（计算机科学与技术专业论文）基于wince的gps手机导游系统的研究.pdf

，- 、 i ，l 。： 原创性声明 f 删 y 1719 3 21 ” 本人声明，所呈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。尽我所知，除了论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 包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我 共同工作的同志对本研究所作的贡献均己在论文中作了明确的说明。 作者签名： 纠鏖垄 日期：丛年羔月翌日 学位论文版权使用授权书 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文， 允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内 容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科 学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库， 并通过网络向社会公众提供信息服务。 日期：丛年野叠日 摘要 游客在大型景点旅游时，在没有导游的情况下，景点的文化可能 会得不到全面的解说，游客遇到的困难也可能无法得到有效的帮助。 基于此，本课题根据手机已有的g p s 技术功能，同时在现有导游系统 的技术特点上，提出和开发了一种基于w i n c e 手机开发平台的导游系 统，实时的对游客进行景点的解说以及位置的定位。 本课题分析了多普达手机的操作系统，对w i n c e 操作系统移植到 p c 平台，以及操作系统的通信功能和多线程技术做了论述，同时对 电子地图的数据库的结构进行了阐述。 本课题对手机导游系统的整体框架做了设计，采用了c s 三层模 式，对各个模块层进行了设计，对各个模块的功能进行了综述。在系 统终端，利用了多线程技术对g p s 信号接收做了研究与设计，同时对 信号数据接收进行了实验模拟。对提取出来的三维数据，进行坐标转 换，将三维数据转换成二维数据。由于电子地图存在误差，以及接收 信号的误差，对二维数据进行了校正，并最终定位在电子地图上。最 后对导游智能解说模块进行了研究与设计，对自动解说功能的实现做 了研究同时对电子地图的存储方式，进行改进，提高了检索的速度。 在急救模块中，对相关数据库跟数据结构做了设计，运用最短路径优 先算法，完成对电子地图中最短路径的搜索，对游客实现救援提供了 技术支持。 导游系统的开发以v s 2 0 0 5 为开发平台，开发语言为c + + ，充分 利用了m f c 类库，采用多线程技术、数据库技术，实现了地图的实时 显示以及整个系统的功能开发。 关键字w i n c e 操作系统，g p s 定位，智能解说，救援 a bs t r a c t t h ec u l t u r eo fv i e ws p o t sa n dt r a v e lr o u t e sc a nn o tb eg u a r a n t e e d w i t h o u tt o u rg u i d e sw h e nt h e ye n j o yt h ef a n t a s t i cs p o t s t h u st h i ss u b j e c t w i l lp r o p o s ea n dd e v e l o pak i n do ft o u rg u i d es y s t e mo nt h eb a s eo f e x i s t i n g t o u r g u i d et e c h n o l o g y t r a i t sa n dw i n c em o b i l ee x p l o i t i n g p l a t f o r m ，w h i c hw i l lc o n d u c tt h ee x p l a n a t i o n sa n dp o s i t i o nl o c a t i o na t a c t u a lt i m ea c c o r d i n gt ot h ee x i s t i n gg p s t e c h n o l o g y t h es u b j e c t a n a l y s i so p e r a t i n gs y s t e mo fd o p o dm o b i l ep h o n e ， d i s c u s s e st h et r a n s f o r m i n gf r o mw i n c eo p e r a t i n gt op cp l a t f o r m ，t h e t e l e c o m ss y s t e