基于Android 空投物资搜索系统设计与实现

康 静，胡海燕，郭钟剑，沈 玲，孙 林

（北方信息控制研究院集团有限公司，南京 211153）

0 引言

高科技条件下的战场环境复杂多变，地面防空武器多，战斗十分迅猛，物资消耗量大，对空降行动提出更高的要求。由于空降作战中空降人员随身携带的装备有限，很多装备需要通过空投的方式保障部队作战的需要。由于受到地形、气候等因素影响，传统不借助任何辅助设备的人工搜索方法存在着盲目性大、效率低等缺点，不能满足物资落地后快速发现、迅速集结的要求［1］。因此，需要辅助装备帮助搜索人员快速有效地找到空投物资。

Android 是Google 推出的一款基于Linux 的开源操作系统，主要适用于智能手机、平板等移动设备，近几年得到广泛应用。本系统采用Android 作为移动终端操作系统开发物资搜索系统，实现空投物资快速搜索和信息扫描获取功能。

1 系统概述

系统组成包括目标终端、搜索终端和指挥终端3 部分，示意图如下页图1 所示。目标终端附着固定在空投物资箱上，负责采集物资箱位置信息和将位置信息回传到指挥中心。目标终端通过GPS 定位卫星获取自身位置即物资箱位置，利用自身北斗通信模块通过通信卫星将位置传回指挥终端。搜索终端通过GPS 定位卫星获取自身位置信息，通过4G LTE移动宽带通信网将自身位置传回指挥终端。指挥终端获取物资箱和搜索终端位置后根据距离远近、战场态势等因素进行合理路径分析，然后将每个搜索终端的目标物资箱位置和规划的路径推送到搜索终端，搜索员根据推送的路径进行物资搜索，搜索到物资后，可通过扫描箱体上的标识信息快速获取箱内物资信息。目标终端没有人机交互界面，只具备简单的位置信息采集和上报功能，不在本文研究范围内。本文设计的搜索系统安装在指挥终端和搜索终端上，下面对指挥终端和搜索终端进行详细介绍。

图1 系统组成示意图

2 指挥终端

2.1 硬件系统构成

终端主控模块采用联芯科技有限公司LC1860处理器，该处理器采用28 nm 制程工艺，六核ARM A7 CPU，主频2.0 GHz，集成了标准RS-232 串口、外部存储器电路等，显示屏采用5 in.TFT 液晶屏，电容式触摸屏。操作系统采用谷歌公司的Android。终端硬件结构如图2 所示。

图2 终端硬件结构

LC1860 具备领先的LTE Soc 芯片架构设计，覆盖GSM、TD-SCDMA、TD-LTE、LTE FDD 和WCDMA 5 种模式，最高下行速度可实现150 Mb/s，符合本系统指挥终端和搜索终端间交互态势信息、路径规划信息等数据量较大的通信要求。

北斗模块用于指挥终端和目标终端之间通信。由于指挥终端与目标终端距离较远，目标终端采用卫星通信的方式将位置信息发送到指挥终端。卫星通信的优点是在卫星的覆盖范围内两点间的通信与距离无关，可进行全天候的通信且可靠性高。终端采用XN636 北斗1 代模块实现通信功能，信息以串口方式输出，波特率定为9 600 b/s，实现北斗短报文收发功能。

GPS 和其他卫星定位系统相比，其特点主要有全球范围全面覆盖、实时定位速度快、高精度低成本等［2］。本系统GPS 定位模块采用中科微的ATGM332D，该模块具有灵敏度高、功耗低等特点，被广泛应用到车用导航、自动驾驶等领域。

2.2 软件设计

指挥终端负责获取所有物资箱和搜索终端的位置信息，根据物资箱和搜索人员位置信息、战场态势信息，综合考虑路段通行性、距离等各种因素后进行合理路线分析和规划，然后将规划的路径信息推送到各搜索终端。系统功能框架图如图3所示。

图3 指挥终端软件功能框图

1）串口配置功能：终端由主控模块、GPS 定位模块、北斗通信等模块组成。定位模块和通信模块均由串口与主控模块交互信息，所以软件需具备串口配置功能。本系统采用多线程串口通信方法，在主线程中完成串口设备初始化，然后创建并启动串口监控线程，由它完成串口数据的监控，并将收到的信息通知到主线程，由主线程进行下一步逻辑处理。

2）通信功能：通信功能主要包括两方面，一方面是负责接收目标终端发送来的北斗短消息并进行译码工作，从短消息中获取目标定位信息等有用信息提供给系统使用；另一方面通过移动宽带通信网与搜索终端进行通信。指挥终端与搜索终端通信的内容包括两部分，一是搜索终端上报的位置信息；二是指挥终端将路径分析结果推送到各搜索终端，以便引导搜索人员进行搜索。

