[發(fā)明專利]一種基于群智感知環(huán)境下的位置信息采集框架

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510416099.8
• 申請(qǐng)日: 2015-07-15
• 公開（公告）號(hào): CN105120516B
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃敏;熊峰;李旭冉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W64/00
• 分類號(hào): H04W64/00;H04L29/08;G01S19/48
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 羅觀祥

1.一種基于群智感知環(huán)境下的位置信息采集框架，其特征在于，所述位置信息采集框架通過(guò)縱向切分，解耦有以下模塊：

位置信息采集模塊，主要負(fù)責(zé)對(duì)當(dāng)前所處地理位置的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)進(jìn)行定位采集，其中，所述位置信息采集模塊的核心執(zhí)行器有位置信息采集器，考慮到定位方式的多元化，需要實(shí)現(xiàn)不同場(chǎng)景下的不同定位方式切換，在進(jìn)行定位時(shí)，需要獲取當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，定位方式有三種：GPS定位、基站定位和Wifi定位，這三種定位方式所對(duì)應(yīng)的場(chǎng)景各不同，搭載有GPS模塊的移動(dòng)設(shè)備都能夠以GPS定位方式進(jìn)行定位，基站定位僅適用于移動(dòng)設(shè)備可與移動(dòng)通信商基站進(jìn)行通信的情況，Wifi定位僅適用于可移動(dòng)設(shè)備連接到Wifi的情況，如果在每次進(jìn)行定位之前，都進(jìn)行環(huán)境檢測(cè)，這會(huì)帶來(lái)資源、能源的過(guò)多消耗，因此，有兩個(gè)服務(wù)來(lái)使該執(zhí)行器正常運(yùn)行：網(wǎng)絡(luò)環(huán)境監(jiān)測(cè)服務(wù)和位置數(shù)據(jù)采集服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境決定定位模式，也影響著所采集到的定位數(shù)據(jù)的精度、采集速度以及采集能耗；網(wǎng)絡(luò)環(huán)境檢測(cè)服務(wù)在后臺(tái)不間斷運(yùn)行，該服務(wù)中以定時(shí)器來(lái)保證網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的輪詢更新周期，在定時(shí)器到達(dá)預(yù)設(shè)間隔時(shí)，進(jìn)行一次環(huán)境監(jiān)測(cè)任務(wù)，并同步維護(hù)更新當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境狀態(tài)，對(duì)于當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的檢測(cè)，通過(guò)直接調(diào)用移動(dòng)設(shè)備系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境接口來(lái)實(shí)現(xiàn)；位置數(shù)據(jù)采集服務(wù)以異步方式工作，首先獲取當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境狀態(tài)，然后根據(jù)所配置的自定義采集方式，生成當(dāng)前實(shí)際定位采集模式，GPS定位、Wifi定位及基站定位可通過(guò)調(diào)用移動(dòng)設(shè)備系統(tǒng)的相應(yīng)接口來(lái)實(shí)現(xiàn)；對(duì)于單一方式的定位，直接采取當(dāng)前定位結(jié)果；對(duì)于混雜方式的定位，通過(guò)最優(yōu)位置算法，來(lái)聚合出當(dāng)前定位結(jié)果；對(duì)于采集到的位置信息數(shù)據(jù)，只需要調(diào)用位置數(shù)據(jù)處理執(zhí)行器所提供的接口來(lái)傳給該執(zhí)行器，讓該執(zhí)行器來(lái)對(duì)位置數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；

