毕业论文（设计）-基于Android的移动电子海图平台研究07356.pdf

分类号 u d c 密级 单位代码! q 1 5 1 基于a n d r o i d 的移动电子海图平台研究 齐胜利 指导教师潘明阳职称 学位授予单位 副教授 大连海事大学 申请学位级别工学硕士学科( 专业)航海科学与技术 论文完成日期2 0 1 2 年6 月答辩日期2 0 1 2 年6 月 答辩委员会主席 i np a r t i a lf u l f i l l m e n to ft h er e q u i r e m e n t sf o rt h ed e g r e eo f m a s t e ro fe n g i n e e r i n g b y q is h e n g l i ( n a v i g a t i o ns c i e n c ea n dt e c h n o l o g y ) t h e s i ss u p e r v i s o r ：a s s o c i a t ep r o f e s s o rp a nm i n g y a n g j u n e2 0 1 2 中文摘要 摘要 随着电子海图系统应用的推广和发展，用户对电子海图系统的功能、应用 形式不断提出新的需求。一方面用户需要电子海图简化其系统安装、维护以及 海图数据和其他数据的更新过程，另一方面，用户对引航及监控管理等应用的 系统移动性、便携性和灵活性有了新的需求。基于p c 的电子海图系统已经难 以适应这些需求。本文所研究的基于a n d r o i d 的移动电子海图平台是一种可运 行于移动终端包括智能手机以及平板电脑的系统。利用移动终端的通讯网络和 便携性可以非常灵活地满足“后p c 时代船舶导航、引航、船舶监控、港口 管理、s 交通管理、海事管理、航道管理、应急与搜救、船代与货代、船员 培训等各种应用对电子海图系统新的需求 本文针对智能手机与平板电脑的特点，基于a n d r o i d 操作系统，深入研究 了移动电子海图平台的架构、功能模块、用户交互、设备接口及相关原则和规 范，并最终完成了一套移动电子海图平台的原型系统。 归纳起来，本文的研究主要作了如下工作： 1 移动电子海图平台设计 通过针对船舶导航和船舶监控应用的系统需求分析及其结构化，设计了基 于a n d r o i d 的移动电子海图平台的系统框架以及平台的软件结构；并对平台的 各主要功能模块进行了详细设计，研究了平台中电子海图数据的组织、读取、 解析、显示以及更新模式，研究了平台的外部设备接口以及基于移动网络的应 用信息服务。 2 移动电子海图平台开发 根据移动终端以及触摸屏的特点进行了移动电子海图平台的u i 以及海图 应用操作的设计，并使用e c l i p s e + a d t 进行了系统开发，利用a n d r o i d 官方开 发包提供的接口函数完成了平台的各种功能，开发了一个基于a n d r o i d 的移动 电子海图平台的原型系统。 关键词：a n d r o i d ；移动电子海图平台；移动终端；船舶导航；船舶监控 英文摘要 a bs t r a c t w i mt h ep r o m o t i o na n dd e v e l o p m e n to ft h ee c d i s ，u s e r sm a k en e wd e m a n d s f o rt h ef u n c t i o n sa n da p p l i c a t i o nf o r m so ft h ee c d i s o no n eh a n d ，u s e r sn e e dt o s i m p l i f yt h ei n s t a l l a t i o n , t h em a i n t e n a n c e ，t h ee l e c t r o n i cc h a r td a t aa n do t h e rd a t a u p d a t ep r o c e d u r eo fe c d i s ，a n do nt h eo t h e rh a n d ，u s e r sa l s oh a v en e wd e m a n d so f t h em o b i l i t y , p o r t a b i l i t ya n df l e x i b i l i t yt ot h es y s t e mf u n c t i o no fp i l o t i n ga n d m o n i t o r i n g e c d i sb a s e do np cc a l lh a r d l ym e e tt h e s ed e m a n d s t h er e s e a r c ho na m o b i l ee l e c t r o n i