網際網路環境下監控移動目標的系統及方法
2023-06-22 01:18:11 2
專利名稱：網際網路環境下監控移動目標的系統及方法
技術領域：
本發明涉及一種監控移動目標的系統和方法，尤其涉及一種在網際網路環境下實時監控移動目標的系統和方法。
背景技術：
隨著網際網路技術、無線通信技術、3S技術，即遙感、地理信息系統(GIS)、全球定位系統的發展以及相關協議的制定和標準化，通過通信網絡實時獲取移動終端，如PDA(個人數字助理)、車載終端、手機等的位置信息，並在Internet(網際網路或網際網路)環境下通過電子地圖平臺為不同領域的用戶提供相應的服務，已經成為當前包括智能交通、物流管理、醫療救助等在內的眾多領域應用需求的熱點。
衛星導航定位技術(包括GPS、俄羅斯的GLONASS、歐洲的「伽利略」計劃、中國的「北鬥一號」衛星等)中，採用GPS衛星進行定位具有覆蓋廣(全球定位)、技術成熟、產品性能穩定等特點，在目前的移動目標監控系統的衛星定位方式中佔絕對優勢。
無線通信網絡是移動目標監控系統的數據通信平臺，各種無線通信技術(目前包括GSM、GPRS和CDMA)中，GSM網絡因其具有覆蓋範圍廣、技術成熟、可直接利用、成本低等優點，是目前移動目標監控系統中應用最為廣泛和成熟的首選通信方式。儘管作為第2.5代無線移動通信技術的通用分組無線業務(GPRSGeneral Packet Radio Service)和作為第3代無線移動通信技術的碼分多址(CDMACode Division Multiple Access)與GSM網的簡訊息方式相比，具有高速傳輸、按流量計費、數據保密等優點，因而更有利於適應實時性要求高、高速移動環境以及超大規模移動目標監控的需求，然而採用GPRS作為移動目標監控系統的數據通信平臺，存在覆蓋範圍不夠廣泛、過渡成本高、網絡開銷大的問題，而CDMA技術本身仍有待於進一步成熟。
網絡地理信息系統(WebGIS)作為網際網路與傳統GIS結合發展的產物，已經逐步取代傳統GIS成為處理位置相關信息的主流技術。
傳統的GPS/GSM移動目標監控系統集成了GPS、GSM、GIS技術，圖1是現有技術中監控移動目標的系統示意圖。其工作原理是移動終端內置的GPS接收機可全天候實時計算該目標運動狀態信息(包括經度、緯度、行駛速度、行駛方向等信息)，當移動目標接收到來自監控中心的監控命令之後，移動目標將通過無線通信網絡自動回傳運動狀態信息或命令確認信息。監控中心接收到來自移動目標的運動狀態信息之後會進行解析處理，並將位置信息經過坐標轉換後創建一個獨立的圖層，疊加在背景電子地圖上顯示。在現有的技術中，一般提供兩種GSM簡訊息通信方式(都基於TCP/IP協議)一種屬於「點對點」簡訊息服務模式，即通過無線GSM數據機連接監控伺服器端計算機串口的方式收發簡訊息。這種方式成本低，無需申請，開發周期短，維護也相對容易。但是，其缺點是數據吞吐量小，會帶來通訊瓶頸，適合於移動目標規模相對較小的應用。另一種模式屬於「點對中心」簡訊息服務模式，通過網際網路簡訊息網關接口(ISMG)進行簡訊息通訊，這種方式的優點是延時小(一般在2～10秒範圍內)，可以容納大規模移動目標的情況，缺點是網絡開銷較大，需要路由和申請IP位址。
隨著網絡通訊技術的發展，GPS衛星網、GSM通信網、網際網路三網合一是一種必然趨勢。傳統的移動目標監控系統不僅具有上述的不足，而且，由於其在監控端採用單機或區域網方式，邏輯獨立的功能模塊在物理結構上部署於一臺計算機或一個區域網內，這樣既限制了多用戶的異地、並發訪問，也不符合網絡技術發展的必然趨勢。因此需要一種對現有的移動目標監控系統的應用進行擴展或將GPS、GSM、WebGIS集成在網際網路中的移動目標監控系統。
發明內容
