宋學(xué)彥等

摘要：該文首先對嵌入式操作系統(tǒng)進(jìn)行簡要介紹，然后根據(jù)Android平臺的結(jié)構(gòu)特點，對定位監(jiān)控系統(tǒng)做了兩部分的分析和設(shè)計。針對LBS的應(yīng)用場景做了部分實現(xiàn)，使用R語言對地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計。并且在Android平臺做了演示程序，包括界面設(shè)計，運(yùn)行邏輯，數(shù)據(jù)處理程序。另一部分是對監(jiān)控系統(tǒng)的做了部分自動學(xué)習(xí)算法的實現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：移動定位；Android監(jiān)控；自動學(xué)習(xí)；嵌入式操作系統(tǒng)

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）08-1722-03

Google于2007年11月5日宣布的基于Linux平臺的開源手機(jī)操作系統(tǒng)，由1inux+Java構(gòu)成的。它的架構(gòu)和工作原理決定了Android是目前最具可移植性的手機(jī)操作系統(tǒng)。它如今已經(jīng)滲透到各個行業(yè)，比如TV、智能家居、平板、遠(yuǎn)程作業(yè)、嵌入式等。目前以此系統(tǒng)為平臺并針對兒童安保的智能可穿戴設(shè)備是一個缺口，很少有人研究。

1 嵌入式操作系統(tǒng)介紹

嵌入式操作系統(tǒng)（Embedded Operating System，簡稱：EOS）是指用于嵌入式系統(tǒng)的操作系統(tǒng)。嵌入式操作系統(tǒng)是一種用途廣泛的系統(tǒng)軟件，通常包括與硬件相關(guān)的底層驅(qū)動軟件、系統(tǒng)內(nèi)核、設(shè)備驅(qū)動接口、通信協(xié)議、圖形界面、標(biāo)準(zhǔn)化瀏覽器等。嵌入式操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)嵌入式系統(tǒng)的全部軟、硬件資源的分配、任務(wù)調(diào)度，控制、協(xié)調(diào)并發(fā)活動。它必須體現(xiàn)其所在系統(tǒng)的特征，能夠通過裝卸某些模塊來達(dá)到系統(tǒng)所要求的功能。目前在嵌入式領(lǐng)域廣泛使用的操作系統(tǒng)有：嵌入式Linux、Windows Embedded、VxWorks等，以及應(yīng)用在智能手機(jī)和平板電腦的Android、iOS等。

2 研發(fā)背景

我國有900萬人患老年癡呆癥，每年30萬以上的速度遞增，很多患癡呆癥的老年人走出小區(qū)后就找不到回家的路。我國目前3-15歲兒童約為1.6億，每年有20萬兒童丟失，找到的卻寥寥無幾。中國寵物狗1.5億只，每個家庭每年平均花費(fèi)6000元，寵物丟失的事情屢屢發(fā)生?？墒忻嫔先狈τ行У慕鉀Q方法，老人的塑料手環(huán)、發(fā)光的寵物項圈、兒童胸牌，都無法有效的解提到的問題，該文主要研究通過嵌入式移動操作系統(tǒng)，結(jié)合BLS技術(shù)的給出一種可穿戴設(shè)備的研究方案。

3 定位監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計

3.1 定位技術(shù)

只要運(yùn)營商支持，GSM網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備都可以以編程方式獲取到當(dāng)前基站的一個唯一代碼，我們可以稱之為基站ID，或CellID。在一般的設(shè)備中，可能都存在一個類似如下的GetCurrentCellID（）方法的接口來提供當(dāng)前GSM蜂窩基站ID：

CellID = GetCurrentCellID（）；

通過這個接口獲取到CellID后，我們還需要根據(jù)這個CellID查出該蜂窩基站所在的具體地理坐標(biāo)。這時，我們可能就需要調(diào)用一些包含[CellID，地理坐標(biāo)]對應(yīng)關(guān)系的外部數(shù)據(jù)以確定相應(yīng)的地理坐標(biāo)。這個外部數(shù)據(jù)，通?？梢杂梢恍┑谌絎eb服務(wù)來提供。這些Web服務(wù)的接口可能類似于如下形式：

Position=GetPosition（CellID）；

TOA電波到達(dá)時間定位基本原理是得到Ti（i=1，2，3）后，由Ti*c得到設(shè)備到基站i之間的距離Ri，然后根據(jù)幾何只是建立方程組并求解，從而求得Location值。如下圖所示。

3.2 數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)處理

使用R語言對地圖數(shù)據(jù)做向量化處理。所謂向量化，是一種特殊的并行計算的方式，矩陣運(yùn)算：A + B；A %*% B。

向量化因其在計算過程中數(shù)據(jù)的前后不依賴的特點，是并行計算的天然先驅(qū)，一個用向量化實現(xiàn)的算法，必定是一個可以高度并行化的算法。gclus包中的cpairs（）函數(shù)提供了其變種。它可以重排矩陣中變量位置的選項，可以讓相關(guān)性更好的變量更靠近對角線。該函數(shù)還能對各個單元格進(jìn)行顏色編碼來展示變量間的相關(guān)性大小。該文主要用是用R語言繪制散點圖。其實繪制散點圖，用plot（x，y）散點圖矩陣R中至少有四種創(chuàng)建散點圖矩陣的實用函數(shù)。pairs（）函數(shù)可以創(chuàng)建基礎(chǔ)的散點圖矩陣。 部分?jǐn)?shù)據(jù)點的重疊會導(dǎo)致識別xy間關(guān)系變得異常困難?？梢允褂梅庀?、顏色和透明度來知名途中人一點上重疊點的數(shù)目。smoothScatter（）函數(shù)可利用核密度估計聲稱用顏色密度來表示店分布的散點圖。

最后通過通過檢測顏色的深度，判斷目標(biāo)所處位置的安全級別，當(dāng)安全系數(shù)值低于預(yù)設(shè)值，會觸發(fā)提醒系統(tǒng)。

3.3 界面設(shè)計

界面包括開始?xì)g迎界面、角色選擇界面、短信定位、地圖顯示、我去ta那等界面等，使用軟件時，監(jiān)護(hù)人模擬發(fā)送請求命令到兒童手機(jī)，兒童手機(jī)處理監(jiān)護(hù)人的不同的請求，并自動將處理結(jié)果返回給監(jiān)護(hù)人。如圖1所示。

3.4 功能演示

本系統(tǒng)圍繞兒童的位置安全，實現(xiàn)監(jiān)護(hù)人獲取兒童位置、地圖顯示、我去ta那、臨近提醒和安全圍欄這幾項功能。軟件的具體功能簡介如下：

短信定位：監(jiān)護(hù)人在發(fā)送短信定位之前，首先應(yīng)確保監(jiān)護(hù)人手機(jī)上填寫了正確的兒童手機(jī)號碼，在兒童手機(jī)上的兒童角色中正確填寫了監(jiān)護(hù)人的手機(jī)號碼。

地圖顯示：在監(jiān)護(hù)人成功發(fā)送短信定位請求，并收到兒童回執(zhí)短信之后，點擊即可將兒童位置顯示在地圖上。

臨近提醒：監(jiān)護(hù)人可以設(shè)置一點，當(dāng)兒童臨近該點時，兒童手機(jī)會發(fā)送短信給監(jiān)護(hù)人

安全圍欄：監(jiān)護(hù)人可以設(shè)置一個圓圈區(qū)域，當(dāng)兒童出了該范圍，監(jiān)護(hù)人會收到兒童已經(jīng)走出安全圍欄的短信提醒。

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