cc h a r tp l a t f o r mf o ra n d r o i do ft h i ss t u d yi sap l a t f o r mt h a tc a nb e i n s t a l l e da n do p e r a t e do nm o b i l et e r m i n a l si n c l u d es m a r tp h o n ea n dt a b l e tp c b y u s i n gc o m m u n i c a t i o nn e t w o r k sa n dp o r t a b i l i t yo ft h em o b i l et e r m i n a l ，t h i sm o b i l e e l e c t r o n i cc _ h a r tp l a t f o r mc a nf l e x i b l ym e e tt h en e e d so fs h i pn a v i g a t i o n ，p i l o t i n g , v e s s e lm o n i t o r i n g ，p o r tm a n a g e m e n t ，v t sm a n a g e m e n t , m a r i t i m em a n a g e m e n t , c h a n n e lm a n a g e m e n t ，e m e r g e n c ys e a r c ha n dr e s c u e ，s h i pa g e n c y , f r e i g h tf o r w a r d i n g a n dc l e wt r a i n i n gt oe c d i si n 叮1 l ep o s t - p ce r a ” b yu s i n gt h ef e a t u r e so fs m a r tp h o n ea n dt a b l e tp c ，t h i ss t u d yb a s eo na n d r o i d s y s t e m a f t e rd e e pr e s e a r c ho nt h ef u n c t i o nm o d u l e , t h ef r a m e w o r k ，t h eu s e r i n t e r a c t i o n s ，t h ed e v i c ei n t e r f a c e ，t h er e l e v a n tp r i n c i p l e sa n dn o r m so ft h ee l e c t r o n i c c h a r tp l a t f o r i l l ，t h i ss t u d yd e v e l o p e dap r o t o t y p es y s t e mo fm o b i l ee l e c t r o n i cc h a n p l a t f o r m t os u m u p ，t h i ss t u d yd i df o l l o w i n gw o r k s ： 1 m o b i l ee l e c t r o n i cc h a r tp l a t f o r md e s i g n t h r o u g hs t r u c t u r e da n ds y s t e mr e q u i r e m e n t sa n a l y s i so fs h i pn a v i g a t i o na n d v e s s e lm o n i t o r i n ga p p l i c a t i o n s ，t h i ss t u d yd e s i g n e ds y s t e mf r a m e w o r ka n ds o t t w a r e a r c h i t e c t u r eo ft h em o b i l ee l e c t r o n i cc h a r tp l a t f o r mb a s e do na n d r o i ds y s t e m ，a n d d e t a i l e dd e s i g n e de a c hf u n c t i o nm o d u l e t h i ss t u d yd i dr e s e a r c ho nt h eo r g a n i z a t i o n ， t h er e a d i n g , t h er e s o l v i n g , t h ed i s p l a ya n dt h eu p d a t em o d eo ft h ee l e c t r o