車(chē)聯(lián)網(wǎng)監控中心的研究與設計

        摘要：為了解決由汽車(chē)而引起的能源、環(huán)境和安全問(wèn)題，進(jìn)行了車(chē)聯(lián)網(wǎng)的PC機監控中心以及Android手機客戶(hù)端的研究與設計。完成了PC機的Socket通信、電子地圖的加載與糾偏、后臺數據庫的設計。同時(shí)也完成了在A(yíng)ndroid操作系統下Socket通信和地圖的加載與糾偏問(wèn)題。與硬件平臺進(jìn)行聯(lián)合測試，驗證了監控中心和手機客戶(hù)端設計的有效性，且具有良好的魯棒性。

　　引言

　　隨著(zhù)汽車(chē)行業(yè)的快速發(fā)展，全球能源問(wèn)題、環(huán)境問(wèn)題和安全問(wèn)題日益嚴重，解決問(wèn)題的方式之一是建立汽車(chē)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)通信平臺。汽車(chē)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)分為感知層、網(wǎng)絡(luò )層和應用層三層。由感知層獲取采集車(chē)輛內部和外部的各種信息。網(wǎng)絡(luò )層主要是GPRS/3G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，將感知層得到的信息通過(guò)GPRS/3G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )發(fā)送到上位機，應用層主要是接收網(wǎng)絡(luò )層傳輸過(guò)來(lái)的數據并進(jìn)行處理[1]，圖1為車(chē)聯(lián)網(wǎng)三層架構圖。

　　系統的應用層包括上位機監控中心和Android手機版本的客戶(hù)端，具備六大功能模塊：車(chē)輛基本信息、遠程監控、遠程控制、遠程故障診斷、尋車(chē)輔助、駕駛員疲勞狀態(tài)等。

　　上位機監控中心作為Socket服務(wù)器，要求具備公網(wǎng)IP和端口，可以被外網(wǎng)訪(fǎng)問(wèn)。車(chē)載終端模塊作為Socket客戶(hù)端，當Socket連接建立之后，由車(chē)載終端將車(chē)輛的信息通過(guò)GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )傳給PC機，同時(shí)上位機監控中心也可以主動(dòng)下發(fā)一些指令，查詢(xún)車(chē)載終端的狀態(tài)，要求車(chē)載終端上傳相關(guān)信息。

　　1 PC機監控中心設計

　　1.1 Socket通信設計

　　Socket分為服務(wù)器和客戶(hù)端兩部分，上位機作為服務(wù)器，使用VB中的Winsock控件，通過(guò)Socket實(shí)現與車(chē)載終端和手機客戶(hù)端的通信。

　　服務(wù)器端Winsock在接收客戶(hù)端連接之后，會(huì )檢測Winsock1.State的值，如果Winsock1沒(méi)有關(guān)閉的話(huà)則會(huì )將Winsock1關(guān)閉。當服務(wù)器與客戶(hù)端連接成功之后，服務(wù)器便開(kāi)始接收客戶(hù)端的數據并且進(jìn)行處理，同時(shí)還可以向客戶(hù)端發(fā)送數據和命令。

　　當打開(kāi)了主窗體時(shí)，在Private Sub Form_Load()事件中自動(dòng)加載Socket的監聽(tīng)和連接，并且當點(diǎn)擊了各個(gè)功能模塊的按鈕時(shí)，上位機會(huì )通過(guò)Socket向車(chē)載終端下發(fā)查詢(xún)或者控制指令。

　　在PC機上位機程序中，需要設計兩個(gè)Socket連接，一個(gè)是用來(lái)與車(chē)載終端建立連接，另外一個(gè)是用來(lái)與Android手機建立連接。上位機Winsock1收到車(chē)載終端發(fā)送的數據之后，會(huì )進(jìn)行處理并且存入到后臺數據庫。Android手機通過(guò)Winsock2從上位機獲取數據。當多個(gè)車(chē)載終端同時(shí)連接監控中心時(shí)，可以采用動(dòng)態(tài)加載和卸載Winsock的方式，同一個(gè)端口監聽(tīng)不同的連接請求，根據客戶(hù)端的IP地址來(lái)區分車(chē)載終端，端口號相同但連接的Index不同。

