1、基 于 Android 智 能手机 的 车辆远 程监 控 系 统 的设 计 与 开 发重庆大学硕士学位论文（ 学术 学 位）学 生姓 名 ：袁 宁指 导教 师 ：杨亚联 教 授专 业 ：车辆 工 程学 科门 类 ：工 学重庆大学机械工程学院二 O 一 四 年 五月Research of the Remote MonitoringSystem of the Vehicle Based on Andriod SmartphoneA Thesis Submitted to ChongqingUniversityin Partial Fulfillment of the Requirement for
2、 theMasters Degree of EngineeringBy YuanNingSupervised by Prof. Yang YalianSpecialty: Vehicle EngineeringCollege of Mechanical Engineering ofChongqing University, Chongqing China.May.2014中文摘 要摘 要随 着 我 国 经 济 的 飞 速 发 展 ， 汽 车 数 量 也 逐 年 增 加 ， 随 之 出 现 的 交 通 问 题 也 日益严重。 车辆远程监控系统是智能交通系统 （I TS） 的核心部分之一 ， 可以
3、对车辆 的出行进行规划， 提高道路的利用率， 改善交通环境； 可以对车辆进行实时监控， 及 时 发 现 车 辆 故 障 ， 尽 可 能 避 免 交 通 事 故 的 发 生 ， 增 强 行 车 安 全 等 。 本 课 题 是 在 重 庆 产 学 研 合 作 创 新 项 目 “重 庆 恒 通 新 能 源 客 车 远 程 监 控 系 统 开 发 ”和 国 家 重 点 实验室专向经费项目的支持下对车辆远程监控系统进行了深入的研究。首先，了解 GPS 车辆 监控导航系统在国内外的发展状况 ， 通过分析其总体构 架 、 、 软硬件设备、 工 作原理以及功能模块 ， 挖掘现有车辆监控导航系统中存在的 不 足
4、 ， 从 而 提 出 了 一 种 以 手 机 作 为 车 载 数 采 终 端 的 车 辆 远 程 监 控 系 统 的 方 案 ， 该 方案基于 Android 手机操作系统， 利用 3G 网络实现数据通讯 ， 然后监控中心服务 器 将 上 传 的 数 据 进 行 分 析 、 处 理 ， 实 现 对 目 标 车 辆 的 实 时 监 控 、 历 史 轨 迹 回 放 、 车辆报警等功能。第二， 深入剖析车辆远程监控系统所需的关键技术， 即： Android 系 统、 地理 信息系统 （ GIS） 、 全球 定位系统 （GPR S） 、 3G 无线通信技术等。 根据这些关键技 术 的 工 作 原 理
5、设 计 出 本 系 统 的 总 体 架 构 ， 并 设 计 了 监 控 系 统 各 个 模 块 要 实 现 的 功 能。第 三 ， 基 于 提 出 的 系 统 总 体 方 案 ， 设 计 并 建 立 了 系 统 的 软 硬 件 架 构 。 采 用 Android 智能手机、 ELM327、 车辆 OBD 系统 的集成为一个车载终端采集车辆动态 数据 ，从而实现了用专用设备作为数据采集终端的弊端。 并采用 B/S 架构搭建监 控中心服务器， 完成对上传数据的接收和解析， 同时， 选用 J2EE 作 为软件开发平 台， 采用 MVC 模式进行整个系统的软件开发， 实现了整个系统的模块化， 便于系
6、统的维护升级 。第四，选用 SQL Server2005 进行系统中心数据库的开发，根据系统的数据需 要 ， 完 成 了 系 统 中 心 数 据 库 的 概 念 模 型 设 计 、 逻 辑 设 计 和 数 据 库 的 物 理 实 现 ， 实 现了系统后台数据的存取，使整个系统的数据管理更加信息化和科学化。第 五 ， 结 合 车 辆 远 程 监 控 系 统 的 功 能 需 求 编 程 实 现 各 个 功 能 模 块 ， 根 据 人 机 交 互 的 特 性 开 发 系 统 的 界 面 ， 方 便 用 户 对 本 系 统 的 操 作 。 最 后 ， 对 本 系 统 进 行 了 实 车 联 调 测 试
7、 ， 完 成 系 统 软 硬 件 的 配 置 ， 实 现 车 载 数 据 的 无 线 传 输 和 实 时 采 集 、监控中心的数据解析以及行车轨迹显示等功能。关 键 词 ： Android 智能 手机， OBD-，中 心 数据库， B/S 架构，远程监控I重庆大 学硕 士学 位论 文II英文摘 要ABSTRACTAs the rapid progress of economy in our country, the number of car is increasing year by year. As the result, the traffic problem becomes incre
8、asingly serious. The remote monitoring system of the vehicle is a core part of intelligent transportation system (ITS), which can be used to plan the vehicle travel, to improve the rate of road utilization and the traffic environment. Also, it can be used to monitor the vehicle in real time, to dete
9、ct the break-down of vehicle timely, to avoid traffic accidents as far as possible, and toenhance road safety. So based on the Chongqing cooperative innovation project“ thedevelopment of remote monitoring system for Hengtongs new energy bus“ and the special funds of state key laboratories project, t
10、he remote monitoring system of the vehicle is conducted in-depth research in the paper.Firstly, the paper introduces the application and progress situation of GPS vehicle monitoring and navigation system at home and on abroad, and analyses the overall structure of these systems to understand the fun
