鮑萍萍，陳光，王朋，王鵬輝

　?。|華大學(xué) 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)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(shù)、多線程串口通信處理技術(shù)和數(shù)據(jù)庫存儲訪問技術(shù)，應(yīng)用Java語言編寫，在Eclipse開發(fā)工具上設(shè)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(jié)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(yù)期的目標(biāo)。

　　關(guān)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(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、全時段、高精度等特點使得GPS的應(yīng)用遙遙領(lǐng)先。其原理是用戶通過GPS接收機接收衛(wèi)星信號，結(jié)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(dǎo)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(shè)計［3］，整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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?qū)ο蟮忍攸c［3］，運用GPS定位技術(shù)、多線程串口通信編程技術(shù)和數(shù)據(jù)庫存儲技術(shù)，設(shè)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(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(guān)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(biāo)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(yīng)的驅(qū)動類接口。系統(tǒng)在串口通信前，必須對串口驅(qū)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(shù)

　　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(shù)，很好地滿足了多任務(wù)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(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(biāo)準協(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(shè)置。然后，調(diào)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(shè)置了串口事件監(jiān)聽器。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。

　?。?）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(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MYMGPRMC包含的GPS定位信息進行提取；最后，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(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(shè)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(yīng)用JDBC技術(shù)連接數(shù)據(jù)庫。下面從數(shù)據(jù)庫的配置設(shè)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(shè)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(shè)置相應(yīng)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(shù)是存儲系統(tǒng)設(shè)計的核心。本設(shè)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(qū)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(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開發(fā)環(huán)境下，結(jié)合MySQL數(shù)據(jù)庫技術(shù)，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(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，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。

參考文獻

　?。?］ 張帥帥, 崔紅霞. GPS數(shù)據(jù)的采集提取和顯示［J］. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報, 2013(25):2223.

　　［2］ 王緩緩, 李虎. 用Java實現(xiàn)GPS全球定位系統(tǒng)定位數(shù)據(jù)的提?。跩］. 計算機與現(xiàn)代化, 2004(11):8991.

　?。?］ 李新源, 趙樹法, 魏宗壽，等. 基于Java語言的GPS接收機的串口通信程序設(shè)計［J］. 鐵路計算機應(yīng)用, 2007, 16(5):46.

　?。?］ 徐涴砯, 陳光, 高孟茹. GPS船舶試航數(shù)據(jù)提取與存儲系統(tǒng)的開發(fā)［J］. 微型機與應(yīng)用, 2013，32(23)：8689.

　?。?］ 丁振凡, 王小明, 鄧建明,等. 基于Java的串口通信應(yīng)用編程［J］. 微型機與應(yīng)用, 2012, 31(13):8486.

　?。?］ 牛立, 王景中. GPS導(dǎo)航數(shù)據(jù)提取的設(shè)計與研究［J］. 微型機與應(yīng)用, 2010, 29(20):13.

　　［7］ 李良, 朱善安. 基于Java的串口通信［J］. 電子器件, 2007, 30(2)：714716，720.

　?。?］ 吳金鋒, 劉偉平, 黃紅斌. Java串口通信數(shù)據(jù)采控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)［J］. 微計算機信息, 2010, 26(10):6566.

　?。?］ 袁林, 曹杰. 利用VC++實現(xiàn)GPS全球定位系統(tǒng)定位數(shù)據(jù)的提取［J］. 現(xiàn)代電子技術(shù), 2004, 27(24):105107.