　　1.2 電子地圖的加載與糾偏

　　為了能夠在電腦上直觀(guān)地看到車(chē)輛的位置，在上位機設計了一個(gè)地圖加載界面，通過(guò)GPRS傳送的經(jīng)度和緯度信息，顯示出車(chē)輛的當前位置。由于傳統的地理信息系統(GIS)技術(shù)復雜，建設和維護的成本高，本次設計采用調用在線(xiàn)地圖API(應用程序接口)的方式來(lái)實(shí)現地圖的加載，這樣一方面省去了繁瑣的測繪和地圖編制工作，另一方面也保證了地圖更新的實(shí)時(shí)性，地圖提供商會(huì )定期更新地圖，提高定位的有效性和精度[2]。

　　通過(guò)VB中的webbrowser控件，來(lái)加載一個(gè)后綴名為.htm的靜態(tài)網(wǎng)頁(yè)文件，可以實(shí)現電子地圖的加載。在靜態(tài)網(wǎng)頁(yè)中，編寫(xiě)一個(gè)JavaScript函數，就可以在百度地圖上通過(guò)經(jīng)度和緯度進(jìn)行定位，并且可以實(shí)現電子地圖的放大、縮小和移動(dòng)。

　　由于GPS的坐標與百度地圖加載的坐標是不匹配的。國際上采用的是WGS-84標準的地心坐標，國內發(fā)行的地圖必須要使用國家測繪局規定的GCJ-02進(jìn)行加密，而百度地圖在此基礎上還使用百度公司的BD-09進(jìn)行二次加密，因此GPS采集的經(jīng)緯度和百度地圖并不匹配，需要進(jìn)行坐標接口轉換，百度地圖也提供了進(jìn)行坐標轉換的API接口函數。

　　在VB中利用webbrowser控件調用電子地圖并且實(shí)現坐標轉換的語(yǔ)句如下：

　　WebBrowser1.Document.parentWindow.execScript "map.panTo(new BMap.Point( " & jingdu & "," & weidu & "))", "javascript"

　　WebBrowser1.Document.parentWindow.execScript"map.addOverlay(new BMap.Marker(new BMap.Point( " & jingdu & "," & weidu & ")))", "javascript"

　　WebBrowser1.Document.parentWindow.execScript "BMap.Convertor.translate(new BMap.Point( " & jingdu & "," & weidu & "),0,translateCallback)", "javascript"

　　在上面的語(yǔ)句中，使用WebBrowser1.Navigate App.Path & "BaiduMap.htm"這個(gè)語(yǔ)句來(lái)加載已經(jīng)編寫(xiě)好的“BaiduMap.htm”地圖文件。調用坐標轉換函數時(shí)使用了new BMap.Point函數來(lái)新建坐標點(diǎn)，translateCallback為在靜態(tài)網(wǎng)頁(yè)文件中編寫(xiě)的函數，該函數可以實(shí)現將指定點(diǎn)移到地圖中心、清除標注以及在指定坐標位置添加地標[3]。

　　1.3 后臺數據庫的設計

　　在VB中可以直接嵌入開(kāi)發(fā)Access數據庫，通過(guò)“外接程序”中的“可視化數據管理器”可以直接創(chuàng )建Access數據庫，也可以加載或導入其他類(lèi)型的數據庫。在VB中與數據庫的連接通常是使用ADO來(lái)實(shí)現的，在VB中操作后臺數據庫的步驟如下[4]：

　　(1)創(chuàng )建或導入數據庫，與數據庫建立連接。

　　(2)根據相應的命令讀取數據庫中的數據，并且在數據綁定控件中顯示。

　　(3)對獲取的對象進(jìn)行增刪改查操作，并且將更新后的數據重新存入數據庫。