基于Android的网络化智能遥控系统研究与实现.pdf

学校代码 10255 学号 2 10 1092 基 于 a ndroid 的网络化 智能遥控系统研 宄与实现 r esearch and im plem ent of intelligent n etw orking r em ote c ontrol system b ased on a nd roid 学 院 信 息科学与技术学 院 专业 信 号与信 息处理 姓名 曹 原 指 导教师 方建安 教授 日期 2013 年 1 月 东华大学学位论文原创性声明 本人郑重声明 我恪守学术道德 崇 尚严谨学风 所呈交的学位 论文 是本人在导师的指导下 独立进行研 究工作所取得的成果 除 文中已明确注明和引用的内容外 本论文不包含任何其他个人或集体 己经发表或撰写过 的作 品及成 果的内容 论文为本人亲 自撰 写 我对 所写的 内容 负责 并完全意识到本声 明的法 律结果 由本人承担 学位 论 文储签名 日期 灼 年 月 h 口 东华大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保 留 使用学位论文 的规定 同 意学校保留并向国家有关部 门或机构送交论文的复印件和 电子版 允 许论文被查阅或借阅 本人授权东华大学可 以将本学位论文的全部或 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 制手段保存和汇编本学位论文 保密 口 在年解密后适用本版权书 本学位论文属于 不保 密 学位论文作者签名 指导教师签名 t 日期 对 年 月 么 日 日 期 vw 年v月 日 m af 摘要 基于 a ndroid 的网络 化 智能遥控 系统研究 与 实现 摘要 随着 网络 时代 的来临 各 式各样 的移动终端 也正一步步走入人们 的生活 成为 人们获取外界信 息 的主要途径 与此 同时 随着 移动 互 联 网 的发展 智 能手 机 己成 为最 重 要 的终端 设备 由此产 生 了 以 a ndroid 平 台为代 表 的新 一代操 作 系统 基 于该平 台的分布 式 应 用 成 为移 动通 信技 术领域 的研 究热 点 本文 以 a ndroid 智能手机 为载体 设计 并实现 了一个利用 智能手 机 通过 internet 网络 遥控计算机 完成各项命令 与操作 的智 能遥控 系统 该 系统 由 a ndroid 智 能手 机 上 的遥 控 客户端 与 计 算机 上 的接 收 服务器两 部分组成 二者均通过 w ih接入 internet 系统不仅 能够遥 控计 算机 的键 盘 鼠标 还 具有远程 关机 远程搜索 引擎等功 能 本 文 的研 究工作 如下 1 a ndroid 系 统 开发 与 java 软 件 开 发 的必备技 术 首先对 a ndroi d 系统架构进 行层 次化分析 同时对 a ndroid 应用 组件进行了深入剖析 特别对 intent与 a cti vi ty 进行了单独解析 然 后给 出了 a ndm id 开发平 台的搭建方法 最后又研宄 了开发服 务器所 需的 java 技术与 a ndroid 平台布局所使用 的 x m l 技术 2 基 于 a ndroid 的网络 化 智 能遥 控 系统 的 总体 框 架 设 计 通过对 智能遥控 系统进行需求 分析 获得 了远程键盘 鼠标 操控 远程 关机 远程搜索等五项需求 在 需求分析 的基础 上 给 出系统 的 总 体 框 架 设 计 将 系 统 抽 象为 表 现层 持 久 层 通 信 层 逻 辑层 四层 结 构 具体 实现时 则表 现 为一个 客户端 一个服务 器 以及它们之 间 的 通 信模 块 三 部 分 3 基于 a ndroi d 的网络化智能遥控系统 的通 信设计 系统 以 internet作 为遥控信 号的通道 采用 o sc 协议对通信数据 进行打包与解包 通过 u d p 协议完成数据包的通信传输 4 基于 a ndroi d 的网络化 智能遥控系统客户端与服务器 的设计 与实 现 系 统 的界面 设 计 主要 是 客 户 端 的界面 设计 通 过对 a ndroid 线性 布局 中 权 概念 的应用 实现 了客户端 的 自适 应 布局 系统 的功能 设计分 为 登录 与设 置 输 入交 互 指令控 制 和远程 搜 索 引擎 四个业 务逻辑模 块 所 有 的业务 逻辑 都 必须 要 客户端 与 服务 器 配合 才能完成 客户端 负责接 收用户 的指令 以及将 指令打包发送 而 服 务 器 负 责 接 收 数据 并 将 其 转 化 为 计 算机 控 制 指 令 以达 到遥 控 的 目 的 本 文完成 了上述 功 能 的设 计 并给 出 了实现 结 果 本系 