n i cd h a n d a t ao nt h ep l a t f o r m t h i ss t u d ya l s od i dr e s e a r c ho nt h ee x t e r n a ld e v i c ei n t e r f a c e a n do t h e ra p p l i c a t i o ni n f o r m a t i o ns e r v i c e sb a s e do nm o b i l en e t w o r k 2 m o b i l ee l e c t r o n i cc h a r tp l a t f o r md e v e l o p m e n t a c c o r d i n g t ot h ef e a t u r e so ft h em o b i l et e r m i n a la n dt h et o u c hs c r e e n , t h i ss t u d y d e s i g n e dm o b i l ee l e c t r o n i cc h a r tu ia n dc h a r ta p p l i c a t i o no p e r a t i o n s t h i ss t u d yu s e e c l i p s e + a d t ( a n d r o i dd e v e l o p m e n tt o o l s ) f o rs y s t e md e v e l o p m e n ta n dc o m p l e t e d 英文摘要 e a c hs y s t e mf u n c t i o no ft h ep l a t f o r mb yu s i n gi n t e r f a c ef u n c t i o n so f a n d r o i do f f i c i a l d e v e l o p m e n tk i t ，a n df i n a l l yd e v d o p e dap r o t o t y p es y s t e m ，o fm o b i l ee l e c t r o n i c c h a r tp l a t f o r mb a s e do na n d r o i d k e yw o r d s ：a n d r o i d ；m o b i l ee l e c t r o n i cc h a r tp l a t f o r m ；m o b i l et e r m i n a l s ；s h i p n a v i g a t i o n ；v e s s e lm o n i t o r i n g 目录 目录 第1 章绪论1 1 1 研究背景1 1 2 研究意义1 1 3 研究现状2 1 4 本文工作5 第2 章移动电子海图平台开发环境7 2 1a n d r o i d 系统简介7 2 2a n d r o i d 系统架构8 2 3a n d r o i d 应用程序组件10 2 - 3 1 活动( a c t i v i t y ) 。1 1 2 3 2 服务( s e r v i c e ) 1 2 2 3 3 广播接收器( b r o a d c a s tr e c e i v e r ) 1 3 2 3 4 内容提供器( c o n t e n tp r o v i d e r ) 1 3 2 4 开发环境1 3 2 4 1 开发环境选择l3 2 4 2 开发环境搭建1 4 2 5 本章小结1 6 第3 章移动电子海图平台设计1 7 3 1 需求分析及其结构化1 7 3 1 1 需求分析1 7 3 1 2 结构化用例分析。1 8 3 2 系统框架1 9 3 - 3 海图显示模块设计2 1 3 3 1 海图解析2 1 3 3 2 坐标转换2 2 3 3 3 海图显示2 4 3 3 4 船舶标绘2 5 3 4 船舶导航模块2 6 3 4 1 内置g p s 接口2 6 3 4 2 蓝牙接口2 9 3 5 船舶监控模块设计3 3 3 6 船舶管理模块设计3 4 3 7 海图管理模块设计3 4 3 8 本章小结3 6 目录 第4 章移动电子海图平台实现3 7 4 1 移动电子海图平台u i 实现3 7 4 1 1u i 设计原则3 7 4 1 2 操作手势设计3 7 4 1 3 主界面设计4 2 4 2 功能实现4 4 4 2 1 海图管理功能实现4 4 4 2 2 海图位置跳转功能实现4 5 4 2 3 船舶定位功能实现4 6 4 2 4 船舶动态信息管理功能实现4 7 4 3 本章小结4 9 第5 章总结与展望5 0 5 1 论文工作总结5 0 5 2 未来工作展望5 0 参考文献：。