（计算机应用技术专业论文）基于移动gis的个人旅游助理的数据一致性的研究与实现.pdf

r 一 独创性声明 本人声明所里交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 签名：亘坌壅丝 日期：捌勺年f 月日 论文使用授秘 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论又 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 签名： 导师签名： 日期：州。年f 月巩日 心 一 ，j 修改内容 1 修改中文摘要，修改了摘要中的语句，表述更加准确清晰； 2 修改英文摘要，修改了部分语句，其中将p a p e r 修改为d i s s e r t a t i o n ； 3 修改第一章中的背景，删除了背景中的最后两段，表述更加简洁； 4 着重修改第六章测试的内容，细化了测试内容，对电子地图更新测试和路径 规划测试进行了补充，并且将测试的图进行了截取，对测试结果进行了分析 说明； 5 对各章中的格式和错别字等进行了修改。 指导老师 答辩委员会主席 摘要 摘要 地理信息系统( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m s ，g i s ) 在经历其4 0 余年的发 展之后，以其数据处理、地理模拟和空间分析能力的强大优势已经渗透到生产、 生活的多个方面。随着计算机网络技术、全球定位系统( g p s ，g l o b a lp o s i t i o n s y s t e m ) 和社会信息化程度的发展，移动g i s 技术应运而生。移动g i s 技术提供 设备的移动性，和g p s 技术相结合提供很多与空间位置有关的有效服务。移动g i s 促进了社会的信息化程度，也为人类的生产生活带来了极大的便利，越来越受到 人们的青睐。在移动g i s 的应用中，正是由于终端设备的移动性和无线网络资源 的相对缺乏，给终端上电子地图数据和服务器端电子地图数据的一致性带来了瓶 颈，电子地图更新成为很多人研究的热点。本文对当下的电子地图更新方式进行 了一定的研究，提出了一种实现简单，适于当前无线应用的电子地图更新方法。 同时在提出的电子地图更新方法的基础之上对移动终端路径规划的算法做了改进 并实现，论文的主要工作如下： 1 、介绍了移动g i s 及其相关技术。同时对基于移动g i s 的个人旅游助理 进行了需求分析和系统总体设计以及模块的划分，对各个模块的功能进行了简要 的描述。 2 、对常用的电子地图更新的方法：离线更新和在线增量更新方法进行了比较。 提出了一种使用广播技术的将两种电子地图更新方式结合起来的电子地图更新方 法。电子地图的数据的更新频率为判断准则，对于变化频率较快的数据进行在线 以广播的方式进行更新，比如说交通状况信息；对于变化频率很慢的数据，采用 离线更新的方式进行更新，直接将电子地图数据打包上载到移动终端。这种电子 地图更新在能够较好的满足数据的最新性的同时，实现简单方便，节省无线传输 的费用。 3 、在交通信息实时更新的基础上，对移动终端的路径规划算法进行优化。采 用d i j k s t r a 算法，对算法中的搜索方向进行优化，减少了无谓的搜索。同时采用交 通信息更新触发路径重新规划方式动态修改路径权值，规划出适合当f i 交通信息 的最优路径。 关键字：移动g i s ，地图更新，广播，路径规划，d i j k s t r a f a b s t r a c t a b s t r a c t w i t ht h es t r o n gc a p a b i l i t i e so fd a t ap r o c e s s i n g ，g e o g r a p h i cm o d e l i n ga n ds p a t i a l a n a l y s i s ，a n da f t e rm o r et h a n 4 0y e a r so fd e v e l o p m e n t , g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m s h a sp e n e 仃a t e di n t ot h es o c i a lp r o d u c t i o na n dm a n ya s p e c t so fh u m a nl i f e a sar e s u l to f t h ed e v e l o p m e n to fc o m p u t e rn e