環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊，主要負(fù)責(zé)對(duì)當(dāng)前依賴環(huán)境的監(jiān)測(cè)，包括對(duì)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)以及能量狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并更新，其中，所述環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊的核心執(zhí)行器有環(huán)境監(jiān)測(cè)器，在網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)處于連通及非連通的狀態(tài)下，直接決定采集到的數(shù)據(jù)是否可發(fā)送到遠(yuǎn)程服務(wù)器，在移動(dòng)設(shè)備能源等級(jí)低的情況下，需要對(duì)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行本地化處理，防止因能源低設(shè)備關(guān)閉所造成的數(shù)據(jù)丟失，這兩個(gè)環(huán)境狀態(tài)對(duì)采集到的位置數(shù)據(jù)的處理起著重要的影響作用，因此，有兩個(gè)服務(wù)來(lái)使該執(zhí)行器正常運(yùn)行：網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)服務(wù)和能量狀態(tài)監(jiān)測(cè)服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的可用性以及能量等級(jí)狀態(tài)，決定對(duì)于采集到的位置數(shù)據(jù)的處理方式，由于數(shù)據(jù)的采集發(fā)送比較頻繁，因此對(duì)這兩個(gè)環(huán)境狀態(tài)比較敏感，需要知道當(dāng)前實(shí)時(shí)狀態(tài)標(biāo)識(shí)，這就需要對(duì)這些狀態(tài)標(biāo)識(shí)進(jìn)行處理，網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)服務(wù)和能量狀態(tài)監(jiān)測(cè)服務(wù)均在后臺(tái)保持不間斷運(yùn)行，以計(jì)時(shí)器來(lái)保證在設(shè)定的間隔進(jìn)行監(jiān)測(cè)任務(wù)，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，通過(guò)調(diào)用移動(dòng)設(shè)備系統(tǒng)的網(wǎng)卡狀態(tài)接口來(lái)獲取當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)可用性；對(duì)于能量狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，通過(guò)調(diào)用移動(dòng)設(shè)備系統(tǒng)的電源狀態(tài)接口來(lái)獲取當(dāng)前電源狀態(tài)；獲取到狀態(tài)數(shù)據(jù)后，及時(shí)同步更新當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)標(biāo)識(shí)以及能量等級(jí)狀態(tài)標(biāo)識(shí)，這兩個(gè)服務(wù)之間互相獨(dú)立運(yùn)行；

位置數(shù)據(jù)處理模塊，主要負(fù)責(zé)對(duì)采集到的定位數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的存儲(chǔ)及傳輸處理，其中，所述位置數(shù)據(jù)處理模塊的核心執(zhí)行器有位置數(shù)據(jù)處理器，在該執(zhí)行器中，對(duì)應(yīng)的服務(wù)遵循所規(guī)范的接口標(biāo)準(zhǔn)，以方便自定義拓展；通過(guò)一個(gè)xml配置文件來(lái)指定當(dāng)前執(zhí)行器中的有效服務(wù)，可通過(guò)配置所指定的服務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)自定義擴(kuò)展；執(zhí)行器運(yùn)行時(shí)，首先加載該配置文件，然后運(yùn)行配置中所指定的服務(wù)，主要實(shí)現(xiàn)采集到的位置數(shù)據(jù)的本地存儲(chǔ)服務(wù)以及傳輸?shù)竭h(yuǎn)程服務(wù)器服務(wù)；當(dāng)前設(shè)備環(huán)境的狀態(tài)，決定著位置數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)以及傳輸處理方式；有兩個(gè)服務(wù)來(lái)使該執(zhí)行器正常運(yùn)行：數(shù)據(jù)處理服務(wù)和數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，數(shù)據(jù)處理服務(wù)主要負(fù)責(zé)對(duì)采集到的定位數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)處理，數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)主要負(fù)責(zé)對(duì)存儲(chǔ)的定位數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸處理，包括以下兩種情況：

