车载GPS轨迹管理系统的设计与实现

单梅

摘要：随着移动终端、车联网和大数据的快速发展，人们能够方便的获取成本低、更新快的车载GPS轨迹数据，但目前没有一个统一高效的管理系统来对车载GPS轨迹数据进行管理，因此有必要设计一个针对车载GPS轨迹特性的管理系统。在以上背景下，本文进行了用户界面设计和数据库设计，再将用户界面和数据库链接起来，数据库为用户界面提供有效的数据信息，用户界面对得到的数据进行分析、管理、绘制、距离查询等操作。

关键词：GPS轨迹;用户界面;数据库;对象

0  引言

GPS轨迹是将若干时空连续的GPS数据连接形成的曲线。随着移动终端、车联网、大数据的快速发展，以及GPS全球定位跟踪系统的出现，使得人们能够方便的获取采集成本低、更新速度快和覆盖范围广的车载GPS轨迹数据。GPS轨迹数据已经在车辆导航领域广泛运用，但没有一个统一、高效的管理系统对车载GPS轨迹数据进行管理分析。因此有必要设计一个针对车载GPS轨迹特性的管理系统。

1  国内外研究现状

GPS轨迹数据具有成本低、更新快和范围广泛等时间特性和空间特性。世界上很多组织都对这些简单易用的数据开展了研究，许多研究人员投身到这项事业中，朱双严[1]设计开发了车辆轨迹捕获信息系统。该系统由Android客户端、服务端与Web查询网站三大部分组成，通过Android移动端实时定位，并收集轨迹点与计算公里数，Web查询网站则取出得到的轨迹点，绘制车辆行驶的历史轨迹。张建学[2]通过对GPS飞行轨迹软件的需求分析研究，设计开发了满足实际需要的软件结构体系。张治华[3]主要研究的是面向对象的轨迹数据分割方法设计、出行端点提取方法研究、出行方式判别研究等。

目前，我国GIS产品在应用规模上处于国际领先地位，但就系统技术含量和产品性能来说，我们仍处在发展阶段。随着GPS定位技术、GIS工程软件以及电子地图的发展，GPS轨迹数据管理技术日趋成熟，其扩展性能也不断增强，除了对数据进行存储、管理外，又需要满足特殊用户的特殊需求，具有相当可观的发展前景。

车载GPS轨迹管理系统是基于数据库管理技术和面向对象设计方法，运用SQL Server语句和C#编程语言，在SQL Server和Visual Studio等软件的支撑下进行开发设计。该系统可以获取需要的轨迹，以及进行轨迹运算，为系统决策提供有力支持。

本文主要研究了以下几个方面：

①用户界面设计：通过面向对象设计用户界面，要在用户界面上实现轨迹数据的分析、查询、编辑等功能，同时能够实现轨迹的绘制。

②数据库设计：可以通过SQL Server软件进行数据库的设计，根据轨迹的属性设计数据库表，用设计完成的表来存储GPS轨迹数据。设计的数据库表应该清晰简洁，完整的表示轨迹的所有属性。

③管理系统的实现与检验：需要通过GPS定位采集轨迹数据，将采集的数据导入数据库中，能够在用户界面上进行调用，最终完成系统的实现与检验。

2  系统设计

2.1 系统概述

车载GPS轨迹管理系统是基于数据库管理技术和面向对象设计方法，运用SQL Server语句和C#编程语言，在SQL Server和Visual Studio等軟件的支撑下进行开发设计。GPS轨迹管理系统可以实现GPS轨迹数据存储、管理、查询检索、输入输出等功能。GPS轨迹信息管理系统的设计与实现具有实际应用价值，它将促进信息化发展，有效实现大量移动对象轨迹数据的统一管理，提高数据使用效率，并进行有效的数据查询检索，为系统决策提供有力支持，总之对该系统的研发可以创造良好的社会效益和经济效益。

2.1.1 权限管理功能

权限管理功能分为管理员登陆和用户登陆。管理员登陆之后，允许管理员对系统的数据库、基础代码进行修改操作，即管理员可以对系统的所有功能进行操作。用户登陆之后，仅允许用户对一部分功能进行操作。

2.1.2 数据输入功能

通过移动通讯设备获得采集成本低、更新速度快和覆盖范围广的GPS轨迹数据，将获得的数据存储在系统数据库中。使用数据时，在用户界面中调取数据库中的数据，以实现数据输入。

2.1.3 查询功能

查询功能实现对GPS轨迹的距离查询、时间查询等操作。距离查询是按照用户的要求查询轨迹到目标点的距离，或者查询轨迹与轨迹之间的距离。时间查询按照用户的要求对轨迹的时间变化进行查询。

2.1.4 轨迹绘制功能

轨迹绘制功能实现GPS轨迹的绘制。用户查询需要的数据之后，进行轨迹绘制，此功能将数据直观的绘制在界面上，使用户更方便的获取信息。

2.1.5 数据编辑功能

数据编辑功能实现GPS轨迹的增加、删除和修改等操作，它使用户可以方便灵活的查询、分析GPS轨迹。数据编辑功能调用数据库中的GPS轨迹，在用户界面中进行操作。

2.1.6 管理功能

管理功能是系统中的重要操作，有GPS轨迹管理、数据库管理等。通过管理功能实现对GPS轨迹统一、高效的管理。

2.2 用户界面设计

GPS轨迹管理系统用户界面应该设计的美观大方，便于使用。本文采用Visual Studio中的控件来设计系统的界面，将界面设计为简洁大方的模式。在界面菜单中点击图标就能进入相应的功能界面，操作便捷。

