基于Android智能手机的车辆远程监控系统的设计与开发硕士研究生学位论文.docx
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基于Android智能手机的车辆远程监控系统的设计与开发硕士研究生学位论文
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）
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
ResearchoftheRemoteMonitoring
SystemoftheVehicleBasedonAndriodSmartphone
AThesisSubmittedtoChongqingUniversity
inPartialFulfillmentoftheRequirementforthe
Master’sDegreeofEngineering
ByYuanNing
SupervisedbyProf.YangYalian
Specialty:
VehicleEngineering
CollegeofMechanicalEngineeringof
ChongqingUniversity,ChongqingChina.
May.2014
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺：
所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：
日 期：
指导教师签名：
日 期：
使用授权说明
本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：
按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：
日 期：
学位论文原创性声明
本人郑重声明：
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：
日期：
年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：
日期：
年月日
导师签名：
日期：
年月日
注意事项
1.设计（论文）的内容包括：
1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）
2）原创性声明
3）中文摘要（300字左右）、关键词
4）外文摘要、关键词
5）目次页（附件不统一编入）
6）论文主体部分：
引言（或绪论）、正文、结论
7）参考文献
8）致谢
9）附录（对论文支持必要时）
2.论文字数要求：
理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括：
任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
4.文字、图表要求：
1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写
2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画
3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印
4）图表应绘制于无格子的页面上
5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档
5.装订顺序
1）设计（论文）
2）附件：
按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订
指导教师评阅书
指导教师评价：
一、撰写（设计）过程
1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□优□良□中□及格□不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□优□良□中□及格□不及格
4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性
□优□良□中□及格□不及格
5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
指导教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价：
一、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
评阅教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
教研室（或答辩小组）及教学系意见
教研室（或答辩小组）评价：
一、答辩过程
1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况
□优□良□中□及格□不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□优□良□中□及格□不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
评定成绩：
□优□良□中□及格□不及格
教研室主任（或答辩小组组长）：
（签名）
年月日
教学系意见：
系主任：
（签名）
年月日
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（ITS）的核心部分之一，可以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，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（GPRS）、3G无线通信技术等。
根据这些关键技术的工作原理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，便于系统的维护升级。
第四，选用SQLServer2005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，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-Ⅱ，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
ABSTRACT
Astherapidprogressofeconomyinourcountry,thenumberofcarisincreasingyearbyyear.Astheresult,thetrafficproblembecomesincreasinglyserious.Theremotemonitoringsystemofthevehicleisacorepartofintelligenttransportationsystem（ITS）,whichcanbeusedtoplanthevehicletravel,toimprovetherateofroadutilizationandthetrafficenvironment.Also,itcanbeusedtomonitorthevehicleinrealtime,todetectthebreak-downofvehicletimely,toavoidtrafficaccidentsasfaraspossible,andto
enhanceroadsafety.SobasedontheChongqingcooperativeinnovationproject"the
developmentofremotemonitoringsystemforHengtong’snewenergybus"andthespecialfundsofstatekeylaboratoriesproject,theremotemonitoringsystemofthevehicleisconductedin-depthresearchinthepaper.
Firstly,thepaperintroducestheapplicationandprogresssituationofGPSvehiclemonitoringandnavigationsystemathomeandonabroad,andanalysestheoverallstructureofthesesystemstounderstandthefunctionandworksofeachpart.Atthesametime,thepaperalsoanalysestheexistingproblemofvehiclemonitoringandnavigationsystem.Soanewtheremotemonitoringsystemofthevehicleisproposedwhichusesamobilephoneasvehicledataacquisitionterminal.ItbasesontheAndroid
mobilephoneandusesthe3rd-generation（3G）wirelesscommunicationsfordata
communications.Afterthat,thedatauploadedbytheAndroidmobilephoneisanalyzedandprocessedbymonitoringcentralserver,inordertorealizethefunctionofreal-timemonitoring、historicaltrackplayback、vehiclealarm,andsoon.
Secondly,thekeytechnologieswhichtheremotemonitoringsystemofthevehicle
requiresareintroducedinthepaper.TheyareAndroidsystem,GeographicInformation
System（GPS）,3rd-generation（3G）
System（GIS）,
Global
Positioning
wireless
communicationstechnology,andsoon.Accordingtotheworkingprincipleofthesekeytechnologies,theoverallarchitectureofthesystemisdesigned,andmeanwhile,thefunctionofeachmoduleisprovided.
