車聯網監控中心的研究與設計

        摘要：為了解決由汽車而引起的能源、環境和安全問題，進行了車聯網的PC機監控中心以及Android手機客戶端的研究與設計。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。同時也完成了在Android操作系統下Socket通信和地圖的加載與糾偏問題。與硬件平臺進行聯合測試，驗證了監控中心和手機客戶端設計的有效性，且具有良好的魯棒性。

　　引言

　　隨著汽車行業的快速發展，全球能源問題、環境問題和安全問題日益嚴重，解決問題的方式之一是建立汽車移動物聯網通信平臺。汽車移動物聯網分為感知層、網絡層和應用層三層。由感知層獲取采集車輛內部和外部的各種信息。網絡層主要是GPRS/3G無線網絡，將感知層得到的信息通過GPRS/3G無線網絡發送到上位機，應用層主要是接收網絡層傳輸過來的數據并進行處理[1]，圖1為車聯網三層架構圖。

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

　　上位機監控中心作為Socket服務器，要求具備公網IP和端口，可以被外網訪問。車載終端模塊作為Socket客戶端，當Socket連接建立之后，由車載終端將車輛的信息通過GPRS無線網絡傳給PC機，同時上位機監控中心也可以主動下發一些指令，查詢車載終端的狀態，要求車載終端上傳相關信息。

　　1 PC機監控中心設計

　　1.1 Socket通信設計

　　Socket分為服務器和客戶端兩部分，上位機作為服務器，使用VB中的Winsock控件，通過Socket實現與車載終端和手機客戶端的通信。

　　服務器端Winsock在接收客戶端連接之后，會檢測Winsock1.State的值，如果Winsock1沒有關閉的話則會將Winsock1關閉。當服務器與客戶端連接成功之后，服務器便開始接收客戶端的數據并且進行處理，同時還可以向客戶端發送數據和命令。

　　當打開了主窗體時，在Private Sub Form_Load()事件中自動加載Socket的監聽和連接，并且當點擊了各個功能模塊的按鈕時，上位機會通過Socket向車載終端下發查詢或者控制指令。

　　在PC機上位機程序中，需要設計兩個Socket連接，一個是用來與車載終端建立連接，另外一個是用來與Android手機建立連接。上位機Winsock1收到車載終端發送的數據之后，會進行處理并且存入到后臺數據庫。Android手機通過Winsock2從上位機獲取數據。當多個車載終端同時連接監控中心時，可以采用動態加載和卸載Winsock的方式，同一個端口監聽不同的連接請求，根據客戶端的IP地址來區分車載終端，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地看到車輛的位置，在上位機設計了一個地圖加載界面，通過GPRS傳送的經度和緯度信息，顯示出車輛的當前位置。由于傳統的地理信息系統(GIS)技術復雜，建設和維護的成本高，本次設計采用調用在線地圖API(應用程序接口)的方式來實現地圖的加載，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時性，地圖提供商會定期更新地圖，提高定位的有效性和精度[2]。

　　通過VB中的webbrowser控件，來加載一個后綴名為.htm的靜態網頁文件，可以實現電子地圖的加載。在靜態網頁中，編寫一個JavaScript函數，就可以在百度地圖上通過經度和緯度進行定位，并且可以實現電子地圖的放大、縮小和移動。

　　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，國內發行的地圖必須要使用國家測繪局規定的GCJ-02進行加密，而百度地圖在此基礎上還使用百度公司的BD-09進行二次加密，因此GPS采集的經緯度和百度地圖并不匹配，需要進行坐標接口轉換，百度地圖也提供了進行坐標轉換的API接口函數。

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

　　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"

　　在上面的語句中，使用WebBrowser1.Navigate App.Path & "BaiduMap.htm"這個語句來加載已經編寫好的“BaiduMap.htm”地圖文件。調用坐標轉換函數時使用了new BMap.Point函數來新建坐標點，translateCallback為在靜態網頁文件中編寫的函數，該函數可以實現將指定點移到地圖中心、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中可以直接嵌入開發Access數據庫，通過“外接程序”中的“可視化數據管理器”可以直接創建Access數據庫，也可以加載或導入其他類型的數據庫。在VB中與數據庫的連接通常是使用ADO來實現的，在VB中操作后臺數據庫的步驟如下[4]：

　　(1)創建或導入數據庫，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)對獲取的對象進行增刪改查操作，并且將更新后的數據重新存入數據庫。