2.2.1 主界面设计

主界面是GPS轨迹管理系统的核心界面，包含实现系统所有功能的选项。此界面采用menuStrip控件设计为五部分，文件、编辑、查询、管理和帮助。“文件”进行轨迹数据的输入输出，“编辑”是对轨迹数据进行增加、删除、修改等操作，“查询”是对满足用户需求的轨迹进行查询。

2.2.2 登陆界面设计

登陆界面是用户和管理员进入系统的一个中介，此界面包括两个文本框用来设置用户名和密码，一个采用ComboBox控件设计的组合框进行管理员和用户的选择，以及登陆、取消两个按钮。用户名和密码是系统登陆人员的一个准入验证，这个验证增加了系统的安全性。用户类型有管理员和一般用户，不同的类型所能操作的功能范围不同。

2.2.3 GPS轨迹查询界面设计

轨迹查询界面是从数据库中筛选查找满足用户需求的界面，此界面有两个文本框用来设置ID和开始时间，以及两个按钮查询和取消。ID、开始时间和结束时间被用来查询轨迹，其中主要用ID来进行查询，查询按钮将查到的结果直接添加到编辑操作界面中，在编辑操作界面中进行显示。

2.2.4 编辑操作界面设计

编辑操作界面是对查询得到的轨迹进行显示的一个界面，此界面是在主界面的基础上使用ListView控件顯示当前GPS轨迹的相关地理信息，有ID、出行方式、起始时间、平均速度等。同时可以通过编辑功能下的增加、删除和修改等功能来进行操作。

2.2.5 轨迹绘制界面

轨迹绘制界面是一个绘图界面，对轨迹进行绘制。此界面由Paint事件触发而形成，对满足用户需要的轨迹数据根据它的经纬度坐标在界面上绘制出来。绘制出的轨迹给用户一个直观的印象。

2.3 数据库设计

数据库是一个大仓库，可以将系统中所有的数据信息都存放在数据库中。本系统使用SQL Server软件进行空间数据库的设计。SQL Server节省系统资源，可以将各种文档的数据直接存储到数据库中，也可以对数据进行查询、检索和分析等操作。同时SQL Server在Windows平台上具有很好的兼容性和稳定性，可以为GPS轨迹管理系统提高强大的数据管理和数据支持。

本文通过收集的各种资料总结得出GPS轨迹点具有：位置、时间、速度、高程等属性信息，GPS轨迹具有名称、起始时间、出行方式、平均速度等属性信息，而登陆人员具有名字、年龄、性别等信息。在表的设计过程中将ID设计为主键，通过主键对点和线进行识别操作。

3  车载GPS轨迹管理系统功能实现与检验

本文选用一条现实中的轨迹进行GPS轨迹管理系统的检验，主要对权限管理功能和基础管理功能进行检验。权限管理功能：用数据库表存储允许登陆系统的用户名和密码，在登录时选择用户类型进行登陆。基础管理功能：对文件输入、编辑、查询等功能模块进行检验。

4  结论

本文根据实际应用需求，设计并实现了移动环境下的车载GPS轨迹管理系统。将GPS移动设备获得精确数据、数据库技术和面向对象设计方法运用到轨迹管理系统中来，为社会带来了经济效益和社会效益，同时随着移动通讯设备、车联网技术和GPS技术的不断发展，车载GPS轨迹管理系统将会拥有更精准的数据和更完善的功能，具有广阔的发展前景。

本文主要做了以下几方面的工作：

①研究了实现车载GPS轨迹管理系统的理论基础与相关技术，为系统的实现提供理论与技术支撑。

②对系统进行设计。通过阅读大量的文献资料，根据系统分析提出了实现系统的可行方案，并从架构与具体功能模块两方面对系统进行设计。

③对系统各功能模块进行具体实现，保证系统的可行性与完备性。

参考文献：

[1]袁芳.车载GPS监控调度管理系统[D].中国地质大学（北京），2013.

[2]张建学.空空导弹GPS飞行轨迹软件的设计与实现[J].电子设计工程，2012，20（01）：57-59.

[3]张治华.基于GPS轨迹的出行信息提取研究[D].华东师范大学，2010.

[4]陈雯.基于本体框架的交通出行语义轨迹建模、标记及数据库研究[D].华东师范大学，2011.

[5]陈斌.车联网管理系统设计与实现[D].华南理工大学，2015.

[6]封炜.基于GPS/GIS/GSM的物流信息监控系统的设计与实现[D].上海交通大学，2011.

[7]Liu L， Andris C， Ratti C.Uncovering cabdivers’behavior patterns from their di-gital traces [J].Computers， Environment and System， 2010.

[8]陈雯.基于本体框架的交通出行语义轨迹建模、标记及数据库研究[D].华东师范大学，2011.

[9]吴隆江.基于GPS/GIS的农用车辆导航信息系统研究[D].南京农业大学，2004.

[10]崔铁军.地理信息系统应用概率[M].北京：科学出版社，2017.