基于android平臺的gps車輛定位系統的設計與實現畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 括兩個過程：定位參數的測量以及定位算法。因此獲得可靠的定位參數是保證高精度定位的前提。從統計的角度來看，由于受到設備測量誤差以及信號本身固有的隨機性的影響，從定位信號中獲得的參數有一定的噪聲誤差。網絡定位技術主要是增強型觀測時間差(EOTD)。該技術的實現原理是：收集對服務小區基站和周圍幾個基站進行測量的結果，算出測量數據之間的時間差，并用此計算用戶相對于基 站的位置。增強型觀測時間差定位技術是基于網絡的定位方案，是目前使用最多的技術，也是歐 7 洲電信標準化組織 (ETSI)建議使用的主要技術 [25]。 圖 定位服務中心結構圖 Google Maps 20xx 年 10 月 Google 收購了總部位于美國加州山景城以矢量地圖測繪 為主要業務的 Keyhole 公司 [26]。 20xx 年 4 月， Google 正式推出 Google Maps，它是一種開放式的免費地圖服務，有傳統地圖、衛星地圖和混合地圖三種模式。傳統地圖能 為用戶規劃路線，指引、幫助用戶直接確定方向；衛星地圖則可以使用戶獲得當前位置的實拍鳥瞰圖；混合地圖能讓用戶更加準確地獲得方向感。 Google Maps 的特點 (1) 地圖預覽生成 地圖不是根據用戶的請求動態生成，而是預先處理成為圖片金字塔，切塊后做四叉樹編碼，存放在服務器端。當用戶對地圖進行移動或者縮放操作時，只需要下載新的圖片來填充新的區域 []。 (2) 開發成本 Google Maps 提供的 API 為免費資源，只需要申請一個 Key 便能使用 Google Maps，從地圖服務和開發兩個 方面降低了二次開發的門檻，提高了地圖服務水平，對于開發地圖服務應用有重要的意義。 (3) 數據更新 Google Maps 以矢量地圖和高分辨率衛星影像兩種數據源提供地圖服務，并由 Google 不定期進行地圖更新，用戶可以同步享受最新地圖信息服務。 定位方法 移 動 定 位 中 心 EOTD COD GPS 基于位置的付賬 基于位置的 信息 追 蹤 安 全 8 Google Maps 顯示相關理論 Google Maps 向用戶提供的地圖數據和衛星影像數據，在客戶端上顯示的都是常見的柵格圖像。這兩套數據采用了相同的空間參考系統：基準面為 WGS84，投影方式為墨卡托投影。根據縮放的詳細程度不同， Google Maps 提供了 共18 個縮放等級，其中 0 級縮放最詳細，不管是地圖數據還是衛星影像數據都采用了圖像切片技術，將各個縮放等級的全球數據分割成大小為 256*256 的 prig圖塊，而且這些圖塊的 URL 都是不變的。 參數 v 為圖源數據版本．參數 zoom 為縮放等級，取值范圍為 0~17。在普通地圖的 URL 中， X 為經度方向斟片編號， Y 為緯度方向圖片編號， X、 Y 的取值范圍則為 0217zoom1；在衛星地圖的 URL 中，參數 t 是 “qrst”四個字符排列而成的字符串 表示衛星地圖的圖塊編號。 Google Maps 的地圖和衛星影像 數據預先參照金字塔模式按照不同的縮放等級分別存儲。通過簡單的 URL 預載入圖塊的方式獲得。為獲取某經緯度圖塊的URL，就需要把經緯度轉化為 X， Y 坐標。 Google 地圖坐標的計算公式 如 ()所示。 3 6 0 2*)1 8 0((in t ) 17 zoo mx ??? ? ????????????????????????????????? ?????? ?? ? z o o mply 1702**2 246t a nln( i n t )? （ ） 其中 PL 為圓周率； ? 為東經，取值范圍為 180~+180 度； φ為北緯。 Google對普通地圖和衛星地圖 使用了兩種不同的算法對其子圖片的位置進行了編碼。 Android系統 相關類 Android 是一個包含操作系統、中介架構層及應用程序所產生出來的軟件堆棧架構。由下而上，其核心為嵌入式 Linux 作業系統，向上搭配 Google 為Android 開發的類庫及 Android 運行時，再配合應用程序架構，來開 發各種不同的應用程序 [26]。 9 定位服務類 Android 包含了地理定位服務的包 android. location，它可以用來獲取當前設備的地理位置，另外系統還為應用程序提供了基于 GPS 和基 于網絡的定位服務。前者的定位數據來源于位置提供者 GPS_PROVIDER，它負責獲取 GPS 模塊的定位信息，一般用于設備自身的定位；后者的定位數據來源于位置提供者NETWORK_PROVIDER，它負責從網絡獲取其它設備或用戶的位置信息。android． location 中包含了下面一些比較重要的功能類 [27]如 圖 。 位置類 (Location)——用來代表程序中使用的某個位置，該位置包含經度、緯度、標準時間、高度、測量速度、方位角等內容。 定位管理類 (Location Manager)——提供訪問定位服務 的功能，以實時獲取設備的位置信息。當應用程序定義了一個 Location Manager 對象后，就會搜索系統中所有的 Location Provider，從中獲取最新的位置信息，還可以指定 Location Provider 內位置數據的更新周期，及時獲取設備位置的變化信息。 圖 位置定位的相關類 位置提供者 (Location Provider)定位提供者的抽象類。定位提供者具備周 期性報告設備地理位置的功能。系統中有許多 Location Provider，它們提供了各種類型的位置信息。 