郭亞東

【摘要】? ? 研究低場(chǎng)景關(guān)聯(lián)位置監(jiān)控應(yīng)用實(shí)現(xiàn)方案，基于物聯(lián)網(wǎng)體系模型設(shè)計(jì)平臺(tái)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了用戶自主管理位置監(jiān)控應(yīng)用場(chǎng)景，平臺(tái)高效、安全、便捷。其中位置采集終端集成4/5G無線通信模組，使用ElasticSearch搭建位置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)搜索引擎，采用響應(yīng)式框架實(shí)現(xiàn)Web管理系統(tǒng)，基于跨平臺(tái)基礎(chǔ)框架（Ionic）設(shè)計(jì)移動(dòng)端應(yīng)用。平臺(tái)設(shè)計(jì)方案創(chuàng)新性實(shí)現(xiàn)多場(chǎng)景位置監(jiān)控應(yīng)用。

【關(guān)鍵字】? ? 多場(chǎng)景位置監(jiān)控? ? 數(shù)據(jù)緩存? ? 云平臺(tái)基礎(chǔ)設(shè)施

引言：

依托“十三五”時(shí)期國(guó)家對(duì)信息化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略布局，我國(guó)在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云基礎(chǔ)設(shè)施、人工智能、5G通信等新興技術(shù)方面取得了顯著進(jìn)步和成就，信息化應(yīng)用已經(jīng)深入到政務(wù)、工業(yè)、交通、物流等各個(gè)行業(yè)，工業(yè)生產(chǎn)、民生服務(wù)越來越網(wǎng)絡(luò)化、移動(dòng)化、智能化。在產(chǎn)業(yè)運(yùn)行、個(gè)人生活中對(duì)位置監(jiān)控應(yīng)用有需求的場(chǎng)景越來越多，研究便捷高效、智能安全、低場(chǎng)景關(guān)聯(lián)的位置監(jiān)控平臺(tái)具有重要意義。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)位置監(jiān)控與業(yè)務(wù)場(chǎng)景低關(guān)聯(lián)的應(yīng)用平臺(tái)，滿足一個(gè)平臺(tái)適用多種業(yè)務(wù)。

一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

多場(chǎng)景位置監(jiān)控應(yīng)用平臺(tái)設(shè)計(jì)包括位置采集、大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)訪問服務(wù)、互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用管理系統(tǒng)、移動(dòng)端應(yīng)用，如圖1所示。結(jié)合5G無線通信、云平臺(tái)基礎(chǔ)設(shè)施、分布式服務(wù)應(yīng)用、跨平臺(tái)移動(dòng)端應(yīng)用等新技術(shù)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)“傳統(tǒng)位置監(jiān)控”向新型人工智能方向的轉(zhuǎn)變。平臺(tái)包括融合北斗/GPS雙模位置采集、5G無線通信技術(shù)的設(shè)備[1]，基于云平臺(tái)基礎(chǔ)設(shè)施（HUAWEICLOUD）搭建的大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)訪問服務(wù)，采用前后端分離架構(gòu)的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用管理系統(tǒng)，采用跨平臺(tái)技術(shù)框架（Ionic）設(shè)計(jì)的移動(dòng)端應(yīng)用[2]。實(shí)現(xiàn)位置監(jiān)控與應(yīng)用場(chǎng)景解構(gòu)，提高位置監(jiān)控的智能化程度，從而減少因位置跟蹤欠缺引起的人身安全、財(cái)產(chǎn)損失等事故，為位置監(jiān)控與業(yè)務(wù)場(chǎng)景的解耦提供應(yīng)用工具。

二、位置采集終端設(shè)計(jì)

位置采集終端融合北斗/GPS雙模位置采集、硬件開發(fā)、嵌入式應(yīng)用、5G通信等多種智能硬件應(yīng)用開發(fā)技術(shù)，結(jié)構(gòu)如圖2所示。集成北斗/GPS雙模位置采集模塊和5G通信終端，進(jìn)行北斗/GPS聯(lián)合定位，采用北斗/GPS雙模定位在系統(tǒng)完備性、時(shí)鐘精度、定位精度方面擁有更強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。終端集成第五代蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)（5th generation wireless systems，簡(jiǎn)稱5G），選用高性能5G模組，向下兼容4G網(wǎng)絡(luò)，提高無線通信可靠性，通過實(shí)踐豐富5G應(yīng)用場(chǎng)景。使用場(chǎng)景低關(guān)聯(lián)的位置數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，形成終端狀態(tài)異常檢測(cè)、位置緩存功能的解決方案。

