CN103078905B - 一种gps终端的通讯管理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及数据通讯处理领域，具体涉及一种GPS终端的通讯管理方法。GPS终端的通讯管理方法，包括用于GPS定位的GPS设备、设于GPS监控中心的用于管理GPS设备的服务器和用户查询GPS设备状态的客户端，其通讯管理过程如下：过程1：GPS设备接收GPS定位数据，并将该GPS定位数据发送至服务器；过程2：服务器接收GPS设备发送的GPS定位数据，并对该GPS定位数据进行解析，将解析后的GPS定位数据分类为报警信息和数据信息，存储该报警信息和数据信息，并将报警信息即时发送至对应的客户端；过程3：客户端即时接收服务器发送来的信息并处理；过程4：用户通过客户端向服务器发送信息，服务器接收并处理该信息。本发明应用于提高GPS终端的报警信息的通讯速度。
Description
技术领域
本发明涉及数据通讯处理领域，具体涉及一种GPS终端的通讯管理方法。
背景技术
随着科技的发展和生活水平的提高，GPS定位在生活中的应用越来越广泛，GPS定位导航设备（简称为GPS设备）逐渐成为汽车行业很重要的一款设备。车辆在安装GPS设备后，客户可随时的了解自己车辆的行驶状态和行驶位置等。这也使监控GPS设备的GPS监控中心面临着一个难点，当GPS监控中心所监控的GPS设备达到十万、百万甚至更多的时候，在这种情况下GPS数据量将是巨大的，而且GPS监控中心的特点是数据实时性强，需要及时更新车辆的最新数据、及时下发与处理其他指令。
另外，GPS设备的GPS定位数据一般包括GPS位置信息、ID信息、报警信息和图片信息，其中，报警信息需要及时反馈给客户端，而现有的GPS通讯机制下，在传输GPS位置信息、ID信息、报警信息和图片信息等信息时，他们是在同一处理级别的，是一起传输的，而GPS位置信息和图片信息是相当大的数据量，而现有的服务器由于海量数据处理技术的局限性和硬件的受限，常常在接收、解析和处理GPS定位数据时会有相当长的时间的延误，因此往往贻误了报警时机，有可能会给客户带来存在了很大的安全隐患。
发明内容
因此，针对上述的问题，本发明提出一种有效提高数据并发处理的能力，提高数据处理的准确度，提升数据处理的速度的GPS终端的通讯管理方法，并将报警信息从GPS数据中提取出来，在第一时间内首先发送到客户端，从而使得报警不再有延误，解决了现有技术之不足。
为解决此技术问题，本发明的GPS终端的通讯管理方法，包括用于GPS定位的GPS设备、设于GPS监控中心的用于管理GPS设备的服务器和用户查询GPS设备状态的客户端，其通讯管理过程如下：
过程1：GPS设备接收GPS定位数据，并将该GPS定位数据发送至服务器；其中，GPS定位数据包括GPS位置信息、ID信息、报警信息和图片信息；
过程2：服务器接收GPS设备发送的GPS定位数据，并对该GPS定位数据进行解析，将解析后的GPS定位数据分类为报警信息和数据信息，存储该报警信息和数据信息，并将报警信息即时发送至对应的客户端；
过程3：客户端即时接收服务器发送来的信息并处理，该处理包括报警提示服务器发送来的报警信息、应答服务器发送来的命令信息、显示服务器反馈回来的结果信息；
过程4：用户通过客户端向服务器发送信息，服务器接收并处理该信息；其中，服务器接收并处理该信息具体包括以下内容：
过程41：服务器通过IO完成端口同时接收所有客户端的信息；
过程42：对该信息分类为命令信息和数据信息，并将命令信息和数据信息分别用不同的标记区分；
过程43：服务器建立两个线程，一个线程处理客户端发来的命令信息，另外一个线程处理客户端发来的数据信息；上述线程分别将处理结果发送至客户端。
进一步的，所述过程2具体包括以下过程：
过程21：服务器上建立数据缓冲队列，并预先设置该数据缓冲队列的存储空间L；
过程22：服务器实时接收GPS设备发送的GPS定位数据，如果GPS定位数据存在延时接收，则转至过程23，如果不存在延时接收，则转至过程25；
过程23：计算一个延时时间段T内接收的GPS定位数据的大小M，并预先设置一阈值N，如果M>N，将大于N的那部分GPS定位数据存入数据缓冲队列，转至过程24；如果M<N，循环计算相邻的下一个延时时间段T内接收的GPS定位数据的大小并与N比较，直至GPS定位数据被完全接收；
