專利名稱：面向物流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的嵌入式移動(dòng)gis系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種物流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，具體是一種面向物流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的嵌入式移動(dòng) GIS系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的物流已經(jīng)不能滿足客戶的需要。物流作為物體在時(shí)間和空間上的位移，對(duì)地理信息具有較大的依賴性，具有空間尺度和空間特征，同時(shí)要求移動(dòng)過程中的及時(shí)監(jiān)控和管理。在整個(gè)物流過程中，物流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。物流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過各種監(jiān)測(cè)、采集、傳輸、發(fā)布技術(shù)，讓物流管理人員在第一時(shí)間內(nèi)了解、掌握有關(guān)物流運(yùn)輸過程中動(dòng)態(tài)變化和發(fā)展趨勢(shì)，進(jìn)而做出決策，提高配送系統(tǒng)決策的科學(xué)性、可視性和信息化程度，其最主要的特點(diǎn)為監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸和實(shí)時(shí)性。目前，物流管理人員之間主要是通過電話進(jìn)行了解情況，不能實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸和實(shí)時(shí)性。現(xiàn)在， 也有一些監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用在物流上，該系統(tǒng)具有如下缺點(diǎn)1、不可定制的、靜態(tài)的、預(yù)先定義、 缺少靈活性。2、占用內(nèi)存存儲(chǔ)空間大，查詢時(shí)間長，缺少對(duì)GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化及最短路徑計(jì)算法的優(yōu)化。3、實(shí)時(shí)傳輸過程中缺乏對(duì)物流數(shù)據(jù)的校檢。4、系統(tǒng)運(yùn)行中成本較高，可靠性低，適應(yīng)性不強(qiáng)等。
發(fā)明內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提供一種面向物流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的嵌入式移動(dòng)GIS系統(tǒng)，本系統(tǒng)是可定制的、靈活性高、占用內(nèi)存存儲(chǔ)空間小，查詢時(shí)間短、可靠性高和適應(yīng)性強(qiáng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的嵌入式移動(dòng)GIS系統(tǒng)。本實(shí)用新型是以如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種面向物流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的嵌入式移動(dòng)GIS 系統(tǒng)，包括一用于采集被監(jiān)控端多種資源數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集模塊，用于實(shí)時(shí)采集被監(jiān)控端GPS 定位數(shù)據(jù)的GPS定位模塊；分別與數(shù)據(jù)采集模塊和GPS定位模塊連接用于處理數(shù)據(jù)采集模塊和GPS定位模塊采集的數(shù)據(jù)的微處理器，數(shù)據(jù)采集模塊輸出CAN總線數(shù)字信號(hào)；與微處理器連接將微處理器處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送的GPRS模塊；GPRS模塊通過無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)接收或發(fā)送至數(shù)據(jù)中心服務(wù)器，數(shù)據(jù)中心服務(wù)器連接監(jiān)控端。