车联网监控中心的研究与设计

        摘要：为了解决由汽车而引起的能源、环境和安全问题，进行了车联网的PC机监控中心以及Android手机客户端的研究与设计。完成了PC机的Socket通信、电子地图的加载与纠偏、后台数据库的设计。同时也完成了在Android操作系统下Socket通信和地图的加载与纠偏问题。与硬件平台进行联合测试，验证了监控中心和手机客户端设计的有效性，且具有良好的鲁棒性。

　　引言

　　随着汽车行业的快速发展，全球能源问题、环境问题和安全问题日益严重，解决问题的方式之一是建立汽车移动物联网通信平台。汽车移动物联网分为感知层、网络层和应用层三层。由感知层获取采集车辆内部和外部的各种信息。网络层主要是GPRS/3G无线网络，将感知层得到的信息通过GPRS/3G无线网络发送到上位机，应用层主要是接收网络层传输过来的数据并进行处理[1]，图1为车联网三层架构图。

　　系统的应用层包括上位机监控中心和Android手机版本的客户端，具备六大功能模块：车辆基本信息、远程监控、远程控制、远程故障诊断、寻车辅助、驾驶员疲劳状态等。

　　上位机监控中心作为Socket服务器，要求具备公网IP和端口，可以被外网访问。车载终端模块作为Socket客户端，当Socket连接建立之后，由车载终端将车辆的信息通过GPRS无线网络传给PC机，同时上位机监控中心也可以主动下发一些指令，查询车载终端的状态，要求车载终端上传相关信息。

　　1 PC机监控中心设计

　　1.1 Socket通信设计

　　Socket分为服务器和客户端两部分，上位机作为服务器，使用VB中的Winsock控件，通过Socket实现与车载终端和手机客户端的通信。

　　服务器端Winsock在接收客户端连接之后，会检测Winsock1.State的值，如果Winsock1没有关闭的话则会将Winsock1关闭。当服务器与客户端连接成功之后，服务器便开始接收客户端的数据并且进行处理，同时还可以向客户端发送数据和命令。

　　当打开了主窗体时，在Private Sub Form_Load()事件中自动加载Socket的监听和连接，并且当点击了各个功能模块的按钮时，上位机会通过Socket向车载终端下发查询或者控制指令。

　　在PC机上位机程序中，需要设计两个Socket连接，一个是用来与车载终端建立连接，另外一个是用来与Android手机建立连接。上位机Winsock1收到车载终端发送的数据之后，会进行处理并且存入到后台数据库。Android手机通过Winsock2从上位机获取数据。当多个车载终端同时连接监控中心时，可以采用动态加载和卸载Winsock的方式，同一个端口监听不同的连接请求，根据客户端的IP地址来区分车载终端，端口号相同但连接的Index不同。

　　1.2 电子地图的加载与纠偏

　　为了能够在电脑上直观地看到车辆的位置，在上位机设计了一个地图加载界面，通过GPRS传送的经度和纬度信息，显示出车辆的当前位置。由于传统的地理信息系统(GIS)技术复杂，建设和维护的成本高，本次设计采用调用在线地图API(应用程序接口)的方式来实现地图的加载，这样一方面省去了繁琐的测绘和地图编制工作，另一方面也保证了地图更新的实时性，地图提供商会定期更新地图，提高定位的有效性和精度[2]。

　　通过VB中的webbrowser控件，来加载一个后缀名为.htm的静态网页文件，可以实现电子地图的加载。在静态网页中，编写一个JavaScript函数，就可以在百度地图上通过经度和纬度进行定位，并且可以实现电子地图的放大、缩小和移动。

　　由于GPS的坐标与百度地图加载的坐标是不匹配的。国际上采用的是WGS-84标准的地心坐标，国内发行的地图必须要使用国家测绘局规定的GCJ-02进行加密，而百度地图在此基础上还使用百度公司的BD-09进行二次加密，因此GPS采集的经纬度和百度地图并不匹配，需要进行坐标接口转换，百度地图也提供了进行坐标转换的API接口函数。

　　在VB中利用webbrowser控件调用电子地图并且实现坐标转换的语句如下：

　　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"

　　在上面的语句中，使用WebBrowser1.Navigate App.Path & "BaiduMap.htm"这个语句来加载已经编写好的“BaiduMap.htm”地图文件。调用坐标转换函数时使用了new BMap.Point函数来新建坐标点，translateCallback为在静态网页文件中编写的函数，该函数可以实现将指定点移到地图中心、清除标注以及在指定坐标位置添加地标[3]。

　　1.3 后台数据库的设计

　　在VB中可以直接嵌入开发Access数据库，通过“外接程序”中的“可视化数据管理器”可以直接创建Access数据库，也可以加载或导入其他类型的数据库。在VB中与数据库的连接通常是使用ADO来实现的，在VB中操作后台数据库的步骤如下[4]：

　　(1)创建或导入数据库，与数据库建立连接。

　　(2)根据相应的命令读取数据库中的数据，并且在数据绑定控件中显示。

　　(3)对获取的对象进行增删改查操作，并且将更新后的数据重新存入数据库。