过程24：读取数据缓冲队列中存储的GPS定位数据并解析，将解析后的GPS定位数据分类为报警信息和数据信息，将报警信息提取出来，发送至对应的客户端；
过程25：服务器读取其接收到的除了数据缓冲队列以外的GPS定位数据，并解析，将解析后的GPS定位数据分类为报警信息和数据信息，存储该报警信息和数据信息，并将报警信息即时发送至对应的客户端。
进一步的，所述过程2还包括实时计算数据缓冲队列的剩余存储空间的过程，如果剩余存储空间为0，即数据缓冲队列存储的GPS定位数据>L，则提取GPS定位数据中的报警信息，对剩余的数据信息进行压缩处理，或者删除其中的一部分数据以保证数据传输的稳定性。
进一步的，过程43中，将处理结果发送至客户端，如果处理结果的大小大于预设值X，则按照一定时间间隔将该处理结果分割为处理结果数据1、处理结果数据2、处理结果数据3…处理结果数据N，将处理结果数据1、处理结果数据2、处理结果数据3…处理结果数据N依次发送至客户端，以使客户端取得较快的系统响应。
一般的，服务器是若干台分布式服务器组成的服务器集群，GPS设备和客户端的数量也为若干个。
本发明采用上述方案，具有如下优点：
1 通过采用高效的IO完成端口技术，单台服务器可以有效维持上万个TCP客户端连接，获得了强大的通信服务能力，保证了各个客户端上显示的车辆数据可以实时的更新；
2 通过服务器建立两个线程实现双通道通讯机制，一个线程处理客户端发来的命令信息，另外一个线程处理客户端发来的数据信息，解决服务器在通讯峰值中，会出现短暂的链路拥堵情况；
3 按照一定时间间隔将服务器的处理结果分割为若干个处理结果数据模块，保证客户端能在较短时间内得到服务器的响应；
4 服务器读取其接收到的GPS定位数据，解析后，将报警信息做一标记，并即时发送给客户端，实现报警优先通讯机制，使客户能够及时处理报警信息，具有非常好的应用意义；
5 通过数据缓冲队列的使用，建立流量控制通讯机制，在保证速度的前提下，同时保证数据传输的稳定性。
附图说明
图1是本发明的流程图；
图2是本发明中的过程2的具体流程图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
本发明的目的在于提出一种报警优先通讯机制的GPS终端的通讯管理方法。具体的，本发明的GPS终端的通讯管理方法，包括用于GPS定位的GPS设备、设于GPS监控中心的用于管理GPS设备的服务器和用户查询GPS设备状态的客户端，如图1所示，其通讯管理过程如下：
过程1：GPS设备接收GPS定位数据，并将该GPS定位数据发送至服务器；其中，GPS定位数据包括GPS位置信息、ID信息、报警信息和图片信息；
过程2：服务器接收GPS设备发送的GPS定位数据，并对该GPS定位数据进行解析，将解析后的GPS定位数据分类为报警信息和数据信息，存储该报警信息和数据信息，并将报警信息即时发送至对应的客户端；
过程3：客户端即时接收服务器发送来的信息并处理，该处理包括报警提示服务器发送来的报警信息、应答服务器发送来的命令信息、显示服务器反馈回来的结果信息；
过程4：用户通过客户端向服务器发送信息，服务器接收并处理该信息；其中，服务器接收并处理该信息具体包括以下内容：
过程41：服务器通过IO完成端口同时接收所有客户端的信息；
过程42：对该信息分类为命令信息和数据信息，并将命令信息和数据信息分别用不同的标记区分；
过程43：服务器建立两个线程，一个线程处理客户端发来的命令信息，另外一个线程处理客户端发来的数据信息；上述线程分别将处理结果发送至客户端。其中，将处理结果发送至客户端，如果处理结果的大小大于预设值X，则按照一定时间间隔将该处理结果分割为处理结果数据1、处理结果数据2、处理结果数据3…处理结果数据N，将处理结果数据1、处理结果数据2、处理结果数据3…处理结果数据N依次发送至客户端，以使客户端取得较快的系统响应。
如图2所示，所述过程2具体包括以下过程：
过程21：服务器上建立数据缓冲队列，并预先设置该数据缓冲队列的存储空间L；
