鮑萍萍，陳光,，王朋,，王鵬輝

　　（東華大學(xué) 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 上海 201620）

　　摘要：針對(duì)傳統(tǒng)的在VC++平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)的GPS定位數(shù)據(jù)的提取與存儲(chǔ)系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性等需求,，以及軟件方面存在擴(kuò)展性,、兼容性、移植性差等問(wèn)題,，運(yùn)用GPS定位技術(shù),、多線程串口通信處理技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)訪問(wèn)技術(shù)，應(yīng)用Java語(yǔ)言編寫(xiě),，在Eclipse開(kāi)發(fā)工具上設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套GPS定位數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)提取與存儲(chǔ)系統(tǒng),。測(cè)試結(jié)果表明，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有效可靠,，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。

　　關(guān)鍵詞：GPS,；多線程,；串口通信；數(shù)據(jù)存儲(chǔ),；Java

0引言

　　隨著衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)的發(fā)展，全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（Global Position System,，GPS）成為目前最為常用的一種導(dǎo)航定位系統(tǒng),，其全方位、全天候,、全時(shí)段,、高精度等特點(diǎn)使得GPS的應(yīng)用遙遙領(lǐng)先,。其原理是用戶通過(guò)GPS接收機(jī)接收衛(wèi)星信號(hào)，結(jié)合地理信息系統(tǒng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理,，從而獲得用戶所需的經(jīng)緯度,、速度等信息，最終實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航和定位 ［1］,。而GPS接收機(jī)中的數(shù)據(jù)提取與存儲(chǔ)是GPS定位中的重要組成部分,。

　　目前，GPS定位數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)大多數(shù)在VC++平臺(tái)上實(shí)現(xiàn),，其擴(kuò)展性,、移植性、兼容性差,。為改善其性能,，2003年王緩緩等人［2］對(duì)GPS定位數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，增強(qiáng)了系統(tǒng)的擴(kuò)展性和兼容性,，但仍然存在數(shù)據(jù)不能實(shí)時(shí)接收,、同步處理及存儲(chǔ)等問(wèn)題。2006年李新源等人基于Java語(yǔ)言的GPS接收機(jī)的串口通信程序設(shè)計(jì)［3］,，整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)雖然較為清晰,，但其只是實(shí)現(xiàn)了GPS數(shù)據(jù)的提取，對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)并未研究,。

　　為改善已有GPS定位數(shù)據(jù)的提取與存儲(chǔ)功能,，有效提高數(shù)據(jù)的可靠性和實(shí)時(shí)性等要求，本文基于Java的跨平臺(tái)性,、開(kāi)放性與面向?qū)ο蟮忍攸c(diǎn)［3］,，運(yùn)用GPS定位技術(shù)、多線程串口通信編程技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)技術(shù),，設(shè)計(jì)了一套GPS定位數(shù)據(jù)的提取與存儲(chǔ)系統(tǒng),。該系統(tǒng)能實(shí)時(shí)地接收、處理和存儲(chǔ)GPS數(shù)據(jù),。

1系統(tǒng)組成

　　GPS定位數(shù)據(jù)的提取與存儲(chǔ)系統(tǒng)主要包括GPS串口通信和GPS數(shù)據(jù)存儲(chǔ)兩部分,，其結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。圖1系統(tǒng)架構(gòu)圖其中,，GPS串口通信部分主要實(shí)現(xiàn)多線程編程,、串口的打開(kāi)、串口數(shù)據(jù)的接收,、提取處理與串口的關(guān)閉等操作,；GPS數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分實(shí)現(xiàn)將提取處理后的數(shù)據(jù)保存在MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)中 ［24］。

2GPS串口通信

　　傳統(tǒng)的用Java實(shí)現(xiàn)串口通信通常采用串口API，它以獨(dú)立jar包的方式提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展［5］,。此系統(tǒng)中,，采用串口和并口通信的開(kāi)源Java類(lèi)庫(kù)RXTX，其提供了多操作系統(tǒng)下的兼容javax.comm串口通信包API的實(shí)現(xiàn),。在Windows操作系統(tǒng)下,，包含3個(gè)文件：RXTXcomm.jar、rxtxParallel.dll和rxtxSerial.dll,，其提圖2串口通信流程圖供了通信用的Java API及相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)類(lèi)接口,。系統(tǒng)在串口通信前，必須對(duì)串口驅(qū)動(dòng)程序裝載,。其串口操作流程圖如圖2所示［6］,。

　　2.1多線程技術(shù)

　　對(duì)串口進(jìn)行操作的過(guò)程中，為提高CPU的使用效率,，系統(tǒng)采用了多線程處理技術(shù),，很好地滿足了多任務(wù)和實(shí)時(shí)性的需求［78］。

　　Java有兩種實(shí)現(xiàn)多線程的方式：一是創(chuàng)建一個(gè)類(lèi)繼承Thread類(lèi),，并重寫(xiě)run()方法,；二是實(shí)現(xiàn)Runnable接口。本文采用繼承Thread類(lèi)的方式實(shí)現(xiàn)多線程,，主要涉及串口數(shù)據(jù)接收線程,、數(shù)據(jù)提取處理線程、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)線程,，系統(tǒng)的關(guān)鍵是處理好線程之間的同步,、安全和死鎖［78］。

