彭小男 李文金 蘇凱雄

摘要：利用當(dāng)下流行的漸進式JavaScript框架Vue和Leaflet地圖組件，構(gòu)建一套穩(wěn)定、易用、用戶體驗好的多功能北斗定位可視化監(jiān)控平臺。從前端軟件架構(gòu)以及前后端交互機制出發(fā)，通過將北斗設(shè)備獲取的原始WGS84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為國測局GCJ02坐標(biāo)，實現(xiàn)了北斗終端的實時監(jiān)控、歷史軌跡回放等功能;針對歷史軌跡回放中存在的位置點偏移與路徑折線的問題，引人路徑匹配和軌跡插值算法，提高了歷史軌跡回放的準(zhǔn)確性與運動軌跡的平滑性。

關(guān)鍵詞：Vue;leaflet地圖;北斗定位;路徑匹配;軌跡插值

中圖分類號：TP399 文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）13-0028-03

1背景

傳統(tǒng)的位置服務(wù)平臺功能單一，且依賴于服務(wù)器性能，通常未能給用戶帶來很好的可視化體驗。隨著技術(shù)的發(fā)展，前端工程化以及前后端分離的開發(fā)方式已漸成潮流。通過選擇一套合適的前端框架來進行前端工程的開發(fā)，可以有效提高系統(tǒng)性能和用戶體驗。Vue是目前平臺前端頁面開發(fā)的主流框架，采用自底向上增量開發(fā)的設(shè)計，可使得前端開發(fā)更便捷。為了使北斗設(shè)備更好地與具體行業(yè)應(yīng)用結(jié)合，使北斗數(shù)據(jù)得到更為充分地利用，拓展出較為豐富的內(nèi)容，本文設(shè)計和實現(xiàn)了基于Vue框架的北斗定位可視化監(jiān)控平臺。

從工程應(yīng)用對交互展現(xiàn)體驗的需求出發(fā)，采用Vue框架對前端系統(tǒng)進行設(shè)計與實現(xiàn)。為提高用戶交互體驗，將車輛的位置信息及行駛軌跡實時、動態(tài)、直觀地顯示在Leaflet地圖上。在軌跡回放設(shè)計中，通過引入路徑匹配算法和軌跡插值算法，提高了在地圖上還原車輛原始行駛路徑的準(zhǔn)確性，以及軌跡顯示和動態(tài)回放的平滑性。

2系統(tǒng)總體設(shè)計

2.1系統(tǒng)軟件架構(gòu)

圖1中，持久層用于存儲相關(guān)的前端資源以及后端返回有關(guān)位置信息的數(shù)據(jù);傳輸層實現(xiàn)內(nèi)部數(shù)據(jù)的傳遞分發(fā);服務(wù)層提供平臺的核心業(yè)務(wù)功能，封裝有主要的業(yè)務(wù)邏輯;應(yīng)用層包含應(yīng)用到的視圖組件、驗證工具和插件等，封裝交互邏輯。分層式結(jié)構(gòu)將數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用邏輯分層獨立管理，在該架構(gòu)下開發(fā)北斗定位監(jiān)控可視化平臺，使層次結(jié)構(gòu)更加明確，后期維護更為便利，提高模塊復(fù)用性，降低代碼耦合性。

2.2前后端交互機制

前后端交互過程如圖2所示，以進入監(jiān)控中心頁面為例。

系統(tǒng)前端頁面采用動態(tài)獲取路由的方式，在平臺中每個用戶綁定相應(yīng)角色，角色授權(quán)相應(yīng)的可執(zhí)行操作。用戶根據(jù)用戶名與密碼登入系統(tǒng)，后端數(shù)據(jù)庫根據(jù)不同登人用戶的角色驗證后返回Token以及相應(yīng)的路由，從而生成菜單。在監(jiān)控中心中選擇需要獲取位置的終端，前端將終端號作為參數(shù)用iQueryAjax向后端發(fā)送異步請求，后臺服務(wù)根據(jù)請求的范圍在mysql數(shù)據(jù)庫中進行空間查詢，并把結(jié)果以JSON格式字符串的形式返回給前端進行解析，包括經(jīng)度、維度、速度和方向等，然后將其位置數(shù)據(jù)在Leaflet地圖上展示。

3算法設(shè)計

在對監(jiān)控對象的歷史位置點進行軌跡回放中，由于在中國國內(nèi)使用谷歌地圖所獲取的經(jīng)緯度經(jīng)過了加偏處理，為了提高定位精度，需要將北斗獲取的WGS84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為國測局GCJ02坐標(biāo)。

3.1坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

3.2路徑匹配

當(dāng)定位軌跡點出現(xiàn)偏差，會造成軌跡回放不能準(zhǔn)確地還原車輛行進的路線，通過路徑匹配算法解決位置點偏移的問題。以偏離點為圓心，以R為半徑建立緩沖區(qū)。路徑匹配是指從緩沖區(qū)篩選出來的道路集中篩選出匹配的目標(biāo)道路，并將偏離點投影到匹配的目標(biāo)道路對應(yīng)點上，原理如圖3所示。

具體的實現(xiàn)步驟為：

1）將緩沖區(qū)篩選出來的道路分別離散成一系列點集合，如點集合A和B。

3.3軌跡插值

軌跡插值算法在確保插值有效的前提下，盡可能地減少了定位次數(shù)，從而降低實際應(yīng)用系統(tǒng)的成本㈣。

4監(jiān)控可視化功能實現(xiàn)

4.1實時監(jiān)控

圖5為終端監(jiān)控界面，Leaflet增加了AJAX技術(shù)，實現(xiàn)在不需要刷新整個頁面的情況下更新頁面內(nèi)容，在地圖上用戶可通過選擇地圖刷新時間來自動獲取設(shè)備的實時位置。在搜索區(qū)，用戶可以選擇組織和設(shè)備名稱來獲取終端設(shè)備，將返回的數(shù)據(jù)以樹狀圖的形式展現(xiàn)出來。當(dāng)用戶勾選樹狀圖中的終端設(shè)備，在右側(cè)的Leaflet地圖中顯示出該設(shè)備對應(yīng)經(jīng)緯度的最新實時位置點。并且用戶點擊地圖上的marker時，觸發(fā)popup彈框功能，信息框顯示設(shè)備的終端編號、定位時間、數(shù)據(jù)來源、經(jīng)緯度等基本信息。

4.2軌跡回放

本平臺將設(shè)計好的路徑匹配和插值算法封裝成代碼插件，用戶前端操作回放功能時，通過選擇時間段和終端設(shè)備，利用設(shè)計好算法的插件對軌跡點數(shù)進行增密處理，還原車輛的歷史行駛軌跡，并將從服務(wù)端獲取到的位置數(shù)據(jù)處理后在Leaflet地圖上進行動畫回放。實現(xiàn)效果圖如6所示。

5結(jié)束語

平臺以北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位服務(wù)需求為背景，從平臺總體架構(gòu)、前端框架以及平臺前后端交互機制出發(fā)，通過使用Vue框架和Leaflet地圖實現(xiàn)一個提供實時監(jiān)控、軌跡回放等多功能的車輛位置服務(wù)平臺，能夠準(zhǔn)確地對裝有北斗的車輛進行位置監(jiān)控，具有較高的可靠性和穩(wěn)定性，并且通過對平臺前端進行優(yōu)化處理，給用戶帶來更好的可視化體驗。作為基于北斗系統(tǒng)的工程應(yīng)用，在一定程度上促進了北斗在民用領(lǐng)域的進一步拓展與推廣。