t w o r kt e c h n o l o g y , g l o b a lp o s i t i o n i n gs y s t e ma n ds o c i a l i n f o r m a t i o n ，m o b i l eg i st e c h n o l o g ye m e r g e d m o b i l eg i st e c h n o l o g yc a np r o v i d et h e m o b i l i t ye q u i p m e n t a n dw i t ht h eh e l po fg p st e c h n o l o g y , i tc a np r o v i d eal o t o f s p a c e - e f f e c t i v es e r v i c e s ，w h i c ha r er e l a t e dt o t h el o c a t i o n m o b i l eg i si m p r o v e st h e s o c i e t y si n f o r m a t i o nd e g r e ea n db r i n g sg r e a tc o n v e n i e n c et ot h es o c i a lp r o d u c t i o na n d h u m a nl i f e i nt h ea p p l i c a t i o n so fm o b i l eg i s ，a sar e s u l to fm o b i l i t yo ft e r m i n a l sa n d r e l a t i v el a c ko fw i r e l e s sn e t w o r kr e s o u r c e s ，t h ed a t ac o n s i s t e n c yo fe l e c t r o n i cm a pa n d s e r v e r - s i d ed i g i t a lm a pc o m et oab o t t l e n e c k t h i sd i s s e r t a t i o nd o e ss o m er e s e a r c ho n t h eu p d a t eo fd i g i t a lm a p a n dan e ww a yi sp r o p o s e d ，w h i c hi ss i m p l e ra n dm o r e s u i t a b l ef o rt h ew i r e l e s sa p p l i c a t i o ns i t u a t i o n b e s i d e s ，t h ep a t hp l a n n i n ga l g o r i t h mf o r m o b i l et e r m i n a l sh a sb e e ni m p r o v e da n di m p l e m e n t e d t h em a i nw o r ko ft h i sp a p e ri s a sf o l l o w s ： 1 b r i e f l yi n t r o d u c et h em o b i l eg i sa n dr e l a t e dt e c h n o l o g i e s g i v et h eo v e r a l l d e s i g na n dd i v i d et h em o d u l e s ，a n dd e s c r i b et h e f u n c t i o no f e a c hm o d u l e 2i n t r o d u c et h ec u r r e n tu p d a t i n gm e t h o d so fd i g i t a lm a p ( u p d a t eo f f l i n eo ro n l i n e ) ， a n dc o m eu pw i t han e wu p d a t ew a yb a s e do nb r o a d c a s t i n gt e c h n o l o g y , w h i c hc o m b i n e s t w od i g i t a lm a pu p d a t em e t h o d s 。