mo p e r a t i o na n dm u l t i l i n et e c h n o l o g y , a l s os t a t e st h e d a t a b a s ef r a m eo f e - m a p t h es u b j e c to w n st h eo v e r a l lf r a m ed e s i g no f m o b i l eg u i d es y s t e m ， w h i c hu s e st h et h r e em o d e l so fc st od e s i g ne a c hm o d e lh a v i n gt h e c o n c l u s i v es t a t e m e n t s a st h et e r m i n a lo ft h es y s t e mw ed or e s e a r c ho n t h eu s a g eo fm u l t i l i n et e c h n o l o g yr e g a r d i n gg p s s i g n a lr e c e p t i o n ，a n dd o t e s ts i m u l a t i o ni n s i g n a l d a t a r e c e p t i o n f o rt h e e x t r a c t i n g t h r e e d i m e n s i o nd a t aw et r a n s f e rt h r e e d i m e n s i o n a ld a t ai n t o t w o d i m e n s i o n a ld a t ab yc o o r d i n a t i n g b e c a u s eo fe - m a pa n ds i g n a l r e c e p t i o ne r r o r sw ec o u l dr e c t i f yt h et w o - d i m e n s i o n a ld a t at ot h ef i n a l l o c a t i o no ne - m a p f i n a l l y , w eh a v et h er e s e a r c ha n dd e s i g no ng u i d e i n t e l l e c t u a l e x p l a n a t i o n s ，a n dr e s e a r c h o nt h ea u t o m a t i ce x p l a n a t i o n s r e a l i z a t i o n ，i m p r o v et h ee - m a ps t o r a g ew a yt op r o m p tt h er e t r i e v es p e e d i nt h ee m e r g e n c ep a r t ，w ew o r ko nt h er e l a t i v ed a t a b a s ea n ds t r u c t u r e r e s e a r c hu s i n gt h es h o r t e s tp a t hc a l c u l a t i o nt of i n i s ht h ee - m a pd e t e c t ， w h i c hw i l lp r o v i d et e c h n i q u es u p p o r ta n dr e s c u ef o rt o u r i s t s t h ed e v e l o p m e n to f g u i d es y s t e m i sb a s e do nv s 2 0 0 5p l a t f o r m ，a n d i t s d e v e l o p m e n tl a n g u a g e i sc + + ，w h i c hm a k i n gu s eo fm f cp o o l e m p l o y i n gt h em u l t i l i n et e c h n o l o g ya n dd a t a b a s et e c h n o l o g yt of u l f i l l t h ea c t u a lp r e s e n to fm a pa n dt h ew h o l es y s t e mf o u n d a t i o ne x p l o i t i n g k e yw o r d sw i n c eo p e r a t i n gs y s t e m ，g p sp o s i t i o n ，i n t e l l i g e n t e x p l