Location Provider 既有系統默認的 (如 GPS PROVIDER)，也可以根據應用程序的需要自行定義。所有 Location Provider 都有各自的使用標準。 定位監聽類 (Location Listener)．提供定位信息發生改變時的回調功能，但 必須事先在定位管理器中注冊監聽器對象。 位置數據標準類 (Criteria)使應用能夠通過在 Location Provider 中設置的屬性來選擇合適的定位提供者 [28]。 地圖服務類 Android 平臺提供了 一個 map 包 來支持基于地圖服務的應用程序開發，它包含了一系列用于在 Google Maps 上顯示，控制和層疊信管理 監聽位置服務 設置標準 打開或關 閉 獲取位置信息 提供定位服務 Location 類 Criteria 類 LocationManager 類 LocationListener 類 LocationProviderr 類 10 息的功能類 ，如 圖 所示 。 圖 Google Maps 類 以下是其中比較重要的幾個類： 地圖類 (Map Activity)用于顯示 Google Maps 的 Activity 類，此類需要連接底層網絡。 顯示類 (Map View)用于顯示地圖的 View 組件，它必須和 Map Activity 配合使用。 控制類 (Map Controller)用于控制地圖的移動。應用程序用它來設置地圖的顯示方式。 層疊類 (Overlay)是一個可顯示于地圖之上的可繪制的對象。 提供地圖控制服務 提供地圖繪制服務 提供顯示地圖的組件 MapActivity 類 MapView 類 MapController 類 Overlay 類 11 3 終端軟件 系統設計及相關技術 本章主要闡述了手機地圖服務系統的需求分析、功能模塊的設計、 系統流程和界面設計，并 對系統實現過程中所用到的關鍵技術進行了介紹。 系統設計特點 本系統建立在 Android 平臺上，有以下特點： 開源性： Android 操作系統的核心基于 Linux 的，是典型的開源系統。 可擴展性：滿足了手機用戶基本的地 圖服務要求，可進一步擴展系統的功能。 易用性：系統界面設計簡單美觀，用戶不需要培訓就可直接使用該服務。 開發環境需求 硬件環境 ： 由于 Android 開發需要使用 SDK（虛擬機），虛擬機需要 PC 空出一塊內存來模擬 手機內存卡（ 一般 500M）。所以 PC 本身的內存應不小于 1G。 軟件環境 : Eclipse 開發工具； JAVA 或以上； JAVA JRE6 或以上； ANDROID SDK。 需求 分析 手機地圖的主要功能是以圖形、文字的形式為用戶提供地圖服務，并提供友好、方便、快捷的操作界 面。 一個成功的 Android 應用程序往往需要提供良好的用戶體驗。良好的用戶體驗體現在以下幾點： (1)界面友好 用戶界面要簡潔直觀，并且易于操作。本系統中地圖能夠進行放大、縮小和移動； (2)快速響應 快速處理用戶的輸入或請求，對于有些需要較多時問的應用程序，可以在它處理時，給用戶一個提示，讓用戶知道程序還在運行中； 12 (3)可擴展性 車輛定位距更有價值的車輛監控及控制還有一定距離，所以程序需要有足夠的擴展性，為以后相應功能的添加提供基礎。 可擴展的功能包括， 界面的擴展，位置查詢 ，導航功能，與主機的實時監控功能 等。 系統功能模塊 系統旨在建立 Android 系統的地圖服務，主要有如下幾個核心功能模塊。利用 GPS 提供的定位服務，確定用戶目前在城市中所處的地理位置，將位置顯示在地圖上，并給出用戶當前的地址和經緯度，且能隨著位置的變化而實時更新，使用戶能實時得到最新、最準確的位置信息 ， 如圖 所示 。 圖 定位系統功能結構圖 系統總體流程圖 啟動模擬器后， 系統首先打開 GPS 模塊得到當前地理位置，然后將該地理位置轉換為可定位于 MAP 的地址。同時系 統初始化屏幕上的基礎視圖以供后續繪制。之后系統內置控制器完成將所得地址具象化于地圖的過程。最后系統中的繪圖模塊完成將已定位的地圖繪于屏幕。緊接著實時刷新模塊啟動 。界面實時更新。 整個流程如圖 所示 。 界面設計 程序啟動后，屏幕上直接以 map 的形式顯示。當前位置以綠色圖標標示，地圖可放大縮小及拖動。隨著終端的移動，地圖實時刷新。設計效果如圖 所示 。 定 位 系 統 數據 處理模塊 GPS接收模塊 MAP 繪制模塊 Android 系統自帶結構，程序中以代碼調用調用。 將衛星數據處理為地 址值，以于 MAP 具象化。 程序調用Android 畫圖 API以將 MAP 繪于屏幕。 繪制基礎的容器視圖。 視圖初始模塊 13 圖 系統總體流程 圖 圖 用戶界面 效果 圖 啟 動 GPS 模塊 轉換為 MAP 地址 視圖初始模塊 控制器拿到當前位置地圖 獲得經緯度 當前位置的 MAP 初始視圖 繪圖模塊 主頁面 刷新模塊 14 系統關鍵技術 在 Android 平臺下開發手機地圖服務采用的關鍵技術如下 。 Android 權限的獲取問題 Android 安全中的一個重要的設計點是在默認情況下應用程序沒有權限執行對其它應用程序、操作系統或用戶的有害操作。這些操作包括讀 /寫用戶的隱私數據 (例如聯系方式或 )，執行網絡訪問，保持設備活動，等等。應用程序的進程是一個安全的黑盒子，它不能干擾其它應用程序，除非給它聲明權限，現對權限的命名和獲取問題做下說明。 (1)權限命名 一個基本的 Android 應用程序沒有與其相關聯的權限，意味著它不能做任 何影響用戶體驗或 設備中數 據的有害操 作。在應用 程序需要 時，可在AndroidManifest． xml文件中列舉一個或更多的 標簽來聲明此權限。 例如：需要監聽來自