Android系统在装备保障信息系统中的应用

【后勤保障与装备管理】

Android系统在装备保障信息系统中的应用

周泽云1a,向阳霞1b，邹渝2，杜家兴1a，罗晓玲1b

(1.装甲兵工程学院a.科研部；b.信息工程系，北京100072;

2.石家庄机械化步兵学院 教研部，石家庄050083)

摘要：为解决装备保障信息系统数据采集与应用效率低下的问题，在简单介绍Android系统架构的基础上，设计了基于Android系统的装备保障信息系统总体架构，并介绍了数据采集与数据存储、传输、展现技术在装备保障信息系统中的应用；综合运用条码识别、NFC读写、摄像头应用、北斗定位等采集手段和各种有线、无线数据传输手段，充分发挥其高度集成和便携的特点，将大幅提高装备保障信息系统数据采集与展现的效率，对提高我军装备保障信息化建设水平具有重要意义。

关键词：Android系统；装备保障；信息系统

收稿日期：2014-09-15

作者简介：周泽云(1979—)，男，助理研究员，主要从事后勤保障与装备管理研究。

doi:10.11809/scbgxb2015.04.022

中图分类号：TP393

文章编号：1006-0707(2015)04-0077-05

本文引用格式：周泽云,向阳霞，邹渝，等.Android系统在装备保障信息系统中的应用[J].四川兵工学报，2015(4):77-80.

Citationformat:ZHOUZe-Yun,XIANGYang-Xia,ZOUYu,etal.ApplicationofAndroidSysteminEquipmentSupportInformationSystem[J].JournalofSichuanOrdnance,2015(4):77-80.

ApplicationofAndroidSysteminEquipmentSupportInformationSystem

ZHOUZe-Yun1a,XIANGYang-Xia1b,ZOUYu2, DU Jia-Xing1a,LUOXiao-Ling1b

(1.a.DepartmentofScienceResearch;bDepartmentofInformationEngineering,

AcademyofArmoredForceEngineering,Beijing100072,China;

2.DepartmentofTeaching&Research,ShijiazhuangMechanizedInfantryAcademy,Shijiazhuang050083,China)

Abstract:: To improve the efficiency of data collection and application in equipment support information system, on the basis of a brief introduction on the Android system architecture, we designed equipment support information system based on Android system and introduced the application of data acquisition and data storage, transmission, display technology in equipment support information system. With integrated use of bar code recognition, NFC reader, camera applications, the Beidou positioning acquisition means and a variety of wired, wireless data transmission means, its high level of integration and portability features were given fully, which will greatly promote the efficiency of data acquisition and display of equipment information systems and is significance importantly for improving the level of military equipment support informatization.

Keywords:Androidsystem;equipmentsupport;informationsystem

近年来，部队装备更新换代速度加快、技术含量不断提高、装备配套关系日益复杂，大幅增加了装备管理的工作量，装备保障工作组织实施的难度越来越大、要求越来越高。为了提高我军装备保障的及时性、可靠性和精确性，提高装备保障能力，首先要准确及时地掌握各级部队编配装备的数量情况与技术状况。因此，准确高效地完成装备技术状况数据采集是信息化条件下装备保障工作的基本要求。

目前，部队研发配备了大量各种型号的装备检测试验台和故障检测设备，在用于技术状况数据采集和故障监测时，发挥了重要作用。但是，这些检测设备都基于型号设计开发，研发单位往往把主要精力集中在具体的单车故障检测与诊断技术上，导致检测设备均存在着通用性不强、数据接口不规范、功能单一、可靠性不高、实用性差等问题。检测设备不能与装备保障信息系统进行有效对接，采集的数据大部分还需要以人工录入的方式进入装备管理信息系统，数据采集效率大大降低，数据质量和采集速度都得不到保证，难以适应各级首长和装备保障部门的要求。因此，迫切需要引入新的信息技术手段，提高装备保障信息化水平，实现智能管理，节约成本、提高效益。

移动终端可以采用智能手机、PDA、PAD等移动设备，使用的操作系统一般包括Android、iOS、WindowsCE和WindowsPhone等[1]。其中，Android系统是近年来发展最快的系统，目前已经占据了市场的主流，并且迅速从民用领域扩展到了军用领域。在美国，美国国防部已批准在其政府办公网络中大量使用Android设备，开发部署了大量型号的智能作战应用系统[2]。

本文根据装备保障信息系统的需求和系统架构，充分发挥Android系统的优势，研究Android在装备保障信息系统中的应用以及相关的开发技术。

1Android系统简介

Android系统是一种基于Linux内核自由及开放源代码的嵌入式设备操作系统，主要使用于便携设备，如智能手机和平板电脑。其移植性和开放性吸引了众多开发厂商的支持。