过程22：服务器实时接收GPS设备发送的GPS定位数据，如果GPS定位数据存在延时接收，则转至过程23，如果不存在延时接收，则转至过程25；
过程23：计算一个延时时间段T内接收的GPS定位数据的大小M，并预先设置一阈值N，如果M>N，将大于N的那部分GPS定位数据存入数据缓冲队列，转至过程24；如果M<N，循环计算相邻的下一个延时时间段T内接收的GPS定位数据的大小并与N比较，直至GPS定位数据被完全接收；
过程24：读取数据缓冲队列中存储的GPS定位数据并解析，将解析后的GPS定位数据分类为报警信息和数据信息，将报警信息提取出来，发送至对应的客户端；
过程25：服务器读取其接收到的除了数据缓冲队列以外的GPS定位数据，并解析，将解析后的GPS定位数据分类为报警信息和数据信息，存储该报警信息和数据信息，并将报警信息即时发送至对应的客户端。
上述过程2还包括实时计算数据缓冲队列的剩余存储空间的过程，如果剩余存储空间为0，即数据缓冲队列存储的GPS定位数据>L，则提取GPS定位数据中的报警信息，对剩余的数据信息进行压缩处理，或者删除其中的一部分数据以保证数据传输的稳定性。
一般的，服务器是若干台分布式服务器组成的服务器集群，GPS设备和客户端的数量也为若干个。
具体的，本发明采用了以下通讯机制：
一 车辆实时数据通讯机制：GPS设备接收GPS定位数据，并将该GPS定位数据发送至服务器；客户端通过有线或无线的方式连接到服务器，通过登录服务器与服务器双向通信。其中，GPS定位数据包括GPS位置信息、ID信息、报警信息和图片信息。为使服务器获得最大通信服务能力，保证各个客户端上显示的车辆数据可以实时的更新，本系统采用高效的IO完成端口技术，单台服务器可以有效维持上万个TCP客户端连接。
IOCP是一个异步I/O的API，它可以高效地将I/O事件通知给应用程序。与使用select()或是其它异步方法不同的是，一个套接字[socket]与一个完成端口关联了起来，然后就可继续进行正常的Winsock操作了。然而，当一个事件发生的时候，此完成端口就将被操作系统加入一个队列中。然后应用程序可以对核心层进行查询以得到此完成端口。
IOCP本质是一种线程池的模型，当然这个线程池的核心工作就是去调用I/O操作完成时的回调函数，这也是IOCP名字的来由，这就比借用线程的方式要更加高效和专业，因为这些线程是专门创建来做此工作的，所以不用担心它们还会去做别的工作，而造成忙碌或不响应回调函数的情况，另外因为I/O操作毕竟是慢速的操作，所以几个线程就已经足可以应付成千上万的输入输出完成操作的请求了（前提是回调函数做的工作要足够少），所以这个模型的性能是非常高的。也是现在Windows平台上性能最好的输入输出模型。
二 双通道通讯机制：客户端与服务器往往存在双向的数据通讯要求，特别是车辆的位置数据需要定时上传，其数据量大，发送频次高，在通讯峰值中，会出现短暂的链路拥堵情况，这时，客户端要下发命令到服务器就会无法即时下发，严重影响了系统的响应时间。本发明引入双通道通讯机制，客户端与服务器建立两个通讯通道，一个是数据通道，一个是指令通道，数据通道专门负责除了控制指令以外的常规的GPS定位数据的上传，如GPS位置信息、图片信息等数据的上传等。而指令通道则专门负责对实时性要求比较高的常规指令的执行。要实现双通道机制，需要在服务器和客户端建立起健全的数据同步机制，以保证两边通讯上的同步，同时还要考虑多种异常情况下的数据维护。
三 轨迹回放通讯机制：轨迹回放实现了客户端对单部车辆在过去一段时间内行驶路线的回放功能，其特点是从服务器到客户端的数据传输量较大，传输时间较长，工作站响应时间较长。在客户端进行轨迹回放请求时，若查询的时间段较大，数据库查询的时间也会比较久，往往需要10s甚至更多的时间，此时用户就会认为响应比较慢，针对这种情况，我们提出了单次查询分批返回的处理机制，当客户发起轨迹回放时，在服务器端对客户端的请求进行分析，按照一定的间隔进行二次分割，将查询结果分批量依次返回以保证客户能在较短时间内得到系统的响应。
四 报警优先通讯机制：在大量的车辆终端上的GPS设备同时向GPS数据中心的服务器上报数据时，可能会造成服务器的数据延迟，在这种情况下，服务器将优先把延迟数据中的报警信息报文和命令应答报文发送到GPS监控指挥工作站，使客户能够及时处理报警信息。
