基于GPS的定位、追踪和调度系统的设计与实现

论文摘要

随着科技的发展,原来只运用于军方的GPS(全球定位系统)技术开始民用化。借助全球定位技术,人们可以很容易对目标进行定位、追踪,甚至调度。但GPS数据只是一个原料,能接收GPS数据并不表示就能得到人性化的服务。如何运用GPS技术,设计一套定位、追踪和调度系统是一项复杂的工程,这正是本文的主要研究目的。定位、追踪和调度系统要满足最本质的需求是定位,定位包括当前实时位置定位和历史位置定位。这意味系统要存储用户大量的GPS数据,实时性则要求系统具有高速的处理能力。在定位的基础上能够扩展出很多相关的服务,如超速警报、悬停警告、区域监控、以及查找离给定地址最近的目标等。同时,由于掌握了位置和时间信息,调度系统能够提供精确的调度。本文成功的研究和设计出采用哈希文件组织的高性能GPS数据存储系统。该系统具有4倍Oracle的写入性能和一倍多的读性能,实现了双机互备机制,并且具备向更大集群扩展的能力。同时该系统应用了一系列先进的软件技术,如非阻塞IO、线程池、任务队列等。研究和设计出警报计算系统,该系统实现了主从服务器机制。研究和实现了采用地图分块技术的RGC地址缓存系统。开发了里程计算系统,并成功的把和GPS信息相关的几个服务器进行集成。研究和开发了WEB子系统和WebService子系统。在WEB子系统,系统采用了AJAX(异步JavaScript和XML)技术来增强用户的体验。在WebService子系统,本文阐述了如何在Axis上快速开发出WebService。文章最后重点介绍如何对系统进行测试,并对测试结果做了研究和分析,尤其对子系统的性能问题进行了研究和分析,并提出了解决方案。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究目标和论文组织
• 第二章 系统功能性和非功能性需求分析
• 2.1 功能性需求分析
• 2.1.1 查询手机用户的当前位置
• 2.1.2 查询离指定地址最近的手机用户
• 2.1.3 查询手机用户的历史运动
• 2.1.4 消息分发系统
• 2.1.5 警报（Alert）系统
• 2.1.6 地址（Address）簿管理
• 2.1.7 工作（Job）系统
• 2.1.8 表单（Form）系统
• 2.1.9 报表（Report）系统
• 2.1.10 管理系统
• 2.2 非功能性需求分析
• 第三章 系统的架构分析和设计
• 3.1 系统粗粒度成分分析
• 3.2 系统的进一步细分
• 第四章 关键子系统的设计和实现
• 4.1 GPS 服务器
• 4.1.1 使用数据库来存储和查询GPS 数据
• 4.1.2 基于哈希算法的文件储存系统
• 4.1.3 IO 失败的处理
• 4.1.4 双机备份机制
• 4.1.5 使用队列提高响应速度
• 4.1.6 使用线程池加快查询速度
• 4.1.7 自己做序列化减少传输数据大小和提高传输性能
• 4.1.8 使用非阻塞的IO 来增加系统的扩展性（scalable）
• 4.2 警报服务器
• 4.2.1 规则模块
• 4.2.2 计算引擎模块
• 4.2.3 GPS 数据分发模块
• 4.2.4 主从服务器机制
• 4.2.5 与GPS 服务器的集成
• 4.3 里程服务器
• 4.4 RGC 服务器（经纬度解析服务器）
• 4.4.1 RGC 服务器的原理
• 4.4.2 RGC 服务器文件缓存的建立
• 4.5 事件服务器
• 4.6 WEB 系统
• 4.6.1 使用B/S 架构的WEB 系统的优点
• 4.6.2 AJAX 技术
• 4.6.3 WEB 系统功能
• 4.6.4 WEB 系统的总体设计
• 4.7 集成子系统
• 4.7.1 集成方案的选择
• 4.7.2 WebService 技术和具体的实施方案
• 第五章 系统测试
• 5.1 系统环境
• 5.2 系统测试
• 5.2.1 GPS 服务器性能测试
• 5.2.2 RGC 服务器性能测试
• 5.2.3 集成子系统的测试
• 第六章 总结和展望
• 6.1 本文工作总结
• 6.2 定位、追踪和调度系统的展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录