a n a t i o n ，a s s i s t h 目录 摘要i a b s t r a c t i i 第一章绪论1 1 1 课题背景1 1 2 导游系统的研究现状2 1 2 1 导游系统的发展历程2 1 2 2 导游系统的团内外研究现状3 1 3 课题研究的目的和意义以及主要研究内容3 1 3 1 课题研究的目的和意义3 1 3 2 课题研究的主要内容4 1 4 本文的结构安排5 第二章w i n c e 操作系统及导游相关技术6 2 1w i n c e 操作系统的开发环境6 2 1 1 手机开发平台的介绍6 2 1 2w in c e 内核镜像的定制7 2 1 3w i n c e 操作系统相关技术8 2 2 定位技术的分析1 0 2 2 1g p s 系统的组成1 1 2 2 2g p s 的定位原理1 1 2 2 3g p s 的定位技术1 3 2 2 4t ds c d m a 定位技术1 3 2 3 电子地图的分析1 5 2 3 1 电子矢量地图的数据结构1 5 2 3 2 电子地图的矢量库1 6 2 4 本章小结1 7 第三章导游系统的总体设计1 8 3 1 导游系统的需求分析1 8 3 1 1 导游系统的特点1 8 3 1 2 导游系统的功能1 8 3 2 导游系统的设计模式2 1 3 2 1 导游系统的软件体系结构2 1 3 2 2 导游系统的整体设计模式2 l 3 3 导游业务处理端的模块化分析2 2 3 3 1 导游业务处理端的整体设计2 2 3 3 2 导游业务处理端的功能模块综述2 3 3 4 后台端的模块化分析2 4 3 4 1 后台端的整体设计2 4 3 4 2 后台端模块功能模块综述2 5 3 4 3 后台端与手机端的服务建立2 5 3 5 导游系统的总体流程图2 7 3 6 本章小结2 9 第四章g p s 信号接收与定位模块的研究与设计3 0 i i i 4 1g p s 信号的解析3 0 4 2g p s 接收处理模块的研究与设计3 1 4 2 1g p s 接收处理模块的设计3 1 4 2 2 接收模块的实现过程3 2 4 2 3 接收数据模拟3 6 4 3g p s 系统定位模块的研究与设计3 8 4 3 1g p s 系统定位模块的总体设计3 8 4 3 2 坐标转换的实现过程3 9 4 4 本章小结4 l 第五章系统终端模块的研究与设计4 2 5 1 电子地图显示模块的研究4 2 5 2 导游智能解说功能模块的设计与实现4 3 5 2 1 导游智能解说模块的总体设计4 3 5 2 2 智能解说模块数据结构4 4 5 2 3 智能解说模块中景点定位的实现4 5 5 3 急救模块的设计5 0 5 3 1 急救模块的总体设计5 0 5 3 2 急救模块的数据结构5 0 5 3 3 急救模块的实现过程5 4 5 4 本章小结5 9 第六章总结与展望6 0 6 1 研究工作总结6 0 6 2 研究工作展望6 0 参考文献6 1 致谢6 4 攻读硕士学位期间发表论文及科研情况6 5 i v 硕士学位论文第一章绪论 1 。1 课题背景 第一章绪论 近些年来，随着移动终端广泛的使用，在网络技术和移动通信技术的带动下， 移动通信进入了一个全新发展的阶段，全球手机用户数量成等比数列增长，移动 通信进入了一个全新的发展阶段。随着移动数字网络的建立，移动通信系统终将 实现个人终端用户能够在全球范围内的任何时间、任何地点、用任意方式与任何 人完成移动通信数据的传输。手机作为一种重要的移动通信工具，跟互联网相比， 无需上网设备就可以进行移动的搜索。由于手机的便利性，搜索的重心开始由网 络浏览器端转向移动终端，现在只需要一部手机，就可以通过网络随时随地的进 行资源的查找。 传统的旅行社组团旅游虽然免去了游客对交通、住宿、旅游线路、娱乐文化 的顾及，但同时也存在着很明显的缺点，其固定的旅游线路，简短的行程而且过 于形式化，不能使游客发挥自己的主观能动性。随着社会经济的发展以及人们生 活水平的提高，个人自由支配时间的增多，组团旅游的形式已经无法满足游客的 个性化的要求。他们更希望自行设计出行路线，依靠旅游电子产品的导航，在陌 生的城市进行观光、购物，因此出现了相应的自驾游等旅游方式。虽然游客查询 旅游信息的渠道增多了，如旅游相关杂志、电视专栏甚至是比较流行的旅游网站， 旅游信息的资源比较丰富，但是这些方式提供的信息与游客的期望值还存在很大 的差距，如目前网上信息大多是景点的介绍、酒店推广、票务预订以及一些自助 游记，实用的综合旅游信息查询服务还没有成熟。如果游客不能方便地获取城市 旅游整体信息，游客的逗留时间以及消费欲望必将会大幅缩短，这样势必成为旅 游业发展的一个瓶颈。因此，如何让游客方便快捷地获取旅游综合信息是旅游城 市目前面临的一个难题，也是对城市风景区的一个很大的挑战。 手机导游系统在以上技术跟需求的双重驱动下，有着广阔的发展前景。手机 导游系统利用无线电、计算机、控制网络、人工智能等科学技术，大大提高了旅 游业服务水平。 