 10 2 車 輛 遠(yuǎn) 程 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 的 相 關(guān)技 術(shù) 及 其 架構(gòu) 根據(jù)上面對(duì) GIS 系 統(tǒng) 的概述可知，它是結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息科學(xué)技術(shù)來管 理、分析和決策地理空間數(shù)據(jù)，因此，其主要特點(diǎn)是 [26]： 數(shù)據(jù)采集 ： 在 GIS 建 立 之處需要用一些輔助設(shè)備將現(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)體抽象化， 變成地圖的各種空間數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)到空間數(shù)據(jù)庫中。 論文具體研究?jī)?nèi)容如下： ①分析車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù) ， 包括 Android 開源系統(tǒng) 、 全球衛(wèi)星定位 系統(tǒng) GPS、地理信息系統(tǒng)、 3G 無線通信系統(tǒng)等；針對(duì)以 Android 智能手機(jī)為車載 數(shù)據(jù)采集 終 端的車 輛遠(yuǎn) 程監(jiān)控系 統(tǒng) 的要求 ，設(shè) 計(jì)并確定 系 統(tǒng)的總 體架 構(gòu)和方案 ， 并介紹各個(gè)模塊的功能。 從 1994 年到 1995 年 ， GPS 車輛監(jiān)控 系 統(tǒng)的應(yīng) 用由 于技術(shù)的 缺 乏、高 昂的 價(jià)格和市 場(chǎng) 的需求 等原 因而未能 形 成規(guī)模；到 1999 年 ， 由于 GSM 短消息業(yè)務(wù)和 GPRS 無線通信網(wǎng)絡(luò)的興起，解決 了 GPS 車輛監(jiān)控系統(tǒng)多年面臨的難題，推動(dòng)了 GPS 車輛監(jiān)控系統(tǒng)在我國(guó)的發(fā)展； 直到近幾年 ， 地理信息系統(tǒng) GIS 技術(shù)的逐漸 成 熟 ， 以及 3G 網(wǎng)絡(luò)的普遍運(yùn)用 ， 使車 輛監(jiān)控系 統(tǒng) 發(fā)展十 分迅 速，并取 得 了許多 成果 ，相繼在 公 交系統(tǒng) 、銀 行、物流 、 勘探等領(lǐng)域得到應(yīng)用。同時(shí)，美國(guó)的 Aerovironmevt 公司 利用車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控的原理開發(fā)出了一套故障診斷系統(tǒng)： SmartGuard 系統(tǒng) [10]，該系 統(tǒng)的具備的診斷功能主要是： ①電池歷史記錄和歸檔； ②放電極性反向報(bào)警。 隨著社 會(huì) 的發(fā) 展 ，人 們 對(duì)車輛 的 運(yùn)行 質(zhì) 量、 安 全性和 交 通提 出 了越 來 越高 的 要求，因此，建立 Android 智能手機(jī)上的車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義， 1 重慶 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 主要體現(xiàn)在一下幾個(gè)方面： 對(duì)于用 戶 來說 ， 車輛 遠(yuǎn) 程監(jiān)控 系 統(tǒng)可 以 實(shí)時(shí) 監(jiān) 控汽車 的 狀態(tài)