11、ction and works of each part. At the same time, the paper also analyses the existing problem of vehicle monitoring and navigation system. So a new the remote monitoring system of the vehicle is proposed which uses a mobile phone as vehicle data acquisition terminal. It bases on the Androidmobile pho
12、ne and uses the 3rd-generation(3G) wireless communications for datacommunications. After that, the data uploaded by the Android mobile phone is analyzed and processed by monitoring central server, in order to realize the function of real-time monitoring、 historical track playback、ve hicle alarm, and
13、 so on.Secondly, the key technologies which the remote monitoring system of the vehiclerequires are introduced in the paper. They are Android system, Geographic InformationSystem(GPS), 3rd-generation(3G)System(GIS), Global Positioning wirelesscommunications technology, and so on. According to the wo
14、rking principle of these key technologies, the overall architecture of the system is designed, and meanwhile, the function of each module is provided.Thirdly, based on the overall architecture of the system, the hardware and software of the system are designed. The design of vehicle data acquisition
15、 terminal is completed which bases on Android Smartphone, ELM327, and the On-Board Diagnostics (OBD) system of the vehicle. Browse/Server (B/S) structure is used to build the monitoringcenter server. Meanwhile, J2EE is chose as the software development platform. And theIII重庆大 学硕 士学 位论 文software deve
16、lopment of the system is completed by using the MVC pattern.Fourthly, SQL Server2005 is used to develop the center database of the system. According to the data which the system needs, the conceptual design, the logic design and the physical implementation of the center database have been completed.
17、 The data management of the whole system becomes informatization and scientization.Fifthly, combining the functional requirements of the remote monitoring system of the vehicle,the function of each module is achieved by programming. The interface of the system is developed via the characteristics of
18、 human-computer, in order that users are convenient to operate it. Finally, we carried out real vehicle test of the system, and completed the hardware and software configuration of the system. Then, the system realized the function of real-time acquisition of vehicle data and wireless transmission,d
19、ata analysis, track display, and so on.Key words: Android Smartphone, OBD-, central database, B/S architecture,remotemonitoringIV目 录目 录中 文 摘 要 .I英文 摘 要 .III1 绪 论 .11.1 论 文 的 目 的 和意义 .11.2 国 内 外 发 展 现状 .21.2.1 国 外 发展 现状 .21.2.2 国 内 发展 现状 .51.3 论 文 研 究 的 主要内容 .71.4 本 章 小 结 .82 车辆远程监 控 系统的 相 关技术与系统架构 .