　　2.2多線程串口通信

　?。?）串口數(shù)據(jù)接收

　　在對(duì)GPS串口數(shù)據(jù)接收之前,，必須明確GPS接收機(jī)的數(shù)據(jù)接收格式［24］。GPS接收機(jī)遵守NEMA0183標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議,，該協(xié)議內(nèi)容包含GPS定位的經(jīng)緯度,、速度、日期時(shí)間,、地面航向,、衛(wèi)星狀況、磁偏角等信息,。本系統(tǒng)中,，使用NEMA0183協(xié)議中的“MYMGPRMC”幀格式進(jìn)行數(shù)據(jù)的提取處理。

　　在進(jìn)行數(shù)據(jù)接收前,，首先打開(kāi)串口并進(jìn)行參數(shù)設(shè)置,。然后，調(diào)用數(shù)據(jù)接收線程中的類(lèi)實(shí)例方法對(duì)串口數(shù)據(jù)進(jìn)行接收。為保證數(shù)據(jù)的可靠性和實(shí)時(shí)性,，系統(tǒng)中設(shè)置了串口事件監(jiān)聽(tīng)器。其部分關(guān)鍵代碼如下,，數(shù)據(jù)接收結(jié)果圖如圖3所示,。

　　（2）串口數(shù)據(jù)提取處理

　　在成功接收GPS數(shù)據(jù)串后,，要對(duì)其解析,，轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的格式。其思路如下：首先,，判斷數(shù)據(jù)串中是否含有“MYMGPRMC”數(shù)據(jù),，若存在，則截取MYMGPRMC包含的70 B數(shù)據(jù),；其次,，對(duì)MYMGPRMC包含的GPS定位信息進(jìn)行提取,；最后,，對(duì)數(shù)據(jù)作進(jìn)一步的處理運(yùn)算并保存在GpsData對(duì)象中，提高了代碼的健壯性,。為了簡(jiǎn)化問(wèn)題,，本文只提取出日期時(shí)間、經(jīng)緯度,、狀態(tài),、速度信息［9］。其部分關(guān)鍵代碼如下所示［2］,，數(shù)據(jù)提取處理圖如圖4,、圖5所示。

3數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)

　　對(duì)GPS定位數(shù)據(jù)進(jìn)行提取處理后,，需要將數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中,，方便后期的使用。本設(shè)計(jì)將GPS定位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分作為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù),，不僅作為定位數(shù)據(jù)的容器,，同時(shí)還可以隨時(shí)隨地地訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)與進(jìn)行增、刪,、改,、查等操作［4］。

　　在本系統(tǒng)中,，將靈活可靠的MySQL作為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù),，應(yīng)用JDBC技術(shù)連接數(shù)據(jù)庫(kù)。下面從數(shù)據(jù)庫(kù)的配置設(shè)計(jì)、存儲(chǔ)和互聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)高效可靠的數(shù)據(jù)存儲(chǔ),。

　　3.1數(shù)據(jù)庫(kù)的配置與數(shù)據(jù)表的設(shè)計(jì)

　　對(duì)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)操作前,，需要對(duì)其配置。配置信息封裝在dbconfig.properties配置文件中,，如圖6所示,。

　　本系統(tǒng)采用JDBC方式連接數(shù)據(jù)庫(kù)，在MySQL中,，需要新建一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)命名為mydb1,，并添加一張數(shù)據(jù)表gpsdata用于存儲(chǔ)GPS定位數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)表的列分別命名為日期時(shí)間datetime,、定位狀態(tài)status,、緯度latitude、經(jīng)度longitude,、速度speed,，并設(shè)置相應(yīng)的列屬性，允許為NULL,。

　　3.2數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與互聯(lián)

　　數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與互聯(lián)技術(shù)是存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心,。本設(shè)計(jì)中定義了兩個(gè)核心類(lèi)：JdbcUtils工具類(lèi)和JdbcUtilsImpl類(lèi)。其中,，JdbcUtils類(lèi)主要用于實(shí)現(xiàn)加載配置文件,、加載驅(qū)動(dòng)類(lèi)與獲取連接操作；JdbcUtilsImpl類(lèi)主要用于向數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)GPS數(shù)據(jù),、數(shù)據(jù)表的更新,、釋放等。其部分關(guān)鍵代碼如下所示,，圖7為數(shù)據(jù)存入情況,。

　　InputStream in = JdbcUtils.class.getClassLoader().getResourceAsStream("dbconfig.properties");

　　props = new Properties();

　　props.load(in);

　　Class.forName(props.getProperty("driverClassName"));

　　DriverManager.getConnection(props.getProperty("url"),props.getProperty("username"),props.getProperty("password"));

　　String sql = "INSERT INTO gpsdata VALUES(?,?,?,?,?)";

　　pstmt=con.prepareStatement(sql);pstmt.setString(1, gpsdata.getDatetime());

　　......

　　pstmt.setDouble(4, gpsdata.getSpeed());

　　pstmt.executeUpdate();

4結(jié)論

　　本系統(tǒng)在Eclipse開(kāi)發(fā)環(huán)境下，結(jié)合MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù),，對(duì)GPS定位數(shù)據(jù)進(jìn)行接收和提取處理,，并將其存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，以供開(kāi)發(fā)者后期使用,。其中,，系統(tǒng)中利用了Java中的多線程技術(shù)，將數(shù)據(jù)接收與提取處理高效地分離,，有效地提高了數(shù)據(jù)的處理能力,。同時(shí)，系統(tǒng)中加入了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分,，為數(shù)據(jù)的有效性和可靠性提供了保障,，更加體現(xiàn)了系統(tǒng)的整體性能,。

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