基于北斗卫星的手机定位跟踪系统设计与实现

董露+石磊+胡德正

摘要：针对日益突出的老人儿童监护需求，基于北斗卫星导航系统，将采集到的地理位置信息依据互联网协议传输至网络。在用户终端利用安卓系统丰富的APIs，调用百度地图，设计并实现具有跟踪功能的手机终端定位系统。测试结果表明，系统能准确定位手机和监控位置，灵活拖拽、缩放地图，提供便捷的定位服务，为关爱老人儿童工作提供了很好的服务。

关键词：北斗卫星导航系统；安卓；百度地图；老人儿童关爱；定位跟踪

DOIDOI：10.11907/rjdk.171339

中图分类号：TP319

文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2017）006-0110-03

0 引言

北斗卫星导航系统（BDS）是我国自主研制的全球卫星定位与通信系统[1]，通信信号可覆盖我国全境及周边地区[2]，BDS对亚太地区定位较GPS更加精准，对复杂地形定位准确度高。2015年我国卫星导航与位置服务产业总体产值达1735亿元，同比增长29.2%。北斗应用占比进一步提高，市场贡献率接近20%，北斗兼容应用已经成为国内行业市场的主流方案[3]，其应用除了车载外，对老人儿童等特殊群体的关爱也有帮助。

预计到本世纪中叶我国老年人口将达到4.86亿[4]。老人儿童在外出时易发生走失，由于他们缺乏冷静的应对和呼救能力，导致寻人十分困难，能跟踪老人儿童位置的设备作用凸显。

目前，老人跟踪定位系统很多，大多基于GPS系统，未能充分发挥北斗系统的优势。

本文基于北斗系统，采用Eclipse、百度地图Android SDK、JDK、ADT等开发工具和包，实现手机定位跟踪系统开发。软件设计一个定位主界面和跟踪按钮，实现手机实时定位跟踪老人小孩位置，并在地图上显示。

1 系统构架

北斗数据接收模块接收天线发出的地理位置信息，通过串口连接到PC机，将数据上传至服务器，用户客户端软件通过Socket获取位置信息并在安卓手机上通过百度地图显示，系统流程如图1所示。

北斗数据接收模块采用和芯星通UM220-III N 双系统高性能GNSS模块[5]。随着北斗二代导航定位系统区域导航定位的实现，使用多系统兼容的接收机提供导航定位信息，可以提高接收机的可用性并充分利用在轨卫星提高定位精度[6]。UM220安装方法如图2所示。

数据传输装置采用RS232串行接口[7]传输线，一端连接UM220，另一端连接服务器，数据传输是异步进行的，发送的内容和接收到的内容互不影响，能保证数据传输出错率较低。

软件部分采用Eclipse编程软件用Java语言编写，应用百度地图API实现手机位置实时显示以及跟踪老人小孩位置功能。

2 开发语言及平台

系统使用Java语言进行编码开发。Java 技术因其固有的网络移动、面向对象、平台无关、安全等诸多特征，迅速成为企业级应用开发的首选技术[8]，是安卓[9]智能终端应用开发最常用的编程语言。

Android开发平台主要由JDK、Eclipse、Android SDK、ADT四部分组成。首先配置Java开发环境，下载JDK并安装；接下来下载eclipse，双击文件夹中的eclipse.exe即可直接启动；然后下载ADT的压缩包，并在eclipse中离线安装此插件；再配置Android SDK，点击菜单window→preferences，点击Browse选择Android SDK解压目录[10]；最后配置ADV安卓虚拟机，完成开发平台搭建[11]。

3 系统实现

安卓客户端软件通过申请百度地图API key实时调用百度地图，完成主界面实时定位功能和跟踪模块的设计开发。用户按下跟踪按钮后，客户端通过Socket获取北斗地理位置数据，并用地图清晰地显示出来。

3.1 申请百度地图API key

百度地图 Android SDK是一套基于Android 2.1及以上版本设备的应用程序接口，通过该接口可实现丰富的LBS功能[12-13]。

在使用百度地图SDK前，必須通过百度账户申请百度地图移动版开发密钥。申请流程：登陆API控制台→创建应用→配置应用→获取安全码→成功创建KEY。安全码的组成规则：Android签名证书的sha1值+packagename[14]。

例如：SHA1：BB：0D：AC：74：D3：21：E1：43：67：71：9B：62：91：AF：A1：66：6E：44：5D：75

包名：com.baidumap.demo

使用eclipse开发时，应用获取包名packagename是Android应用程序本身在AndroidManifest.xml中定义的名称。

3.2 主界面设计

3.2.1 主界面布局

主界面总体布局为垂直线性布局，在其左上方加入一个名为“北斗跟踪”的按钮Button，具体操作方法为：

在布局文件activity_main.xml里设置button代码，或者在Graphical Layout里拖拽button至屏幕并按需求修改大小和位置，此时activity_main代码区会直接显示出对应的Button代码，代码如下：

3.3 跟踪模块设计与实现

当用户点击“北斗跟踪”按钮后，安卓客户端通过Socket接口与已经获取的北斗地理数据服务端进行通信，获取老人小孩所在地理位置数据，并刷新地图显示。

3.3.1 Socket通信

在网络通信中常常把Socket称作“套接字”，它主要用来描述网络上一端的IP 地址和端口号，可以理解为是一个数据在网络上交换的句柄，这个句柄用来实现主机和主机的通信连接[16]。在Java中，基于TCP协议实现网络通信的类有两个：客户端的Socket类和在服务器端的ServerSocket类。ServerSocket类的功能是建立一个Server，并通过accept（）方法随时监听客户端的连接请求。使用Socket进行通信过程如下：①在服务器端指定一个等待连接的端口号，在客户端规定一个主机和端口号，从而在客户端和服务器端创建Socket/ServerSocket实例[17]；②打开连接到Socket的输入输出流；③利用输入输出流，按照协议对Socket进行读写操作；④关闭输入输出流和Socket。

3.3.2 跟踪功能实现

在main activity.java中mainactivity类声明按钮变量Button mButton，然后在OnCreat函数中声明mButton，写按钮的点击函数mButton.setOnClickListener（），按下按钮后地图跳转至北斗模块所处位置点point处，更新地图，以图标形式覆盖在点上用以指示其位置，可用map.addOverlay方法向地图添加覆盖物，具体代码如下：

4 测试结果

运行手机软件，定位到当前位置如图3所示，将UM220模块放置在武汉大学操场内，获取到的位置为：latitude=30.534511，longitude = 114.367977，传入服务器IP为192.168.0.102，在手机上点击“北斗跟踪”按钮，界面切换至模块所在位置，在地图上观察到的位置与初始放置位置相同，完成准确的定位和跟踪功能，如图4所示。同时在地图显示时可以灵活拖拽并将地图放大或缩小。

5 结语

本文描述了基于北斗卫星的手机定位跟踪系统总体构架、开发语言和平台，介绍了百度地图API key的申请，根据Android和Baidu Map提供的应用程序编程接口以及Java中的Socket接口，设计并实现了基于北斗卫星的互联网定位跟踪系统。以北斗卫星为基础，借助百度地图提供的数据地图服务，为用户外出时提供定位显示，跟踪老人儿童位置，以免发生走失现象，具有较高的实用价值。

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（责任编辑：杜能钢）