3）地图显示功能：通过地图显示功能，指挥员可快速直观地观察目标终端和搜索终端地理位置。SuperMap iMobile 是北京超图地理信息技术有限公司开发的一款基于Android、IOS 等移动系统的组件式GIS 软件，平台打造的软件开发包提供了操作简单、功能齐全的开发接口。该平台开发方便，能实时读取终端的位置数据，并能在地图上进行动态刷新和显示，为移动终端的定位、路径规划等功能提供了强有力的支撑［3］。本系统采用超图SDK 进行开发，系统通过调用SDK 接口，可访问超图地图服务和数据，构建功能丰富的地图类应用程序。

4）态势信息查询功能：通过态势信息查询功能，指挥员可获知空投地区实际战场情况，例如道路有无毁坏、敌军分布等信息，为搜索人员能够快速安全地进行物资搜索提供路径分析依据。

5）路径规划功能：根据物资箱位置信息和搜索终端位置信息，结合现场实际态势情况，计算出合适的搜索路径，并下发到各搜索终端，使搜索人员能够直观地查看物资相对于自己的分布位置，协助搜索人员快速有效地找到物资。

程序执行流程如图4 所示。

图4 指挥终端软件流程图

3 搜索终端

搜索终端主要负责两方面工作：物资搜索和物资信息查询。搜索终端硬件结构相比指挥终端，减少了北斗通信模块，增加了摄像头模块以便进行二维码扫描，这里不再赘述。系统软件功能框图如图5所示。

图5 搜索终端软件功能框图

3.1 物资搜索

搜索终端物资搜索功能获取自身位置信息并将信息上报到指挥终端，接收指挥终端的路线分析结果并在终端上进行显示，由以下4 个功能模块组成：

1）串口配置功能：终端由主控模块、GPS 定位等模块组成。定位模块由串口与主控模块交互信息，所以软件需具备串口配置功能。本系统采用的串口通信方法与指控终端相同，这里不再赘述。

2）通信功能：通信功能主要负责搜索终端与指挥终端之间进行通信，包括两部分工作内容，一是向指挥终端上报自身位置信息；二是接收指挥终端发送的路径分析结果，解析后在地图上显示。

3）地图显示功能：此功能与指挥终端类同。

4）路径显示功能：解析指挥终端发送的路径数据，并在地图上进行路径显示。代码如下：

3.2 物资信息查询

随着全球信息技术的不断进步，二维码技术被引入到移动数据业务领域，形成了以移动终端为载体，将代表的信息以二维码图片形式呈现的业务。物资信息查询功能实现在不开箱的情况下能够通过二维码扫描的方式快速获取空投箱内物资信息。

物资信息查询由3 个功能模块组成：

1）二维码生成：Zxing 是一个开源Java 类库，可用于Android 应用中生成和解析各种格式的二维码。利用MultiFormatWriter 类中的encode 接口可根据物资编号生成二维码，考虑到战场环境复杂，空投箱上二维码采用激光打标机打印在钢片上，确保二维码区域不会因环境作用而发生磨损或锈蚀。

2）二维码扫描：系统通过调用搜索终端上的摄像头采集功能对空投箱上的二维码图形进行扫描，通过调用MultiFormatReader 类中的decodeWithState接口对获取的二维码图像进行解码，得到物资编号。

3）物资信息显示：系统通过二维码解码得到的物资编号查询物资数据库获取物资详细信息，包括设备名称、配属单位、配属编组、物资组成和物资箱外观图片路径信息，然后将这些信息通过布局文件显示出来。

4 系统测试

本测试系统由两个指挥终端和一个搜索终端组成，其中一个指挥终端充当目标终端固定在物资箱上，指挥终端和搜索终端之间通过移动宽带通信网进行互联互通。测试步骤如下：

1）目标终端向指挥终端发送物资箱位置信息，在指挥终端上能够显示物资箱位置；

2）搜索终端向指挥终端发送自身位置信息，在指挥终端上能够显示搜索终端位置；

3）指挥终端根据物资箱和搜索终端位置信息进行路径分析，路径分析结果在地图上能够成功标绘，测试结果如图6 所示，图中红线即为规划路线，可指引搜索员找到物资箱；

4）在指挥终端上点击发送路径规划结果到搜索终端，搜索终端能够接收并显示路径规划信息；

5）根据搜索终端上的路径规划信息，搜索人员能够搜寻到物资箱；

6）用搜索终端扫描附着在物资箱上的二维码信息，能够在搜索终端上显示物资箱内物资信息，测试结果如图7 所示。

经现场测试，本系统具有较高的时效性及稳定性。

5 结论

本文主要讨论了基于Android 平台物资搜索系统的设计和实现方案，从软件应用开发方面详细介绍了系统的开发方法和过程，并对其进行反复调试和测试。经测试该系统可充分满足空投物资搜索的要求，并可在不开箱的前提下能够快速获取箱内物资信息，适用于空降作战、抢险救灾等场合。该系统无论在军用还是民用领域都具有良好的应用前景。

图6 搜寻路径规划结果

图7 装备二维码扫描