j u d g i n gf r o mt h eu p d a t i n gf r e q u e n c yo fd i g i t a lm a p ， u p d a t et h ef r e q u e n t l yc h a n g e d d a t aw i t ht h em e t h o do fo n l i n eb r o a d c a s t i n g ，s u c ha st h e t r a f f i cs t a t u si n f o r m a t i o n u p d a t et h es l o w l yc h a n g e dd a t aw i t ht h eo f f i i n ew a y , w h i c h p a c kt h ed i g i t a lm a p d a t aa n du p l o a di tt ot h em o b i l ed e v i c e s t h i su p d a t em e t h o dn o t o n l ym e e tt h ed e m a n do fl a t e s td a t a ，b u ta l s os a v ec o s to f w i r e l e s st r a n s m i s s i o n ； 3o nt h eb a s i so fr e a lt i m eu p d a t eo ft r a f f i ci n f o r m a t i o n ，w eo p t i m i z et h ep a t h p l a n n i n ga l g o r i t h mo ft h em o b i l et e r m i n a l u s i n gd i j k s t r aa l g o r i t h m ，i to p t i m i z et h e s e a r c hd i r e c t i o n ，r e d u c i n gt h eu n n e c e s s a r ys e a r c h o nt h eo t h e rh a n d ，w eu s et r a f f i c i n f o r m a t i o nu p d a t et r i g g e r e dp a t hr e p l a n n i n ga p p r o a c ht od y n a m i c a l l ym o d i f yt h ep a t h a b s t r a c t w e i g h t s ，a n dg i v et h eb e s tp a t h ，w h i c hi ss u i t a b l ef o rt h ec u r r e n tt r a f f i ci n f o r m a t i o n k e y w o r d s ：m o b i l eg i s ，u p d a t eo f m a p ，b r o a d c a s t ，p a t hp l a n n i n g ，d i j k s t r a 目录 目录 第一章绪论1 1 1 课题背景和来源。1 1 2 国内外旅游助理系统研究现状2 1 2 1 国外旅游助理系统发展状况。2 1 2 2 国内旅游信息系统研究现状3 1 2 3 旅游信息系统中存在的问题3 1 2 4 基于g i s 的自主旅游信息系统研究状况。4 1 3 论文的主要内容5 1 4 论文的章节内容安排6 第二章相关技术介绍7 2 1 移动g i s 技术7 2 2 移动数据库技术8 2 3 嵌入式操作系统9 2 4 无线传输技术1 1 2 5 数据广播技术1 2 2 6 电子地图更新1 3 2 6 1 离线版本式更新1 4 2 6 2 在线增量式更新1 4 2 6 3 两种更新方式的比较1 6 2 7 路径规划1 7 2 7 1d i j k s t r a 算法1 7 2 7 2d i j k s t r a 算法的优化1 9 2 8 本章小结2 0 第三章基于移动g i s 的个人旅游助理的设计2 l 3 1 系统设计目标2 l 3 2 系统功能设计2 1 3 3 电子地图更新功能2 2 3 3 1 服务器端电子地图更新方式2 3 i v 目录 3 3 2 移动终端电子地图更新方式2 3 3 4 路径规划功能2 4 3 5g i s 数据存储2 4 3 5 1g i s 特点2 4 3 5 2g i s 数据库选择2 5 。 