五 流量控制通讯机制：在整个系统中，数据从车载终端的GPS设备发出，传送到服务器上，服务器再从其数据库获取用户需要的数据呈现给客户端。可以看出，GPS设备是数据的生产者，服务器的数据库是数据的消费者，而服务器对数据的处理则是中间的流通环节。GPS设备的数量和汇报的频率决定了数据生产的速度，而服务器的数据处理能力决定了数据消费的速度。
为保证整个系统数据流通的稳定，需要尽量提高消费速度，即服务器的处理能力，还要确保中间流通环节的稳定畅通。在实际的设计中，服务器上建立数据缓冲队列，当前一个流通环节产生阻塞时，所接收的数据都将会缓存在这个队列里面。在极端的情况下，当缓冲队列满时，为了保证数据传输的稳定性，在保证重要数据（如报警数据、车载终端应答数据等）的情况，对车载终端数据进行压缩或者部分丢弃并产生系统报警。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.GPS终端的通讯管理方法，其特征在于：包括用于GPS定位的GPS设备、设于GPS监控中心的用于管理GPS设备的服务器和用户查询GPS设备状态的客户端，其通讯管理过程如下：
过程1：GPS设备接收GPS定位数据，并将该GPS定位数据发送至服务器；其中，GPS定位数据包括GPS位置信息、ID信息、报警信息和图片信息；
过程2：服务器接收GPS设备发送的GPS定位数据，并对该GPS定位数据进行解析，将解析后的GPS定位数据分类为报警信息和数据信息，存储该报警信息和数据信息，并将报警信息即时发送至对应的客户端；
过程3：客户端即时接收服务器发送来的信息并处理，该处理包括报警提示服务器发送来的报警信息、应答服务器发送来的命令信息、显示服务器反馈回来的结果信息；
过程4：用户通过客户端向服务器发送信息，服务器接收并处理该信息；其中，服务器接收并处理该信息具体包括以下内容：
过程41：服务器通过IO完成端口同时接收所有客户端的信息；
过程42：对该信息分类为命令信息和数据信息，并将命令信息和数据信息分别用不同的标记区分；
过程43：服务器建立两个线程，一个线程处理客户端发来的命令信息，另外一个线程处理客户端发来的数据信息；上述线程分别将处理结果发送至客户端。
2.根据权利要求1所述的GPS终端的通讯管理方法，其特征在于：所述过程2具体包括以下过程：
过程21：服务器上建立数据缓冲队列，并预先设置该数据缓冲队列的存储空间L；
过程22：服务器实时接收GPS设备发送的GPS定位数据，如果GPS定位数据存在延时接收，则转至过程23，如果不存在延时接收，则转至过程25；
过程23：计算一个延时时间段T内接收的GPS定位数据的大小M，并预先设置一阈值N，如果M>N，将大于N的那部分GPS定位数据存入数据缓冲队列，转至过程24；如果M<N，循环计算相邻的下一个延时时间段T内接收的GPS定位数据的大小并与N比较，直至GPS定位数据被完全接收；
过程24：读取数据缓冲队列中存储的GPS定位数据并解析，将解析后的GPS定位数据分类为报警信息和数据信息，将报警信息提取出来，发送至对应的客户端；
过程25：服务器读取其接收到的除了数据缓冲队列以外的GPS定位数据，并解析，将解析后的GPS定位数据分类为报警信息和数据信息，存储该报警信息和数据信息，并将报警信息即时发送至对应的客户端。
3.根据权利要求2所述的GPS终端的通讯管理方法，其特征在于：还包括实时计算数据缓冲队列的剩余存储空间的过程，如果剩余存储空间为0，即数据缓冲队列存储的GPS定位数据>L，则提取GPS定位数据中的报警信息，对剩余的数据信息进行压缩处理，或者删除其中的一部分数据以保证数据传输的稳定性。
4.根据权利要求1所述的GPS终端的通讯管理方法，其特征在于：过程43中，将处理结果发送至客户端，如果处理结果的大小大于预设值X，则按照一定时间间隔将该处理结果分割为处理结果数据1、处理结果数据2、处理结果数据3…处理结果数据N，将处理结果数据1、处理结果数据2、处理结果数据3…处理结果数据N依次发送至客户端。
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