1)在網(wǎng)絡(luò)不可用情況下，位置數(shù)據(jù)不可傳輸?shù)竭h(yuǎn)程服務(wù)器，數(shù)據(jù)處理服務(wù)會(huì)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)處理；首先將采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)隊(duì)尾放入數(shù)據(jù)隊(duì)列中，并更新當(dāng)前滿狀態(tài)標(biāo)識(shí)，如果當(dāng)前數(shù)據(jù)隊(duì)列中位置數(shù)據(jù)單元未達(dá)到最大閾值，則當(dāng)前滿狀態(tài)標(biāo)識(shí)為非滿狀態(tài)，如果當(dāng)前數(shù)據(jù)隊(duì)列中位置數(shù)據(jù)單元達(dá)到閾值，則為滿狀態(tài)，接下來(lái)根據(jù)該標(biāo)識(shí)位來(lái)做出相應(yīng)響應(yīng)處理，如果是非滿狀態(tài)，則不作任何處理，如果是滿狀態(tài)，則將當(dāng)前隊(duì)列中所有位置數(shù)據(jù)單元以位置數(shù)據(jù)日志塊方式進(jìn)行存儲(chǔ)，并設(shè)置當(dāng)前滿狀態(tài)標(biāo)識(shí)為非滿狀態(tài)，數(shù)據(jù)隊(duì)列的閾值根據(jù)采集頻率而定，默認(rèn)設(shè)置為每日可采集的數(shù)據(jù)單元總數(shù)；

2)在網(wǎng)絡(luò)可用情況下，位置數(shù)據(jù)可傳輸?shù)竭h(yuǎn)程服務(wù)器，數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)會(huì)對(duì)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸處理，同時(shí)數(shù)據(jù)處理服務(wù)也會(huì)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)處理；數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸方式取決于所存儲(chǔ)的位置數(shù)據(jù)數(shù)量及存儲(chǔ)模式，在位置數(shù)據(jù)處理服務(wù)中，對(duì)于采集到的數(shù)據(jù)處理方式同網(wǎng)絡(luò)不可用情況下一致；在位置數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)中，通過(guò)多線程來(lái)實(shí)現(xiàn)多元處理；數(shù)據(jù)塊線程負(fù)責(zé)處理位置數(shù)據(jù)日志塊的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)單元線程負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)單元記錄的數(shù)據(jù)；首先，服務(wù)檢測(cè)當(dāng)前是否存在位置數(shù)據(jù)塊，如果存在，則同時(shí)啟動(dòng)兩個(gè)線程；如果不存在，則只啟動(dòng)數(shù)據(jù)單元線程，服務(wù)中以一個(gè)xml配置文件來(lái)維護(hù)當(dāng)前位置數(shù)據(jù)日志塊的產(chǎn)生順序，每次新產(chǎn)生一個(gè)位置數(shù)據(jù)日志塊，便在該配置文件尾部添加該日志塊名稱的子節(jié)點(diǎn)；數(shù)據(jù)塊線程加載數(shù)據(jù)時(shí)，每次總是加載該配置文件中的第一個(gè)子節(jié)點(diǎn)的日志塊數(shù)據(jù)，在網(wǎng)絡(luò)可用情況下，數(shù)據(jù)傳輸成功后，從本地刪除該數(shù)據(jù)日志塊，釋放出其所占用的本地存儲(chǔ)資源，并對(duì)配置文件進(jìn)行維護(hù)更新，刪除該日志塊子節(jié)點(diǎn)，否則，不作任何處理；之后繼續(xù)重復(fù)該處理操作；數(shù)據(jù)單元線程加載數(shù)據(jù)時(shí)，每次總是從數(shù)據(jù)隊(duì)列的隊(duì)首取出位置數(shù)據(jù)記錄，在網(wǎng)絡(luò)可用情況下，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，如果傳輸失敗則嘗試三次重傳，否則進(jìn)行回滾操作；如果網(wǎng)絡(luò)不可用，則進(jìn)行回滾操作，將數(shù)據(jù)記錄插回隊(duì)首，之后繼續(xù)重復(fù)該處理操作；所有的數(shù)據(jù)加載后，轉(zhuǎn)換成JsonArray形式進(jìn)行發(fā)送；數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)中，對(duì)于數(shù)據(jù)的傳輸方式，根據(jù)當(dāng)前數(shù)據(jù)的數(shù)量來(lái)自適應(yīng)處理，有三種傳輸方式，三種傳輸方式的處理方式各有差異，快速傳輸方式會(huì)以多線程來(lái)處理，同時(shí)啟動(dòng)多個(gè)數(shù)據(jù)單元線程和數(shù)據(jù)塊線程，每個(gè)線程執(zhí)行完后經(jīng)過(guò)短暫休眠后繼續(xù)工作；中速傳輸方式也會(huì)以多線程來(lái)處理，同時(shí)啟動(dòng)多個(gè)數(shù)據(jù)單元線程，每個(gè)線程執(zhí)行完后經(jīng)過(guò)設(shè)定休眠后繼續(xù)工作，該種方式線程數(shù)會(huì)少于快速傳輸方式，且休眠期要大于快速傳輸方式；慢速傳輸方式會(huì)以單線程方式來(lái)處理，只啟動(dòng)一個(gè)數(shù)據(jù)單元線程，線程執(zhí)行完后經(jīng)過(guò)設(shè)定休眠后繼續(xù)工作，該種方式休眠期比中速傳輸方式大。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于群智感知環(huán)境下的位置信息采集框架，其特征在于：在運(yùn)行時(shí)，所述位置信息采集框架會(huì)根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)及環(huán)境的不同而做出不同的響應(yīng)，如下：