3 5 2 1 服务器端数据库2 5 3 5 2 2 移动终端数据库2 6 3 6g i s 组件2 6 3 6 1 服务器端g i s 组件2 6 3 6 2 移动终端g i s 组件2 6 3 7 终端硬件平台2 8 3 8 移动终端操作系统3 0 3 9 系统软硬件配置3 3 3 9 1 系统软件配置3 3 3 9 2 系统硬件配置3 3 3 1 0 本章小结3 3 第四章数据库详细设计3 4 4 1 服务器端数据库设计3 4 4 1 1 空间数据库设计3 5 4 1 2 属性数据库设计3 6 4 1 3 多媒体数据库设计3 9 4 2 移动终端数据库设计4 0 4 3 本章小结4 2 第五章终端电子地图更新和路径规划的设计与实现4 3 5 1 终端电子地图更新设计4 3 5 2 终端电子地图更新实现4 4 5 2 1 离线更新实现4 4 5 2 2 交通信息更新实现4 4 5 2 2 1 广播数据的组织4 5 5 2 2 2 服务器端交通信息更新4 7 5 2 2 3 终端交通信息更新4 8 5 2 2 4 终端按需更新交通信息5 0 n 目录 5 2 2 5 广播的实现5 3 5 3 路径规划算法的设计5 4 5 4 路径规划算法的实现5 8 5 5 本章小结6 0 第六章测试6 1 6 1 测试环境6 l 6 2 功能测试6 3 6 2 1 终端电子地图更新测试6 3 6 2 2 路径规划测试6 6 6 2 2 1 模拟器上的路径规划测试6 7 6 2 2 2 开发板上的路径规划测试6 9 6 3 测试总结7 0 第七章总结与展望7 l 7 1 论文总结7 1 7 2 问题与展望7 1 致谢7 2 参考文献7 3 攻硕期间取得的研究成果7 6 v l 第一章绪论 第一章绪论 地理信息系统【1 1 ( g i s ，g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m s ) ，也叫地理资讯系统， 最早产生于北美，2 0 世纪6 0 年代初，加拿大的r o g e rf t o m l i n s o n 和美国的d u a n e f m a r b l e 分别在不同的地方、从不同的方面提出了地理信息系统的设想。美国联邦 数字地图协调委员会对g i s 的定义是：1 2 】g i s 是有计算机软硬件和地理信息数据 组成的系统；该系统支持空间数据的获取、管理、处理、分析、建模和显示的功 能、并能解决复杂的规划管理问题。”经历了4 0 余年的发展，地理信息系统以其 数据处理、地理模拟和空间分析能力的强大优势已经渗透到生产、生活的多个方 面。随着计算机网络技术及通信技术的发展，传统的地理信息技术已经越来越不 能满足现实生产、生活的需求，如基于单机的地理信息系统是孤立的、封闭的系 统；数据难以即时更新；无法直接进行应用系统之间的数据共享；系统无法移动， 时效性差【3 4 】。除军用外，民用导航产品大致可分为车载导航产品和个人导航产品 两大类f 3 1 ，前者是针对车辆而言的以车载导航仪为平台的导航产品，而后者则是针 对个人的手持式移动导航终端，如智能手机、手持导航仪等为平台的导航产品。 但是，这两种产品还无法实现数据实时在线更新，尤其是要对电子地图的增量数 据进行在线实时更新更是无法实现。因此，这两种导航产品均是狭义的移动g i s t 引， 狭义移动g i s 终端内只装有桌面软件，具备桌面g i s 功能，不与网络服务器交互 数据，是种离线运行方式【4 1 ；而我们所需要的将是广义移动g i s 一种系统的集成， 集成了g i s 、g p s 、网络服务器、数据服务器、无线网络、多媒体技术等，可以实 时地与数据服务器交互数据【4 】。 1 1 课题背景和来源 旅游业是一个最具发展活力和潜力的产业，其规模己跃居成为当今世界第一 大产业【5 6 】。旅游业不但早已受到诸多发达国家的青睐，而且f 在被越来越多的发 展中国家和地区所重视并列为优先发展的产业。我们中国有多元的文化，丰富的 自然环境，这些都对都对游客有巨大的吸引力。据预测，到2 0 2 0 年，中国将会成 为世界第一入境旅游接待国，年接待国际旅游者将超过1 3 亿人次【5 6 j 。现如今， 随着知识经济的快速发展，信息成为了旅游业的命脉，信息化成为推动世界经济 电子科技大学硕士学位论文 和社会全面发展的关键因素。全球化的数字化信息网络将成为人类进行生产、管 理、流通、教育、科研、医疗和娱乐等各种社会经济文化活动的一种主要的形态。 我国有着丰富的旅游资源，开发和利用这些资源发展旅游业有着广阔的前景。但 同时现在的旅游方式也发生了一些变化了，越来越多的人已经不再满足于传统的 旅行社组团旅游的路线相对单一、千篇一律，不再满足于标准化、程序化、规范 化的服务，他们更喜欢个性化和具有灵活性的旅游方式，移动自助旅游n 1 因为其个 性化正在成为一种新的旅游样式，受到年轻人的青睐。 