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摘要：论文使用自主设计的定位休眠算法，研发了定位标签模块化模组，在此基础上设计并实现了一种基于Core-N58 GPS的寻物Pro平台。测试结果表明：该定位标签模组及配套平台较好地满足了用户需求，有着较大的潜在用户群体与较好的发展前景。
关键词：微信小程序；Core-N58；定位标签；Arduino；物联网
Design and Implementation of Object-seeking Pro Platform Based on Core-N58 GPS
LUO Yanjun,SHEN Jinwei,LIN Runxiao,WANG Han,HUANG Zhende
(School of Mathematics and Computer Science,Guangdong Ocean University,Zhanjiang Guangdong 524088)
【Abstract】：This paper uses the self-designed positioning sleep algorithm to develop a positioning tag modular module.On this basis,a Core-N58 GPS-based object-seeking Pro platform is designed and implemented.The test results show that the positioning tag module and supporting platform can meet the needs of users well,and have a large potential user group and a good development prospect.
【Key words】：WeChat applet;Core-N58;positioning tag;Arduino;Internet of Things
0引言
在物联网[1]的应用中，感知层中的节点通过传感器采集相关感知信息，并经过传输层将感知信息传输到应用层，进行数据处理、分析和应用[2]。但是，在许多应用中，每个节点的感知信息和其自身位置信息密切关联，相辅相成的[3]。随着近年来物联网技术的不断发展，定位标签市场需求量大大增加。市面上定位系统大多体积较大或是价格昂贵，无法精确定位物品具体位置，市场迫切需要一款精度高且体积较小的定位装置，用以具体定位具有重要价值的物品、资产、物流等资产，减少重要资产丢失概率。
本文阐述的为一款基于Core-N58 GPS模组(以下简称定位标签模组)开发的追踪定位软件平台(以下简称平台)，该定位标签模组运行稳定、电池续航时间理想、定位精度较高、故障率较低；平台界面清晰、定位明确，测试结果表明，平台稳定可靠、基本可达到便捷高效地通过定位标签方式详细定位具体的物品，可用于重要资产管理、弱势群体管理、监狱人员、智能汽车、宠物等多方面领域，拥有优秀的发展前景。
1开发环境分析
1.1 Arduino
Arduino单片机是一个开源性的软硬件相结合的开发平台，具有跨平台、简单易用的特点，它包含的硬件能够实现基本硬件搭载功能,并且具有一套开源的软件开发环境，能够实现硬件这些基本功能[4]。
在本系统中主要功能有：对4G通信模块进行初始化及设置、根据预设的地址连接至腾讯云物联网通信平台、处理腾讯云物联网通信平台端传来的请求、控制定位标签向腾讯云物联网通信平台上传数据。
1.2 Core-N58
Core-N58核心板是由银尔达(Yinerda)基于有方N58模组推出的高性能，小体积嵌入式的4G+GPS定位核心版，有着体积小、定位准确、集成度高的优点。
在本系统中主要功能有：进行GPS定位，接收Arduino单片机传来的命令，返回对应数据。
1.3腾讯云物联网通信平台
腾讯云物联网通信平台是一个安全、稳定、高效的连接平台，帮助开发者低成本、快速地实现“设备—设备”“设备—用户应用”“设备—云服务”之间可靠、高并发的数据通信的平台[5]。物联网通信平台不仅可以实现设备之间的互动、设备的数据上报和配置下发，还可以基于规则引擎和腾讯云产品打通，方便快捷地实现海量设备数据的存储、计算以及智能分析。
在本系统中主要功能有：接收并处理微信小程序端传来的请求，根据需求向定位标签发送AT命令，接收定位标签返回的数据运用规则引擎处理并存储至云数据库。
1.4定位休眠算法分析
为降低定位标签模组功耗，延长定位标签模组续航，本系统设计并实现了一种定位休眠算法。该算法将会比对近三次定位标签模组传回的GPS信息，若三次位置相对距离小于50m，则认为该定位标签没有移动，算法会使循环上传GPS定位信息间隔时间翻倍。若近两次相对距离大于50m，则认为当前定位标签正在移动，算法会将循环上传GPS定位信息间隔时间恢复为默认的15s。