5 2 致谢5 5 基于a n d r o i d 的移动电子海图平台研究 第1 章绪论 究背景 年来，电子海图系统已经从最初面向船舶导航的应用，逐步向航海、航 运领域的其他应用扩展，包括引航、船舶监控、港口管理、s 交通管理、海 事管理、航道管理、应急与搜救、船代与货代和船员培训等各种应用。随着电 子海图系统应用的推广和深入，用户对电子海图系统的功能、应用形式不断提 出新的需求。一方面是简化系统安装、维护以及海图数据及其他数据的更新过 程，另一方面是引航及监控管理等应用对系统的移动性、便携性和灵活性的需 求。目前，基于p c 的电子海图系统已经难以适应这些新的需求。因此，本文 将研究一种基于a n d r o i d 的移动电子海图平台，该平台可运行于移动终端包括 智能手机以及平板电脑，可利用移动终端的通讯网络、便携性、灵活性，很好 地满足“后p c 时代“ 各种海图相关应用对电子海图平台移动互联的需求。 “ 1 2 研究意义 目前，不论是国际航线还是国内航线或内河航行的船舶都必须按照i m o 和 交通运输部海事局规定的吨位和时间表要求相继强制安装e c d i s ( e l e c t r o n i c c h a r td i s p l a ya n di n f o r m a t i o ns y s t e m ) 或者e c s ( e l e c t r o n i cc h a r ts y s t e m ) 系统。 然而在我国内河中，还有相当多私营的小型船舶不在强制安装e c d i s 和e c s 系统的范围内。让这些小型船舶再去自主地购买、安装和维护一套昂贵的e c d i s 或e c s 系统显然是不现实的。然而，如果能够利用他们手里已有的移动设备( 智 能手机或平板电脑) 来运行电子海图系统兼用船舶导航，那么对于船东来说将 是一条可以减少投入又能保障船舶航行安全的廉价可行的方案。对于航道管理 部门来说，这也是一条能够让为数众多的小型船舶实实在在地享用我国正在全 面铺开的数字航道建设成果，保障内河航运通畅的有效途径。 除了导航之外，基于手持移动设备的电子海图系统还能够在即将到来的后 p c 时代，为引航、船舶监控、港口管理、s 交通管理、海事管理、航道管理、 应急与搜救、船代与货代以及船员培训等各种应用提供更加灵活和便捷的服务。 研究和开发能够在智能手机和平板电脑等手持移动终端运行的移动电子海 图平台能够为各种基于移动互联的航海应用奠定坚实的基础，其不仅代表着电 员培训等各种应用中。 随着各种应用新的需求的不断提出，以及作为电子海图系统支撑的计算机、 信息领域新技术的出现和发展，电子海图系统的技术、功能以及表现和应用形 式也必将不断地发展和进化。 在过去的3 0 年时间里，以多种形式出现的个人电脑( p c ) 已经成为人们 主要的计算设备。电子海图系统也不例外，几乎都是基于p c 机进行设计和运 行。然而，现在智能手机和平板电脑的兴起已经开始威胁并侵蚀个人电脑的支 配地位，并引发人们关于“后p c ”时代最终降临的讨论。随着人们越来越依赖网 络：从购物到社交和工作，人们需要随时随地都能获取计算服务，智能手机和 平板电脑则很好地满足了这种无缝使用计算设备的需求。 统计数据表明p c 行业正面临衰退：p c 业务的利润逐年下降，现在降到不 到5 。而另一方面随着移动互联网的普及，智能手机和平板电脑销量得到飙升。 基于a n d r o i d 的移动电子海图平台研究 美国市场调查公司i d c 一份调查报告指出：2 0 1 1 年全球智能手机出货量将超 过4 5 亿。2 0 1 1 年全球平板电脑出货量为4 8 0 0 万台，而2 0 1 2 年预计全球品牌 平板电脑出货量将达到9 5 1 0 万台，智能手机和平板电脑加起来的出货量将会超 过个人电脑的出货量。革命在于移动，人们的首选计算设备开始从p c 机转向 智能手机或平板电脑这样的手持设备，手持设备会变成用户的信用卡、照相机、 资料库、工具箱，将会在他们的生活和工作中扮演越来越重要的角色。 一个时代的终结，意味着一个新的时代到来，苹果和g o o g l e 等致力于移动 互联网领域的公司正在取代微软、英特尔、惠普、戴尔等以传统p c 为主营业 务的企业而成为了这个新时代的领头羊。苹果的i o s 系统和g o o g l e 的a n d r o i d 系统已经成为了目前智能手机和平板电脑的最主要的操作系统。相对l o s 系统 的封闭，a n d r o i d 系统凭借着免费、源代码开放的特性以及g o o g l e 努力为之营 造的绿色生态圈，而逐步发展。a n d r o i d 系统虽然起步较晚，但从2 0 0 7 年开始 只用了短短5 年的时间，现在已经占据了全球智能手机市场超过5 0 的份额， 而苹果的i o s ，则占到1 9 。