本文开发的手机导游系统，是基于多普达手机平台上的一个应用程序。它实 时的获取g p s 信号，并且通过相关处理模块，实时的在电子地图上显示游客的位 置，同时允许游客与后台端服务器进行数据交互，获取相关的服务信息，并向游 客提供其他相关的功能服务。与传统的导航系统相比，基于手机的导游系统具有 以下的优点： 硕+ 学位论文第一章绪论 便利性：由于导游系统本身就是手机上的一个应用程序，所以游客可以随身 携带，并不占用很大的空间，非常便利。 数据的实时性：由于导游系统的特殊性，后台地图数据库是需要实时的更新 的，由于导游系统是采用c s 三层设计模式，所以几乎所有的路线、地图信息都 是从后台数据库中实时取得的，数据信息不会存在过时的问题。与一般的单机版 导航系统相比，手机导游系统的数据实时性非常的突出。 以上介绍的手机导游系统，无论是从经济角度还是从实用角度，都能使游客 在使用上比较方便，快捷的查询，自主的导游，使游客出行得到了最大的便利化。 所以说，基于手机的导游系统具有很重要的应用价值。 1 2 导游系统的研究现状 1 2 1 导游系统的发展历程 虽然导游系统在国内外发展迅速，但是电子技术应用于旅游行业还是个新兴 事物。目前国内外的导游系统主要是经历了以下几种形式的发展： ( 1 ) 基于触摸屏方式的导游系统：游客通过点击触摸屏来查看旅游景点的信 息介绍，导游系统是通过触摸屏以及强大的处理器提供全方位、多样化的多媒体 信息来呈现旅游信息的。触摸屏不易携带而且其特性只适用于室内景点，如毛泽 东故居便安装了触摸屏导游系统。一些旅游区的宾馆为了方便的对当前旅游景点 的介绍，也安装了导游系统。每台触摸屏导游系统只能供一个游客使用，用户需 要主动使用触摸屏才能获取景点信息是其最大的缺点。 ( 2 ) 电子手工自动导游系统：游客在使用时必须携带g p s 接收机，当游客靠 近某一景点古迹时，需要手动按下解说功能键或主动检测发送机来获取语音解 说。系统提供多种语言解说，并同时提供智能搜索服务。国内的大城市文化古迹 以及国外的著名的旅游景点已经广泛应用这种电子自动导游系统。北京的一些景 区安装上了自动导游系统，满足了国内外游客自主旅游的需求。虽然游客获得了 一定的自主性，但是由于只能够在某个景点使用，具有区域的局限性。 ( 3 ) g p s 导游系统：游客手持带有接收器的终端，导游系统会自动搜索到游 客的当前位置，并能够实时的开启景点解说功能。这种导游系统只需要给每个游 客配备一个手持终端就可以，而不必在每个景点都安装信号发送器，大大降低了 导游系统的成本。 ( 4 ) 智能导游系统：在g p s 定位技术的基础上，结合移动通信的定位技术， 以及人工智能技术和蓝牙技术，通过音频、文字、动画、视频等多媒体信息显示 方式，形成了智能化的自主导游系统。该系统可以为游客实时的提供当前位置， 并能够遇到景点时，自动的启动解说功能，还能进行区域搜素，查找所需要的服 2 硕士学位论文第一章绪论 务、娱乐设施。智能系统可以与游客进行双向交互，导游系统可以为游客自动提 供各种信息介绍，同时游客也可向系统提出各种信息服务要求，为游客提供最短 路径检索、景点多媒体信息介绍以及其他功能服务的比较完善的导游系统。 1 2 2 导游系统的国内外研究现状 随着人们的个性需求以及移动通信水平的发展，无线传输技术的更新换代以 及无线互联网技术的不断发展，移动终端移植互联网上的海量信息以及强大的应 用服务功能，用户可以通过移动终端进行随时随地的信息查询服务。目前，在国 际上有关位置服务的厂家有很多。谷歌在以地图基本服务基础上，又增加了手机 地图服务功能。该服务可以将用户要查询的位置信息和当l i 路况信息实时的发送 到用户的手机上。英国的m a yw a y 技术根据手机用户路线以及手机的品牌种类 发送形象化的图片导航路线，是一种服务于大众手机的地图以及路线导航的技术 方案。该项服务可以突出的显示用户选定的一些地图坐标。用户可以按照自己的 方式选择行车路线，也可以在行进当中选择路线。这种应用服务以用户手机的特 点而设计，特别符合徒步旅行。用户可以通过手机输入或者拨通特定电话号码拨 通告知目的地，手机导航系统会发送到手机上一条最优的行车路线。 国内也有提供位置服务的移动通信运营商，其中上海移动手机地图提供了交 通服务和周边信息查询功能，用户可以通过移动短信、w a p 手机网络获取道路 交通状况以及有关的娱乐信息查询服务。道路交通状况是指利用手机地图了解道 路周围情况，以获得到目的地的线路图信息。娱乐信息查询服务能提供最近的餐 饮、娱乐场所、停车场等信息。两种服务既可通过短信获得又可通过w a p 上网 获得，但是两者的区别是短信方式只能获得相关文字信息，w a p 网络服务方式 除了可以得到相关文字信息外，还可以得到以位置为中心的地图。 与国外的移动导航系统发展相比，我国的关于导航的研究还处于比较落后的 阶段。但是近年来，随着国家地理信息数据的商业化开发、移动通讯技术的进步， 研究导航系统并且推向市场已经成为了一种可能性。