基于j2me平臺(tái)的gps導(dǎo)航系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 API 的使用便可高效地獲取想要的地圖，完全可以滿足普通用戶的 GPS 導(dǎo)航需求。本文系統(tǒng)也將采用 Google 靜態(tài)地圖 API，在滿足一般手機(jī)用戶基準(zhǔn)上，利用3J2ME 的 JSR179 規(guī)范為大家?guī)硪豢钍謾C(jī) GPS 導(dǎo)航軟件。該軟件主要實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)定位、興趣點(diǎn)相關(guān)操作、路線規(guī)劃等，也可以作為利用 Google 靜態(tài)地圖 API 進(jìn)行手機(jī) GPS導(dǎo)航軟件開發(fā)的其他手機(jī)開發(fā)者參考。4第二章　相關(guān)技術(shù)概覽本章主要介紹本文系統(tǒng)用到的相關(guān)技術(shù)知識(shí)，包括位置服務(wù)、移動(dòng)地理信息系統(tǒng)、J2ME 平臺(tái)的簡(jiǎn)介、J2ME 的 JSR179 開發(fā)包介紹、 Google API 簡(jiǎn)介以及做路線規(guī)劃時(shí)的技術(shù)介紹和選擇。 基于位置的服務(wù)基于位置的服務(wù)(Location Based Service，LBS)，它是通過電信移動(dòng)運(yùn)營商的無線電通訊網(wǎng)絡(luò)(如 GSM 網(wǎng)、CDMA 網(wǎng))或外部定位方式(如 GPS)獲取移動(dòng)終端用戶的位置信息( 地理坐標(biāo)，或大地坐標(biāo))，在 GIS(Geographic Information System，地理信息系統(tǒng))平臺(tái)的支持下，為用戶提供相應(yīng)服務(wù)的一種增值業(yè)務(wù)。 基于位置服務(wù)的應(yīng)用范圍基于位置的服務(wù)(Location Based Service，LBS)的應(yīng)用非常廣泛，可以滲透到任何行業(yè)，為任何群體提供服務(wù)。LBS 的應(yīng)用服務(wù)可以歸為以下幾類：(1)個(gè)人應(yīng)用領(lǐng)域個(gè)人應(yīng)用領(lǐng)域，LBS 主要服務(wù)有：定位、路徑規(guī)劃、查找目標(biāo)、旅游導(dǎo)航、基于定位的一些游戲等。最常用的是為游客提供定位服務(wù)，為初到某地的用戶提供路徑規(guī)劃，為用戶提供公交路線，為用戶提供興趣點(diǎn)的搜索，如酒店旅館等的位置。(2)公共服務(wù)領(lǐng)域LBS 在公共服務(wù)領(lǐng)域中主要提供公共安全服務(wù)應(yīng)用和智能交通管理及引導(dǎo)。公共安全服務(wù)主要涉及危機(jī)情況下當(dāng)事人位置的準(zhǔn)確掌握，為救護(hù)、消防、公安等緊急服務(wù)提供快速準(zhǔn)確的定位指引，對(duì)保障人民生命產(chǎn)生安全起到了至關(guān)重要的作用。LBS在智能交通管理領(lǐng)域也對(duì)緩解城市的交通壓力起到了重要的作用，通過監(jiān)控道路段的路況和車流量讓駕車人員能即時(shí)了解路段交通狀況，從而有效地選擇行車路線。(2)商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域在商業(yè)領(lǐng)域，LBS 可以為用戶提供周邊商業(yè)信息，如附近餐館的近期促銷信息，旅館酒店等的打折優(yōu)惠信息。LBS 為物流、安全、交通、城市規(guī)劃等傳統(tǒng)產(chǎn)生提供了精確的位置信息服務(wù)，在商業(yè)上的應(yīng)用也越來越重要，發(fā)展前景很光明。 基于位置服務(wù)的定位方法目前，基于位置服務(wù)的方法主要有三種：基于移動(dòng)終端衛(wèi)星定位系統(tǒng)的 GPS 定位方法、基于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的基站定位方法、無線輔助衛(wèi)星定位系統(tǒng)的 AGPS 定位方法。