本實(shí)用新型的有益效果是1)提出了一個(gè)可定制、可配置、易擴(kuò)展的數(shù)據(jù)無線傳輸嵌入式移動(dòng)GIS系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方式相比，具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，將進(jìn)一步完善并可推廣到各種遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和信息共享互傳的實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域中。2)系統(tǒng)集GPS、GIS和現(xiàn)代無線通信技術(shù)于一體，移動(dòng)終端將車輛的動(dòng)態(tài)位置、時(shí)間、狀態(tài)、監(jiān)控圖像等信息實(shí)時(shí)地通過無線通信信道傳至主監(jiān)控中心，監(jiān)控軟件在電子地圖上顯示；監(jiān)控中心也可以同時(shí)向移動(dòng)終端發(fā)布命令和消息，實(shí)現(xiàn)物流的信息化管理，提高效率并降低運(yùn)營成本。3)采用基于矩形限制區(qū)域的二叉排序樹改進(jìn)算法，減少了內(nèi)存存儲(chǔ)空間，縮短了查詢時(shí)間，在一定程度上優(yōu)化了最短路徑的計(jì)算過程。4)將數(shù)據(jù)管理功能與地理信息服務(wù)功能集成起來，以全新的方式來管理和利用有關(guān)數(shù)據(jù)，挖掘各種信息的潛力，提高數(shù)據(jù)的利用價(jià)值且操作方便。以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。

圖1是本實(shí)用新型原理框圖；圖2是矩形限制區(qū)域的二叉排序樹改進(jìn)算法流程框圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，一種面向物流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的嵌入式移動(dòng)GIS系統(tǒng)有一用于采集被監(jiān)控端多種資源數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集模塊，用于實(shí)時(shí)采集被監(jiān)控端GPS定位數(shù)據(jù)的GPS定位模塊；分別與數(shù)據(jù)采集模塊和GPS定位模塊連接用于處理數(shù)據(jù)采集模塊和GPS定位模塊采集的數(shù)據(jù)的微處理器，數(shù)據(jù)采集模塊輸出CAN總線數(shù)字信號(hào)可允許同時(shí)接入多個(gè)傳感器；與微處理器連接將微處理器處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送的GPRS模塊，GPRS模塊通過數(shù)據(jù)中心服務(wù)器將數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控端。GPRS模塊主要通過無線寬帶與數(shù)據(jù)中心服務(wù)器進(jìn)行交互，并可將GPS 定位模塊采集到的當(dāng)前GPS坐標(biāo)以及數(shù)據(jù)采集模塊采集到的溫度、濕度、壓力等其它資源監(jiān)測(cè)信息上傳到數(shù)據(jù)中心服務(wù)器；被監(jiān)測(cè)端同樣可以獲取服務(wù)器上的類似信息，從而實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地的信息交互。資源數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集模塊包括多個(gè)用于采集資源數(shù)據(jù)的傳感器，與傳感器連接用于進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的A/D轉(zhuǎn)換器；A/D轉(zhuǎn)換器通過CAN總線連接一 CAN收發(fā)器；CAN收發(fā)器與微處理器連接。CAN收發(fā)器是CAN控制器和物理總線之間的接口，它為總線提供差分信號(hào)的收發(fā)能力。CAN收發(fā)器可以從CAN總線獲取所有傳感器發(fā)出的數(shù)據(jù)。傳感器包括溫度傳感器、電壓傳感器、油壓傳感器及其它傳感器，上述傳感器用于采集被監(jiān)控端溫度、電壓、 油壓及其它資源數(shù)據(jù)。 GPS定位數(shù)據(jù)采集物流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)需要GPS定位模塊提供更為可靠的定位服務(wù)，在利用物流監(jiān)測(cè)端獲取定位信息時(shí)，數(shù)據(jù)通信中可靠與快速變得相互矛盾。如果側(cè)重于快速， 則會(huì)使得每個(gè)數(shù)據(jù)碼元所占的時(shí)間縮短、波形變窄、能量減少，從而在收到干擾后產(chǎn)生錯(cuò)誤的可能性增加，傳送信息的可靠性下降。