鮑萍萍，陳光,，王朋,，王鵬輝

　?。|華大學 信息科學與技術學院 上海 201620）

　　摘要：針對傳統(tǒng)的在VC++平臺上實現(xiàn)的GPS定位數(shù)據(jù)的提取與存儲系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足系統(tǒng)的實時性和可靠性等需求,，以及軟件方面存在擴展性、兼容性,、移植性差等問題,，運用GPS定位技術、多線程串口通信處理技術和數(shù)據(jù)庫存儲訪問技術,，應用Java語言編寫,，在Eclipse開發(fā)工具上設計并實現(xiàn)了一套GPS定位數(shù)據(jù)的實時提取與存儲系統(tǒng),。測試結果表明，該系統(tǒng)運行穩(wěn)定,，實驗數(shù)據(jù)有效可靠，達到了預期的目標,。

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

0引言

　　隨著衛(wèi)星導航定位技術的發(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航定位系統(tǒng)，其全方位,、全天候、全時段,、高精度等特點使得GPS的應用遙遙領先。其原理是用戶通過GPS接收機接收衛(wèi)星信號,，結合地理信息系統(tǒng)對信號進行處理,，從而獲得用戶所需的經(jīng)緯度、速度等信息,，最終實現(xiàn)導航和定位 ［1］。而GPS接收機中的數(shù)據(jù)提取與存儲是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++平臺上實現(xiàn),，其擴展性、移植性,、兼容性差。為改善其性能,，2003年王緩緩等人［2］對GPS定位數(shù)據(jù)進行提取,，增強了系統(tǒng)的擴展性和兼容性，但仍然存在數(shù)據(jù)不能實時接收,、同步處理及存儲等問題。2006年李新源等人基于Java語言的GPS接收機的串口通信程序設計［3］,，整個系統(tǒng)結構雖然較為清晰,，但其只是實現(xiàn)了GPS數(shù)據(jù)的提取，對數(shù)據(jù)的存儲并未研究,。

　　為改善已有GPS定位數(shù)據(jù)的提取與存儲功能，有效提高數(shù)據(jù)的可靠性和實時性等要求,，本文基于Java的跨平臺性、開放性與面向對象等特點［3］,，運用GPS定位技術、多線程串口通信編程技術和數(shù)據(jù)庫存儲技術,，設計了一套GPS定位數(shù)據(jù)的提取與存儲系統(tǒng),。該系統(tǒng)能實時地接收、處理和存儲GPS數(shù)據(jù),。

1系統(tǒng)組成

　　GPS定位數(shù)據(jù)的提取與存儲系統(tǒng)主要包括GPS串口通信和GPS數(shù)據(jù)存儲兩部分,，其結構圖如圖1所示。圖1系統(tǒng)架構圖其中,，GPS串口通信部分主要實現(xiàn)多線程編程、串口的打開,、串口數(shù)據(jù)的接收、提取處理與串口的關閉等操作,；GPS數(shù)據(jù)存儲部分實現(xiàn)將提取處理后的數(shù)據(jù)保存在MySQL數(shù)據(jù)庫中 ［24］,。

2GPS串口通信

　　傳統(tǒng)的用Java實現(xiàn)串口通信通常采用串口API，它以獨立jar包的方式提供一個標準擴展［5］,。此系統(tǒng)中，采用串口和并口通信的開源Java類庫RXTX,，其提供了多操作系統(tǒng)下的兼容javax.comm串口通信包API的實現(xiàn)。在Windows操作系統(tǒng)下,，包含3個文件：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及相應的驅動類接口。系統(tǒng)在串口通信前,，必須對串口驅動程序裝載。其串口操作流程圖如圖2所示［6］,。