終端設(shè)備應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)包括：

1.終端硬件集成電路設(shè)計(jì)。

2. 5G通信模組在多場(chǎng)景位置監(jiān)控領(lǐng)域應(yīng)用的解決方案。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)PUBLISH/SUBSCRIBE機(jī)制以完成基于5G無線通信的位置數(shù)據(jù)上傳目標(biāo)[3]。對(duì)終端設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行定期檢測(cè)，異常情況啟動(dòng)位置緩存策略，故障恢復(fù)后啟動(dòng)重發(fā)機(jī)制，解決位置監(jiān)控丟包的問題，優(yōu)化定位數(shù)據(jù)連續(xù)率，以滿足多場(chǎng)景應(yīng)用對(duì)位置監(jiān)控的要求。

3.北斗/GPS雙模傳感器與主控芯片通信驅(qū)動(dòng)，終端設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸過程為通過北斗/GPS天線接收定位信號(hào)，通過串口傳輸至主控芯片，經(jīng)過解析計(jì)算出采集時(shí)間、方向、經(jīng)緯度等定位數(shù)據(jù)，再通過5G通信模塊傳輸至數(shù)據(jù)中心。驅(qū)動(dòng)要實(shí)現(xiàn)根據(jù)NMEA0183協(xié)議解析計(jì)算雙模定位數(shù)據(jù)，區(qū)分雙模定位數(shù)據(jù)協(xié)議幀（BDGSV/GPGSV），運(yùn)行不同的結(jié)構(gòu)程序處理，確保有效解析雙模定位數(shù)據(jù)[4]。

4.設(shè)備檢測(cè)，定期運(yùn)行檢測(cè)任務(wù)檢測(cè)包括電池、無線信號(hào)等影響設(shè)備工作的關(guān)鍵模塊。

三、管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于云平臺(tái)基礎(chǔ)設(shè)施（HUAWEICLOUD）搭建大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)訪問服務(wù)，使用ElasticSearch作為大數(shù)據(jù)平臺(tái)的實(shí)時(shí)聯(lián)機(jī)分析處理（LOAP）框架，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、查詢、聚合服務(wù)，深入理解數(shù)據(jù)隱含知識(shí)。研究無線通信數(shù)據(jù)上傳協(xié)議，設(shè)計(jì)消息傳輸Topic進(jìn)行終端標(biāo)識(shí)，實(shí)現(xiàn)大量設(shè)備連接。

應(yīng)用前后端分離架構(gòu)理念開發(fā)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用管理系統(tǒng)，研究多場(chǎng)景位置監(jiān)控應(yīng)用業(yè)務(wù)流程解決方案，根據(jù)前后端分離架構(gòu)理念對(duì)應(yīng)用管理系統(tǒng)進(jìn)行拆分，實(shí)現(xiàn)去中心化，規(guī)避復(fù)雜度積累問題，提供服務(wù)平臺(tái)高容錯(cuò)率。研究秘鑰生成（Generation）、分發(fā)（Distribution）、驗(yàn)證（Verification）技術(shù)，進(jìn)行用戶位置授權(quán)訪問集成，實(shí)現(xiàn)位置共享功能。采用響應(yīng)式框架實(shí)現(xiàn)Web管理系統(tǒng)，提供多設(shè)備兼容的用戶管理交互系統(tǒng)。Web管理系統(tǒng)主要包括以下功能模塊，智能儀表盤模塊，對(duì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果進(jìn)行可視化，向用戶展示度量信息和關(guān)鍵指標(biāo);監(jiān)控模塊實(shí)時(shí)顯示所有終端位置、設(shè)備狀態(tài)、應(yīng)用場(chǎng)景，定時(shí)進(jìn)行定位數(shù)據(jù)預(yù)警監(jiān)測(cè)，對(duì)異常定位啟動(dòng)警告通知流程，可進(jìn)行歷史軌跡查看;設(shè)備管理模塊，對(duì)設(shè)備進(jìn)行添加、編輯、刪除綁定關(guān)系操作，可查看設(shè)備使用記錄，有限展示用戶信息，用于在異常警告時(shí)聯(lián)系用戶;用戶模塊，添加、編輯、刪除用戶，在用戶角色管理頁(yè)面編輯用戶角色，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)不同級(jí)別的開放度管理;權(quán)限管理模塊，三級(jí)權(quán)限設(shè)計(jì)，包括超級(jí)管理員、操作者、運(yùn)營(yíng)者，超級(jí)管理員擁有系統(tǒng)最高級(jí)別權(quán)限，操作者不配置用戶管理和權(quán)限管理模塊，運(yùn)營(yíng)者不配置用戶管理、權(quán)限管理、設(shè)備管理中的添加和編輯功能，主要開放數(shù)據(jù)查看功能，滿足日常運(yùn)營(yíng)使用要求。為增加監(jiān)控地圖顯示窗口尺寸，將導(dǎo)航欄設(shè)計(jì)為可伸縮模式，布局在頁(yè)面左側(cè)。