5GPS 定位是借助全球定位系統(tǒng)的衛(wèi)星體系來實(shí)現(xiàn)的。該方法不需要手機(jī)連接移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，而依靠手機(jī)自身的 GPS 定位模塊獲取衛(wèi)星信號(hào)，從而達(dá)到定位的效果。但在衛(wèi)星信號(hào)較差的地區(qū)性能和可能性都會(huì)急劇地下降，其初始化定位速度相對(duì)較慢。原理圖如下：圖 21　GPS 定位原理圖基站定位依懶移動(dòng)信號(hào)發(fā)射架和移動(dòng)蜂窩基站的信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)，移動(dòng)電話測(cè)量不同基站下行導(dǎo)頻的 TOA(Time of Arrival，到達(dá)時(shí)刻) 或 TDOA(Time Difference of Arrival,到達(dá)的時(shí)間差) ，根據(jù)該測(cè)量結(jié)果并結(jié)合基站的坐標(biāo)，一般采用三角公式估計(jì)算法，就能夠計(jì)算出移動(dòng)電話的位置。實(shí)際的位置估計(jì)算法需要考慮多基站(3 個(gè)或 3 個(gè)以上)定位的情況，因此算法要復(fù)雜很多。一般而言，移動(dòng)臺(tái)測(cè)量的基站數(shù)目越多，測(cè)量精度越高，定位性能改善越明顯。原理圖如下：圖 22　基站定位原理圖AGPS 輔助定位利用峰窩/無線網(wǎng)絡(luò)提供輔助信息來幫助衛(wèi)星系統(tǒng)作為參考點(diǎn)進(jìn)行定位，并不對(duì)位置信息進(jìn)行計(jì)算，而是將 GPS 的位置信息數(shù)據(jù)傳給移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，由6網(wǎng)絡(luò)的定位服務(wù)器進(jìn)行位置計(jì)算，同時(shí)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)按照 GPS 的參考網(wǎng)絡(luò)所產(chǎn)生的輔助數(shù)據(jù)，如差分校正數(shù)據(jù)、衛(wèi)星運(yùn)行狀態(tài)等傳遞給手機(jī)，并從數(shù)據(jù)庫中查出手機(jī)的近似位置和小區(qū)所在的位置信息傳給手機(jī)，并從數(shù)據(jù)庫中查出手機(jī)的近似位置和小區(qū)所在的位置信息傳給手機(jī)，這時(shí)手機(jī)可以很快捕捉到 GPS 信號(hào)，這樣首次捕獲時(shí)間將大大減小，一般僅需幾秒的時(shí)間。不需像 GPS 的首次捕獲時(shí)間可能要 23 分鐘時(shí)間，而精度也僅為幾米高于 GPS 的精度。原理圖如下：圖 23　AGPS 定位原理圖 移動(dòng)地理信息系統(tǒng)移動(dòng)地理信息系統(tǒng)(Mobile Geospatial Information System)的出現(xiàn)使人們?cè)诼糜沃邢硎茏灾髀糜蔚脑竿靡詫?shí)現(xiàn)。Mobile GIS 是 GIS 從靜態(tài)走向動(dòng)態(tài)環(huán)境的重大發(fā)展，通過綜合運(yùn)用 GPS 的精確定位技術(shù)、便攜移動(dòng)設(shè)備(如 PocketPC、手機(jī))、無線 Inter接入和 GIS 的空間信息處理能力，使得系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)地獲取、存儲(chǔ)、更新、處理、分析和顯示地理信息，在現(xiàn)在乃至未來將發(fā)揮出巨大的潛力。