自助旅游是一种时尚的旅游形式，“张扬个性、亲近自然、放松身心 【7 】才是 她的目标，旅行者完全自主选择和安排旅游活动，且没全程导游陪同。旅行者可 以完全自主地选择自己的出行计划，在旅行的过程中，随时可以改变自己的出行 线路，具有很强的个性化，同时自助旅游基本都是兴趣相投的人一起出游，游客 数量少，更能统一旅行者的旅游爱好，放松身心，享受旅行带来的乐趣。 将自助导游结合起来，就可以让游客能够无后顾之忧的观光旅游，这就是我 们开发这个系统的目的与初衷! 因此，我们要设计出一套适用在旅游行业中的移 动g i s 系统，为广大的旅游爱好者提供更大的方便与支持，提供更多的人性化增 值服务1 1 2 国内外旅游助理系统研究现状 1 2 1 国外旅游助理系统发展状况 国外的旅游信息系统的研究起步早、发展迅速。西方发达国家将高新技术已 经广泛应用于旅游开发、旅游管理、旅游营销、旅游交通、旅游服务及教育培训 等方面，在提高了经济效益、工作效率、服务质量的同时，更提高了旅游者的旅 游体验。w w w 网、无票旅游、电子地图、g p s 、旅游信息系统等概念己很快被旅 游界所采纳，高新技术的引入对旅游系统的应用产生了巨大的影响，成为关系到 旅游产业优胜劣汰的关键 8 1 。 现代旅游业的快速发展，对旅游相关信息的需求提出了更高的要求。信息技 术对旅游行业的促进作用，已经成为国外学者关注的热点，一些学术刊物上也出 现了非常多的研究。国外的旅游助理系统的内容涵盖了旅游的导、购、游、食、 住、行等六大要素【8 l 。世界上很多国家已经建立了采用不同的信息技术、为不同层 次用户提供服务的旅游信息系统，并且信息系统之间可以联网实现信息的共享。 2 第一章绪论 世界旅游组织建立的世界旅游数据网络，已有近2 0 0 多个国家的旅游数据库与之 实现了连接。其数据库信息包括旅游景区出入境人数统计、运输工具分类、旅游 消费额资讯、饭店服务设施介绍等等。旅游目的地信息系统也得到了迅猛发展， 系统不仅能提供旅游六要素的综合信息，还能提供逐渐集查询、检索、预订等功 能。在国外的旅游信息化建设中，实施比较早的主要是丹麦、荷兰、等国家和地 区，其中著名的有奥地利蒂罗尔信息系统、丹麦国家旅游局的旅游目的地信息系 统等【8 , 9 , 11 】。 虽然国外的g i s 技术发展的很快，但从文献资料来看，国外的系统中并没有 很充分地利用g i s 技术【8 】。国外的各类旅游信息系统主要通过研究信息采集方式、 搜索方式和游客行为来尝试建立，如计算机辅助旅游咨询系统、计算机辅助预定 系统、目的地信息系统和旅游决策支持系统等都是通过这样的方式来进行的。这 些旅游信息系统一般都只是涉及到一些旅游资源信息，仅能提供查询功能，不能 提供空间分析功能【8 】。国外基于g i s 技术的旅游资源管理信息系统研究也是处于初 步阶段。 1 2 2 国内旅游信息系统研究现状 我国旅游信息系统的研究工作在9 0 年代后期才开始进彳亍【8 。m 】。虽然在理论研 究方面发表的相关学术论文较多，但是在实践中开发出专门的旅游信息系统并不 多见。 中科院遥感应用研究所的阎守岂等1 9 9 2 年以海南省为例，研制了一个面向游 客的区域旅游信息系统【8 】。该系统包括数据输入、查询检索、路线选择、输出显示、 系统界面五个模块，但是系统的用户界面、查询方式等方面还有待进行改进。此 外，青海省由中国科学院青海盐湖研究所和青海师范大学合作开发了青海旅游资 源信息系统【8 】。中国科学院成都山地与环境灾害研究所以长江三峡库区为例进行了 旅游资源信息系统的拟建与应用【8 】。 进入2 1 世纪，我国地理信息系统技术正同趋成熟，并在诸多行业得到广泛应 用。地理信息系统能够直观地的展示空间信息、分析事物空间分布状态，达到支 持决策的功能。地理信息系统将成为未来旅游信息化的重要组成部分。 1 2 3 旅游信息系统中存在的问题 从研究现状可以看出，国内外虽然在旅游信息系统研究方面做了很多工作， 电子科技大学硕士学位论文 也建立了一些旅游信息系统，但仍存在定的问题，主要体现在以下几个方面【8 】： 1 、随着自助游客的增加和旅游形式的多元化发展，游客对旅游信息提出了更 高的要求。游客不再满足于传统旅行社的线路呆板、千篇一律，标准化、程序化、 规范化的服务，更为喜欢个性、灵活的旅游服务。越来越多的游客开始选择更具 有个性化和灵活的自主旅游，他们希望获得旅游目的地更多更广泛的信息，增加 自主了选择的机会。借助旅游系统可以使旅游服务信息展示给游客，但是难以满 足游客个性化旅行的需求。 2 、传统的旅游信息系统的用户较为单一，或只面向管理人员或规划人员或一 般用户，很少将二者结合起来考虑，难以满足游客与旅游管理人员的不同需求。 