统操作 简便 环 境友 好 响应迅 速 实现 了需求 设计 的全 部 功 能 而 且 己经 完成 了实物 样 本 关键 词 a ndroid 网络 化 遥 控 系 统 智能手机 java q l 參应用程序框架 a ppli cati on fram ew ork 系统运行库 li brari es 和a ndroid运行环境 r unti m e 操作系统层 o s 9 o im 1 帛 二 章 纖频的 关 键 技 术 a ii d im d i j mi d 1 j i i i home i cont act pl one bnr 7 er 1 1 1 1 丨 丨 j a ctin t va ndow c ont e nt v iew it oti fic at i o n m anager i vlar agei pnovider s ystem m anager package giadc resource locat i on j tel epl oi i e m anager s ein ce m anager m anager m anager a a a m mm im in imibm wu mwm w im a m o tj wm j n wm wa v m im m n wa m m iwtniw tu uwti m w vrr s y x i f 系 统 surf ace m edw opengle 丨 ai i ai x d ki runtmi e m anager fram ew ork j s f 一 j c ore li braiie sqlit e sg l fueetype 1 丨 d ln k v u lw a l 1 s s l i l i b 一 we b k i t i j j r 丨 l ir nx h b di s pl a y j po we r ke ypa d vafi di v er i v lai i a gem i ent d l i ver di i vgi c am e i a fla h m enioiy b n i denjpc a udio i di v n er j drn er di i vi er d l i ner j 图2 1 a n d roid 体 系结 构 应用程序 a ppl i cation appl i cati on层主要要涉及到用户交互和用户界面 是a ndrod系统自带的一 系列 以核心应用程序 的集合 目前只能以java语言编写a ndroid的应用程序 a ndroi d 自带的众 多核心应用包括有桌面 电话 电子 邮件程序 sm s短消息 程序 联系人管理程序和浏览器 3gp 1 与此同时 开发人员还可以利用应用程 序框架层提供的a pi接口实现自己的程序 32 这也是a ndroid开源而具备的巨 大潜力所在 a ndroid作为一个强大的幵放平台 为每一位程序的开发人员提 供了公平的竞争机会 每一个开发人员都可以加入到a ndroid的世界 共同促 进移 动 互联 的发展 应用程序框架 a ppli cation fram ew orks a ppl icati onfram ew ork 33i 是a ndroid平台专门为普通的 show u pdates n ew instal l ed 0 o bsol ete sel ect n ew or u pdates instal l p sckages sor t by api l evel 0 reposi t o r y d esel ect a l l del ete packages d o ne l o adi ng packages 图 4 4 a ndroid sd k m anager 4 4 客 户端 界面 的布 局设计 与实现 方法 4 4 1 a ndroid 界 面布局 的基本方法 要在 a ndroid 平 台开发界面 首先要 了解 a ndroid 平 台给用户提供 的 v iew 类 v iew 类是 a ndroid 平 台可视化控件的基类 它主要提供 了控件绘制和事件 处理 的方法 而可视化控件 是指重新实现 了 v iew 的绘制和事件 处理方法 并最终 与用户 交互 的对象 如按钮 可编辑文本控件等 可视化控件是直接 与用户交互 的对象 a ndroid 平 台不仅支持 自定义控件 系统 自身也提供 了各种各样 的可视化控件 对于这些系统提供 的可视化控件 我 们 只需要在使用 的时候 设置它们 的属性 设置控件属性 的方法有两种 一种是在 x m l 文件 中静态设置 另一种是在 java 代码 中动态 设置 a ndroi d 平 台常用 的 可视化控件有文本 显示控件 图像显示控件 复选按钮 单选按钮 