2需求分析
2.1功能分析
该定位标签实现的功能主要有：通过Arduino单片机周期性地从Core-N58核心板获取数据并向腾讯云物联网通信平台更新当前UTC时间、经纬度数据、GPS状态、卫星数、HDOP水平精度因子、差分GPS信息等数据。用户也可以从微信小程序端发送请求获取当前定位标签所在的位置信息。
定位标签模组采用模块化设计，将执行不同功能的组件模块以拼装的方式结合，若有模块出现故障，仅需更换故障模块即可，无需整体更换。系统总体设计图如图1所示。
图1系统总体设计图
2.2业务流程分析
用户通过微信打开寻物Pro小程序，经过登录验证后便可进入寻物Pro平台，在用户允许后微信小程序可自动获取前端用户信息及位置信息，有助于节省二次登录验证时间，省去了二次使用重复登录的操作。完成登录操作之后，用户便可以添加定位标签设备，平台主界面将会实时更新定位标签设备位置信息并显示在地图上。业务流程图如图2所示。
寻物Pro平台经开发团队部署至腾讯云轻量应用服务器测试运行，硬件配置如下：CPU：2核，内存：4GB，系统盘：80GB SSD云硬盘，连续运行7×24h无崩溃，支持20000个的并发请求，支持8Mbps上传速度，性能基本满足设计需求，程序运行稳定，无崩溃现象出现。
3平台设计与实现
3.1前端设计
前端部分使用mpVue框架实现小程序开发。Vue是当前前端主流的框架，且Vue.js和小程序都是典型的逻辑视图层框架，在小程序中，视图渲染和业务逻辑分别运行在不同的线程中，视图View层在WebView中渲染，一个页面对应一个WebView，业务逻辑Appservice层运行在同一个JSCore线程中，使用Vue.js实现小程序的功能，编写对应的代码，小程序负责视图层的展示，逻辑层由Vue.js实现。
3.2后台设计
本程序选择腾讯云提供的原生Serverless云服务作为后端框架，方便实现快速开发和迭代。其中，使用云数据库作为数据库，一个可读写JSON数据库，可实现用户快速读写数据；使用云存储作为文件存储系统，可在小程序端上传下载云端文件，实现可视化管理；使用云服务CDN作为网络加速，方便用户请求。首先，需要购买云服务资源，便可使用微信团队提供的云服务器，无需自行搭建服务器和相关环境，接着将后端API代码直接上传到云函数，然后云开发就会自动部署到相应的应用中，最后就可以测试并发布。后台架构如图3所示。
4平台测试
4.1浏览/查看物品所在位置
用户在完成登录操作后可进入如图4所示的主页面，主页面上方为地图，地图上用图标标注了已连接设备的当前位置；主页面下方设有设备清单，用户可在设备清单中浏览自己正寻找的设备；用户可与设备清单进行交互以快速跳转到设备当前所在位置。
4.2寻找设备
在用户单击设备标签后可进入设备详情页面，进入详情页面后用户可点击“导航”按钮，进入如图5所示的导航页面，该页面上方为“步行”“骑行”“驾车”及“公交”按钮，以供用户选择通勤方式，页面中间则根据用户当前所选择的通勤方式显示推荐路径，引导用户找到其设备，页面下方显示用户当前位置前往设备所在地所需路程及预估时间。
4.3我的设备页面
当用户在主页面点击“我的设备”按钮后将会跳转到如图6的我的设备页面，该页面将显示已连接设备的图标、名称等设备基本信息，侧方则提供了设备开关功能，用户可与此开关进行交互，以控制定位标签开关休眠模式，达到延长续航之目的；在页面底部则为用户提供了“添加设备”的按钮，用户可使用手机摄像头扫描定位标签上的二维码或是手动输入设备序列号以获取设备唯一标识号，随后用户可编辑此设备的图标、名称、简介等信息。系统将会处理设备信息存入设备数据库，并为该用户推送当前设备位置信息等数据。
5结语
本文通过分析定位标签发展现状与市场需求，明确定位标签与平台的设计，设计并实现了一个基于Core-N58 GPS的寻物Pro平台。测试结果表明，该定位标签及配套小程序较好地满足了有定位标签需求的用户群体，在当今时代物联网科技的大背景下，该平台有着较大的潜在用户群体与较好的发展前景。
参考文献
[1]车辚辚,孔英会,赵建立,等.基于物联网的智慧实验室设计[J].实验技术与管理,2013,30(10):212-215.
[2]陈鸿龙,涂玲,孙良,等.基于无线传感器网络的抽油机监控实验平台[J].实验技术与管理,2014,31(09):95-97.
[3]陈鸿龙,李宪敏,代天骄,等.基于RFID反向散射的标签定位实验平台[J].实验技术与管理,2019,36(10):92-94+105.
[4]黄利红.基于Arduino的低成本智能宿舍监控系统研究[J].数字技术与应用,2021,39(06):147-149.
[5]董艺杰.基于云平台的物联网可信接入安全分析[J].信息通信,2019(01):277-279.
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