本發明的主要目的是提供一種在網際網路環境下實時監控移動目標的系統及方法，即為不同領域的用戶提供一種簡捷、實用、可靠、高效的管理、監控和調度的專業手段。
為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，本發明提供了一種基於網際網路的實時監控移動目標的系統，其採用GSM網作為無線通信平臺，移動終端是配備GPS接收設備的可移動單元，移動終端和監控端之間通過GSM簡訊息方式實現雙向數據傳輸，監控端採用三層Browser/Server(瀏覽器/伺服器)模式構建。
根據本發明提供的基於網際網路的實時監控移動目標的系統可分為監控伺服器端(監控中心)和監控客戶端，其特徵在於，所述監控伺服器端包括業務邏輯層和數據層，所述業務邏輯層包括ESMEs(ESMEsExternal ShortMessage Entities)代理伺服器和GPSInfo(GPS信息)伺服器，所述ESMEs代理伺服器接收移動目標的狀態信息，所述GPSInfo伺服器對所接收的移動目標的狀態信息進行解析和/或轉換處理，並將所處理後的結果傳給所述ESMEs代理伺服器，所述ESMEs代理伺服器將所述處理後的結果傳給所述監控客戶端進行顯示。
根據本發明，所述監控伺服器端還可包括WebGIS伺服器，所述WebGIS伺服器用來提供地圖數據服務，所述監控客戶端為普通瀏覽器，所述數據層包括地圖資料庫、GPS信息資料庫和用戶和移動目標資料庫。
根據本發明，所述業務邏輯層還包括Web伺服器，用於提供所述監控伺服器端到所述監控客戶端的Internet服務。
根據本發明的另一方面，提供一種在網際網路環境下監控移動目標的方法，用於下述的系統，包括監控客戶端和監控伺服器端，所述監控伺服器端包括數據層、ESMEs代理伺服器和GPSInfo伺服器，所述ESMEs代理伺服器接收移動目標的狀態信息，並通過所述GPSInfo伺服器在對所接收的移動目標的狀態信息進行解析和/或轉換處理後傳給所述監控客戶端進行顯示，其中，所述方法包括1)所述監控客戶端向所述ESMEs代理伺服器提交對所述移動目標進行監控的監控請求；2)所述ESMEs代理伺服器根據所述請求向所述監控客戶端提供保存於所述數據層中的所述移動目標的相關信息，或3)向所述移動目標發送控制命令；4)所述移動目標接收到所述控制命令後，根據所述控制命令向所述ESMEs代理伺服器回傳其運動狀態信息；5)所述ESMEs代理伺服器通過所述GPSInfo伺服器在將接收到的所述運動狀態信息進行解析或轉換後，將所述解析或轉換後結果傳給所述監控客戶端。
根據本發明的實時監控移動目標的系統是將GPS、GSM、WebGIS集成在Internet中的移動目標監控系統。其採用了B/S模式，監控伺服器端採用分布式結構，其允許邏輯獨立的功能模塊在物理上獨立出來，客戶端可以是在任何地方、以任何方式接入Internet的終端設備。這樣，可以滿足不同權限的多個用戶同時訪問多個移動目標的運動狀態。而且，監控伺服器端只執行查詢，從數據層中得到需要的數據後發送到客戶方。由瀏覽器上的Java Applet、ActiveX完成進行後面的工作，並把處理結果顯示給用戶。
圖1是現有技術中監控移動目標的系統示意圖；圖2是本發明的一個實施例的實時監控移動目標的系統示意圖；圖3是本發明的一個實施例的實時監控移動目標的方法示意圖；圖4描述了移動目標網絡監控信息系統的數據流圖；圖5是本發明的一個實施例的移動目標監控頁面示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的特徵及技術內容進行詳細說明。附圖僅供參考與說明用，不是對本發明的限制。