20、9车 辆 远 程 监 控系统 的 关 键 技术 .92.1.1 Android 简介 .92.1.2 地理 信息 系统 GIS 概 述 .102.1.3 GPS 卫 星定 位技 术 .122.1.4 无线 通信 技术 .13系 统 的 总 体 方案设计 .162.2.1 系统 的架 构 .162.2.2 系统 工作 原理 .16系 统 各 部 分 的主要 功 能 .172.3.1 车载 终端 .172.3.2 3G 无线 通信 网络 .172.12.22.32.3.32.3.42.3.5监控 中心 服务 器 .17监控 中心 软件 .18客户 端 .18本 章 小 结 .182.43 车辆远程
21、监 控 系统的 软 硬件平台设计 .193.1 系 统 性 能 需 求 分析 .193.2 系 统 硬 件 平 台设计 与 选型 .193.2.1 车 载 终端 数据 采集 模 块 .203.2.2 监 控 中心 服务 器的 搭 建 .263.3 系 统 软 件 平 台设计 .27V重庆大 学硕 士学 位论 文3.3.1 系 统 开发 平台 介绍 .283.3.2 数 据 传输 .303.3.3 监 控 中心 的设 计 .333.4 本 章 小 结 .344 中心数据库 的 设计 .354.1 数 据 库 的 选 择 .354.2 中 心 数 据 库 概念模 型 设计 .364.2.1 中 心
22、 数据 库的 需求 分 析 .374.2.2 中 心 数据 库的 概念 结 构设计 .384.3 中 心 数 据 库 的实现 .404.3.1 中 心 数据 库的 逻辑 结 构设计 .404.3.2 中 心 数据 库物 理结 构 的实现 .424.4 本 章 小 结 .465 车辆远程监 控 系统的 实 现与测试 .475.1 用 户 登 录 模 块 .475.2 系 统 主 界 面 的设计 与 实现 .495.3 GIS 操 作 模块 .495.3.1 百 度 地图 API .505.3.2 电 子 地图 初始 化 .505.3.3 电 子 地图 的操 作 .515.4 车 辆 监 控 模
23、块 .535.4.1 车辆 定位 .535.4.2 实时 监控 .545.4.3 轨迹 回放 .565.4.4 车辆 报警 .57数 据 管 理 模 块 .595.5.1 数据 的存 储 .595.5.2 数据 库与 系统 的数 据 交互 .62车 辆 远 程 监 控系统 实 车 联 调测试 .635.6.1 测试 的硬 件平 台 .635.6.2 系统 的运 行结 果 .655.6.3 系统 的性 能分 析 .67本 章 小 结 .685.55.65.76 结论与展望 .69VI目 录6.16.2论 文 总 结 .69展 望 .70谢 .71致参考 文 献 .73附 录 .77作 者 在攻
24、读 学 位 期 间 发 表 的论 文 目录 .77作 者在 攻 读 学 位期 间 参 加 的科 研 项 目 目录 .77A.B.VII重庆大 学硕 士学 位论 文VIII1 绪 论1 绪 论1.1 论文的目的和意义随 着 我 国 经 济 的 持 续 、 稳 定 、 高 速 的 发 展 ， 道 路 交 通 等 基 础 设 施 智 能 化 水 平 的 不 断 提 高 ， 中 国 汽 车 市 场 高 速 发 展 ， 车 辆 的 数 量 日 益 增 多 。 作 为 人 们 最 重 要 的 交 通 工 具 之 一 ， 汽 车 在 社 会 经 济 和 生 活 中 扮 演 着 重 要 的 角 色 。 然 而 ， 车 辆 数 量 的 增 加 带 来 了 一 系 列 严 重 问 题 。 交 通 事 故 频 繁 发 生 、 交 通 拥 堵 也