如果強(qiáng)調(diào)可靠性，則又會(huì)使得傳送消息的速率變慢。為保證傳輸過程的正確性，需求對(duì)物流監(jiān)測(cè)端所實(shí)時(shí)采集到的定位數(shù)據(jù)的無線傳輸過程進(jìn)行差錯(cuò)控制。 物流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)無線傳輸校驗(yàn)可采用自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)方式(ARQ)、向前糾錯(cuò)方式 (FEC)和混合糾錯(cuò)方式(HEC)；本實(shí)施例選擇混合糾錯(cuò)方式(HEC)。HEC方式作為ARQ方式和FEC方式的結(jié)合，目前廣泛應(yīng)用于數(shù)字通信中，采用該方式的差錯(cuò)控制只需要檢錯(cuò)功能。 實(shí)現(xiàn)檢錯(cuò)功能的差錯(cuò)控制方法很多，比較常用的是奇偶校驗(yàn)、校驗(yàn)和校驗(yàn)、重復(fù)碼校驗(yàn)、恒比碼校驗(yàn)、循環(huán)冗余碼校驗(yàn)等。這些方法都是通過增加數(shù)據(jù)的冗余量，并將校驗(yàn)碼和數(shù)據(jù)一起發(fā)送到接收端，而接收端對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行相同校驗(yàn)，再將得到的校驗(yàn)碼和接收到的校驗(yàn)碼比較，如果二者一致則認(rèn)為傳輸正確，所以校驗(yàn)碼的分析直接影響了物流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所采集的GPS定位數(shù)據(jù)的無線傳輸。結(jié)合目前物流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中GPS定位接收機(jī)與其它硬件通訊常用的校驗(yàn)方法，分別針對(duì)校驗(yàn)和校驗(yàn)以及循環(huán)冗余校驗(yàn)進(jìn)行探討，在分析其校驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上，將給出軟件實(shí)現(xiàn)以完成校驗(yàn)判斷，從而為物流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中所采集到的定位信息與硬件的無線傳輸提供技術(shù)依據(jù)。[0013]微處理器采用NXP公司的單片機(jī)LPC2366，該芯片是一個(gè)支持實(shí)時(shí)仿真和跟蹤的 32位ARM7TDMI-S內(nèi)核的微處理器，內(nèi)置了 56KB SRAM和51IB的片內(nèi)Flash程序存儲(chǔ)器， 具有系統(tǒng)編程(ISP)和在應(yīng)用編程(IAP)功能，并集成了豐富的功能部件，如A/D轉(zhuǎn)換，高速UART串口，CAN2. OB通道等，其總線數(shù)據(jù)波特率可達(dá)1Mbps，很好地滿足硬件系統(tǒng)的要求。 單片機(jī)LPC2366上集成了 CAN通道，通過外接CAN總線收發(fā)器與CAN總線連接。數(shù)據(jù)中心服務(wù)器是整個(gè)系統(tǒng)的核心，實(shí)現(xiàn)了對(duì)嵌入式移動(dòng)GIS系統(tǒng)的管理控制、 信息存儲(chǔ)和信息服務(wù)發(fā)布等功能。服務(wù)端可以是分布式系統(tǒng)，真正的服務(wù)執(zhí)行可以分布在不同的服務(wù)器上，便于服務(wù)端的擴(kuò)展和集成；同時(shí)在服務(wù)端的支持下，信息數(shù)據(jù)可以在多個(gè)不同客戶端上實(shí)現(xiàn)同步，為客戶端的實(shí)時(shí)信息交互提供支撐。監(jiān)控端軟件通過有線或無線獲得被監(jiān)控端傳來的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)中心服務(wù)器向被監(jiān)控端下達(dá)信息或指令，監(jiān)控端可以是桌面GIS、WebGIS、移動(dòng)GIS，甚至是其它形式的信息
D ο被監(jiān)控端固件程序的開發(fā)選擇Keil軟件公司的μ Vision3 IDE作為開發(fā)工具， 其集成了 RealView MDK-ARM編譯器。被監(jiān)控端固件程序計(jì)主要包括以下兩個(gè)部分?jǐn)?shù)據(jù)采集發(fā)送和基于GPRS的網(wǎng)絡(luò)連接驅(qū)動(dòng)。其中，數(shù)據(jù)采集發(fā)送主要分為資源數(shù)據(jù)和GPS定位數(shù)據(jù)兩種采集發(fā)送方式。