安卓端移动信息采集系统设计

摘 要

　　随着信息化时代进程的不断加速发展，对各类信息及时采集与掌握越来越重要，人们利用信息采集平台来实现对实时信息的跟进。传统的信息采集平台对信息的处理颇为被动，在如今信息高速运转与变化的今天，它早已不能满足人们快速获取并应用有效信息的需求。随着现代移动通信技术的成熟以及推送服务的普及，新型移动信息采集系统已经拥有完备的理论基础。本文深入分析并运用推送技术、移动通信技术、应用开发、定位与导航等技术，设计并实现了基于 Android 平台的高实时性、高效率的新型移动信息采集系统。

　　本文首先介绍了移动信息采集系统的研究背景与意义，分析了国内外研究现状，提出了新型移动信息采集系统的设计思想并完成论文工作安排。对论文工作中所用的主要技术进行了详细的介绍，主要包括 Android 应用开发、xmpp 协议、推送的实现方式以及定位与导航技术等。完成了基于 Android 的信息采集系统的需求分析与总体设计，同时对各个功能模块进行了详细的分析与设计。根据总体设计与各模块设计完成了推送服务器与客户端的实现。

　　经过测试本文设计并实现的系统运行良好，实现了推送用户管理，会话连接建立，信息内容展示，客户端信息上传，导航等预期功能。

　　关键词：信息采集；安卓；可扩展通讯和表示协议；定位

Abstract

　　With the continuous development of the information age, it is more and more important to collect and master all kinds of information. People use information acquisition platform to achieve real-time information acquisition and application. Traditional information acquisition platform for information processing is quite passive, in the present information and high-speed operation and change, it has long been unable to meet the needs of people to quickly obtain and apply information effectively. Now the new mobile information collection system has a complete theoretical basis with the maturity of the modern mobile communication technology and the popularization of the push service. In the thesis, we design and implement a new mobile information acquisition system, which is based on Android platform use the technology of push, mobile communication, application development, positioning and navigation.

　　In this thesis, I research and analyze the background and significance of mobile information acquisition system, analyzes the current situation of domestic and foreign research, puts forward the design idea of the new mobile information acquisition system and the work arrangement. Detailed the main techniques used in this thesis, The main techniques used in this paper are introduced, including Android application development, xmpp protocol, the realization of push , the positioning and navigation technology.

　　Completed analysing the needs of Android-based information collection system and the overall design, and the analysis and design of each functional module are also carried out. According to the overall design and the design of each module to complete the push server and the client.

　　After testing , the system design and implementation in this thesis is running well, realize the push of the user management, session connection established, information content display, client information upload, navigation and other expected functions.

　　Key words: Information collection; Android; xmpp; Location

　　随着信息化进程的不断加深，我们被越来越多的信息所包围，当下是属于信息的时代，信息已经成为现在以及未来最重要的财富与资源。获取信息，使用信息的能力十分重要，及时的获取信息、有效的利用信息更是重中之重。因此如何实现对信息的及时采集与有效使用正是当下研究的重要课题。

　　对于各种信息的采集与实时掌握在很多领域都是极为重要的。比如森林火险预警，森林火灾的破坏性比较强，危害很大，严重破坏了生态环境的同时也对人们的生命财产安全造成了极大的损失。因此不管是国家还是林业部门以及气象部门，对森林火灾都非常重视。对森林火灾的预警问题一直是重中之重。森林火灾预警通常采取三种手段，分别为森林火险天气预报、火灾发生预报和林火行为预报。其中森林火险天气预报主要是依靠卫星对大范围的林区进行长时间的天气监控与预测，计算预估未来天气，评估火险发送几率，同时在火灾发生时对灾区进行全局把握，预计测算过火面积[1]。而火灾发生预报和林火行为预报是对火险的实时监测，通过广泛布置的监控站预知森林险情。通过广泛的布置温度传感设备，组建后台服务器可以做到对大范围的森林进行实时温度监控，一旦出现温度波动异常，服务器可以第一时间向监控人员发出告警信息，监控人员能够立刻做出应急反应，将损失减到最少。