国家为鼓励导航系统的研 究，投入了大量的资金支持。随着不断的深入研究，手机导游将会进入一个比较 成熟的发展阶段。 1 3 课题研究的目的和意义以及主要研究内容 1 3 1 课题研究的目的和意义 对于游客而言，手机导游系统可以提供更方便、更智能、更全面的旅游相关 服务，使游客具有更强的自主选择性，提高了游客的旅游质量。 导游系统对于提高游客的自主旅游以及提高旅游文化的宣传和促销，对城市 3 硕士学位论文第一章绪论 旅游景点的管理和旅游的决策方向，有着非常重要的指导意义。 总体来说，手机导游系统的最终实现并投入使用，将会具有以下的现实意义 和作用： 首先是提高了现代自主旅游服务质量。导游系统的实现，可以使游客更加直 观的去了解一个城市的相关文化，城市景点特有的文化，尤其是游客无法欣赏的 景观以及文化或者是已经不复存在的景点特征。 其次是导游系统为旅游景点和城市的宣传提供了一条更加有效的新途径，加 大了对旅游产业文化的宣传力度。导游系统的实现，不仅可以使游客能够欣赏到 更加丰富的图片懈说、音频解说、视频解说、文本解说等多媒体的信息，而且可 以进行比较全面的高级服务的查询和操作，游客操作方便，便于携带，提供的服 务比较全面，方便游客轻松的旅游。 最后是开发出自主手机导游系统，将对信息产业是一个比较大的促进，带动 了手机与网络之问的快速结合。同时，方便的导游系统，增加了游客的满意度， 从而带动了旅游经济的良性增长，促进了城市的经济效益。 1 3 2 课题研究的主要内容 本课题的研究内容是手机导游系统的整体框架设计，其目的是设计和丌发适 用于手机平台上的高效的、便利的导游系统。具体的研究内容如下： 1 手机导游系统的操作系统是w i n c e 嵌入式操作系统，本课题对w i n c e 操作 系统的移植到p c 端进行了研究。对g p s 定位技术做了分析，并采用了g p s 与t ds c d m a 定位技术相结合的定位方式。 2 手机导游系统的设计及研究。由于手机本身的内存和闪存的限制，因为要用 到大量的多媒体信息，所以系统的整体设计非常重要。对系统总体框架的设 计，采用了c s 三层系统结构模式。并且对各个系统层模块进行了总体的分 析。同时提供了必要的软件接口，使导游系统的能够具有良好的可扩展性。 3 对g p s 信号的提取，接收并且定位在电子地图上进行了相关的功能模块的设 计与实现。 4 游客使用导游系统，旅游到某个景点时，导游系统自动启动，对相关的景点 进行多媒体解说。本课题研究了导游自动解说功能。 5 在旅游过程中，有可能出现一些意外，所以及时的获取游客的求助信息，并 且对游客进行有效的救助，对于导游系统来说非常重要。本课题研究了导游 救助这个功能模块。 4 硕+ 学位论文 第一章绪论 1 4 本文的结构安排 论文共分六章： 第一章是绪论部分。主要阐述了论文的研究背景以及现实意义，手机导游系统 的发展历程，课题研究的目的和意义以及课题的研究内容等。 第二章对w i n d o w sc e 操作系统做了介绍，对操作系统的移植到p c 端进行了分 析。主要针对现在两种常用的定位技术的原理进行探讨，同时对比二者的优缺 点，采用了卫星定位技术和t d s c d m a 定位技术相结合的定位方式，满足导游系 统对定位准确性和实时性的要求，最后介绍了电子地图的相关信息。 第三章是导游系统的总体设计。分析了导游系统的特点以及具有的功能，并在 此基础上提出了c s 三层系统框架模型，对导游系统设计的总体目标和功能模 块进行了设计，分析描述了系统主要模块，以及各个模块之间的数据联系。最 后从整体上把握整个系统的设计流程。 第四章是对g p s 信号接收与定位模块进行了详细设计与研究。对g p s 信号的提 取，解析，并最终将三维数据转换成二维数据显示在电子地图上。 第五章是导游系统的终端详细设计部分，是全文的重点内容。本章具体描述了 智能搜索模块以及救险功能模块的设计与实现。 第六章对论文所作的研究工作进行了总结，并对以后的研究提出了展望。 5 硕+ 学位论文 第二章w i n c e 操作系统及导游相关技术 第二章w in e e 操作系统及导游相关技术 w i n d o w sc e 嵌入式手机操作系统是近几年兴起的一种智能手机操作系统。 本章重点对w i n d o w sc e 操作系统的通信功能、多线程技术做了介绍；同时对 w i n c e 操作系统移植到p c 平台上做了分析。对系统定位技术做了相关的介绍， 最后对电子地图的数据结构做了论述。 2 1w ih o e 操作系统的开发环境 2 1 1 手机开发平台的介绍 本系统以多普达t 8 3 8 8 手机为平台，手机操作系统是微软最新发布的 w i n d o w sm o b i l e6 5p r o f e s s i o n a l 操作系统，平台采用的是t io m a p 3 4 3 0 。多普 达手机有g p s 接收芯片，支持t ds c d m a 定位，g p r s 数据传输等功能。