1)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)變化

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，傳輸執(zhí)行器需要對(duì)采集到的數(shù)據(jù)做出傳輸響應(yīng)修改，對(duì)此種變化的響應(yīng)分為對(duì)位置數(shù)據(jù)單元的異步傳輸處理和對(duì)位置數(shù)據(jù)日志的異步傳輸處理：

1.1)對(duì)位置數(shù)據(jù)單元的處理

根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，對(duì)采集到的位置數(shù)據(jù)做出相應(yīng)存儲(chǔ)或發(fā)送相應(yīng)處理，如下：

1.1.1)對(duì)位置數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，有兩種處理方法：

①保存到數(shù)據(jù)隊(duì)列中；

②保存到數(shù)據(jù)日志中；

1.1.2)對(duì)位置數(shù)據(jù)的傳輸，有三種傳輸方式：

①慢速傳輸，此種傳輸方式適用于在數(shù)據(jù)隊(duì)列中的位置數(shù)據(jù)單元數(shù)量低于閾值30％時(shí)；

②中速傳輸，此種傳輸方式適用于在數(shù)據(jù)隊(duì)列中的位置數(shù)據(jù)單元數(shù)量高于閾值30％且低于閾值時(shí)；

③快速傳輸，此種傳輸方式適用于已經(jīng)產(chǎn)生位置數(shù)據(jù)日志時(shí)；

1.2)對(duì)位置數(shù)據(jù)日志的處理

數(shù)據(jù)日志無(wú)需做存儲(chǔ)處理，只需做出相應(yīng)傳輸處理即可，對(duì)于數(shù)據(jù)日志的處理，采取快速傳輸方式；

2)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境變化

對(duì)于位置信息的采集方式，取決于當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，主要有三種方式：GPS定位、WIFI定位、基站定位；

三種方式采集速度、采集精度以及能耗均不同，因此需要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的變化，做出相應(yīng)的自適應(yīng)采集模式切換，如下：

2.1)當(dāng)所處環(huán)境無(wú)網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)，僅可使用GPS定位，會(huì)采用單一GPS定位模式；

2.2)當(dāng)所處環(huán)境是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，可使用GPS定位和基站定位，若無(wú)特殊指定，優(yōu)先采用基站定位及GPS定位混合模式；

2.3)當(dāng)所處環(huán)境是WIFI時(shí)，三種定位方式均可使用，若無(wú)特殊指定，優(yōu)先采用三種定位混合模式。