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智能网联汽车开发篇：行驶轨迹跟踪智能网联汽车定位技术

4天前CN2资讯

xutiejun FreeBuf

0×00 前言

有时，在老婆下班开车回家的路上，我总是需要打电话问你到哪里了。

真希望能有个程序能实时了解车的实时位置。

于是有了本篇文章。

0×01 所需材料

1.树莓派。

树莓派的系统下载地址为：

https://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/

2.GPS模块。

3.GPS天线。

4.VPS服务器（虚拟专用服务器）

我使用的是vultr的VPS服务器（最便宜的3.5美元/月就可以，不用买贵的。并且不使用时可以删除掉，不计费的），注册地址（打个广告，可以忽略）：

https://www.vultr.com/?ref=7521512

安装的系统为：Ubuntu 18.04.4 LTS。

5.汽车一辆。

没有汽车的话，也可以用自行车等交通工具代替，可以将设备放在背包中测试。

0×03 设计方案

设计方案如下：

1.首先将树莓派安置在目标小车上。

2.树莓派通过GPS模块实时采集GPS情报，并将GPS情报实时上传到云端服务器。

3.云端服务器将GPS信息存储在数据库中。

4.通过访问云端服务器的HTML网页，使用百度地图，将目标小车的轨迹描画出来。

0×04 部署过程

整个部署过程可以分为两部分：云端服务器部署和树莓派部署。

Part1：云端服务器部署

步骤1：搭建PHP环境。

（1）安装MySQL。

sudo apt-get install mysql-server

（2）安装Apache。

sudo apt-get install apache2

（3）安装PHP7.0。

sudo apt-get install php7.0

检测是否安装成功：

php7.0 -v

（4）其他模块安装。

sudo apt-get install php-mbstring php7.0-mbstring php-gettext libapache2-mod-php7.0

（5）安装phpMyAdmin。

sudo apt-get install phpmyadmin

安装过程会提示输入mysql的root账号的密码，密码一定记住。

此时的phpmyadmin文件夹被安装在/usr/share/phpmyadmin下，为了能在浏览器中访问到phpmyadmin，需要在/var/www/html下做一个软连接到该文件夹：

进入/var/www/html文件夹，在该目录下执行如下操作:

sudo ln -s /usr/share/phpmyadmin

此时在浏览器中键入http://localhost/phpmyadmin ,进入管理界面。

（6）重启MySQL和Apache

sudo service mysql restart

sudo service apache2 restart

步骤2：创建数据库。

通过http://localhost/phpmyadmin访问数据库，并建立如下数据库。

步骤3：创建更新经纬度的PHP接口。

进入/var/www/html文件夹，创建interface文件夹。

进入/var/www/html/interface文件夹，创建updateGPS.php文件。

功能：更新GPS信息到数据库。

<?php function isInvalidKey() { $session = @$_GET['session'] ? $_GET['session'] : '';
if (empty($session)) { return true; } // 防止SQL注入 if (false==ctype_alnum($session)) { return true; }
if (isDeadKey($session)) { return true; } else { return false; } }
function isDeadKey(&$session) { $mysql_server_name='localhost'; //mysql数据库服务器 $mysql_username='root'; // user $mysql_password='password'; // 【注意，请设置为正确的密码。】 $mysql_database='infos'; // 数据库名
$con=mysqli_connect($mysql_server_name,$mysql_username,$mysql_password,$mysql_database); if(!$con){ die("连接失败: " . mysql_error()); }
$sqldata="SELECT * FROM session_info WHERE session = '$session'"; echo $sqldata; echo "
"; $result=mysqli_query($con,$sqldata); mysqli_close($con); //echo mysqli_num_rows($result);
if (mysqli_num_rows($result) == 0) { return true; } else { return false; } }
function updateGPS() { $session = @$_GET['session'] ? $_GET['session'] : '';
$mysql_server_name='localhost'; //mysql数据库服务器 $mysql_username='root'; // user $mysql_password='password'; // 【注意，请设置为正确的密码。】 $mysql_database='infos'; // 数据库名
$connent=new mysqli($mysql_server_name,$mysql_username,$mysql_password,$mysql_database); if($connent->connect_error){ die("连接失败: " . $connent->connect_error); }
// 插入数据 date_default_timezone_set('PRC'); $time = date("Y/m/d H:i:s"); $lat = $_GET['lat']; $lon = $_GET['lon'];
$insertdata="insert into map_route(session,time,lat,lon) values('$session','$time','$lat','$lon')"; echo $insertdata; if($connent->query($insertdata)==true){ echo "插入数据成功"; }else{ echo "插入数据失败: " . $connent->error; }
echo "
";
//关闭数据库 mysqli_close($connent); }
if(isInvalidKey()) { exit("session is invalid"); }
//更新GPS updateGPS();?>

步骤4：创建地图显示模块

进入/var/www/html文件夹，创建location文件夹。

location文件夹内的文件，见baidu网盘，如下:

链接: https://pan.baidu.com/s/1zamZax-S36paXvl04_tc9g

提取码: 3biu

主要功能：

读取数据库中的GPS信息，并用百度地图显示出来。

Part2：树莓派部署

创建updateGPS.py文件，代码如下，并使之在系统启动后自动运行。

代码功能：通过GPS模块，自动采集GPS信息，并将GPS信息转换为百度坐标系信息上传到云端服务器。

# -*- coding: utf-8 -*-import serialimport pynmea2import timeimport requestsimport urllibimport jsonimport math
x_pi = 3.14159265358979324 * 3000.0 / 180.0pi = 3.1415926535897932384626 # πa = 6378245.0 # 长半轴ee = 0.00669342162296594323 # 偏心率平方
def gcj02_to_bd09(lng, lat): """ 火星坐标系(GCJ-02)转百度坐标系(BD-09) """ z = math.sqrt(lng * lng + lat * lat) + 0.00002 * math.sin(lat * x_pi) theta = math.atan2(lat, lng) + 0.000003 * math.cos(lng * x_pi) bd_lng = z * math.cos(theta) + 0.0065 bd_lat = z * math.sin(theta) + 0.006 return [bd_lng, bd_lat]
def bd09_to_gcj02(bd_lon, bd_lat): """ 百度坐标系(BD-09)转火星坐标系(GCJ-02) """ x = bd_lon - 0.0065 y = bd_lat - 0.006 z = math.sqrt(x * x + y * y) - 0.00002 * math.sin(y * x_pi) theta = math.atan2(y, x) - 0.000003 * math.cos(x * x_pi) gg_lng = z * math.cos(theta) gg_lat = z * math.sin(theta) return [gg_lng, gg_lat]
def wgs84_to_gcj02(lng, lat): """ WGS84转GCJ02(火星坐标系) """ if out_of_china(lng, lat): # 判断是否在国内 return [lng, lat] dlat = _transformlat(lng - 105.0, lat - 35.0) dlng = _transformlng(lng - 105.0, lat - 35.0) radlat = lat / 180.0 * pi magic = math.sin(radlat) magic = 1 - ee * magic * magic sqrtmagic = math.sqrt(magic) dlat = (dlat * 180.0) / ((a * (1 - ee)) / (magic * sqrtmagic) * pi) dlng = (dlng * 180.0) / (a / sqrtmagic * math.cos(radlat) * pi) mglat = lat + dlat mglng = lng + dlng return [mglng, mglat]
def gcj02_to_wgs84(lng, lat): """ GCJ02(火星坐标系)转GPS84 """ if out_of_china(lng, lat): return [lng, lat] dlat = _transformlat(lng - 105.0, lat - 35.0) dlng = _transformlng(lng - 105.0, lat - 35.0) radlat = lat / 180.0 * pi magic = math.sin(radlat) magic = 1 - ee * magic * magic sqrtmagic = math.sqrt(magic) dlat = (dlat * 180.0) / ((a * (1 - ee)) / (magic * sqrtmagic) * pi) dlng = (dlng * 180.0) / (a / sqrtmagic * math.cos(radlat) * pi) mglat = lat + dlat mglng = lng + dlng return [lng * 2 - mglng, lat * 2 - mglat]
def bd09_to_wgs84(bd_lon, bd_lat): lon, lat = bd09_to_gcj02(bd_lon, bd_lat) return gcj02_to_wgs84(lon, lat)
def wgs84_to_bd09(lon, lat): lon, lat = wgs84_to_gcj02(lon, lat) return gcj02_to_bd09(lon, lat)
def _transformlat(lng, lat): ret = -100.0 + 2.0 * lng + 3.0 * lat + 0.2 * lat * lat + \ 0.1 * lng * lat + 0.2 * math.sqrt(math.fabs(lng)) ret += (20.0 * math.sin(6.0 * lng * pi) + 20.0 * math.sin(2.0 * lng * pi)) * 2.0 / 3.0 ret += (20.0 * math.sin(lat * pi) + 40.0 * math.sin(lat / 3.0 * pi)) * 2.0 / 3.0 ret += (160.0 * math.sin(lat / 12.0 * pi) + 320 * math.sin(lat * pi / 30.0)) * 2.0 / 3.0 return ret
def _transformlng(lng, lat): ret = 300.0 + lng + 2.0 * lat + 0.1 * lng * lng + \ 0.1 * lng * lat + 0.1 * math.sqrt(math.fabs(lng)) ret += (20.0 * math.sin(6.0 * lng * pi) + 20.0 * math.sin(2.0 * lng * pi)) * 2.0 / 3.0 ret += (20.0 * math.sin(lng * pi) + 40.0 * math.sin(lng / 3.0 * pi)) * 2.0 / 3.0 ret += (150.0 * math.sin(lng / 12.0 * pi) + 300.0 * math.sin(lng / 30.0 * pi)) * 2.0 / 3.0 return ret
def out_of_china(lng, lat): return not (lng > 73.66 and lng < 135.05 and lat > 3.86 and lat < 53.55)
def report_GPS_to_server(): ser = serial.Serial("/dev/ttyAMA0",9600) while True: line = ser.readline() if line.startswith('$GNRMC'): # The sentence has lat/long print line rmc = pynmea2.parse(line)
#if len(rmc.lon)>0 and len(rmc.lat)>0: if rmc.status =='A': lon = int(float(rmc.lon)/100)+(float(rmc.lon)*10000%1000000)/10000/60 lon = round(lon,6) lat = int(float(rmc.lat)/100)+(float(rmc.lat)*10000%1000000)/10000/60 lat = round(lat,6)
lon,lat = wgs84_to_bd09(lon,lat) print lon,lat
params = {'session' : 'Y8bhFnBJ7sePopR1','lat' : lat,'lon' : lon} try: r = requests.post("http://VPS'sIP/interface/updateGPS.php", params=params) except Exception , e: print e #print (r.text) print "---------------------------------"
if __name__ == '__main__': report_GPS_to_server()

注意：

代码中的【http://VPS‘sIP/interface/updateGPS.php】需要正确设置为云端服务器的IP。