按钮 图像 按钮 可编辑文本控件等 有 了可视化控 件 之后 我们 需要将这些可视化控 件合 理 的安 排 在手 机屏幕 上 layout类是 a ndroi d 平台提供的负责管理控件在屏幕的位置的类 a ndroi d sdk 提供了几种简单的布局类型 通过这几种布局类型的组合 嵌套并设置年 控件 的布局参数 应用程序开发者可 以构建 出各种复杂 的用户界面 常用的布局 3 8 第 四章 客户端 的设计 与实现 有线性布局 表格布局 相对布局 单帧布局 以及坐标布局 下面分别介绍这 几 种 布局 的特性 线性布局 li nearlayout 提供了控件水平或者垂直摆放的模型 同时我 们可 以通过 设 置子控 件 的布局 参 数来 控 制各 个 控件 的布局 中 的相对 大 小 表格布局 tabl elayout 以列的形式管理子控件 每一行为一个 tabl erow 的对 象或者是一个 v iew 对 象 t abler ow 还 可 以添加 子控件 每个 子控 件 为 一 列 相对布局 r el at i velayout 的子控件根据它们所设置的参照控件和参数 确 定在屏幕上 的位 置 参 照控件可 以使父控件 也可 以使其他 子控 件 但 是被 参照 的控件 必 须在 参 照它 的控 件之 前定 义 单倾布局 fram elayout 在单i贞 布局中 每个添加的子控件都被放在 a ndroid 平 台多媒体通 信 系统研 究布局 的左上 角 并且覆盖 在 前一 子控 件 的上 层 坐标布局 a bsol utelayout 的子控件需要指定相对于此坐标布局的横 纵坐 标 值 否则将 会 像 单 帧布局 那 样 被摆 放 在 布 局 的左 上 角 在 a ndroid 的界面 设计 中 一 般 每 一个 界面都会 对 应 一个 x m l 布 局 文 件 同时对应一个java 文件载入并控制这个界面的活动 图 4 5 所示就是 ecli pse 中 x m l 布 局 设计 的界 面 其 中上面 一幅 是控 件 绘制界 面 下面 一 幅 是对 应 的代 码 设 计 在 ecl i pse 中编写 x m l 布局文件 既可以直接绘制也可以完全用代码实现 一般来 说 设计 者 都会 采 用 二 者 结合 的方法 先 绘 制 出界面 的大概 样 子 再 用 代 码 进 行精 确 的布 局 控制 3 9 w m as 棚章客 户 職册与 实 现 j oscpor t i np a va re v 5 e tx ml s c j 娜 8 已 q 丨 bn s o n e t h n e 上 b l 乂 二 憾 unm a i s ud li nearlayout s pr s 1 im hmbbbybbbbmu ii ibmw bbb jl gj pr s l body df t 丁 e x t 03 li nearlayout 圖 r hm l mmhh hm haa a h a m hi hai h 13 pr s 2 n a me h dl t t e x i wwv vkjt jap tf m eprs2 ody ed t te f t j r m p b h h h ih i 9 r o p e m i i i ss i t e x t f ui d s g f e 湖 鴨 i k uy o u t p 3 r a d j o la yout s or i ent ati on hci z cr t al compos i t e 关 机 i 道 后 謹取 摘令1 gr a vi t y 三 i 1 广 i magcj r 人 t t oscpor t l r u j ava s s i i s 大 缀 tz h 7 1 2 q xm l j j lj bnear l a you t linearlayo ut 0 li near la yout li near layout uneaflayout android lay r t i w j android id rid texti iebt l 丨 4 i i 我 的 电 脑 i 丨 丨 l i n ear layt out 5 i i near layout 关 机 i us i 取 消 命 令 1 j q l ne ar l a yt au t 6 4 伽 a fe ll btm rel bumon 維 丨s 證 度 btm re4 1 齡 b h wrh r ripiiiii irivhrh i iiiiil id ti nearlayt out s une r l ayout 保 存 i 返 刚 不 保 存 i g b t topad eus t on i 92 i 68 2 i o o i i g s i s bh h h h