手机 机身内存为5 1 2 m ，最大还可以扩充到3 8 4 mr a m ，这使得t io m a p 3 4 3 0 非常 适合用于空间非常有限的操作系统，或者更小、更轻的移动终端设计。另外，它 的功耗要比传统的外部存储器配置低。除了节省空间外，堆栈式r a m 还具有低 功耗的特性，对于手机终端编程人员来说非常重要。同时，t io m a p 3 4 3 0 平台 提供t ds c d m a 语音通讯、g p r s 、e d g e 、t d h s d p a 无线网络通讯功能。 软件开发方面采用微软的v i s u a ls t u d i o2 0 0 5 作为开发工具，将w i n c e 操作 系统移植到p c 平台上，进行开发工作。 下图2 1 是多普达智能手机的软件结构。本课题主要在操作系统界面上，运 用c + + 应用平台，进行软件的开发。 图2 - 1 智能手机的软件结构 6 硕士学位论文 第二章w i n c e 操作系统及导游相关技术 2 1 2w i n g e 内核镜像的定制 内核定制工具( p l a t f o r mb u il d e r ) 把w i n c e 操作系统移植到p c 平台上。下 面对系统移植的几个关键的技术进行简单的介绍： e m b e d d e dv i s u a lc + + ( 简称e v e ) 是专门用于w i n d o w sc e 应用程序丌发的工 具。e v c 编写的程序，在进行编译时，由于它的c + + 编译器的编译效率高，编译 出的应用程序结构紧凑，应用好，所以特别适含于嵌入式资源有限的情况。 板级支持软件包是一个包括启动程序、标准丌发板、o e m 适配层程序和相关 硬件设备驱动程序的软件包开发包。它是由一些源码和二进制文件组成，是基于 w i n d o w sc e 平台系统的主要部分。 板级支持软件包的主要功能在于配置系统硬件相关的属性，并且使硬件与软 件之间进行数据交互，保证硬件的工作正常，为操作系统及其上层的应用程序提 供一个与硬件无关的软件平台。微软提供了对好多种标准开发板支持的b s p ，它 包括了所有w i n d o w sc e 可支持的处理器类型，这样有利于程序丌发人员快速地 评估各种操作系统特性并减少新产品开发时间。 p l a t f o r mb u i l d e r ( 简称p b ) 是进行所有设计、编写、编译、连接和调试 w i n d o w sc e 操作系统平台的工具，是微软提供给w i n d o w sc e 开发人员进行基于 w i n d o w sc e 平台下嵌入式操作系统定制的集成开发环境。 p l a t f o r mb u i l d e r 运行在w i n d o w s 桌面下，开发人员可以通过交互式的环 境来设计和定制内核、选择系统的基本属性配置，然后进行编译、链接跟测试。 该工具能够根据系统的丌发需求，选择构建具有相关内核功能的c e 系统。同时， 它可以为所有c e 支持的c p u 目标代码编译c c + + 程序，是一个集成化的编译环 境。成功编译了一个c e 系统，就会得到名为n k b i n 的映像文件。将该文件下载 到电脑中，就能够运行c e 了。 在创建丌发平台的过程中，要创建一个系统开发映像文件，具体的w i n c e 系 统定制过程如下： 首先是向p b 中添加系统需要的b s p 和驱动，由于p b 自带了多种c p u 的b s p ， 包括x 8 6 ，a r m 等处理器的b s p ，选择x 8 6 处理器，将其选入p b 中。 然后就是创建操作系统映象文件。包括操作平台的基础配置，一些多媒体软 件跟应用程序，最主要的是网络跟通信组件，蓝牙技术，无线网络以及点对点的 以太网协议。 以上操作系统内核的定制配置完成后，还要将b s p 中的驱动程序，基本的设 置信息等文件编译、链接在一起，最后才能生成w i n c e 内核镜像。p l a t f o r m b u il d e r 中创建一个开发平台的过程如图2 2 所示。 7 硕七学位论文第二章w i n c e 操作系统及导游相关技术 l t 营； t s d k i 图2 - 2w i n c e 平台的创建流程图 在生成n k b i n 压缩文件后，下载到p c 平台上，就完成了w i n c e 操作系统的 启动。 2 1 3w i n 0 e 操作系统相关技术 1 ) w i n c e 通信功能5 】 w i n d o w sc e 的设备具有很强的通信能力。它可以从简单的电缆串行输入到 使用传输控制协议的无线网络。 w i n d o w sc e 支持包括w i n d o w ss o c k e t s 、i n f r a r e ds o c k e t s 和红外数据传 输在内的多种通信方式。其具体的通信模型，如图2 - 3 所示。 ( 1 ) 串口通信 w i n d o w sc e 通信模型中最基本的特性就是串行i 0 通信，在所有的设备中 都能够使用。在硬件上，串行通信可以通过电缆或i r 收发器得以实现。 ( 2 ) 网络通信 硕十学位论文 第二章w i n c e 操作系统及导游相关技术 w i n d o w sc e 的网络栈是一个具有多种不同选项的协议栈。它能够使用各种 硬件方式，包括红外方式、串行、以太网和无线连接。 ( 3 ) 传输和地址层 作为最灵活和广泛使用的网络协议。t c p i p 协议被众多的系统所支持，并 构成了w i n d o w sc e 网络栈的核心。 绒川栏序 l jk- r | 远移! 史f 蔓l - r 测繁玉 l存墩 1 毛接t tl j lj k 电话 考f 避t 嚣 r1 l r a sli w i n s 。c k 卸di f l s 。c k l jl ：i l 吒穿ii 戤i t； 。 1r 士工 卜攀缓l l - 0 域m i p 姆络 l 1彳 r1r 1 l 设褥鞭动 i 图2 - 3w i n d o w sc e 通信模型图 由于w i n d o w sc e 支持大多数通信类型，这些通信可以通过a p i 类库进行处 理，使得程序的开发更加简便。 2 ) w i n c e 线程以及线程同步技术 在w i n c e 中，线程以时间片为单位来运行，按一定的优先级将时间片段分配 给各个线程，各个线程在各自的时间片段内共享资源。所有高优先级的线程都将 在低优先级的线程之前运行。在可以调度被设定为特定优先级的线程之前，将阻 塞所有拥有高优先级的线程。以循环方式来调度同等优先级的线程。如果高优先 级的线程停止阻塞，此时低优先级的线程目前j 下处于运行态，则低优先级的线程 会立刻被挂起，同时调度高优先级的线程，使其变成运行态。低优先级的线程永 远不会抢占高优先级的线程。这种方法能很好地实现抢占式多任务的处理，提高 数据传输的吞吐量和通信的实时性。当然，也会有一些特殊情况：一种就是低优 先级的线程拥有高优先级的线程正在等待的资源，出现了优先级倒置；另一种是 9 运营商，不需要增加运营成本，用户也无需负担额外的服务费用，并可以实时地找 到所需的最佳方位。 l o 硕士学位论文 第二章w i n c e 操作系统及导游相关技术 2 2 1g p 8 系统的组成 g p s 整个系统可以分为卫星星座、用户设备、地面控制三个部分【2 1 。 1 ) 卫星星座部分 g p s 的空间卫星星座是由2 1 颗工作卫星，3 颗备用卫星，总共2 4 颗卫星组成 的。这些卫星分布在6 个轨道面上，每个轨道上均匀分布有4 颗卫星，所以g p s 卫星空白j 星座的分布保障了在地球上任何地点、任何时刻至少有4 颗卫星被同时 观测，且卫星信号的传播和接收不受天气的影响。 2 ) 地面控制部分 地面监控部分包括1 个主控站、3 个信息注入站：f n 5 个卫星监控站。5 个卫星监 控站分别位于全球的5 个不同的位置。监测站是在主控站下的数据自动采集中心； 主控站是负责对地面监控系统协调和管理；信息注入站是在主控站的控制下将主 控站推算和编制的卫星星历、导航电文、钟差和其他控制指令等指令注入到相应 卫星的存储器。地面监控的主要任务是监视卫星的运行；跟踪并预报卫星星历和 卫星钟状态；确定g p s 时间系统；向每颗卫星的数据存储器导入卫星导航数据。 3 ) 用户设备部分 g p s 的空间部分和地面监控部分为g p s 定位提供了基础，而用户设备则是用户 得以实现g p s 定位目标的工具。用户设备主要功能是接受g p s 卫星发射的信号，以 获得必要的导航和定位信息及观测量，并经过简单数据处理而实现实时导航和定 位。 2 2 26 p s 的定位原理 g p s 卫星定位的基本原理就是利用三颗以上卫星的已知空间位置，求得地面 待定点( 接收机) 的位置。下面是g p s 相对定位原理图，如图2 4 所示，假设t 时刻， 在地面某个点上，有g p s 接收机，设定测定g p s 信号到达接收机的时间是t ，再 ：j n _ k 接收机所接收到的卫星数据可以确定下列四个方程式：【1 】 。z 。一z ，：+ 。 一r ，：+ 。z 。一z ，： rc ( v t l - f r o ) = = d 。 c 2 ， 。x ：一x ，：+ 。y ：一r ，：+ 。z ：一z ，： r c ( 多，：多，f 。) = d ： c 2 2 ， 。j ，一r ，：+ 。b y ，：+ 。z ，一z ) ： + c ( p ，f ，一矿，。) = d ， c 2 3 ， 。x 一x ，：+ ( y 一y ，：+ 。z 一z ) ： r c ( 多，。矿，。) = d 。 c 2 。4 ) 硕士学位论文第二章w i n c e 操作系统及导游相关技术 上述四个方程式中待测坐标x ，y ，z 以及k 。为未知参数，其中： 4 = c a r , ( i - 1 ，2 ，3 ，4 ) ； 其中： d i ( i = 1 ，2 ，3 ，4 ) 分别为卫星l ，卫星2 ，卫星3 ，卫星4 到接收机之间的 距离。 