基于大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)下的寵物尋跡與定位追蹤系統(tǒng)

孔夢秋 殷文 葉榮廣

摘要：隨著定位技術(shù)的快速發(fā)展，GPS定位成為目前使用最廣泛的定位技術(shù)，同時移動定位技術(shù)的應用范圍也越來越廣泛。隨著智能互聯(lián)時代的到來，這些智能設備服務對象已不再僅限于人類，也催生了市場動物智能硬件誕生的環(huán)境。本系統(tǒng)主要應用了通信技術(shù)，如GPRS的通信與微型計算機，物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合以及信號處理、神經(jīng)網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)挖掘、云計算、并行計算等先進技術(shù)，從而實現(xiàn)復雜環(huán)境采集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、傳輸數(shù)據(jù)等功能。

關(guān)鍵詞：GPS定位系統(tǒng) 通信技術(shù) 物聯(lián)網(wǎng) 大數(shù)據(jù)

隨著智能互聯(lián)時代的到來，智能手環(huán)、自動洗碗機、智能眼鏡等一系列智能概念化的高科技產(chǎn)品開始普及開來，給我們的生活帶來了極大的便利。然而，這些智能設備服務對象已不再僅限于人類，開始向市場的各個細分化發(fā)展。智能化趨勢的快速發(fā)展，催生了市場動物智能硬件誕生的環(huán)境，但到目前為止，我國都尚未出現(xiàn)動物智能硬件的明星產(chǎn)品。目前，對于動物GPS智能定位產(chǎn)品正面臨一個新的發(fā)展機遇。一是市場行業(yè)并未有相關(guān)產(chǎn)品出現(xiàn)，市場存在非常大競爭機會。其次，目前已有的動物GPS智能定位產(chǎn)品市場還未形成。目前我國寵物市場的主要規(guī)模集中在寵物日常用品上，未來包括寵物智能穿戴、寵物美容、寵物保險等新興產(chǎn)品和服務將會為我國寵物產(chǎn)業(yè)增添新的看點。

1、 系統(tǒng)概述

在分析國內(nèi)外GPS定位技術(shù)的基礎之上，結(jié)合寵物定位產(chǎn)品的實際需求，設計了基于Android平臺的GPS定位傳輸系統(tǒng)，整個系統(tǒng)由主控模塊、GSM/GPRS模塊、GPS模塊、LCD顯示模塊、串口操作模塊和手機APP客戶端等幾個部分組成。GPS定位和GSM/GPRS網(wǎng)絡定位雙定位終端的設計思想是集成GPS和GSM/GPRS網(wǎng)絡定位兩種定位方式。該定位終端收到定位請求之后，實時獲取GPS提供的經(jīng)緯度、速度、時間等GPS信息和GSM/GPRS網(wǎng)絡提供的位置服務信息，并以短消息或者GPRS上網(wǎng)的形式發(fā)送給請求位置的手機或者監(jiān)控中心。

接收機端的軟件主要完成上電后系統(tǒng)的初始化，對各個模塊的檢測，接收GPS模塊傳來的GPS消息，接收GSM/GPRS模塊傳來的定位請求、定位消息并且通過GSM/GPRS模塊把定位消息發(fā)送給位置請求方。

監(jiān)控中心主要實現(xiàn)對GPS和GSM/GPRS集成的定位系統(tǒng)中的各個定位終端的控制和跟蹤，它能主動向系統(tǒng)中各個定位終端發(fā)送位置請求，并且獲取各個終端的位置消息，解析出GPS消息中的經(jīng)緯度、時間、速度等值以及GSM網(wǎng)絡定位消息，并且通過軟件界面顯示，供用戶察看。同時手機APP客戶端會在社區(qū)服務端實時公布失蹤狗狗的信息、失主信息和獎勵金額，方便用戶與失主溝通和聯(lián)系。

2、界面模塊

2.1硬件的總體設計

該定位系統(tǒng)由控制單元MCU（Micro Controller Unit）、GPS定位模塊、GSM模塊、LCD顯示模塊和電源模塊組成，如圖2-1所示。在加電啟動完成初始化之后，如果用戶以短消息的形式向該定位終端發(fā)送定位請求，終端將同時通過GPS定位模塊和GSM模塊獲取位置信息，并將位置信息編制成短消息發(fā)送給位置請求方。GPS模塊完成接收GPS消息的功能，GSM模塊完成網(wǎng)絡定位和短消息接收和發(fā)送的功能。

通過程序控制GPRS模塊實際上就是利用與GPRS模塊相關(guān)的AT指令連接網(wǎng)絡，并且成功傳輸數(shù)據(jù)。所以正確理解并掌握GPRS部分的AT指令是GPRS模塊部分的核心問題。

目前，網(wǎng)絡定位功能是由網(wǎng)絡服務提供商提供的服務，并且將該服務功能集成在SIM卡上。所以要實現(xiàn)網(wǎng)絡定位，就是要利用STK提供的AT指令對SIM卡進行操作。而對GSM/GPRS模塊的STK部分的編程開發(fā)，就是通過與STK相關(guān)的AT指令發(fā)送定位請求和接收定位消息。