移動(dòng)端應(yīng)用采用跨平臺(tái)技術(shù)框架（Ionic）設(shè)計(jì)，具備多平臺(tái)（Android/IOS）適用特性。設(shè)計(jì)移動(dòng)端交互流程，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景管理、位置關(guān)聯(lián)分享[5]、位置監(jiān)控預(yù)警、設(shè)備管理功能，用戶具有高度自主的權(quán)限決定位置數(shù)據(jù)用途。對(duì)數(shù)據(jù)聚合分析輸入設(shè)備狀態(tài)檢查、監(jiān)控預(yù)警流程中進(jìn)行決策分析。移動(dòng)端應(yīng)用部分頁(yè)面如圖3所示。

四、結(jié)束語(yǔ)

多場(chǎng)景位置監(jiān)控應(yīng)用平臺(tái)融合智能硬件應(yīng)用開發(fā)、5G無線通信技術(shù)、大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)訪問服務(wù)、漸進(jìn)式Web框架、跨平臺(tái)移動(dòng)端應(yīng)用開發(fā)技術(shù)。位置采集終端實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)聽，支持?jǐn)嗑W(wǎng)位置數(shù)據(jù)緩存，保障了被監(jiān)控物品位置軌跡連續(xù)性;大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)訪問服務(wù)基于開源框架Elasticsearch搭建，滿足大數(shù)據(jù)量級(jí)的實(shí)時(shí)查詢統(tǒng)計(jì)，支撐對(duì)位置數(shù)據(jù)進(jìn)行聚合挖掘數(shù)據(jù)知識(shí);Web管理系統(tǒng)和移動(dòng)端應(yīng)用提供友好的交互界面實(shí)現(xiàn)位置監(jiān)控和場(chǎng)景管理。

平臺(tái)設(shè)計(jì)方案為位置監(jiān)控應(yīng)用智能化、云平臺(tái)化研究提供最佳實(shí)踐案例，未來平臺(tái)優(yōu)化主要側(cè)重于位置采集終端小型化、提升續(xù)航能力和位置數(shù)據(jù)精度方向。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1]吳必造，楊亞軍，張辛波.基于5G技術(shù)的高可靠數(shù)據(jù)傳輸終端的設(shè)計(jì)[J].信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全， 2021，40（08）：78-83.

[2]黎茂林，王天鑫，魏嵩，閆冉，宿世博，陳曉宇.跨平臺(tái)移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)技術(shù)研究[J].網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用， 2021，（03）：33-34.

[3]李想.物聯(lián)網(wǎng)發(fā)布/訂閱系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].成都：電子科技大學(xué)，2019.

[4]李金龍，王 冰，王愛兵，朱恩慧，袁紅月.北斗/GPS雙頻載波相位單點(diǎn)定位模型及精度分析[J].導(dǎo)航定位與授時(shí)， 2021，8（04）：120-128.

[5] Carvalho Kevin，Granjal Jorge.Security and Privacy for Mobile IoT Applications Using Blockchain[J].Sensors. 2021，21（17）：1-22.