3 、现有旅游信息系统主要关注于旅游相关信息的查询，缺乏空间分析功能， 不能充分发挥g i s 在空间分析方面的强大功能。 4 、目前大多数旅游信息系统采用地图、文字介绍结合，形式单一，缺乏图片、 录像、声音解说等多媒体信息，信息表达缺乏全面性、个性化、直观性、生动性。 如果能够将多媒体技术应用到旅游信息系统中，利用多媒体表达形象、直观的特 点，开发满足游客和管理者的旅游信息系统，发挥g i s 强大的空间分析能力进行 辅助决策，必将能够增强旅游信息系统的表达能力。 1 2 4 基于gls 的自主旅游信息系统研究状况 g i s 从问世到现在已经有了4 0 多年的发展，怎么样合理组织g i s 软件的结构， 发挥其最大功能，方便开发，一直是g i s 软件专家们研究的问题。随着软件业组 件式思想的兴起，应用面广，适应性强，开发简单的g i s 逐渐成为人们的目标， 组件式g i s 适应了这种要求，成为g i s 发展的主要方向【8 】。另外，由于g i s 数据 量庞大，它是一个复杂的巨系统。在g i s 特别是g i s 应用软件的开发过程中，为 了避免重复劳动，提高软件生产率和质量，采用基于构件的软件开发技术就变得 很有必要。和其他软件一样，g i s 软件也逐渐过渡到了组件式软件技术，从过去厂 家提供全部系统或者二次开发功能的软件，发展到了提供组件，让用户自己个性 化地开发应用系统。基于标准的组件式g i s ，各组件之间能自由、灵活地重组，具 有可视化的界面的和方便的标准接口。组件式g i s 技术将会给整个g i s 技术体系 和应用模式带来巨大影响。 目前，国外虽然已有一些成型的基于g i s 的旅游信息系统，多数还是停留单 一的旅游资源介绍，不能满足用户的需要。“自主旅游”的这种理念是已基本成熟， 4 第一章绪论 加之经济的发展和人民生活水平的提高，己经有这种自主旅游的要求。但自主旅 游信息系统还迟迟未能研发出来，主要是自主旅游这种特殊的要求和游客所具备 的客观条件的不同，自主旅游信息系统的针对性很强，使用于不同的游客，例如 徒步自主旅游游客、驾车自主旅游游客等等，所以无法同时满足不同类型的游客。 游客类型的多样化影响自主旅游的因素的统一化。本文针对驾车自主旅游的游客， 分析并确定了影响驾车自主旅游的主要因素，在此基础上完成基于g i s 的自主旅 游信息系统模型的研究与设计。 1 3 论文的主要内容 项目基于移动g i s 的个人旅游助理是以移动g i s 为基础的无线手持旅游 导航设备。设备实现传统导航设备的功能和旅游辅助功能，可以帮助旅游者进行 导航、路径的规划等，给游客的旅游计划提供参考，以及解说功能。另外，设备 也提供危急时刻的报警功能。在这些实现中，涉及了两个比较受关键的技术难点， 电子地图更新和路径规划，是我的研究重点，论文的主要工作如下： l 、进行系统的需求分析和系统的设计，并就我做的终端电子地图更新和路径 规划进行较为详细的描述。系统采用c s 和b s 两种模式，服务器和终端采用有 线和无线( c d m a 接收) 两种方式进行通信。 2 、详细设计了服务器端和移动终端的数据库，服务器端有空间数据库、属性 数据库、多媒体数据库组成，终端采用超图的p m f 文件格式存储电子地图数据同 时将交通信息6 个影响元素加入到属性数据库中。 3 、设计实现终端的电子地图更新，终端上的电子地图更新采用有线无线两种 更新方式相结合，对变化频繁的交通信息，服务器端以广播方式给终端；对其他 变化不频繁、变化量较大、计算复杂的变化信息暂时采用离线式更新( 后续会继 续研究使用在线更新) ，终端定期去服务器下载更新全部地图数据，达到终端和服 务器的一致性。 4 、在交通信息更新的基础之上，将交通因素加入到路径的规划中，提出动态 权值d i j k s t r a 算法，规划当前最优路径。终端接收到交通信息更新广播后立刻修改 受此次交通信息变化影响的道路的权值，动态更新d i j k s t r a 算法的邻接矩阵的权 值，算法采用手动更新交通信息的方法进行测试，结果良好。 5 电子科技大学硕士学位论文 1 4 论文的章节内容安排 本文一共分七章，章节内容安排如下： 第一章绪论，介绍个人旅游助理设计和实现的课题来源、背景及意义，以及 国内外的技术发展现状和未来发展趋势，以及项目的简单介绍和论文的章节安排。 第二章相关技术知识介绍，介绍了项目中主要所涉及到的各种技术。 第三章系统目标，完整地介绍了项目的功能目标，项目的整体架构，模块划 分，以及各个模块的实现的功能以及实现中所用到的开发板、操作系统、g i s 组建 的选择。 