首先，資源數(shù)據(jù)的采集發(fā)送主要利用了數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)采集模塊利用CAN總線多個(gè)節(jié)點(diǎn)可同時(shí)收發(fā)數(shù)據(jù)的特性，設(shè)置每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)均為發(fā)送節(jié)點(diǎn)，傳感器定時(shí)(間隔1秒)向微處理器發(fā)出最新獲得的數(shù)據(jù)。而微處理器則采用中斷的方式接收數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在緩沖區(qū)內(nèi)，然后根據(jù)用戶的定制的時(shí)間間隔，將最新的數(shù)據(jù)發(fā)至GPRS 網(wǎng)絡(luò)。其次，微處理器與GPS定位模塊的通信是標(biāo)準(zhǔn)的NEMA格式串行數(shù)據(jù)，軟件從GPGGA 包內(nèi)解析出時(shí)間、經(jīng)緯度、衛(wèi)星顆數(shù)和高度信息的同時(shí)，也從GPRMC包內(nèi)解析出速度和日期信息。微處理器并可將解析出的數(shù)據(jù)存入緩沖區(qū)，以備定時(shí)發(fā)至GPRS網(wǎng)絡(luò)。如圖2所示，Dijkstra優(yōu)化算法流程為(1)初始化集合S和T ；(2)構(gòu)造圖的鄰接矩陣和判斷矩陣；(3)選擇地圖的查詢區(qū)域，分塊裝入地圖；(4)計(jì)算每個(gè)結(jié)點(diǎn)i到源點(diǎn)的距離，生成二叉排序樹；(5)從中選取最小的結(jié)點(diǎn)i并從二叉樹中刪除；(6)根據(jù)結(jié)點(diǎn)i來更新距離數(shù)組Dist [N]，只更新源點(diǎn)到那些處于集合T中的結(jié)點(diǎn)之間的距離；如果關(guān)鍵字小于原來的值，則將原來的結(jié)點(diǎn)刪掉，將新關(guān)鍵字插上；(7)回到(5)執(zhí)行，直至集合T為空。優(yōu)化Dijkstra算法擬采用鄰接結(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)通過構(gòu)造鄰接矩陣和判斷矩陣以實(shí)現(xiàn)拓?fù)鋽?shù)據(jù)的存儲(chǔ)。鄰接矩陣用來存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)間的鄰接關(guān)系，判斷矩陣用來存儲(chǔ)鄰接矩陣中對(duì)應(yīng)弧的權(quán)值。這樣只需要2*n*m的空間，m為最大相鄰結(jié)點(diǎn)數(shù)，城市道路的相鄰一般不超過5個(gè)，所以占用空間為2*n*5。以起點(diǎn)到選擇的結(jié)點(diǎn)距離作為關(guān)鍵字，建立二叉排序樹。每次從二叉排序樹的最左下的葉子結(jié)點(diǎn)取得最小值結(jié)點(diǎn)，將該結(jié)點(diǎn)加入集合S中，并從二叉排序樹中刪除該結(jié)點(diǎn)。 之后以該結(jié)點(diǎn)為永久標(biāo)記結(jié)點(diǎn)，計(jì)算T集合中各個(gè)結(jié)點(diǎn)的距離，如果關(guān)鍵字小于原來的值， 則將原來的結(jié)點(diǎn)刪掉，將新關(guān)鍵字插上。[0027]本算法的改進(jìn)之處(1)采用了一種新型的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)模型。( 采用矩形限制區(qū)域結(jié)合方向優(yōu)化，分塊裝入地圖數(shù)據(jù)，限制搜索區(qū)域。(3)采用二叉排序樹優(yōu)化搜索臨時(shí)結(jié)點(diǎn)。本系統(tǒng)以汽車遠(yuǎn)程診斷與維修應(yīng)用為實(shí)施例作進(jìn)一步說明。對(duì)汽車的多種參數(shù)、 多個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行可定制的遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)，包括水溫、油溫、油壓、蓄電池電壓、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等多種信息。利用XML描述該嵌入式移動(dòng)GIS系統(tǒng)對(duì)汽車遠(yuǎn)程診斷與維修過程中所涉及到的 “發(fā)動(dòng)機(jī)溫度”信息進(jìn)行定制，其名稱為“engine Temperature”、單位為“Centigrade”、傳輸與顯示狀態(tài)均為“Yes”、且傳輸時(shí)間間隔為“60”秒。在對(duì)需要采集的資源數(shù)據(jù)框架進(jìn)行靈活定制后，經(jīng)由數(shù)據(jù)采集發(fā)送終端發(fā)送出的每個(gè)數(shù)據(jù)包也均使用XML格式，包含設(shè)備編號(hào)、 當(dāng)前時(shí)間、傳感器名稱和數(shù)據(jù)四個(gè)部分。