z ( i = 1 ，2 ，3 ，4 ) 分别为卫星l ，卫星2 ，卫星3 ，卫星4 的信号到接收机 所需要的时间。 c 是光速，做为g p s 信号的传播速度。 四个方程式中个参数的意思分别为： x ，y ，z 分别为待测点坐标的空间直角坐标系。 x ；y z i ( i = l ，2 ，3 ，4 ) 分别为分别为卫星1 ， 时刻的空间直角坐标，可由卫星导航电文求得。 圪( i = 1 ，2 ，3 ，4 ) 分别为分别为卫星1 ，卫星2 ， 钟差，可由卫星星历提供。 杉。为接收机的钟差。 卫星2 ，卫星3 ，卫星4 在t 卫星3 ，卫星4 的卫星钟的 由以上四个方程可以求解出待测点的x ，y ，z 和接收机的钟差形。 ( 五i , - 2 ，z ，) 图2 4g p s 接收机的工作原理图 1 2 局1 4 硕士学位论文第二章w i n c e 操作系统及导游相关技术 2 2 3g p s 的定位技术 目前主要有以下几种定位方式： 1 ) 单点定位 单点定位就是只使用一台接收机，接受卫星信号，而不做任何的处理，直接 采用导航语句中所包含的定位数据对位置进行定位。此种定位方式方法简单，成 本低。 2 ) 差分定位 差分采用两台以上的接收机，将一台接收机安置在基准站上进行实时观测， 基准站提供的位置坐标，计算出基准站到卫星的距离改正数，这些数据被基准站 发送出去。用户g p s 接收机接收基准站发出的修正数据，对其电子地图定位结果进 行改正，从而提高定位精度。 ( 1 ) 位置差分 位置差分是一种很简单的差分方法。安装在己知点基准站上的接收机经过对 4 颗卫星的观测，求出基准站的坐标，从而实现定位。 ( 2 ) 广域差分 对g p s 观测量的误差源进行区别，并单独对每一种误差分别加以模型化，然 后计算出的每一误差源的数据，通过数据链传递给用户，以对用户g p s 定位的误 差加以改正，达到消弱这些误差源，改善定位精度。 根据上面的分析显示，由于导游系统对定位精度要求非常高，采用广域差分 定位方式，满足系统的实时定位的要求。 2 2 4t d _ s c d m a 定位技术 g p s 定位虽然能提供全球、全天候、三维立体、实时连续和高精度的卫星导 航定位，但是同时也存在着定位盲区，如市内高楼密集处、地下隧道、地下停车场、 地下超市等地方。考虑到对定位的实时性的要求，本文采用g p s 定位和t ds c d m a 定位相结合的定位方案，来完成导游系统的定位。随着中国宣布t d s c d m a 网络三 期工程顺利完工，全国7 0 以上地市实现t d - s c d m a 网络覆盖，其中东部省份1 0 0 地市实现覆盖，基站总数超过l o 万个，核心指标接近3 g 水平。 t d s c d m a 系统的主要技术特点为：t d d ( t i m ed i v i s i o nd u p l e x 时分双工) 模式、上行同步、智能天线、联合检测、动态信道分配、接力切换、软件无线电 等。正是由于这些技术特点才使得它在众多的第三代移动通信系统无线接口规范 中脱颖而出【3 】。t ds c d m a 的主要系统参数如表2 - 1 所示。 硕十学位论文第二章w i n c e 操作系统及导游相关技术 表2 - 1t d s c d m a 的主要系统参数 参数内容 多址技术 时分c d m a 信道宽带 1 6 m h z 码片速率 1 2 8 m c p s 双工方式 t d d 基站i 、日j 同步方式同步 语音编码a m r 话音编码 帧长 1 0 m s 信道化码证交可变扩频冈子码 卡h 干检测导频辅助的相干柃测 调制方式q p s k ，高速率采用8 p s k 功率控制上行为，f 环功率控制 下行为闭环功率控制 信道编码卷积码和t u r b o 码 ( 1 ) t d d 模式 t d s c d m a 系统采用t d d 模式，与f d d ( f r e q u e n c yd i v i s i o nd u p l e x 频分双工) 方式中的接收和发送是在分离的两个对称频率上，用保证频段来分离接收和传输 信道。在t d d 方式中，接收和传送是在同一频率信道的不同时隙( t i m e s l o t ) 中， 用保证时间来分离接收和传输信道。t d d 模式可以根据上、下行业务量来自适应 调整上、下行时隙个数，这对于i p ( i n t e r n e tp r o t o c o l 网际协议或者互联网协 议) 型的数据业务比例越来越大的今天特别重要。 ( 2 ) 采用智能天线 因为t d s c d m a 系统的t d d 模式可以利用上、下行信道的互惠性，即是基 站对上行信道的估计参数可以用于智能天线的下行波束成型，每个波形指向一 个特定的终端并自动地跟踪终端移动，从而有效地减少了同信道干扰，提高了下 行容量。智能天线可以自适应