移動(dòng) GIS(Mobile GIS)是建立在移動(dòng)計(jì)算環(huán)境、有限處理能力的移動(dòng)終端條件下，提供移動(dòng)中的、分布式的、隨遇性的移動(dòng)地理信息服務(wù)的 GIS，是一個(gè)集 GIS、GPS、移動(dòng)通信(GSM/GPRS/CD2MA)三大技術(shù)于一體的系統(tǒng)。它通過 GIS 完成空間數(shù)據(jù)管理和分析，GPS 進(jìn)行定位和跟蹤，利用 PDA 完成數(shù)據(jù)獲取功能，借助移動(dòng)通信技術(shù)完成圖開、文字、聲音等數(shù)據(jù)的傳輸。與傳統(tǒng)的 GIS 相比，移動(dòng) GIS 的體系結(jié)構(gòu)略微復(fù)雜些，因?yàn)樗髮?shí)時(shí)地將空間信息傳輸給服務(wù)器。移動(dòng) GIS 的體系結(jié)構(gòu)主要由三部分組成：客戶端部分、服務(wù)器部分和數(shù)據(jù)源部分，分別承載在表現(xiàn)層、中間層和數(shù)據(jù)層。表現(xiàn)層是客戶端的承載層，直接與用戶打交道，是向用戶提供 GIS 服務(wù)的窗口。該層支持各種終端，包括 PC 機(jī)，為移動(dòng) GIS 提供更新支持。數(shù)據(jù)層是移動(dòng) GIS 各類數(shù)據(jù)的集散地，確保 GIS 功能實(shí)現(xiàn)7的基礎(chǔ)和支撐。中間層是移動(dòng) GIS 的核心部分，系統(tǒng)的服務(wù)器都集中在該層，主要負(fù)責(zé)傳輸和處理空間數(shù)據(jù)信息，執(zhí)行移動(dòng) GIS 的功能等。包括 Inter、Web Server、Map Server 等組成部分。 J2ME 簡(jiǎn)介J2ME 的設(shè)計(jì)初衷是運(yùn)行在不同的嵌入式系統(tǒng)和消費(fèi)電子設(shè)備上。為了適應(yīng)不同的設(shè)備，J2ME 首先對(duì)不同的設(shè)備進(jìn)行了抽象。J2ME 在設(shè)計(jì)規(guī)范時(shí)，遵循“對(duì)于各種不同的設(shè)備設(shè)定一個(gè)單一的開發(fā)系統(tǒng)是沒有意義的事”這一基本原則。因此，J2ME 先將所有的嵌入式設(shè)備大體上分為兩種：一種是運(yùn)算能力有限且電力供應(yīng)也有限的嵌入式設(shè)備(如 PDA 和手機(jī)) ；另一種是運(yùn)算能力相對(duì)較佳并在電力供應(yīng)上相對(duì)比較充足的嵌入式裝置(如冷氣機(jī)、電冰箱和機(jī)頂盒)。Java 引入了一個(gè) Configuration 的概念，把上述運(yùn)算功能有限、電力有限的嵌入式設(shè)備定義在 CLDC 規(guī)范中，而將另一種裝置定義在 CDC(Connected Device Configuration，連接設(shè)備配置) 規(guī)范中。也就是說，J2ME 利用 Configuration 的概念把所有的嵌入式設(shè)備區(qū)分成兩種抽象的類別。Configuration 可以當(dāng)作是 J2ME 對(duì)于兩種類型嵌入式設(shè)備的規(guī)范。在這些規(guī)范中，定義了這些裝置至少要符合的運(yùn)算能力、供電能力和內(nèi)存大等規(guī)范，同時(shí)也定義了一組在這些裝置上執(zhí)行的 Java 程序所能用的基本類庫。在這些規(guī)范中所定義的基本類庫為 Java 核心類庫的子集以及該類別設(shè)備特性相符的擴(kuò)充類庫。就 CLDC 規(guī)范而言，能支持的核心類庫有 .*、.*和 .*，能支持的擴(kuò)充類庫是.*。區(qū)分出兩種主要的 Configuration 后，J2ME 接著定義了框架 (Profile)。Profile 是架構(gòu)在 Configuration 之上的規(guī)范。之所以有 Profile 的概念,是為了要更明確地區(qū)分出各種嵌入式設(shè)備上 Java 程序該如何開發(fā)、具有哪些功能。