基于Android平台的定位监控系统的研发

摘要：该文首先对嵌入式操作系统进行简要介绍，然后根据Android平台的结构特点，对定位监控系统做了两部分的分析和设计。针对LBS的应用场景做了部分实现，使用R语言对地理信息数据进行了数据分析和统计。并且在Android平台做了演示程序，包括界面设计，运行逻辑，数据处理程序。另一部分是对监控系统的做了部分自动学习算法的实现。

关键词：移动定位；Android监控；自动学习；嵌入式操作系统

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）08-1722-03

Google于2007年11月5日宣布的基于Linux平台的开源手机操作系统，由1inux+Java构成的。它的架构和工作原理决定了Android是目前最具可移植性的手机操作系统。它如今已经渗透到各个行业，比如TV、智能家居、平板、远程作业、嵌入式等。目前以此系统为平台并针对儿童安保的智能可穿戴设备是一个缺口，很少有人研究。

1 嵌入式操作系统介绍

嵌入式操作系统（Embedded Operating System，简称：EOS）是指用于嵌入式系统的操作系统。嵌入式操作系统是一种用途广泛的系统软件，通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面、标准化浏览器等。嵌入式操作系统负责嵌入式系统的全部软、硬件资源的分配、任务调度，控制、协调并发活动。它必须体现其所在系统的特征，能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。目前在嵌入式领域广泛使用的操作系统有：嵌入式Linux、Windows Embedded、VxWorks等，以及应用在智能手机和平板电脑的Android、iOS等。

2 研发背景

我国有900万人患老年痴呆症，每年30万以上的速度递增，很多患痴呆症的老年人走出小区后就找不到回家的路。我国目前3-15岁儿童约为1.6亿，每年有20万儿童丢失，找到的却寥寥无几。中国宠物狗1.5亿只，每个家庭每年平均花费6000元，宠物丢失的事情屡屡发生。可市面上缺乏有效的解决方法，老人的塑料手环、发光的宠物项圈、儿童胸牌，都无法有效的解提到的问题，该文主要研究通过嵌入式移动操作系统，结合BLS技术的给出一种可穿戴设备的研究方案。

3 定位监控系统的总体设计

3.1 定位技术

只要运营商支持，GSM网络中的设备都可以以编程方式获取到当前基站的一个唯一代码，我们可以称之为基站ID，或CellID。在一般的设备中，可能都存在一个类似如下的GetCurrentCellID（）方法的接口来提供当前GSM蜂窝基站ID：

CellID = GetCurrentCellID（）；

通过这个接口获取到CellID后，我们还需要根据这个CellID查出该蜂窝基站所在的具体地理坐标。这时，我们可能就需要调用一些包含[CellID，地理坐标]对应关系的外部数据以确定相应的地理坐标。这个外部数据，通常可以由一些第三方Web服务来提供。这些Web服务的接口可能类似于如下形式：

Position=GetPosition（CellID）；

TOA电波到达时间定位基本原理是得到Ti（i=1，2，3）后，由Ti*c得到设备到基站i之间的距离Ri，然后根据几何只是建立方程组并求解，从而求得Location值。如下图所示。

3.2 数据收集和数据处理

使用R语言对地图数据做向量化处理。所谓向量化，是一种特殊的并行计算的方式，矩阵运算：A + B；A %*% B。

向量化因其在计算过程中数据的前后不依赖的特点，是并行计算的天然先驱，一个用向量化实现的算法，必定是一个可以高度并行化的算法。gclus包中的cpairs（）函数提供了其变种。它可以重排矩阵中变量位置的选项，可以让相关性更好的变量更靠近对角线。该函数还能对各个单元格进行颜色编码来展示变量间的相关性大小。该文主要用是用R语言绘制散点图。其实绘制散点图，用plot（x，y）散点图矩阵R中至少有四种创建散点图矩阵的实用函数。pairs（）函数可以创建基础的散点图矩阵。 部分数据点的重叠会导致识别xy间关系变得异常困难。可以使用封箱、颜色和透明度来知名途中人一点上重叠点的数目。smoothScatter（）函数可利用核密度估计声称用颜色密度来表示店分布的散点图。

最后通过通过检测颜色的深度，判断目标所处位置的安全级别，当安全系数值低于预设值，会触发提醒系统。

3.3 界面设计

界面包括开始欢迎界面、角色选择界面、短信定位、地图显示、我去ta那等界面等，使用软件时，监护人模拟发送请求命令到儿童手机，儿童手机处理监护人的不同的请求，并自动将处理结果返回给监护人。如图1所示。

3.4 功能演示

本系统围绕儿童的位置安全，实现监护人获取儿童位置、地图显示、我去ta那、临近提醒和安全围栏这几项功能。软件的具体功能简介如下：

短信定位：监护人在发送短信定位之前，首先应确保监护人手机上填写了正确的儿童手机号码，在儿童手机上的儿童角色中正确填写了监护人的手机号码。

地图显示：在监护人成功发送短信定位请求，并收到儿童回执短信之后，点击即可将儿童位置显示在地图上。

临近提醒：监护人可以设置一点，当儿童临近该点时，儿童手机会发送短信给监护人

安全围栏：监护人可以设置一个圆圈区域，当儿童出了该范围，监护人会收到儿童已经走出安全围栏的短信提醒。

参考文献：

[1] 何立民.嵌入式系统的定义与发展历史[J].单片机与嵌入式系统应用，2004（1）.

[2] 谢博晖.基于Android操作系统的GIS软件开发与研究[D].上海：华东师范大学，2012.

[3] 刘林.无线定位基本概念与原理[J].学术动态，2007（4）.

[4] 柴炜晨，毛京丽.GSM网络的一种实用定位技术[J].计算机与信息技术，2010（Z1）.

[5] 杨中庆.基于R语言的空间统计分析研究与应用[D].广州：暨南大学，2006.