其中，設(shè)備編號(hào)是使用從M23A模塊獲取的移動(dòng)設(shè)備唯一身份碼(IMEI)，而當(dāng)前時(shí)間則對(duì)應(yīng)于從GPS讀取的時(shí)間。用戶可以依據(jù)不同的業(yè)務(wù)需求而選擇數(shù)據(jù)服務(wù)中心所提供的多種資源數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)信息，通過該監(jiān)控端桌面軟件方便而直觀地進(jìn)行定制查詢，并能及時(shí)統(tǒng)計(jì)和分析已定制資源數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)變化。
權(quán)利要求1.一種面向物流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的嵌入式移動(dòng)GIS系統(tǒng)，其特征在于包括一用于采集被監(jiān)控端多種資源數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集模塊，用于實(shí)時(shí)采集被監(jiān)控端GPS定位數(shù)據(jù)的GPS定位模塊； 分別與數(shù)據(jù)采集模塊和GPS定位模塊連接用于處理數(shù)據(jù)采集模塊和GPS定位模塊采集的數(shù)據(jù)的微處理器，數(shù)據(jù)采集模塊輸出CAN總線數(shù)字信號(hào)；與微處理器連接將微處理器處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送的GPRS模塊；GPRS模塊通過無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)接收或發(fā)送至數(shù)據(jù)中心服務(wù)器，數(shù)據(jù)中心服務(wù)器連接監(jiān)控端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向物流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的嵌入式移動(dòng)GIS系統(tǒng)，其特征在于 所述的數(shù)據(jù)采集模塊包括多個(gè)用于采集資源數(shù)據(jù)的傳感器，與傳感器連接用于進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的A/D轉(zhuǎn)換器；A/D轉(zhuǎn)換器通過CAN總線連接一 CAN收發(fā)器；CAN收發(fā)器與微處理器連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種面向物流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的嵌入式移動(dòng)GIS系統(tǒng)，其特征在于所述的微處理器采用NXP公司的單片機(jī)LPC2366。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種面向物流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的嵌入式移動(dòng)GIS系統(tǒng)，屬于一種物流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本系統(tǒng)用一用于采集被監(jiān)控端多種資源數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集模塊，用于實(shí)時(shí)采集被監(jiān)控端GPS定位數(shù)據(jù)的GPS定位模塊；分別與數(shù)據(jù)采集模塊和GPS定位模塊連接用于處理數(shù)據(jù)采集模塊和GPS定位模塊采集的數(shù)據(jù)的微處理器，數(shù)據(jù)采集模塊輸出CAN總線數(shù)字信號(hào)；與微處理器連接將微處理器處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送的GPRS模塊；GPRS模塊通過無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)接收或發(fā)送至數(shù)據(jù)中心服務(wù)器，數(shù)據(jù)中心服務(wù)器連接監(jiān)控端。優(yōu)點(diǎn)是可定制的、靈活性高、占用內(nèi)存存儲(chǔ)空間小，查詢時(shí)間短、可靠性高和適應(yīng)性強(qiáng)。
文檔編號(hào)H04L29/08GK201985906SQ20112009361
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月1日
發(fā)明者姜代紅, 戴磊, 楊慧, 黃忠東 申請(qǐng)人:徐州工程學(xué)院