圖2所示是根據本發明一個實施例的實時監控移動目標的系統示意圖。如圖2所示，根據本發明的一個實施方式的實時監控移動目標的系統採用GSM網作為無線通信平臺。移動終端是配備GPS接收設備的可移動單元。移動終端和監控端之間通過GSM簡訊息方式實現雙向數據傳輸。監控端採用三層Browser/Server(瀏覽器/伺服器)模式構建，可以分為監控伺服器端(監控中心)和監控客戶端。監控客戶端也被稱為表現層，主要為用戶提供接口的功能。可以使用通用的瀏覽器(Browser)如微軟公司的網絡瀏覽器IE實現。監控客戶端可通過從Web Server(Web伺服器)下載GIS Java Applet(GIS的Java應用程式)來支持地圖矢量圖形數據的顯示和操作。監控伺服器端可包括業務邏輯層和數據層。其中，業務邏輯層包含Web伺服器和應用伺服器(Application Server)。Web伺服器支持網際網路信息服務(IIS)和個人WEB服務(PWS)，用以提供監控伺服器端到監控客戶端的網際網路服務。應用伺服器進一步包括外部短消息實體(ESMEsExternal Short Message Entities)代理伺服器、GPSInfo伺服器(GPSInfo Server，GPS信息伺服器)、WebGIS伺服器(WebGIS Server)和用戶代理伺服器(User Agent Server)。
其中，ESMEs代理伺服器支持短消息點對點(SMPPShort Message Peerto Peer)和中國移動點對點(CMPP)協議代理並具有消息處理功能，其主要用來負責監控伺服器端和短消息服務中心(SMSC)(圖3、4中未顯示)之間的雙向通信，以進一步和上述移動終端進行通信。此外，ESMEs代理伺服器通過用戶代理伺服器響應Web用戶的業務請求。
GPSInfo伺服器主要負責對ESMEs代理伺服器接收到的短消息進行解析、處理和存儲。WebGIS伺服器可提供常規的地圖數據服務，即完成GIS功能。用戶代理伺服器則實現常規的註冊用戶和移動目標或終端(例如車輛)信息的管理，實現用戶身份認證、註冊、修改、註銷等功能。
上述伺服器通過標準伺服器應用程式接口(Server API)與外界和/或在它們相互之間進行通信。
數據層包含地圖資料庫、GPS定位信息資料庫、用戶及移動目標信息資料庫、日誌文檔等。數據層的具體的數據組織方案可集成多種現有技術，如金字塔數據結構、分塊策略管理多級比例尺海量數據。
在本發明中，優選採用金字塔數據結構，即將數據進行分層組織，每一層的數據又分割成小的數據塊，從而形成了金字塔式的分塊數據組織模式。這種方式是本領域技術人員公知的，本發明不再贅述。採用這種方式，可以保證地圖的無級縮放和無縫漫遊操作。同時，可以降低計算機內存的消耗，加快計算機處理時間和節省網絡傳輸時間。在這裡，地圖資料庫、GPS定位信息資料庫、用戶及移動目標信息資料庫、日誌文檔等資料庫的結構都採用現有的技術，因此不再贅述。
圖3顯示了本發明一個實施方式的實時監控移動目標的方法。圖4顯示了移動目標網絡監控信息系統的信號/數據流示意圖。
在圖4中，採用不同的線型描述包括雙向指令數據流、GPS定位數據流、空間數據流、屬性數據流在內的各種數據的流向。由圖4可見，根據本發明一個實施方式的移動目標網絡監控信息系統的上行指令信息的流向為移動目標ESMEs代理伺服器→授權Web用戶，下行指令信息的流向為授權Web用戶→ESMEs代理伺服器→移動目標。監控客戶端的矢量圖形顯示和圖形操作可通過從Web伺服器下載GIS Java Applet來實現。此後，監控客戶端對地圖操作不需要伺服器的參與，因此監控客戶端具有較高的響應速度。
下面將參照圖3和圖4對發明的實時監控移動目標的方法進行示例性的描述。
首先通過用戶代理伺服器對Web用戶和移動目標的信息進行註冊，並將註冊的信息保存在用戶和移動目標資料庫中。