Thirdly,basedontheoverallarchitectureofthesystem,thehardwareandsoftwareofthesystemaredesigned.ThedesignofvehicledataacquisitionterminaliscompletedwhichbasesonAndroidSmartphone,ELM327,andtheOn-BoardDiagnostics（OBD）systemofthevehicle.Browse/Server（B/S）structureisusedtobuildthemonitoring
centerserver.Meanwhile,J2EEischoseasthesoftwaredevelopmentplatform.Andthe
III
重庆大学硕士学位论文
softwaredevelopmentofthesystemiscompletedbyusingtheMVCpattern.
Fourthly,SQLServer2005isusedtodevelopthecenterdatabaseofthesystem.Accordingtothedatawhichthesystemneeds,theconceptualdesign,thelogicdesignandthephysicalimplementationofthecenterdatabasehavebeencompleted.Thedatamanagementofthewholesystembecomesinformatizationandscientization.
Fifthly,combiningthefunctionalrequirementsoftheremotemonitoringsystemofthevehicle,thefunctionofeachmoduleisachievedbyprogramming.Theinterfaceofthesystemisdevelopedviathecharacteristicsofhuman-computer,inorderthatusersareconvenienttooperateit.Finally,wecarriedoutrealvehicletestofthesystem,andcompletedthehardwareandsoftwareconfigurationofthesystem.Then,thesystemrealizedthefunctionofreal-timeacquisitionofvehicledataandwirelesstransmission,
dataanalysis,trackdisplay,andsoon.
Keywords:
AndroidSmartphone,OBD-Ⅱ,centraldatabase,B/Sarchitecture,
remotemonitoring
IV
目
录
目
录
中文摘要I
英文摘要III
1绪
论1
1.1论文的目的和意义1
1.2国内外发展现状2
1.2.1国外发展现状2
1.2.2国内发展现状5
1.3论文研究的主要内容7
1.4本章小结8
2车辆远程监控系统的相关技术与系统架构9
车辆远程监控系统的关键技术9
2.1.1Android简介9
2.1.2地理信息系统GIS概述10
2.1.3GPS卫星定位技术12
2.1.4无线通信技术13
系统的总体方案设计16
2.2.1系统的架构16
2.2.2系统工作原理16
系统各部分的主要功能17
2.3.1车载终端17
2.3.23G无线通信网络17
2.1
2.2
2.3
2.3.3
2.3.4
2.3.5
监控中心服务器17
监控中心软件18
客户端18
本章小结18
2.4
3车辆远程监控系统的软硬件平台设计19
3.1系统性能需求分析19
3.2系统硬件平台设计与选型19
3.2.1车载终端数据采集模块20
3.2.2监控中心服务器的搭建26
3.3系统软件平台设计27
V
重庆大学硕士学位论文
3.3.1系统开发平台介绍28
3.3.2数据传输30
3.3.3监控中心的设计33
3.4本章小结34
4中心数据库的设计35
4.1数据库的选择35
4.2中心数据库概念模型设计36
4.2.1中心数据库的需求分析37
4.2.2中心数据库的概念结构设计38
4.3中心数据库的实现40
4.3.1中心数据库的逻辑结构设计40
4.3.2中心数据库物理结构的实现42
4.4本章小结46
5车辆远程监控系统的实现与测试47
5.1用户登录模块47
5.2系统主界面的设计与实现49
5.3GIS操作模块49
5.3.1百度地图API50
5.3.2电子地图初始化50
5.3.3电子地图的操作51
5.4
车辆监控模块53
5.4.1车辆定位53
5.4.2实时监控54
5.4.3轨迹回放56
5.4.4车辆报警57
数据管理模块59
5.5.1数据的存储59
5.5.2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63
5.6.1测试的硬件平台63
5.6.2系统的运行结果65
5.6.3系统的性能分析67
本章小结68
5.5
5.6
5.7
6结论与展望69
VI
目
录
6.1
6.2
论文总结69
展望70
谢71
致
参考文献73
附
录77
作者在攻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77
A.
B.
VII
重庆大学硕士学位论文
VIII
1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、交通拥堵也越来越突出，这些问题直接影响着社会的发展和人民的生活和生命财产安全[1]。
同时，利用车辆作案和以车辆作为犯罪对象的案件日益增多，由于车辆的机动性，犯罪分子快速作案、逃离现场、藏匿赃物，这为公安民警破案，取证带来了极大的困难[2]。
另外，出租车公司、物流公司、公交公司、特种车辆如公安110、急救中心120、银行运钞101、消防119等单位对各自车辆的调度、监管要求也越来越高。
尤其是近年来随着家庭私人用中高档车辆数量
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