在2 0 1 1 年1 1 月1 6 目的“t h e s eg ot oe l e v e n “ 发 布会上，g o o g l e 宣布a n d r o i d 设备激活量已经达到了2 亿台，差不多一天激活 数达到5 5 万台，比起1 1 年6 月份的数字多了每天5 万台，比起5 月份的4 0 万台则增加了1 5 万台。这个数字显示了a n d r o i d 设备增长强劲，也将在未来的 智能手机和平板电脑中占据相当大的市场份额。这也是为什么本文选择a n d r o i d 作为移动电子海图平台研究的底层操作系统的原因。 随着后p c 时代的来临，基于手持移动终端的各种行业应用的研究也正在 全面展开。在与电子海图系统对应的地图应用g i s 领域，移动导航、移动g i s 已然成为了新的研究热点。国内外一些知名的g i s 企业，相继提出了各自的移 动g i s 解决方案。 从国外来看，a r c p a d 是e s r i 公司研制开发的一款运行于p d a 上的轻量 级移动g i s 解决方案，其主要用于数据的野外采集、无线网络的上传下载数据 等。a r c g i sm o b i l e 是e s r i 公司又一款移动g i s 解决方案，主要依赖于 s m a r t p h o n e 、p o c k e t p c 、t a b l e tp c 等一系列设备，可以支持无线访问中央g i s 网络服务器中的实时数据。2 0 1 1 年2 月，e s r i 公司发布了a r c g i sm o b i l e 系列 移动硬应用开发套件，其中的a r c g i sm o b i l e a p if o r a n d r o i d 为开发a n d r o i d 智 第1 章绪论 能平台的导航应用软件带来了极大的方便【5 1 。m a p l n f o 公司的m i a w a r e 是在 m a p l n f o 桌面w e bg i s 的基础上，推出的针对移动g i s 的新技术，而m a p x m o b i l e 是运行于p o c k e tp c 的m a p x 平台，可进行二次开发，在此基础上开发 的软件可以直接运行于w i n d o w sc e 操作系统平台之上【6 】。a u t o d e s k 公司的 m a p g u i d eo n s i t e 是运行于w i n c e 操作系统之上的，为用户提供不同层次的移 动解决方案，其本质是利用w e b g i s 服务器和移动终端的无线通信，移动终端 通过j a v as e r v e r l e t 向数据库中心请求数据，服务器在不影响结果质量以及交互 性的前提下返回适应移动终端的屏幕大小的结果。i n t e r g r a p h 公司的i n t e l l i w h e r e 移动解决方案，能够为用户提供实时的位置服务，并可以上传下载某一区域的 属性信息。 在国内，北京超图公司研制了一款嵌入式g i s 开发平台e s u p e r m a p ，支持 w i n d o w sc e 、p o c k e tp c 、p a l m s i z ep c 、h a n d h e l dp c 等多种平台，可为户外 作业提供地图的浏览、查询、搜索、分析、量算、编辑等功能，并能够提供专 题图的功能。e s u p e r m a p 能够在移动设备上开发出具有g p s 定位功能、数据 采集与编辑功能、各种g i s 查询与分析功能的应用系统，并且能与服务器进行 无线通讯，作为服务式g i s 的客户端，其特点是功能强大、开发方式灵活、定 制能力强、资源消耗低、运行效率高，广泛应用于数据采集、设施管理和车辆 监控等领域【7 1 。北京灵图公司的s m a r t l n h a n d 是一种手持导航产品，通过附加 的定位设备，可进行自主导航、轨迹记录、语言提示等功能，可以满足公众地 理信息以及定位信息的需求。北京慧图的p o c k e t m a p 是基于w i n d o w sm o b i l e 平台开发的嵌入式g i s g p s 系统，可应用于地物采点、林业普查、地籍调查、 路况管理、警务管理、野外军事工程等。南京跬步公司是移动g i s 开发平台及 解决方案提供商，其移动终端的产品包括支持o g c 服务标准的u c m a p 、支持 本地数据的g r i d g i sm o b i l e 、支持g o o g l em a p sa p i 的移动g i s 开发平台等等。 此外还有武汉吉奥公司的g e o m o b i l e 、武汉中地的m a p g i s e m b e d d e d 、天夏科 技的x p a d 、北京冠图的手机地图、成都鼎星航点的m o b i l e g i s 、青岛卓尔的移 动信息化产品、北京诺维嘉的移动图宝、北京合众思状的集思宝等等。 可以说，国内外近几年移动g i s 的发展非常迅猛，移动g i s 产品的应用研 究朝气蓬勃。