　　在交通管理方面，对信息的实时采集同样十分重要，随着城市交通的飞速发展，车辆问题已经成为不可忽视的重要问题。随着城市化进程的加速，道路越来越多，车辆也越来越多，伴随而来的是更多的交通管理任务[2]。交管部门的人力资源是有限的，无法做到对每个路段，每个事故的实时监控，这就需要电子设备的辅助，通过在道路的沿途，布设事故检测传感点，将信息汇总至后台，一旦有违规事件或者事故发生，即向相应区域的执勤人员推送消息，及时进行处理[3]。

　　信息采集系统的结构组成为采集节点、汇总与信息处理服务器、应用终端。传统的信息采集系统应用终端为固网 pc 或者其他专用显示设备，具有较大局限性，使用者必须时刻坚守在显示终端面前，通过人力完成对信息的实时监视与处理，无法做到对信息有效智能的利用，一旦离开显示终端所在地就无法获取新的信息。因此对移动信息采集系统的研究与实现有非常重要的实际意义[4]。

　　移动信息采集平台是一个综合的系统，涉及多领域的技术，主要有信息采集技术、移动通信技术、移动应用技术等。其中信息采集技术主要为原始信息的采集工作服务，涉及到传感技术、电子控制技术、视频拍摄技术等。在不同的领域会使用到不同的技术，如温度监测、动态行为检测、车速监测等等。现阶段国内外的信息原始采集技术已经十分成熟，通过将传统的信息采集模块与智能网络模块相结合的方式，已经可以做到信息采集的智能化与数字化。传统的信息采集模块即温度传感模块、速度检测模块等原始信息采集模块；智能网络模块主要为模数转换模块（完成模拟信号到数字信号的转化）、wifi 模块与 3g 模块（负责网络交互，传递信息）。通过这些模块的整合，采集技术可以完成源信息的采集，数字化处理传输等工作一体化完成。只要有互联网信号即可实现信息的共享。

　　移动通信技术是移动信息采集系统的另一个重要技术，通过移动通信技术可以实习信息的无线传播，解放对使用者地域与时间的束缚。移动通信的定义为进行通信的双方至少有一方处于移动状态。随着通信技术的飞速发展，尤其是大规模集成电路与计算机网络等相关技术的发展，移动通信得到了迅速的发展。自从上个世纪 80 年代以来，移动通信已成为现代通信网中不可缺少的一部分。从第一代的只能进行模拟信号传输的移动通信诞生以来，至今已经发展到第四代移动通信，可以通过大带宽通信网进行高质量多媒体信号的传输。随着移动通信技术的飞速发展与普及，移动终端的使用频率越来越高，智能终端应运而生，智能终端能够最高效的利用现有的移动通信资源，实现更多的功能。我们的工作学习生活都已经离不开智能终端设备的辅助，智能终端设备解放了传统固网对我们的束缚。任何时间任何地点我们都可以轻松的完成信息的交互，完成工作的处理。

　　移动终端技术主要体现在两个方面，一是智能移动设备的操作系统及其应用程序的开发。安卓正是现今国内外使用最为广泛的的智能移动终端操作系统。2003 年 10月，Andy Rubin 等人领导创建了 Android 开发团队，这是 Android 最早的诞生地[5]。

　　2005 年 8 月，Google 收购了这个 Android 开发团队，Andy Rubin 继续负责 Android项目的研发工作。2007 年 11 月，由 Google 公司牵头与 84 家硬件制造商、软件开发商及电信营运商合作共同组成了 OHA 全称 Open Handset Alliance 即开放手持设备联盟，联盟成员共同负责 Android 系统的研发与改良工作。2008 年 9 月，谷歌正式发布了 Android 1.0 系统，这一天是 Android 系统第一个正式版本面试的日子[6]。经过七年的发展至今，Android 系统已经成为全球市场份额最高的智能终端操作系统。Android系统以其开源性，高度可移植性，应用开发门槛低等多种特性赢得了市场与开发者的一致认可[7]。