當監控客戶端用戶對移動目標進行監控時，通過Web伺服器向ESMEs代理伺服器提交請求。ESMEs代理伺服器監聽監控客戶埠，在接收到來自監控客戶端的請求後，就根據自定義的協議判斷該請求是「接收GPS信息」還是「發送監控命令」。具體地說，根據自定義的協議在來自監控客戶端的請求語句中設置一個標誌，例如，「RECV/SEND」，用來分別表明是接收GPS信號還是發送監控命令。與此同時，移動目標內置的GPS接收機全天候地實時計算該移動目標運動狀態信息，例如經度、緯度、移動速度、移動方向等信息。
ESMEs代理伺服器有兩方面的任務，這兩方面的任務是並行的。一方面ESMEs代理伺服器通過SMSC實時接收來自移動目標(如移動終端)的GPS信息，另一方面ESMEs代理伺服器監聽監控客戶埠，根據監控客戶端的兩種請求(即，接收GPS信息或發送監控命令)為監控客戶端提供服務，如果監控客戶端的請求是「接收GPS信息」，即上述判斷的結果是在上述請求語句中設置的標誌位為「RECV」，則ESMEs代理伺服器向監控客戶端提供存放在數據層中的移動終端的相關信息。如果監控客戶端的請求是「發送監控命令」，即上述判斷的結果是在上述請求語句中設置的標誌位為「SEND」，則ESMEs代理伺服器通過SMSC向移動終端發送控制命令。
在本發明中，移動目標以特定頻率向監控伺服器端發送其運動狀態信息。移動目標向監控伺服器端發送其運動狀態信息的方式可以是根據設置以固定時間間隔發送，或在移動目標發生移動時發送，也可以根據ESMEs代理伺服器的要求如監控命令發送該信息。以下移動目標根據ESMEs代理伺服器發出的監控命令發送運動狀態信息為例來說明。
當移動目標接收到ESMEs代理伺服器通過SMSC發送的監控命令後，移動目標將向ESMEs代理伺服器自動回傳其運動狀態信息或命令確認信息。例如，當移動目標接收到來自監控伺服器端的「改變回傳頻率」命令時，移動目標就會改變回傳頻率，並以改變後的回傳頻率向監控伺服器端傳送其運動狀態信息。另外，移動目標在接收到監控伺服器端的控制命令後，通常會回傳命令確認信息，例如，當監控伺服器端向移動終端設備發送詢問其電量的命令後，移動目標會回傳其電量狀態。
ESMEs代理伺服器在接收到由移動目標回傳的運動狀態信息後，通知GPSInfo伺服器對該信息進行解析、轉換。由於ESMEs代理伺服器接收到的由移動目標回傳的運動狀態信息是一串文本信息，如″＞RTKP002A1090F1292117433000000000000+399439962+1163009874+00225000190；ID＝10000002；*2D＜″因此，需要從這串文本解析出相關信息，如坐標，速度，方向等等。
GPSInfo伺服器根據接收到的文本信息格式，按照相應的協議(如上述文本屬於Trimble協議)進行解析、轉換，並將解析、轉換後的結果存儲到GPSInfo資料庫中和回傳給ESMEs代理伺服器。ESMEs代理伺服器在接收到經過GPSInfo伺服器程序解析和處理後的有效GPS定位數據後，通過用戶代理伺服器和Web伺服器返回給監控客戶端。
在該例中，由於監控客戶端接收到的移動終端的位置是WGS84的經緯度，而顯示的電子地圖可能採用的是例如北京54或西安80坐標系。因此，為了將移動終端的位置匹配在電子地圖上，監控客戶端首先需要將GPS定位數據在這兩種坐標系間採用常規方式進行坐標點的轉換，然後實時生成一個獨立圖層疊加在背景電子地圖上顯示，如圖5所示。在上述操作的過程當中，所有地圖數據服務是通過WebGIS伺服器來完成的。
在上述的處理的過程中所包含的WebGIS伺服器和GPSInfo伺服器與地圖資料庫、GPSInfo資料庫及用戶信息資料庫的存取處理步驟是本領域的公知技術，因此不再贅述。
以上所述只是本發明的優選實施例，不是對本發明的限制。所有根據本發明的說明書和附圖所作的等效變化，直接或間接運用在其它相關的技術領域，都涵蓋在本發明的專利權利要求範圍內。