然而，作为海上水上领域的g i s 系统，电子海图系统在移动终端 4 基于a n d r o i d 的移动电子海图平台研究 上的应用研究则相对落后。已经出现的移动电子海图系统的相关产品寥寥无几。 i n a v x 是一款可以运行于 p h o n e 和m a d 的基于美国官方n o a a 栅格海图的移 动海图应用软件，包含了航线制定、通过t c p i p 连接g p s a i s 设备以及控制 自动舵等功能【8 】。总部设于意大利的国际两大游艇用海图公司之一的n a v i o n i c s s p a 也分别针对苹果的i o s 和g o o g l e 的a n d r o i d 推出游艇级的移动海图应用【9 1 ， 可以提供航线设计、航线跟踪、航迹保存与分享、海图下载、潮汐和海流等功 能。e a r t h n c 公司今年也分别推出运行于i p h o n e 和p a d 以及a n d r o i d 移动设备 的海图应用，实现了所有美国海图的更新、航线设计、航线监视以及气象信息 叠加、离线服务等功能【1 0 1 。在国内，基于智能手机或平板电脑的移动电子海图 系统的研究以及成熟产品还尚不多见。从已有的移动电子海图系统来看，大多 是采用栅格海图的轻量级应用，注重于海图的显示和船舶的定位，难以实现航 行报警等只能基于矢量海图数据的分析功能，目前大多是用于游艇或者小型船 舶的导航。 当今a n d r o i d 的发展非常迅猛，从2 0 0 8 年的a n d r o i d1 1 到2 0 0 9 年的a n d r o i d 1 5 、a n d r o i d1 6 、a n d r o i d2 0 到2 0 1 0 年的a n d r o i d2 2 和a n d r o i d2 3 ，系统的 性能不断提升。2 0 1 1 年2 月g o o g l e 推出了针对平板电脑的a n d r o i d3 0 ，至7 月更新到3 2 版本。2 0 1 1 年1 0 月1 9 日g o o g l e 在香港发布了a n d r o i d4 0 版本， 这是一个统一用户界面的版本，同时支持智能手机、平板电脑、电视等设备， 也更好地解决了a n d r o i d 设备系统分化的问题，在之后的移动终端系统竞争中 占据更有利时机和优势。 本文基于目前主流且发展势头迅猛的a n d r o i d 智能移动终端操作系统进行 移动电子海图平台的研究和开发将填补目前国内相关研究的空白，不仅具有重 要的应用价值而且具有推动电子海图系统相关学科发展的理论意义。 1 4 本文工作 针对电子海图系统的功能需求，结合智能手机与平板电脑的特点，分析主 流手持移动设备操作系统a n d r o i d 的系统架构、应用组件和开发配置，搭建基 于a n d r o i d 的开发环境，深入研究移动电子海图平台架构、功能模块、用户交 互、设备接口及相关原则和规范，最终完成了一套移动电子海图平台的原型系 统。归纳起来，本文的研究主要作了如下工作： 第1 章绪论 1 移动电子海图平台设计 通过针对船舶导航和船舶监控应用的系统需求分析及其结构化，设计了基 于a n d r o i d 的移动电子海图平台的系统框架以及平台的软件结构；并对平台的 各主要功能模块进行了详细设计，研究了平台中电子海图数据的组织、读取、 解析、显示以及更新模式，研究了平台的外部设备接口以及基于移动网络的应 用信息服务。 2 移动电子海图平台开发 根据移动终端以及触摸屏的特点进行了移动电子海图平台的u i 以及海图 应用操作的设计，并使用e c l i p s e + a d t ( a n d r o i dd e v e l o p m e n tt o o l s 插件) 进行 了系统开发，利用a n d r o i d 官方开发包提供的接口函数完成了平台的各种功能， 开发了一个基于a n d r o i d 的移动电子海图平台的原型系统。 基于a n d r o i d 的移动电子海图平台研究 第2 章移动电子海图平台开发环境 开发环境的搭建是系统研发的基础。本章首先介绍a n d r o i d 系统及其应用 程序的特点，并根据这些特点，选用j a v a 语言开发工具e c l i p s e 及g o o g l e 发布 的a n d r o i d 平台开发套件a d t 作为开发环境。 2 1a n d r o i d 系统简介 a n d r o i d 是一种以l i n u x 为基础的开源操作系统，主要应用于移动便携设备。 目前尚未有统一中文名称，国内较多人使用“安卓“ 或“安致“ 。a n d r o i d 操作 系统由a n d y r u b i n 开发，初期主要支持手机。2 0 0 5 年由g o o g l e 公司收购注资， 并组建开放手机联盟进行开发改良，逐渐扩展到平板电脑及其他领域上。 