　　2.1多線程技術

　　對串口進行操作的過程中，為提高CPU的使用效率,，系統(tǒng)采用了多線程處理技術，很好地滿足了多任務和實時性的需求［78］,。

　　Java有兩種實現(xiàn)多線程的方式：一是創(chuàng)建一個類繼承Thread類,，并重寫run()方法；二是實現(xiàn)Runnable接口,。本文采用繼承Thread類的方式實現(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)存儲線程,，系統(tǒng)的關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GPS串口數(shù)據(jù)接收之前,，必須明確GPS接收機的數(shù)據(jù)接收格式［24］。GPS接收機遵守NEMA0183標準協(xié)議,，該協(xié)議內容包含GPS定位的經(jīng)緯度、速度,、日期時間、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”幀格式進行數(shù)據(jù)的提取處理,。

　　在進行數(shù)據(jù)接收前，首先打開串口并進行參數(shù)設置,。然后，調用數(shù)據(jù)接收線程中的類實例方法對串口數(shù)據(jù)進行接收,。為保證數(shù)據(jù)的可靠性和實時性,，系統(tǒng)中設置了串口事件監(jiān)聽器。其部分關鍵代碼如下,，數(shù)據(jù)接收結果圖如圖3所示。

　?。?）串口數(shù)據(jù)提取處理

　　在成功接收GPS數(shù)據(jù)串后,，要對其解析，轉化成相應的格式,。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MYMGPRMC包含的GPS定位信息進行提?。蛔詈?，對數(shù)據(jù)作進一步的處理運算并保存在GpsData對象中，提高了代碼的健壯性,。為了簡化問題,，本文只提取出日期時間、經(jīng)緯度,、狀態(tài)、速度信息［9］,。其部分關鍵代碼如下所示［2］，數(shù)據(jù)提取處理圖如圖4,、圖5所示,。

3數(shù)據(jù)庫存儲

　　對GPS定位數(shù)據(jù)進行提取處理后,，需要將數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫中,，方便后期的使用。本設計將GPS定位數(shù)據(jù)存儲部分作為后臺數(shù)據(jù)庫,，不僅作為定位數(shù)據(jù)的容器，同時還可以隨時隨地地訪問數(shù)據(jù)庫與進行增,、刪、改,、查等操作［4］。

　　在本系統(tǒng)中,，將靈活可靠的MySQL作為后臺數(shù)據(jù)庫,，應用JDBC技術連接數(shù)據(jù)庫,。下面從數(shù)據(jù)庫的配置設計、存儲和互聯(lián)來實現(xiàn)高效可靠的數(shù)據(jù)存儲,。

　　3.1數(shù)據(jù)庫的配置與數(shù)據(jù)表的設計

　　對MySQL數(shù)據(jù)庫操作前，需要對其配置,。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,，在MySQL中，需要新建一個數(shù)據(jù)庫命名為mydb1,，并添加一張數(shù)據(jù)表gpsdata用于存儲GPS定位數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)表的列分別命名為日期時間datetime,、定位狀態(tài)status、緯度latitude,、經(jīng)度longitude、速度speed,，并設置相應的列屬性,，允許為NULL。

　　3.2數(shù)據(jù)的存儲與互聯(lián)

　　數(shù)據(jù)的存儲與互聯(lián)技術是存儲系統(tǒng)設計的核心,。本設計中定義了兩個核心類：JdbcUtils工具類和JdbcUtilsImpl類,。其中，JdbcUtils類主要用于實現(xiàn)加載配置文件,、加載驅動類與獲取連接操作；JdbcUtilsImpl類主要用于向數(shù)據(jù)庫中存儲GPS數(shù)據(jù),、數(shù)據(jù)表的更新、釋放等,。其部分關鍵代碼如下所示，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結論

　　本系統(tǒng)在Eclipse開發(fā)環(huán)境下,，結合MySQL數(shù)據(jù)庫技術,，對GPS定位數(shù)據(jù)進行接收和提取處理,，并將其存入數(shù)據(jù)庫中，以供開發(fā)者后期使用,。其中，系統(tǒng)中利用了Java中的多線程技術,，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,，系統(tǒng)中加入了數(shù)據(jù)存儲部分,，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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