高精度差分在高德地圖上的多點實時定位

李庭威　王峰　汪進　夏佩　邱文添　龍保任　李學(xué)易

摘要：為了將高精度差分位置信息顯示在高德地圖上，通過搭建基于Python的服務(wù)器讀取rtklib傳來的位置信息，提取出經(jīng)緯度并傳給瀏覽器。通過編寫基于JavaScfipt的HTML文件，調(diào)用高德地圖API，利用AJAX技術(shù)，在地圖上實時更新測量點的位置。實驗結(jié)果實現(xiàn)了多點高精度差分定位的可視化。

關(guān)鍵詞：rtklib；Python服務(wù)器；高德地圖；JavaScript；實時定位

1背景

GPS（Global Positioning svstem）全球定位系統(tǒng)現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，可以提供覆蓋全球的導(dǎo)航以及定位服務(wù)。高精度的GPS測量必須要采用載波相位觀測值。RTK定位技術(shù)基于載波相位觀測值，能夠?qū)崟r地提供測量點的三維定位坐標(biāo)，而且可以精確到厘米級。

本項目用到的RTKLIB是日本東京海洋大學(xué)（Tokyo University of Marine Science and Technology）開發(fā)的開源程序包，供標(biāo)準(zhǔn)的GNSS全球?qū)Ш较到y(tǒng)使用。高德地圖是高德軟件開發(fā)的一款免費在線導(dǎo)航產(chǎn)品，被廣泛應(yīng)用于智能手機和電腦上。由于RTKLIB一次只能輸出一個信號，所以本項目通過打開多個RT—KLIB窗口并設(shè)置不同的輸出端口，傳給基于Python開發(fā)的多線程后臺。為了能在智能手機和電腦上都能實時顯示定位點的位置，本項目開發(fā)了適用于多平臺多終端的前端頁面，并利用AJAX（Asynchronous Javascript And XML，異步的Javascript與XML技術(shù)），使得不用刷新頁面也能在瀏覽器頁面的高德地圖中實時更新位置。

2高德地圖多點實時定位的實現(xiàn)

2.1搭建基于Python的服務(wù)器

Python是一種面向?qū)ο?、直譯式的電腦程序語言。它包含了一組功能完備的標(biāo)準(zhǔn)庫，能夠輕松完成很多常見的任務(wù)。本項目主要用到了Bottle框架。Bottle是一個簡單高效的遵循WSGI的微型python Web框架。說微型，是因為它只有一個文件。本項目用了Bottle框架的Route和Server特性，Route能把請求映射到函數(shù)，建立簡潔動態(tài)的URLs。在瀏覽器請求URL的時候，bottle框架會根據(jù)URL調(diào)用與之相應(yīng)的函數(shù)，然后將函數(shù)的返回值發(fā)送到瀏覽器。打開RTKLIB并設(shè)置好端口后，需要將數(shù)據(jù)傳給Python后臺，這里需要用到TCP（傳輸控制協(xié)議）和IPf網(wǎng)際協(xié)議）。所以在Python中需要用到socket編程?？梢韵葎?chuàng)建TCP/IP套接字并綁定本地端口（RTKLIB傳送數(shù)據(jù)來的端口），然后接收從指定端口傳送過來的數(shù)據(jù)。

因為要接受多個RTKLIB端口傳送過來的數(shù)據(jù)，所以這一步驟需要重復(fù)幾次。由于RTKLIB里的經(jīng)緯度格式與高德地圖中的不相同，所以在這里需要對RTKLIB傳來的經(jīng)緯度信息進行轉(zhuǎn)化。通過在代碼中添加print語句，可以在窗口中實時顯示各點的經(jīng)緯度信息（本項目用到了3個點），如圖1所示。得到的經(jīng)緯度信息需要實時傳送給前端頁面，所以需要用到Pvthon的ison模塊。JSON是一種輕量級的數(shù)據(jù)交換語言，以文字為基礎(chǔ)，且易于讓人閱讀。盡管JSON是Javascript的一個子集，但JSON是獨立于語言的文本格式。Python的json模塊提供了一種很簡單的方式來編碼和解碼JSON數(shù)據(jù)，可以利用{son.dumps方法可以對簡單數(shù)據(jù)類型進行編碼，然后將編碼后的JSON數(shù)據(jù)返回給前端頁面。此外，在運行Pvthon后臺時，還需要綁定與前端頁面通信的本地端口并自動打開前端的HTML文件。

2.2編寫基于Javascfipt的HTML文件

JavaScript是一門面向?qū)ο蟮哪_本語言，被廣泛應(yīng)用于web應(yīng)用開發(fā)。它常被用來向網(wǎng)頁添加各種各樣的動態(tài)功能，讓用戶能享受到流暢美觀的瀏覽器頁面。為了提高編寫效率，本項目采用了JavaScript的jQuery框架。iQuery封裝了JavaScript常用的功能代碼，優(yōu)化了對HTML文檔的操作、事件的處理以及Ajax交互。我們利用iQuery框架可以很方便地獲取從Pvthon后臺傳來的json格式的數(shù)據(jù)。

為了提高網(wǎng)站的美觀度以及適應(yīng)各種大小的瀏覽器頁面，我們采用了時下流行的Bootstrap框架。Bootstrap來自Twitter，是最受歡迎的HTML、CSS和JS框架，用于開發(fā)響應(yīng)式布局、移動設(shè)備優(yōu)先的WEB項目。利用Bootstrap中的柵格系統(tǒng)可以輕松布局適應(yīng)多種屏幕的瀏覽器界面。我們還調(diào)用了Bootstrap中的字體和按鈕樣式，讓整個頁面看上去更美觀。

由于我們要在高德地圖上顯示出測量點的位置，所以必須要調(diào)用高德地圖JavaSeriptAPI，它是由iavaScript語言編寫的應(yīng)用程序接口。我們需要編寫在高德地圖中添加點的函數(shù)，這些點的圖標(biāo)可以從高德提供的網(wǎng)址上實時下載，為了區(qū)分不同測量點的序號，我們必須調(diào)用不同的圖標(biāo)。為了實時更新測量點的位置，我們調(diào)用了javaScript中的定時器函數(shù)，使得前端頁面每隔半秒就向后臺請求一次數(shù)據(jù)。為了能把所有測量點合理的全部顯示在瀏覽器視口中，我們寫了一個按鈕，點擊它可以調(diào)用高德地圖API中的setFitView函數(shù)，自動的縮放地圖，從而顯示所有測量點的位置。

2.3定位結(jié)果顯示

服務(wù)器和瀏覽器是通過HTTP（Hypertext Transfer Protocol，超文本傳輸協(xié)議）協(xié)議通信的。瀏覽器向服務(wù)器發(fā)送HTTP請求，服務(wù)器會在HTTP響應(yīng)中回送所請求的數(shù)據(jù)。所幸的是，使用Pvthon自帶的標(biāo)準(zhǔn)庫BaseHTTPServer就可以快速地搭建一個微型的HTTP服務(wù)器。搭建成功后，點擊最下方的地圖自適應(yīng)顯示按鈕，成功地把高精度差分測量點顯示在瀏覽器中了，如圖2所示。

3結(jié)束語

高精度差分能實現(xiàn)厘米級的定位，但是rtklib輸出的信息并不直觀。本項目通過編寫多線程的Pvthon服務(wù)器，從rtklib輸出的信息中提取出經(jīng)緯度，并傳送給瀏覽器。在編寫瀏覽器HTML文件時，我們采用了最新的Bootstrap框架，調(diào)用了高德地圖最新的API，將高精度差分測量點的位置信息直觀地顯示在了高德地圖上。