目前，学术上对Android系统架构层次的没有完全一致的定义。图1将系统架构从高层到低层分为4个层次，分别是应用程序层、应用程序框架层、系统运行库层和Linux内核层。

图1　 Android系统架构

1.1应用程序层

应用程序层存储随Android系统一同发布的常用核心应用程序，如电话、短信、联系人、浏览器、Email客户端、多媒体播放器等。同时，第三方提供的各种应用程序也存储在该层。因而，在系统架构中，应用程序层负责直接与用户进行交互。

1.2应用程序框架层

应用框架层为提供活动管理器、窗口管理器、内容提供者、视图系统等服务和Java实现的应用程序编程接口(ApplicationProgrammingInterface，API)。开发人员可以调用各种API快速完成上层应用开发。同时，在遵循框架的安全性限制条件下，任意应用程序都可发布其功能API，供其他应用程序调用。这种架构设计极大简化了组件的重用。

1.3系统运行库层

系统运行库层包含了一个Java核心库，提供了Java编程语言的大部分功能，包括界面管理器、媒体框架、SQLite、OpenGL/ES、FreeType、Webkit、SGL等，它们通过应用程序框架为开发者提供各种服务。

在这一层还包含了一个Dalvik虚拟机，每一个Android应用程序都在它自己的进程中运行，都拥有一个独立的Dalvik虚拟机VirtualMachine实例,这个实例驻留在一个由Linux内核管理的进程中。

1.4Linux内核层

Linux内核层是Android系统的底层，是硬件和软件堆栈之间的抽象层。它提供硬件驱动，并为系统运行提供内存管理、线程管理、网络管理和安全管理等服务。Linux内核的使用，极大地增强了Android的可操作性和移植性。

2装备保障信息系统的总体架构

系统的总体架构如图2所示，主要包括服务器、PC终端、移动终端和通信链路。传统的系统架构一般不含移动终端，数据录入与展现都在PC终端上完成。本文将移动终端与PC终端相结合，可以充分发挥两者的优势，大幅提高数据采集的效率。

图2　装备保障信息系统总体架构

系统运行时，首先由部队装备管理人员操作Android移动终端，基于RFID、条形码、摄像头等方式，采集装备基础信息和装备技术状况信息，包括装备型号、装备编码、出厂编号、车公里数、摩托小时、发射炮弹数等，基于SQLite数据库存储在移动终端上。然后，部队装备管理人员操作移动终端，通过军用CDMA或WIFI连接的方式访问WEB服务器，将SQLite数据库中的数据上传到数据库服务器。在军用CDMA和WIFI连接方式不能正常连接时，可以通过蓝牙、串口和USB等连接方式将移动终端与PC终端连接起来，先将移动终端的数据库上传到PC终端，再通过PC终端访问WEB服务器，将数据上传到数据库服务器。最后，数据库服务器上的数据经过应用服务器处理后，部队装备管理人员和机关领导在平板电脑或PC终端上进行查阅操作。

Android移动终端、平板电脑和PC终端与WEB服务器之间以TCP/IP协议进行网络连接，WEB服务器、应用服务器和数据库服务器之间应用局域网连接。

图2中所示服务器为逻辑服务器。在数据规模较大以及硬件条件较好时，WEB服务器、应用服务器和数据库服务器可以分3个甚至多个物理服务器部署。数据规模较小时，或者硬件条件较差时，可以适当减少物理服务器数量。

3Android系统的应用

Android系统在装备保障信息系统的应用主要包括数据采集和数据处理。数据采集主要是指在Android移动终端上完成装备基础信息和装备技术状况信息采集。数据处理主要是指在Android移动终端上存储数据，并通过网络将数据上传至服务器，在服务器上进行复杂的数据计算后，将结果传输到Android移动终端和Android平板电脑上进行数据展现。

3.1数据采集

传统的装备保障信息系统中，数据采集工作大部分由基层干部和战士基于固定PC终端人工录入完成，数据录入的工作量大，准确率不高，需要消耗大量的人力物力。少部分系统如器材管理信息系统等接入了条形码、二维码扫描设备，可以快速采集一部分数据，但是存在功能单一且只能采集静态数据的问题。还有一部分系统设计了基于移动终端的数据采集功能，进一步提高了工作效率，但是这些数据采集功能大多基于WinCE系统开发，存在功能简单、可移动范围小、成本较高、升级难度大的问题。