a n d r o i d 系统的主要竞争对手是苹果公司的i o s 以及r i m 的b l a c k b e r r yo s 。2 0 11 年第一季度，a n d r o i d 在全球的市场份额首次超过塞班系统，跃居全球第一。根 据2 0 1 2 年2 月数据，a n d r o i d 占据全球智能手机操作系统市场5 2 5 的份额， 中国市场占有率为6 8 4 。 a n d r o i d 采用甜点作为系统版本的代号的命名方法始于a n d r o i d1 5 版本。 作为每个版本代表的甜点的尺寸越变越大，然后按照2 6 个字母数序：纸杯蛋糕， 甜甜圈，松饼，冻酸奶，姜饼，蜂巢，冰激凌三明治，现在较为流行主流版本 为a n d r o i d2 3 及4 0 。根据最新消息，新一代a n d r o i d 5 0 版本将命名为果冻豆 ( j e l l yb e a n ) 1 l 】。 a n d r o i d 平台采用了开源社区的资源，同时针对移动终端进行了一系列地系 统优化。它不单是一个开源的操作系统，还是一种适用于嵌入式终端系统的体 系结构。a n d r o i d 平台的特征主要有： ( 1 ) 应用程序框架：专门用于开发可重用、可替代的组件。 ( 2 ) d a l v i k 虚拟机：a n d r o i d 系统所使用的j a v a 虚拟机并没有采用s u n 公 司的j m e ( j a v a m o n k e y e n g i n e ) 弓l 擎，采用的是谷歌自主开发的虚拟机技术，即 d a l v i k 虚拟机技术。它在保证a p i 兼容性的同时，对智能手机和平板电脑进行 了专门地优化。因此，与标准j a v a 虚拟机( m ) 技术相比有着更好的硬件兼 容性。此外，由于d a l v i k 虚拟机基于寄存器，而j a v a 虚拟机基于栈，因此d a l v i k 比j v m 能更好的实现提前优化，所需的编译时间更短，在终端上运行效率更高。 第2 章移动电子海图平台开发环境 ( 3 ) 系统集成的网页浏览器：w e b k i t 采用开源浏览器引擎，采用其作为内 核的a n d r o i d 系统浏览器，在系统升级为2 2 版本后支持网页f l a s h ，比w i n d o w s p h o n e 7 和l o s 等其他移动自带的网络浏览器速度更快，性能更好。 ( 4 ) 优化的图形系统：a n d r o i d 提供了优化过的图形系统，该系统由一个强 大的自定义2 d 图形库v i e w 类和一个基于o p c n g le s1 0 标准的3 d 图形功能 ( 使用硬件加速) 组成。 ( 5 ) 提供结构化的数据存贮：a n d r o i d 系统所提供的s q l i t e 数据库是一种 轻型数据库，设计目标就是嵌入式系统。目前在很多嵌入式系统中广泛应用。 s q l i t e 的特点是占用系统资源少，并且支持w i n d o w s l i n u x u n i x 等操作系统， 同时跟绝大多数程序语言契合度较高，比较m y s q l 、p o s t g r e s q l ，其处理速度 更快。 ( 6 ) 强大的媒体支持能力：a n d r o i d 系统能支持多种音频、视频、图片格式， 如m p 3 、a a c 、a m r 、m p e g - 4 、m k v 、r m v b 、h 2 6 4 、j p g 、p n g 、g i f 、 f l a s h 等等，并且随着a n d r o i d 终端硬件配置的提升，和媒体应用的开发。 a n d r o i d 所能够支持的文件类型越来越多，其种类直逼p c 。 ( 7 ) 广泛的数据通信方式：支持所有主流网络通信方式2 g 、3 g 、l t e 移动 网络，同时支持无线局域网w i f i 、蓝牙、n f c 等。 ( 8 ) 硬件支持：支持相机、g p s 全球定位系统、重力感应加速器等集成模 块，同时通过多种接口支持更多的拓展功能，如m i c r oh d m i 高清输出，外接 u s b 设备的o t g ( o nt h eg o ) 技术等。 ( 9 ) p l a y 商店：p l a y 商店是g o o g l e 官方的应用销售平台。2 0 1 2 年6 月p l a y 商店应用总数突破了5 0 万，并且增长速度非常快。通过p l a y 商店，和各种第 三方市场，开发者可以快速的上传和出售自己编写的应用程序，消费者也可以 快速的找到自己所需要的软件。 ( 1 0 ) 升级：g o o g l e 公司计划将a n d r o i d 系统每半年进行一次升级，分别定 在每年的夏天和年末。通过升级，可以让a n d r o i d 系统更加功能更加强大运行 效率进一步提甜12 1 。 