第四章数据库的详细设计，对服务器端和移动终端的数据库进行了全面的分 析设计，满足个人旅游助理的要求。 第五章终端电子地图更新和路径规划算法的设计与实现，对项目中的两个关 键点：终端电子地图更新和终端的路径规划进行了设计与实现。 第六章测试，对系统进行了测试，分析了测试结果。 第七章总结与展望对全文的工作和缺点进行总结和对未来工作的展望。 6 2 1 移动g ls 技术 第二章相关技术介绍 掌上电脑等移动设备的出现和发展，给移动g i s 的发展带来了机会。移动设 备的移动性和便携性为移动g i s 提供了很好的支持。移动g i s 集成先进的计算机 技术、移动通信技术和卫星定位导航技术，拓展了g i s 的应用领域，提高了g i s 信息采集和数据处理的方便性和实时性，为客户提供了一种方便、快捷、可靠的 信息查询手段和决策辅助，是嵌入式g i s 的最新发展形势，能够满足于高流动性 的现代生活需要l l 引。 移动g i s 系统由无线通信网络，移动设备终端，g i s 应用服务器以及空间数 据库组成【l l 1 4 】。其主要结构示意图如图2 1 所示。 n l i 昏移一5 刍 腿 。镳q 形纱， 紫一i 鬟。关拶 j 尉 ；簦；豳煦二照三旦 图2 - i 移动g i s 的组成结构 l 、无线通信网络 现阶段，基于蜂窝通信系统的g s m g p r s ，c d m a 等无线通信网络在移动g i s 的移动无线网络应用中是最广泛的，这三种在带宽和费用上都不相同【”】，要根据 具体的应用来选择使用哪种无线网络。同样随着3 g 、4 g 时代的到来，无线通信 带宽会有大幅度的增加，无线通信网络会越来越普及，终端和服务器间的通信会 更加的快捷。 2 、移动终端设备 7 电子科技大学硕士学位论文 移动g i s 的目的就是响应用户的请求，满足用户对位置信息和基于位置的服 务的需求【1 3 】，把结果在客户端设备中显示出来。移动终端多种多样，选择终端时， 就需要选择方便携带、功耗低下、简单易用，并且可以快速、精确定位和地理识 别的移动设备，提高服务的质量的同时还增加了设备的使用时间。 3 、地理应用服务器 移动g i s 系统中的地理应用服务器【1 3 , 1 8 】是整个系统的关键部分，是系统的g i s 引擎。它的作用主要是通过接口调用地理数据查看地理数据，同时对地理数据根 据用户的要求进行处理，达到用户的要求，同时控制和管理空间数据库，保证空 间数据库的现势性。 4 、空间地理数据库 是移动g i s 中空间数据的存储中心，主要是对数据进行存储、管理【1 6 ，1 7 1 ，是 应用服务器进行地理应用服务的数据来源，是整个位置服务系统的数据信息的基 础。 2 2 移动数据库技术 移动数据库 1 9 2 0 】是传统分布式数据库的延伸和扩展，它支持移动计算。移动 数据库通常应用于掌上电脑、p d a 、车载设备等嵌入式设备中，也称为嵌入式数 据库系统。 移动数据库技术的研究主要涉及到以下三个方面【2 1 2 2 】： 1 、移动查询技术 移动查询技术是数据库基于时间、空间的信息查询及更新，移动终端在移动 的过程中完成与服务器之间的数据库查询事务，与移动g i s 结合非常紧密。 2 、移动数据库复n 缓存技术 移动数据库复n 缓存技术是解决移动数据库端接性的关键技术。最有代表性 的研究成果有三级复制技术，乐观复制技术，失效广播技术【2 5 】。 3 、数据广播技术 数据广播技术【2 5 】是解决移动数据库系统和规模庞大及网络通信不对称问题的 一种有效方法。在移动环境中移动g i s 终端和服务器端的无线通信网络传输带宽 不对称，服务器以广播的形式向移动终端发送数据，这样减少了无线通信的流量， 广播区域内的移动终端都可以接收到广播数据。广播的开销不依赖移动终端的用 户数量的变化而变化。 第二章相关技术介绍 2 3 嵌入式操作系统 嵌入式操作系统f 1 9 2 0 】是一种实时的，支持嵌入式系统应用的操作系统。它以 嵌入式计算机为技术核心，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、 体积、功耗要求的操作系统。嵌入式操作系统中，下述三种操作系统较为流行。 1 、p a l m o s p a l m 是3 c o r n 公司的产品，其操作系统为p a l mo s 。p a l mo s 是一种3 2 位的 嵌入式操作系统，提供了串行通信接口和红外线传输接口，利用它可以方便地与 其它外部设备通信、传输数据；拥有开放的o s 应用程序接口，可根据需要自行开 发所需的应用程序。 p a l mo s 是专门为掌上电脑开发。在编写程序时，p a l mo s 充分考虑了掌上电 脑内存相对较小的情况，因而它只占有非常小的内存。