定位器4G DTU + GPS

4.3.1 项目概述与最终功能

本项目旨在通过部署在本地服务器（如 Debian/树莓派）上的 Flask Web 应用，实时接收 4G DTU 设备通过 MQTT 透传的 GPS/LBS 位置数据，并在网页地图上直观显示设备的当前位置和历史轨迹。

核心功能列表

4.3.2 系统架构与部署结构

本项目采用前后端分离、MQTT 异步通信的轻量级架构。

架构图

核心文件结构

gps_tracker/
├── app.py                  # 后端 Flask 应用, MQTT通信, SQLite逻辑, 身份验证
├── tracker.db              # SQLite 数据库文件 (运行时自动生成，存储轨迹)
├── sys_config.json         # 配置文件 (运行时自动生成，存储GPS/LBS开关状态)
├── templates/
│   ├── index.html          # 主界面：地图、状态显示、控制面板 (前端JS逻辑)
│   └── login.html          # 登录验证界面
└── requirements.txt        # 依赖包列表

部署环境 (Prerequisites)

• 操作系统: Debian, Ubuntu 或任何支持 Python 的 Linux 系统 (推荐使用 venv 虚拟环境)。

• Python: Python 3.x

• MQTT: 需部署 MQTT Broker (如 Mosquitto) 并确保 DTU 能连接上。

• Python 依赖:

  pip install Flask Flask-SocketIO paho-mqtt
  

4.3.3 后端 (app.py) 关键技术实现

1 身份验证与安全

使用 Flask 的 session 机制实现登录保护。

• login_required 装饰器: 保护 /, /api/history, /api/status, /api/config 等所有敏感路由，未登录强制跳转到 /login。
• 登录逻辑: 验证请求中提交的密码是否等于代码中设定的 ADMIN_PASSWORD ("Free")。
• Session: 登录成功后设置 session['logged_in'] = True，并设置 24 小时过期 (PERMANENT_SESSION_LIFETIME)。

2 数据持久化：SQLite 替代 JSON

将原有的 history.json 升级为 tracker.db SQLite 数据库，解决了数据文件大后读写慢和跨天重置不准确的问题。

• 初始化: init_db() 函数创建 locations 表，存储 (lat, lng, time)。
• 数据写入: save_point_db(lat, lng) 负责将实时坐标写入数据库。
• 数据读取: load_history_db() 通过 SQL 语句 WHERE time LIKE 'YYYY-MM-DD%' 仅查询并返回当日的轨迹数据，实现了高效的“每日刷新”目标。

3 DTU 通信协议解析（on_message 函数）

on_message 是后端最复杂的模块，它需要识别和解析 DTU 设备可能发送的各种格式数据。

通过增加对 config,imei,ok, config,csq,ok 等纯文本回执的解析，确保了刷新状态按钮能正确更新页面数值。

4.3.4 前端 (index.html) 关键特性

1 地图核心功能

• 坐标转换: 使用 wgs84ToGcj02 算法，将 DTU 传来的 WGS84 坐标转换为高德地图使用的 GCJ02 (火星坐标)，解决了位置偏移问题。
• 图层控制:
  • 移除 Leaflet 默认控件。
  • 新增 map-layer-control 开关，通过 toggleMapLayer() 函数在 vectorLayer (标准地图) 和 satelliteLayer (卫星地形) 之间切换显示。
• 轨迹显示: 新增 toggleTrajectory 开关，通过 polyline.addTo(map) 和 polyline.remove() 切换轨迹线的可见性。

2 顶部状态栏与交互

顶部状态栏集成了所有关键信息和交互点：

• DTU 连接状态: 根据后端返回的 data.status (4=已连接) 动态显示 “已连接”/“未连接” 标签。
• 实时参数: 明确显示 SSTA (系统状态, 4=正常), V (速度, km/h) 和 CSQ (信号值, >15良) 及其参考值。
• 状态刷新按钮 (🔄): 点击后调用 /api/config 接口，批量发送 DTU 状态查询指令，确保信息最新。

3 持久化配置回显

页面加载后，通过 syncUI(data) 函数：

• 读取 sys_config.json 中保存的 GPS/LBS 开关状态和周期。
• 在左下角的 Badge 中正确显示 “开启 (30s)” 或 “已关闭”，解决了页面刷新后状态显示为“未知”的问题。
• 在“系统参数配置”弹窗中，自动勾选上次设置的开关状态（如“低功耗模式”）。

4.3.5 DTU 指令封装 (Config API)

所有用户操作最终都封装为 MQTT 指令发送给 DTU。