因此，Profile 中定義了與特定嵌入式設(shè)備非常相關(guān)的擴(kuò)充類庫。當(dāng)然，這些擴(kuò)充類庫也是建立在底層 Configuration 所定義的核心類庫基礎(chǔ)之上的。 J2ME 架構(gòu)J2ME 架構(gòu)的模塊化設(shè)計(jì)使應(yīng)用程序可以靈活適應(yīng)小型計(jì)算設(shè)備的限制。J2ME 架構(gòu)沒有替代小型計(jì)算設(shè)備的操作系統(tǒng)。相反，J2ME 架構(gòu)由位于原生操作系統(tǒng)之上的多層軟件組成，這些軟件共同稱為“連接有限設(shè)備配置”(Connected Limited Device Configuration, CLDC)。安裝在操作系統(tǒng)之上的 CLDC 形成了小型計(jì)算設(shè)備的運(yùn)行時(shí)環(huán)境。J2ME 架構(gòu)由 3 個(gè)軟件層組成：第一層是包括在內(nèi)的配置層，這個(gè)層次直接與原生8操作系統(tǒng)進(jìn)行交互。配置層還處理 profile 和 JVM 之間的交互。第二層是 profile 層，由小型計(jì)算設(shè)備的應(yīng)用程序編程接口(API)的最小集合組成。第三層是 Mobile Information Device Profile( MIDP )層。MIDP 層由用戶網(wǎng)絡(luò)連接、永久存儲(chǔ)和用戶界面的 java API 組成。它還能夠訪問 CLDC 庫和 MIDP 庫。 JVM ( 虛擬機(jī) )JVM 是專門為微型電子設(shè)備與資源受限設(shè)備如：手機(jī)、尋呼機(jī)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、家用微電子設(shè)備等設(shè)計(jì)的一種輕便、緊湊的 JAVA 虛擬機(jī)。JVM 可以為微型電子設(shè)備提供一個(gè)完整的 JAVA 運(yùn)行環(huán)境，除了一些微型設(shè)備所必需的適當(dāng)?shù)墓δ苡兴煌猓怯?JAVA 虛擬機(jī)規(guī)范定義的真實(shí)的 JAVA 虛擬機(jī)。它是專門為那些受資源限制，只有幾百 K 字節(jié)內(nèi)存的微型設(shè)備設(shè)計(jì)的。JVM 起初是由 SUN 微系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室為一個(gè)名叫“Spotless”的項(xiàng)目創(chuàng)建的。它的目標(biāo)是為資源受限制的 Palm(是目前較為流行的掌上電腦操作系統(tǒng))可連接的電子設(shè)備，實(shí)現(xiàn)一個(gè) java 虛擬機(jī)。基于上述原因，JVM 具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：(1)小，僅具有 40KB 至 80KB 的靜態(tài)內(nèi)存。(2)輕便、精巧。(3)模塊化并可定制。(4)盡可能完全緊湊的完成設(shè)計(jì)目的。 MIDP( 移動(dòng)信息設(shè)備簡(jiǎn)表 )MIDP 是專門為互聯(lián)受限設(shè)備配置設(shè)計(jì)的，它為移動(dòng)設(shè)備提供了一套 API 集合，MIDP 包含用戶界面類、持久存儲(chǔ)功能與網(wǎng)絡(luò)功能。它同時(shí)也包括一個(gè)供用戶下載新應(yīng)用到終端設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行環(huán)境。運(yùn)行在 MIDP 下的小應(yīng)用程序叫做 MIDlet 移動(dòng)設(shè)備小應(yīng)用程序，它與 Applet 類似。MIDP 要求平臺(tái)設(shè)備提供一個(gè)機(jī)制用來存儲(chǔ)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)記錄，通過正常的平臺(tái)事件，比如重新啟動(dòng)和電池更新維護(hù)系統(tǒng)的完整性。