由于基于p a l mo s 编写的 应用程序占用的空间也非常小( 通常只有几十k b ) ，所以，基于p a l mo s 的掌上 电脑可以运行众多应用程序。 p a l m 产品的最大特点是使用简便、机体轻巧，p a l mo s 应具有以下特点【1 9 删： 操作系统的节省能量。由于掌上电脑要求使用电源尽可能小，因此在p a l m o s 的应用程序中，如果没有事件运行，则系统设备进入半休眠的状态；如果应用 程序停止活动一段时间，则系统自动进入休眠状态。 合理的内存管理。p a l m 的存储器全部是可读写的快速r a m ，动态r a m ( d y n a m i cr a m ) ，它为全局变量和其它不需永久保存的数据提供临时的存储空 间；存储r a m 类似于p c 机上的硬盘，可以永久保存应用程序和数据。 p a l mo s 的数据是以数据库( d a t a b a s e ) 的格式来存储的。数据库是由一组 记录( r e c o r d s ) 和一些数据库头信息组成的。为保证程序处理速度和存储器空间， 在处理数据的时候，而是在存储堆中直接处理。 p a l mo s 与同步软件( h o t s y n c ) 结合可以实现掌上电脑与p c 机上的信息实 现同步，把台式同步的功能扩展到了掌上电脑。p a l m 应用范围相当广泛，如：电 子邮件及互联网通信、销售人员及组别自动化等等。p a l m 外围硬件也十分丰富， 有g p s 接收器、调制解调器、g s m 无线电话、数码音频播放设备、语音记录器、 条码扫描、无线寻呼接收器、探测仪等。 2 、w i n d o w sc e w i n d o w sc e 是微软开发的一个开放的、可升级的3 2 位嵌入式操作系统，是 基于掌上型电脑类的电子设备操作 1 9 , 2 0 1 。它是精简的w i n d o w s9 5 。w i n d o w sc e 的 9 电子科技大学硕士学位论文 图形用户界面相当出色。w i n d o w sc e 全部源代码由微软自行开发，操作界面虽来 源于w i n d o w s9 5 9 8 ，但它是基于w i n 3 2 a p i 重新开发的新型的信息设备平台。 w i n d o w sc e 具有模块化、结构化和基于w i n 3 2 应用程序接口以及与处理器无关等 特点。w i n d o w sc e 不仅继承了传统的w i n d o w s 图形界面，并且在w i n d o w sc e 平 台上可以使用w i n d o w s9 5 9 8 上的编程工具( 如v i s u a lb a s i c 、v i s u a lc 抖、v s 2 0 0 5 等) 、使用同样的函数、使用同样的界面网格，使绝大多数的应用软件只需简单的 修改和移植就可以在w i n d o w sc e 平台上继续使用。 w i n d o w sc e 模块化、可伸缩性、实时性能好，通信能力强大，支持多种c p u 。 它的设计可以满足多种设备的需要，一个典型的基于w i n d o w sc e 的嵌入系统通常 为某个特定用途而设计。 w i n d o w sc e 具有灵活的电源管理功能，包括瞬间睡眠和瞬间唤醒模式；使用 了对象存储技术，包括文件系统、注册表及数据库，还具有很多高性能、高效率 的操作系统特性，比如按需换页、共享存储、交叉处理同步；拥有良好的通信能 力，广泛支持各种通信硬件，支持直接的局域连接以及拨号连接，提供与p c 、内 部网以及i n t e m e t 的连接；支持中断嵌套允许更高优先级别的中断首先得到响应， 使得该操作系统具有嵌入式操作系统所要求的实时性；更好的线程响应能力对高 级别中断服务线程的响应时间上限的要求更加严格，在线程响应能力方面的改进， 帮助开发人员掌握线程转换的具体时间，并通过增强的监控能力和对硬件的控制 能力帮助他们创建新的嵌入式应用程序；2 5 6 个优先级别，让开发人员能更加灵活 地控制嵌入式系统的时序安排；a p i 是w i n 3 2a p i 的一个子集，支持近1 5 0 0 个 w i n 3 2a p i ，有了这些a p i ，足可以编写任何复杂的应用程序。 在掌上电脑中，w i n d o w sc e 包含如下一些重要组件：p o c k e to u t l o o k 及其组 件、语音录音机、移动频道、世界时钟、计算器、多种输入法、g b k 字符集、中 文t r f 字库、英汉双向词典、袖珍浏览器、系统设置、w i n d o w sc es e r v i c e s 软件 等。 3 、l