h h h h b h h hih b hh h l 图 4 8 客户端 的登陆界面与设置界面 4 5 2 输 入 交互 业 务逻 辑 设计 与实现 本模 块主要 完成输 入交互功能 能够 响应 多种输 入事件 如 鼠标移动 鼠标 点击 键 盘输入 滚轮滚动 按钮操作等 设计流程 图如图 4 9 所示 系统将响应上述事件并发送事件对应 的数据包到服务器 根据 3 4 节 中定义 的格式 数据包 由地址标识与 参数两部分组成 标 识 中包含 了事件 的类 型信息 如 m ouse 鼠标移动 w heel 滚轮滚动 l eftbut ton 左键点击 keybord 键盘敲击 等 服务器可以根据标识获知当前发生了何种事件 而参数则是包含 各个事件 中描述 事件 的具体特定信息 比如 鼠标移动 的距 离 键盘 按下的键码等 输入 交互界面 如 图 4 10 所示 图中间的部 分是模拟 鼠标 的触摸板 单指触 控这 块触 摸 板 能 够 实现 遥控 鼠标 移动 的效果 而 双指触 控 这块 触摸板 还 能 够 实现 遥控滚轮 的功能 左下 与右 下方 的两个大按钮遥控 的是 鼠标 的左右键 而 中间的 键盘 符号 点击之 后 就 能 打开键 盘进行输入 图 4 10 右 上 方 的 四个 按 钮 并不 属于这个业务逻辑模块 将在后面的模块 中进 行讨 论 4 4 第 四章 客户端 的设 计 与实 现 此 外 如 果 响 应 某一 事 件需 要 切 换 界 面 系 统 会自 动 保 存需 要 的 信 息 到 sharedpreferences 存储器 同时 在每一次打开输入交互界面时 系统也会 自动 载入 sharedpreferences 中所存储 的数据 开 始 s h aredp referen ces n 存 储 数 据 读 入 数 据 t j 按钮响应 触摸板事件 键盘响应 y 滚轮响应 对应键码 v i卿 巨 执行按 钮对 胃細 应 的命令 r 带 参 数 r r 移动 距 左键 左键 右键 离参数 单击 双击 y 数据 包 封 装 r 发送 u d p 协议 r 棘 图 4 9 输入交互界面流程 图 4 5 ma t s t r r 第 四 章客 户 端 的 设 计 与 实 现 d hu c i 5 t 隱 i 更 多 dhu i c i s t mm i 更 多 蜃 其中 runt i m e get runt i m e 返回当前应用程序的 runti m e 对象 该对象的 execg 方法指示 java 虚拟机创建一个子进程执行指定的可执行程序 并返回与该 5 5 0 紅章 服 务 器 的 设 计 与 实 现 子 进 程对 应 的 process 对 象 实例 通 过 process 可 以控 制该子 进 程 的执 行 或 获取 该子进程的信息 process w ai tforo 的 目的是等待子进程完成再往下执行 本系 统 中使用 到 的命 令行命 令如 表 5 3 所示 实际上 只要 掌握 了这个调用 的方 法 可 以根据 需要扩 展 出各 种各 样 的控 制命 令 因此 这 个 系 统 具 有 很 高 的 灵 活 性 与 扩 展 性 表 5 3 本系统 中用到的 w i ndow s命令行命令 用 途 命 令 参 数 解 释 一 打开我 的 expl orer exe 20d 04fe0 3a ea 1069 a 2d 8 080 电脑 02b 30309d 关 机 shutdow n s t 20 s 表 示 关 闭 计 算 机 t指 等 待 一 定 时 间后 关 闭 等 待 时 间就 是 后 面 的数 值 20 单 位 是 秒 重启 shutdow n r t 20 r 表 示 重 新 启 动 t的 意 义同 上 取消关机 shut dow n a a 表 示放 弃 shutdow n 命令 重启 命令 的 执行 5 4 3 3 浏 览器 控 制命 令 通过 java 语 言打开浏览器并访 问确定 的 网址 需要用 到 d esktop 类与 java net u r i类 实现方法如下 java net u r i uri java net u r i create 网址 d esktop getd esktop brow se uri 其中 java net u r i createo 能够将一个字符 串转化成 u r i 实例 然后通过 d esktop 类的get d esktop0 brow se 方法获得系统的默认浏览器并打开u r i实例对 应 的 链 接 5 5 本章 小结 本 章主要 介绍 了基于 a ndroid 的网络化智 能遥控器服务器 的设计与 实现 首 先阐述 了服务器界面 的开发 方法 并展示 了实现 效果 然后给 出 了服 务器 处理通 5 6 m