MIDP 是以 SUN、Motorola、Nokia 為中心的 MIDPEG 組織(Mobile Information Profile Expert Group)所制訂出來使用在 CLDC 上的 Profile,是以能使用在移動(dòng)電話、雙向?qū)χv機(jī)、可無線通信的 PDA(個(gè)人數(shù)字助理)上面為前提設(shè)計(jì)出來的。另外，像日本國內(nèi)的 NTT DoCoMo、JPHONE、KDDI 等電信商與移動(dòng)電話制造商也都曾參與了MIDPEG。MIDP 是在 CLDC 的功能上附加提供適合目標(biāo)設(shè)備用的 GUI 與事件處理功能。這樣一來，就可以當(dāng)成 MIDP 應(yīng)用程序(MIDlet)來運(yùn)行了。MIDP 由于是由多個(gè)企業(yè)所共同策劃出來的開放標(biāo)準(zhǔn)，因此主要的移動(dòng)電話制造商9也會(huì)制造出大量的對(duì)應(yīng)機(jī)種。也就是說，以 MIDP 為基準(zhǔn)所制作出來的應(yīng)用程序，也將可以在流通于市面上的移動(dòng)電話上執(zhí)行。另外，MIDP 不僅限于移動(dòng)電話，也已經(jīng)被移植到 PDA Palm OS 上，而以 MIDP for Palm OS 的名字來稱呼(與 KJava 是不同的)。在不使用各電信商的擴(kuò)展 API 的時(shí)候，制作給移動(dòng)電話用的 MIDlet 也將可以使用在 Palm OS 上面。由于未來 MIDP 也將會(huì)搭載到不同設(shè)備之上，也由于其兼容性高，只要寫過一次程序，就可以在其他移動(dòng)電話或是移動(dòng)電話以外的設(shè)備上執(zhí)行；而這也就是它最大的好處。 JSR179 開發(fā)包Java? 2 Platform, Micro Edition (J2ME?) (JSR179 參考 API 在 S60 和 Series 40 第三版中都提到，這是一個(gè)可以在大多數(shù) J2ME 中使用的可選包。API 需要的最低平臺(tái)為 Connected LimitedDevice Configuration (CLDC) ，因?yàn)?API 需要數(shù)學(xué)浮點(diǎn)運(yùn)算的支持。S60 和 Series 40 同樣支持 MM API，詳情請(qǐng)參考 Location API for J2ME?定位 API的目的就是開發(fā)具有定位功能的設(shè)備的應(yīng)用程序。根據(jù)設(shè)備的自然情況，API 提供利用設(shè)備的方法。另外，定位 API 是很多易用的類和接口的壓縮包，其在開發(fā)移動(dòng)應(yīng)用程序的時(shí)候具有以下三個(gè)特點(diǎn)：(1)獲取設(shè)備的位置信息(2)創(chuàng)建、編輯、存儲(chǔ)、銷毀陸標(biāo)(3)獲取設(shè)備的定位定位 API 首先需要連接一個(gè)定位方法，利用定位方法產(chǎn)生定位對(duì)象，每種定位方法都不一樣。比如，各種方法所需要的時(shí)間都不一樣，每種方法的精確度也不一樣。最常用的方法有基于設(shè)備(比如 GPS，這種方法基于衛(wèi)星全球定位系統(tǒng))、基于網(wǎng)絡(luò)(比如蜂窩，這種方法中網(wǎng)絡(luò)決定了位置)，還有混合方法(比如 AGPS 方法，這種方法利用網(wǎng)絡(luò)信息來加速定位)。下面的圖表顯示了 API MIDLet 使用 GPS 定位方法來定位的結(jié)構(gòu)。對(duì) MIDLet 在SDK 環(huán)境中檢測(cè)后，還必須在真實(shí)的環(huán)境中進(jìn)行檢測(cè)，來確保正確運(yùn)行。真實(shí)的環(huán)境意味著在支持移動(dòng)定位的設(shè)備中使用 API 定位。10圖 24　定位 API