　　另一项重要技术推送技术是指将经过处理后的信息资源以一定的形式迅速实时的发送至客户端的技术，是一种先进的客户端与服务端的交互技术[8]。推送技术的发展是随着智能移动终端技术的火热发展而产生的。推送技术一改以往服务器端被动的状态，主动推送信息，实现信息交互的高效利用，大大提高了客户端获取信息的实时性，让信息更有价值。传统的推送技术主要采用客户端轮询的方式实现，即客户端通过不断的向服务器申请新的信息。轮询方式是一种 pull 的模型，服务器仍然处于被动状态，客户端主动索要信息，是一种伪推送技术。真正的推送技术的实现方式是客户端与服务器建立持久的连接，服务器通过这个连接实时的向客户端发送消息。推送技术的这种实现方式拥有真正的实时性，是对信息更好的利用方式。目前在 iOS 平台主要采用的是 APNS 服务。APNS 英文全称为 Apple Push Notification Service 即苹果推送通知服务。APNS是由苹果公司推出的只服务与iPhone、iPad的推送服务平台。APNS十分稳定，而且使用方便，但是缺点也很明显一个是没有推送到达的回执和统计，不方便产品的运营工作，另一个就是 iOS 作为一个封闭的操作系统平台很不利于深度开发。Android 平台的服务推送主要有 GCM。GCM 全称为 Google Cloud Messaging，是由 Google 公司推出的云消息服务，即第二代 G2DM。GCM 是由 Google 提供的服务，是 Android 系统内的原生服务，操作简单，无需二次开发可直接调用，同时也免去了服务器端的部署工作。但是 GCM 的服务不够稳定，而且由于需要绑定 Google 账号，GCM 的使用在国内受到很大的限制。此外还有一些专门为推送服务定制的通信协议，如 xmpp、mqtt 等，这些通信协议各有不同的特点，但都有扩展性强，多线推送能力较强，是推送服务良好的解决方案，基于这些协议部署推送服务平台的研究也十分火热。还有一种推送解决方案就是第三方推送，第三方推送是一种新兴的服务理念。第三方推送即第三方公司建立自己的推送平台，然后向外出售自己的推送业务，其他使用者开发者在自身的产品中集成第三方的推送程序，来实现推送业务。目前国内外较为主流的第三方推送主要有 UrbanAirship，个推，PUBNUB，蝴蝶，百度云推送，极光推送，智游推送等。第三方推送简单方便，成本低廉，但是由于内部数据需要经过第三方平台，而且程序需要嵌入第三方内容。出于安全问题考虑，第三方推送在很多场合的应用受到限制。

　　安卓端移动信息采集系统设计：

用户管理界面

会话链接管理

推送消息发送

展示界面

导航界面

目 录

　　第 1 章 绪论
　　　　1.1 研究背景与意义
　　　　1.2 国内外现状
　　　　1.3 论文的主要内容与工作
　　第 2 章 关键技术简介
　　　　2.1 Android 操作系统
　　　　　　2.1.1 Android 系统介绍
　　　　　　2.1.2 Android 系统的常用组件
　　　　2.2 定位与导航技术
　　　　2.3 推送服务技术
　　　　　　2.3.1 推送技术简介
　　　　　　2.3.2 推送技术的实现方式
　　　　2.4 本章总结
　　第 3 章 系统的总体设计
　　　　3.1 系统需求分析
　　　　3.2 系统结构与模块分析
　　　　3.3 推送服务器的设计
　　　　3.4 客户端程序的设计
　　　　　　3.4.1 推送服务客户端的设计
　　　　　　3.4.2 信息内容的展示与使用模块
　　　　3.5 本章总结
　　第 4 章 推送服务器的实现
　　　　4.1 xmpp 协议简介
　　　　4.2 推送服务器的通信模块
　　　　4.3 xmpp 协议处理模块
　　　　4.4 逻辑功能模块
　　　　4.5 本章小结
　　第 5 章 客户端的实现
　　　　5.1 推送客户端的实现
　　　　　　5.1.1 推送客户端结构与流程
　　　　　　5.1.2 客户端信息上传
　　　　　　5.1.3 推送客户端改进
　　　　5.2 信息展示模块
　　　　5.3 导航模块的实现
　　　　5.4 本章小结
　　第 6 章 系统测试
　　　　6.1 推送服务平台测试
　　　　6.2 Anroid 客户端测试
　　　　6.3 本章小结
　　总结与展望
　　参考文献
　　致谢

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