Android移动终端具备采集手段集成度高、硬件成本低、软件功能强大、数据交换方式多样可靠、设备便携性高、可移动范围大，给用户带来更大的灵活性，既能完成装备静态数据采集，又能完成装备动态数据采集。同时，因为Android系统是以Linux为基础的开源系统，其安全性和扩展性将远远超过WinCE等非开源系统。

基于Android移动终端进行数据采集，可使用条码识别、NFC读写、摄像头拍摄和地理信息采集等功能，从而获取装备基础数据信息和装备技术状况数据。

3.1.1条码识别

条码技术是在信息技术基础上发展起来的集编码、印刷、识别、数据采集与处理为一体的综合性技术。在很长一段时间内，一维条码在出版、物流、医药等行业发挥了重要的作用。在装备保障方面，一维条码在维修器材存储、管理和供应等环节也有很好的应用，大幅提高了器材保障的效率。

近年来，各行业的数据信息量呈指数级增长，传统的一维条码技术已经很难满足要求，推动二维码技术快速发展并得到广泛应用。相比一维码，二维码具有信息储量大、编码范围广、纠错能力强、制作成本低、识读要求低和安全性高等优点[3]。二维码的发展扩展了条码技术应用的领域，伴随着智能移动终端的迅速发展和普及，二维码的应用逐渐深入到工作与生活的各个角落。

在装备保障信息系统中，二维码识别技术可以用于完成装备基础信息的采集。新装备出厂时，除了在装备上粘贴装备铭牌以外，可以同时将各种装备基础信息生成二维码粘贴在装备上。信息主要包括：装备型号、装备名称、生产厂家、出厂时间、底盘号码、发动机号码等。已服役装备则可查找相关信息，补充打印后粘贴在装备上。

目前，在Android系统中进行二维码生成与识别的技术已经比较成熟，在很多商业应用程序中得到了很好的应用。而且，文献[4]给出了QR二维码的加密与解密的流程和算法，使得装备保障信息系统的二维码技术应用有了安全性保证。

3.1.2NFC读写

前期部队配备的各种装备技术状况采集设备，大多设计了RFID卡读写功能。一般是先将传感器获取的各种数据存储到RFID卡中，再通过PC终端上连接的RFID卡读取设备，读取RFID卡中存储的装备技术状况数据，最终上传到服务器上。由于RFID卡技术本身的限制，一张卡只能绑定一台装备。多型号多台装备绑定的RFID卡自身的管理提高了系统运行的复杂度。此外，数据传输环节众多，又进一步增加了系统运行的复杂性。

在Android移动终端应用NFC技术，则能很好地解决这些问题，大幅简化系统流程。NFC即近距离无线通信技术(NearFieldCommunication)，是由飞利浦公司和索尼公司共同开发的一种非接触式识别和互联技术[5]。NFC发源于RFID技术，能向下兼容RFID技术，它可以在单一芯片上集成非接触式读卡器、非接触式智能卡和点对点的通信功能。简单地说，NFC终端既能充当读写设备对RFID卡进行读写，又能充当RFID卡被其他设备读定。在装备保障信息系统中应用NFC技术，Android移动终端既能通过RFID卡读取装备技术状况数据，又能不通过RFID卡直接接收传感器获取的装备技术状况数据。读取数据后，通过数据链路直接上传到数据库服务器，可以大幅提高数据采集的效率。

3.1.3摄像头拍摄

传统的装备保障信息系统中需要采集装备图像信息和视频信息时，一般是通过独立摄像设备拍照或摄像，再将图像与视频拷贝到PC终端上；或者在PC终端上连接摄像头，通过摄像软件获取装备图像信息和视频信息。前一种方式需要单独购置摄像设备，成本较高，而且操作步骤较多，效率较低。后一种方式成本较低，环节较少，但是一般摄像头必须与PC终端直接连接，移动范围小，而且摄像头像素较低，图像与视频资料质量较差。

随着Android系统的发展，Android移动终端集成的摄像头性能得到了迅速提升。摄像头像素不断提高，使得其拍摄效果也越来越接近传统卡片相机甚至低端单反相机。在Android移动终端上设计拍照和摄像功能，可以用于迅速获取装备图像和视频资料。

Android系统提供了强大的组件功能用于摄像头开发，我们可以使用的方法主要有两种：一种是借助Intent和MediaStore调用系统CameraApp程序来实现拍照和摄像功能，另一种是根据CameraAPI自已编写摄像头程序。一般来说，简单应用只需要借助系统CameraApp程序就足够了。