2.2手機客戶端軟件設計

手機客戶端主要分為狗狗位置實時定位、位置地圖在線導航、狗狗社區(qū)服務等三大部分。通過內(nèi)置在狗狗項圈里的GPS模塊和GPRS通訊模塊，將狗狗的位置實時傳輸?shù)接脩舻氖謾C客戶端中。同時，用戶可以通過社區(qū)服務發(fā)布、傳播狗狗走失的信息，以便于更多的用戶實現(xiàn)多點搜尋，為找回愛狗提高幾率。

手機客戶端設計流程如圖2-2：

2.3技術(shù)關(guān)鍵點及創(chuàng)新點

1、定位盲區(qū)減少

GPS定位雖然能實現(xiàn)全球范圍內(nèi)的實時定位，但是在室內(nèi)，接收機無法接收到GPS信號，從而無法定位；但是一般室內(nèi)GSM/GPRS信號則比較良好，接收機就可以通過GSM網(wǎng)絡實現(xiàn)定位?；贕PS和GSM/GPRS的定位系統(tǒng)可以克服GPS定位信號微弱和GSM/GPRS網(wǎng)絡定位精度不高的缺點，而綜合了這兩個定位方式的優(yōu)點。做到了優(yōu)勢互補。

2、實現(xiàn)“遙控”

GSM/GPRS網(wǎng)絡能將位置信息傳送到遠端，或者傳輸給手機用戶，或者傳輸給控制中心，從而實現(xiàn)報警、監(jiān)控以及調(diào)配等功能。并且遠端的用戶或者控制中心能夠主動向定位終端發(fā)送消息，對定位終端進行在線配置、工作模式修改等操作，實現(xiàn)對移動定位終端的“遙控”。

圖2-2手機客戶端設計流程圖

3、提高了單一定位系統(tǒng)的定位精度和定位效率

基于GPS和GSM/GPRS的定位系統(tǒng)的定位精度和效率可以采用兩種定位方式中較高的一個。用戶在發(fā)出位置請求后會很快得到GSM/GPRS網(wǎng)絡位置消息，同時，定位終端會將GPS和GSM/GPRS的位置消息都傳輸給用戶或者控制中心，控制中心自動選擇準確度更高的消息。此外控制中心會通過電子地圖匹配、位置校正等技術(shù)，得到精度很高的位置消息。

3、產(chǎn)品特點

1、 GPRS/GPS實時遠距離地圖位置信息顯示及反饋。

該定位終端收到定位請求之后，實時獲取GPS提供的經(jīng)緯度、速度、時間等GPS信息和GSM/GPRS網(wǎng)絡提供的位置服務信息，并以短消息或者GPRS上網(wǎng)的形式發(fā)送給請求位置的手機或者監(jiān)控中心。

2、 雙向信息傳送，APP向項圈牌LED發(fā)送主人信息。

項圈牌離APP距離超過設定值自動向APP報警。APP設置距離限定值，當硬件自動超過設定報警距離時向APP自動報丟失，當寵物走丟時，APP向項圈牌發(fā)送寵物及用戶聯(lián)系信息，設置自動震動，向外呼叫等其余報警方式

3、 寵物社區(qū)服務。

給寵物走失一個完善的平臺，也為寵物用戶交流提供一個官方的平臺，給寵物走失進行懸賞機制，大大減少懸賞成本，提高信息交流交換的有效率。同時也可將此社區(qū)作為寵物交流的平臺，我們將提供更多線下寵物免費服務及線下交流等服務，提高有寵物人群的信息融匯度。

4、建立寵物走失信息云平臺。？

建立注冊用戶的寵物云平臺，將所有用戶寵物信息整合，與社會中其他寵物走丟認領的渠道進行匹配，將他人發(fā)現(xiàn)的寵物與云平臺寵物信息匹配。及時找到丟失寵物，同時拓寬找尋渠道的范圍，提高找尋丟失寵物的效率。

4、總結(jié)

目前，只是通過對飼主和寵物提出最基本、最原始的人工看護、避免寵物外出等手段。這種飼養(yǎng)方式存在影響寵物健康生長，對飼主有著約束性，很大程度的降低飼主等諸多問題。這種低科技、低效率的尋狗方式，在時間、精力、資金方面都有自身不足，并不能實時有效的找到失散寵物狗，是一種資源的浪費。所以，對于動物GPS智能定位產(chǎn)品正面臨一個新的發(fā)展機遇。一是市場行業(yè)并未有相關(guān)產(chǎn)品出現(xiàn)，市場存在非常大競爭機會。

參考文獻：

【1】胡小平.自主導航理論與應用[M].長沙：國防科技大學出版社，2002.

【2】安 東，崔中興.組合INS /GPS系統(tǒng)設計方法及其工程實現(xiàn)[ J].航空電子技術(shù)，1997

【3】于培慶 . 基于移動定位技術(shù)的物流運輸管理系統(tǒng)[J]. 中國市場，2007.