m 第 五 章 服 务 器 的 设 计 与 实 现 信数据的流程 并进一步详解 了通信数据包 的解析方法与获得遥控命令后控制计 算机执行命令的方法 57 第六 章总结 与 展望 第 六章总结 与展望 6 1 课 题 内容总结 本 文 以 a ndroi d 智 能手机 为载 体 设计并实现 了一个利 用 智 能手 机 通 过 internet 网络 遥 控 计 算 机 完 成 各 项 命 令 与 操 作 的智 能遥 控 系 统 该 系 统 由 a ndroi d 智 能手机上 的遥控 客户 端与 计 算机 上 的接 收服 务器两部 分组成 二者均 通过 w 1h 接入 internet 系统不仅能够遥控计算机的键盘 鼠标 还具有远程关机 远程 搜 索 引擎 等 功 能 本文 的研 宂工 作 如下 1 a ndroid 系统开发与 java 软件开发 的必备技术 首 先对 a ndroi d 系统架构进 行层 次化分析 同时对 a ndroid 应 用组 件进 行 了 深入剖析 特别对 intent与 a cti vi ty 进行了单独解析 然后给出了 a ndroi d 开发 平 台 的搭建方 法 最后 又研 究 了开发服务器所 需的 java 技术与 a ndroi d 平 台布 局所 使 用 的 x m l 技 术 2 基于 a nd roi d 的网络化智能遥控系统的总体框架设计 通过对 智 能遥控 系统进行 需求 分析 获得 了远程键盘 鼠标操 控 远程 关机 远程搜索等五项需求 在 需求分析 的基础上 给 出系统的总体框 架设计 将 系统 抽象为表现层 持久层 通信层 逻辑层四层结构 具体实现时则表现 为一个客 户端 一 个服务器 以及它们之间的通信模块三部分 3 基于 a nd roi d 的网络化智 能遥控系统 的通信设计 系统 以 internet作为遥控 信 号的通道 采 用 o sc 协议对通 信 数据进 行打包与 解包 通过 u d p 协议 完成数据包 的通信传输 4 基于 a nd roi d 的网络化智能遥控系统客户端与服务器的设计与实现 系 统 的 界面设 计主 要 是客 户 端 的 界面 设计 通 过 对 a ndroi d 线 性 布 局 中 权 概念 的应用 实现 了客户端 的 自适应布 局 系统 的功能设计分 为登录 与设置 输 入交 互 指令控制和远 程搜 索 引擎 四个 业务逻辑模块 所有的业务逻辑都必须要客户端与服务器配合才能完成 客户端 负责接 收用户 的指令 以及将 指令打包发送 而服务器负责接收数据并将 其转 化为 计算机控制指令以达到遥控 的 目的 本文完成 了上述功能的设计并给 出了实现结 果 59 w im f 第 六 章总 结 与 展 望 6 2 研 究前景展望 正如 6 1 节 的总结 本课题 己经搭 建起 了一个智能遥控系统 的平 台 但 由于 时间原 因 仍留下 了许多值得今 后进一步努 力与工作 的方 向 1 本 系统 目前 只能在 同一个局域 网 内实现遥控 下一步可 以将 系统 的遥 控范 围扩展至广域 网 这样可 以极 大的扩展遥 控的范 围 2 本系 统 目前无法将计算机 屏幕 同步显示到手机上 因此 必须在 能够看 到计算机屏幕 的地方进行遥控操作 这样很大程度 上限制 了遥控 的距 离 因此 下一步 的 目标就是实现计算机屏幕在手机上的实时显示 这样 配合 广域 网遥控 的设计 就 能够 真正实现超 远程 的遥控 3 本 系统 能够遥控 计 算 机 的所有 键 盘 鼠标操 作 因此 下 一步可 以考 虑与 现有 的计算 机控制 系统对 接 将 现 有控 制 系统扩展 为遥控 系 统 4 本系统 的服 务器 目前仅 幵 发 了 w i ndow s 版本 将来 可 以考 虑将服 务器 移植 到其他 智能终 端系统 这样 就可 以实现 手机遥控手机 遥控 智能 电视 遥控 智 能平板 电脑 等 等 6 0 s i 秀 衫 参 考 文 献 参考文献 1 b utl er m a ndroi d c hangi ng the m obil e l andscape j per v a siv e c o m pu t i n g ie e e 20 11 10 1 4 7 2 payet e spoto f static anal ysis of a ndroi d program s j i n fo r m a t io n a n d so ft w a r e t ec h n o l o g y 2012 54 11 1192 120 1 3 t racy k w m obile a pplicati on d evel opm ent e xperi ences on a ppl e s i o s and a ndroi