3.1.4地理信息采集

在Android系统的爆炸式发展的过程中，GPS导航定位模块基本上成了Android移动终端的标配，很多应用程序都嵌入了基于GPS系统的卫星定位功能。

GPS(全球卫星定位导航系统)最早是美国在1958年启动的军用项目，1964年开始正式投入使用。在GPS运行过程中，美军必然首先考虑其军事利益，和平时期尚能为其他国家免费提供信号，战争时期必定会切断其他国家的信号。在海湾战争时期，美国就曾无视欧盟的指责与非议，关闭GPS卫星导航系统在欧洲区域的导航服务。

北斗卫星导航系统作为我国自主研发的区域性有源三维卫星定位与通信系统(CNSS)，近年来取得了长足的进步，设备逐渐向小型化、智能化、低能耗的方向发展，可在全球范围内全天候、全天时为用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时服务，并兼具短报文通信能力[6]。目前，北斗卫星导航系统在国内民用领域的市场占有率逐年大幅提高，在军用领域则迅速取代GPS，成为各类装备的标配设备。

在Android移动终端配备北斗定位模块，为装备保障信息系统提供装备定位信息采集功能，有利于进一步提高装备保障精确性。系统集成化设计，有利于提高系统响应速度，同时降低成本。在Android系统的类库中，android.location包含了一套与定位相关的类。其中，LocationManager用于处理位置信息。将LocationProvider设置为北斗卫星，即BD2_PROVIDER，然后利用LocationManager对象获取位置信息，调用getLatitude()返回纬度数据，getLongitude()返回经度数据，getAltitude()则以米为单位返回海拔数据[7]。

3.2数据处理

3.2.1数据存储

Android系统提供的数据存储方式有5种，分别是：系统配置、文件存储、SQLite数据库存储、ContentProvider存储和网络存储。其中，SQLite数据库具有移植性好、容易使用、体积小、高效而且可靠等多方面的优点，因而在装备保障信息管理系统中的Android移动终端上基于SQLite数据库进行数据存储。

SQLite数据库由D.RichardHipp开发，SQLite3.0全部源代码不足3万行，编译后的动态链接库大小仅有300kb，而管理的数据量可以达到2TB。SQLite数据库提供B-Tree存储数据的模式，数据以ASCII码形式存储，支持SQL快速查询。

Android系统为SQLite数据库提供了两个操作类，极大地简化了应用程序对数据库的操作。其中一个类是SQLiteOpenHelper，主要用于打开与关闭数据库连接。当数据库不存在时，还可自动创建数据库，数据库默认存储在data/<包名>/databases/下，也可以通过调用系统方法将数据库存储在SD卡上。另外一个类是SQLiteDatabase，主要用于完成数据的增删改查操作，可调用的方法主要包括execSQL和rawQuery。SQLiteDatabase类是Android移动终端应用程序开发时重点使用的类[8]。

装备保障信息管理系统中，Android移动终端应用程序调用execSQL方法较多，通过执行insert、delete和update三类SQL语句将界面获取的各种数据保存到数据库。

3.2.2数据传输

在无线网络访问条件具备时，Android移动终端通过调用AndroidSDK的Socket，基于TCP/IP协议连接WEB服务器，将数据存储到数据库服务器上。军用CDMA移动通信网络近年来快速发展，其高速、稳定、安全的特点，为Android移动终端直接通过无线连接WEB服务器实现军事应用提供了条件。此外，通过WIFI热点连接WEB服务器与Android移动终端，也是一种可行的解决方案。

在无线网络访问条件不具备时，可以通过蓝牙、串口、USB等连接方式，将Android移动终端连接到PC终端，将数据直接拷贝到PC终端，再通过PC终端连接WEB服务器，将数据上传到数据库服务器。

3.2.3数据展现

各种装备基础信息和装备技术状况数据存储到数据库服务器后，根据用户分析处理需求，由应用服务器和数据库服务器完成汇总计算，将结果通过WEB服务器返回到Android移动终端和Android平板电脑，展现给装备部门首长和相关业务人员，为用户提供数据支撑和决策支持。

在应用服务器和数据库服务器上进行相关数据处理，有利于发挥服务器强大的数据计算处理能力。如此以来，在Android移动终端上就不需要进行复杂数据处理，只需要将服务器处理完的结果显示出来即可。目前，Android系统的数据展现方式已经非常丰富，可以用表格、曲线图、柱状图、饼图等多种形式展现数据分析处理结果，还可以显示图像视频等多媒体信息。

4结论

在装备保障信息系统中应用Android系统，综合运用条码识别、NFC读写、摄像头应用、北斗定位等采集手段和各种有线、无线数据传输手段，充分发挥其高度集成和便携的特点，将大幅提高装备保障信息系统数据采集与展现的质量与效率，对提高我军装备保障信息化建设水平具有重要意义。

硬件技术的高速发展和Android系统(下转第95页)