2 2a n d r o i d 系统架构 a n d r o i d 系统采用分层的架构，系统分为四层，从高到低分别是应用程序层、 8 基于a n d r o i d 的移动电子海图平台研究 应用程序框架层、系统运行库以及l i n u x 内核层【1 3 1 。其结构如图所示如2 1 图 所示： 图2 1a n d r o i d 系统框架 f i g 2 1a n d r o i ds y s t e mf r a m e w o r k 1 应用程序层 应用程序层是系统的最上层，负责直接与用户进行交互。应用程序是包括 a n d r o i d 平台配置的一套应用程序集，例如拨号程序、短消息程序、日历、视频 播放器、输入法、地图、网页浏览器等工具，以及用户基于a n d r o i d 平台的应 用程序框架使用j a v a 语言进行开发的程序等。 2 应用程序框架层 应用程序框架是开发人员进行a n d r o i d 开发的基础，开发者开发的应用可 以访问所有的应用框架a p i s 。应用框架的设计是为了简化组建的重复利用。任 何应用发布的组件都可以被其他的应用调用。同时组件可以被其他组件替代。 移动电子海图平台的开发就是基于这一层进行的，同时调用底层的设备接口， 对终端的屏幕、w i f i 、g p s 、蓝牙等进行控制。应用程序框架层包含的主要系 统服务包括： 可扩展视图( v i e w ) ：用于构建应用，包括列表、表格、文本框、按钮以及 内嵌浏览器。海图的显示绘制就是需要用到v i e w 来控制。 第2 章移动电子海图平台开发环境 内容提供者( c o n t e n tp r o v i d e r s ) ：帮助应用访问其他应用的数据或将本应 用的内容提供给其他应用。 资源管理器( r e s o u r c em a n a g e r ) ：访问非代码资源，如本地字符串、图形 和布局文件等。 通知管理器( n o t i f i c a t i o nm a n a g e r ) ：用于在状态栏中显示定制的警告信息。 活动管理器( a c t i v i t i ym a n a g e r ) ：用于管理应用的生命周期，并提供浏览后 台堆栈的功能。 3 系统运行库 a n d r o i d 系统包含的核心类库提供了j a v a 编程语言核心类库的大部分功能， 每个a n d r o i d 应用由独立的进程运行。进程运行于d a l v i k 虚拟机中。一个终端 设备可以同时运行几个d a l v i k 虚拟机。 a n d r o i d 包含了一组c c h 系统开发库，并应用于a n d r o i d 系统的各个组件 中。系统开发库包括媒体函数库、s u r f a c em a n a g e r 、w e b k i t 、s g l 、o p c n g le s 、 f r e e t y p e 、媒体框架、s q l i t e 、l i b c 等9 个功能。 4 l i n u x 内核层 l i n u x 内核是a n d r o i d 平台开放性的基础。a n d r o i d 平台中的操作系统采用 了l i n u x2 6 版的内核，包括显示驱动、摄像头驱动、f l a s h 内存驱动、b i n d e r 硬件细节。对于手机开发商而言，如果想要a n d r o i d 运行到自己的硬件平台上 则必须对l i n u x 内核层进行修改，通常要做的工作就是为自己的硬件编写驱动 程序【1 4 】。 2 3a n d r o i d 应用程序组件 a n d r o i d 的一个重要特性就是一个应用可以使用其他应用的组件。系统必须 能够在需要应用的任何一部分时启动一个应用进程，并对那部分进行实例化【1 3 】。 a n d r o i d 应用程序共由四种组件构成，分别是活动( a c t i v i t y ) 、活动内容接收器 ( i n t e n tr e c e i v e r ) 、服务( s e 而c e ) 和内容提供- 器( c o m e n tp r o v i d e r ) 1 5 1 引。但并不是 每个a n d r o i d 应用程序都一定包含这四种组件的全部。这些组件要在程序配置 文件a n d r o i d m a i n f e s t x m l 中设置。a n d r o i d m a i n f e s t x m l 用于定义应用程序的组 基于a n d r o i d 的移动电子海图平台研究 件、组件的功能。 2 3 1 活动( a c t i v i t y ) 活动( a c t i v i t y ) 是a n d r o i d 应用程序的最基本也是最常用的组件。a c t i v i t y 是应用程序的表示层，利用v i e w 来实现应用程序的g u i ( g r a p h i c a l