權利要求
1.一種在網際網路環境下監控移動目標的系統，包括監控伺服器端和監控客戶端，其特徵在於，所述監控伺服器端包括業務邏輯層和數據層，所述業務邏輯層包括ESMEs代理伺服器和GPSInfo伺服器，所述ESMEs代理伺服器接收移動目標的狀態信息，所述GPSInfo伺服器對所接收的移動目標的狀態信息進行解析和/或轉換處理，並將處理後的結果回傳給所述ESMEs代理伺服器，所述ESMEs代理伺服器將所述處理後的結果傳給所述監控客戶端。
2.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述業務邏輯層還包括WebGIS伺服器，用於提供地圖數據服務。
3.如權利要求1或2所述的系統，其特徵在於，所述監控客戶端為通用瀏覽器。
4.如權利要求3所述的系統，其特徵在於，所述業務邏輯層還包括Web伺服器，用於提供所述監控伺服器端到所述監控客戶端的Internet服務。
5.如權利要求4所述的系統，其特徵在於，所述數據層包括地圖資料庫、GPSInfo資料庫和用戶和移動目標資料庫。
6如權利要求1到5中任一項所述的系統，其特徵在於，所述系統採用GSM網作為無線通信平臺，所述移動目標是配備有GPS接收設備的可移動單元，所述移動目標和所述系統之間通過GSM簡訊息方式實現雙向數據傳輸。
7一種在網際網路環境下監控移動目標的方法，使用所述方法的系統包括監控客戶端和監控伺服器端，所述監控伺服器端包括數據層、ESMEs代理伺服器和GPSInfo伺服器，所述ESMEs代理伺服器接收移動目標的狀態信息，並通過所述GPSInfo伺服器在對所接收的移動目標的狀態信息進行解析和/或轉換處理後傳給所述監控客戶端進行顯示，其中，所述方法包括1)所述監控客戶端向所述ESMEs代理伺服器提交對所述移動目標進行監控的監控請求；2)所述ESMEs代理伺服器根據所述請求向所述監控客戶端提供保存於所述數據層中的所述移動目標的相關信息；或3)所述ESMEs代理伺服器根據所述請求向所述移動目標發送控制命令；4)所述移動目標接收到所述控制命令後，向所述ESMEs代理伺服器回傳其運動狀態信息；5)所述ESMEs代理伺服器通過所述GPSInfo伺服器在將接收到的所述運動狀態信息進行解析或轉換後，將所述解析或轉換後結果傳給所述監控客戶端。
8.如權利要求7所述的方法，其特徵在於，所述ESMEs代理伺服器根據在所述監控請求中設置的標誌位的信息來執行步驟2)或3)。
9.如權利要求7所述的方法，其特徵在於，在所述步驟5)中還包括將所述解析或轉換後的結果保存到所述數據層的步驟。
10.如權利要求7到9中任一項所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括所述ESMEs代理伺服器從所述移動目標實時接收GPS信息。
全文摘要
本發明公開了一種網際網路環境下監控移動目標的系統及方法，所述系統包括監控伺服器端和監控客戶端，其特徵在於，所述監控伺服器端包括業務邏輯層和數據層，所述業務邏輯層包括ESMEs代理伺服器和GPSInfo伺服器，所述ESMEs代理伺服器接收移動目標的狀態信息，所述GPSInfo伺服器對所接收的移動目標的狀態信息進行解析和/或轉換處理，並將處理後的結果回傳給所述ESMEs代理伺服器，所述ESMEs代理伺服器將所述處理後的結果傳給所述監控客戶端進行顯示。本發明可實現多用戶的異地、並發訪問，能夠滿足網絡技術發展的需要。
文檔編號H04Q7/22GK1859225SQ200510070139
公開日2006年11月8日 申請日期2005年4月30日 優先權日2005年4月30日
發明者劉冬林, 陳飛翔, 張建兵 申請人:北京中遙地網信息技術有限公司