（信号与信息处理专业论文）基于3g移动终端的孩童平安信息系统的研究与设计.pdf

itytlltllllllllll9lllilll3lllll2llllll9tllllll7tllll6ltll1y 19 3 2 9 7 6 海南大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：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。 除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人 承担。 论文作者签名：李住 日期：7 0 年岁月乡。日 学位论文版权使用授权说明 本人完全了解海南大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有 关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权海南大学可以将本学 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。本人在导师指导下完成的论文成果，知识产权归属海南大学。 保密论文在解密后遵守此规定。 论文作者签名：零捡 日期：力年5 月；口日 导师签 本人已经认真阅读“c a l i s 高校学位论文全文数据库发布章程”，同意将本人的学位论文提交 “c a l l s 高校学位论文全文数据库”中全文发布，并可按“章程”中规定享受相关权益。回盛途塞 论文作者签名： 李俭 日期：乃f 年乡月j 2 0 日 一名名磁 日期：夕矽，矿月乡。日 海南大学硕士学位论文摘要 捅要 在传统的监控技术之下，社会上的一些安全问题虽然得到了一定的解决，但是传统 的平安信息系统主要是基于固定的终端的，它的固定性、非随时随地性等缺点已日益凸 显出来。由于现在社会的发展速度较快，随之而来的人们的活动性及活动范围也是随时 改变的，这就对安全方面的实时性要求较高。 基于移动终端的孩童平安信息系统便是针对这一问题进行设计的，通过给监护和被 监护的双方都佩带经过特殊设计的移动终端，持有一个终端的家长可以通过拨打电话的 方式去触发其孩子的终端，然后自动接通并触发视频录制的功能，这样就能保证了及时 了解孩子的真实安全状况。 本论文首先对课题的相关技术和知识进行了讨论，移动终端选择的是大家熟悉的手 机，而a n d r o i d 系统是现在特别流行的手机操作系统，它的开源性给设计的开发提供了 很好的条件。 系统主体部分是分别从监护端和被监护端去设计实现的，其中，监护端主要是监控 模块的设计与实现，通过权限用户的设置控制是否进行实时状况的查看。被监护端主要 包括触发模块负责处理远程控制信号，并回报处理结果；摄像模块负责录制被监护端的 实时信息；存储模块负责将录制的视频存储至本地存储器。这些目前只是在模拟器上进 行的，为下一步移植到现实的终端上打了良好的基础，具有实际意义。 关键词：3 g ，移动终端，a n d r o i d ，平安信息系统 海南大学硕士学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t a l t h o u g hs o m eo ft h es e c u r i t yp r o b l e m si nt h es o c i e t yh a v eb e e nr e s o l v e du n d e rt h e t r a d i t i o n a lm o n i t o r i n gt e c h n o l o g i e s ，t h e r ea r es t i l ls o m ep r o b l e m s t h et r a d i t i o n a ls a f e t y i n f o r m a t i o ns y s t e m sa r em a i n l yb a s e do ns t a t i o n a r yt e r m i n a lt h e i rf a u l t so ns t a t i o n a r ya n d n o n - r e a lt i m ea r ea p p a r e n ti n c r e a s i n g l y w i mt h er a p i dd e v e l o p m e n to ft h es o c i e t y , t h es c o p e o ft h ea c t i v i t i e so fp e o p l ea l ec h a n g e da ta n yt i m e ，i tr e q u i r e sh i g h e rr e a l - t i m ef e a t u r e so ft h e s e c u r i t y t h es a f e t yi n f o r m a t i o ns y s t e mo fc h i l d r e nb a s e do nm o b i l et e r m i n a li sd e s i g n e dt o a d d r e s st h ea b o v ei s s u e s b o t ht h eg u a r d i a n s h i pa n dt h em o n i t o r e de n dn e e dt oe q u i p 、历mt h e m o b i l et e r m i n a lw h i c hw a sd e s i g n e d b ys o m es p e c i a ls t y l e s 1 1 1 ep a r e n t s w i t ht h e g u a r d i a n s h i pe n d sc a nt r i g g e rt h em o n i t o r e de n dt or e g u l a t et h e i rc h i l d r e nb yt h ew a yo fm a k e at e l e p h o n ec a l l t h e nt h em o n i t o r e de n dm u s tc o n n e c tt h ec a l l a u t o m a t i c a l l yw h e nt h e g u a r d i a n s h i pe n dc a l l i n gt h e i rc h i l d r e n t h u s ，w ec a nk n o wt h er e a ls a f e t yc o n d i t i o n si nt i m e t h et h e s i sd e s c r i b e dt h er e l a t e dt e c h n o l o g ya n dk n o w l e d g ei nt h ef i r s t l y w ec h o o s et h e m o b i l ep h o n e sw h i c ha r ef a m i l i a rb yp e o p l ea st h em o b i l et e r m i n a l si nt h i st h e s i s a n d r o i d s y s t e mi sp a r t i c u l a r l yp o p u l a ro p e r a t i n gs y s t e mn o w a d a y s i t so p e n s o u r c ep r o v i d e dag o o d c o n d i t i o nf o rt h ed e v e l o p i n go nt h es y s t e m t h em a i np a r to ft h es y s t e mi sd e s i g n e da n di m p l e m e n t e dt h es y s t e mf r o mt w op a r t s ：t h e m o n i t o r i n gc l i e n ta n dt h em o n i t o r e dc l i e n t t h em a i nc o n t e n ti sa c h i e v i n gt h em o n i t o r i n g m o d u l ei nt h em o n i t o r i n gc l i e n t w ec a nc o n t r o lw h e t h e rt ow a t c ht h er e a l - t i m es t a t u so ft h e i r c h i l d r e nb ys e t t i n gu pp e r m i s s i o nu s e r s i nt h em o n i t o r e dc l i e n tt h e r ea l et h r e em o d u l e s ：t h e t r i g g e rm o d u l em a i n l yd e a l i n gw i t l lt h er e m o t ec o n t r o ls i g n a l sa n dt h e nr e t u r n i n gt h er e s u l t s ； t h ec a m e r am o d u l ei si nc h a r g eo fr e c o r d i n gv i d e of r o mt h em o n i t o r e dc l i e n t ；t h em e m o r y m o d u l es t o r i n gt h ev i d e o st ot h el o c a lm e m o r yu n i t s t h e s ea r ed e s i g n e do nt h ep h o n e s i m u l a t o r s ；i tl a i dag o o df o u n d a t i o nf o rt r a n s p l a n t i n gt h es y s t e mo n t or e a l i t yt e r m i n a l s ，s o t h i ss u b j e c th a st h ep r a c t i c a ls i g n i f i c a n c e s k e y w o r d s ：3 g , m o b i l et e r m i n a l ，a n d r o i d , s a f e t yi n f o r m a t i o ns y s t e m 海南大学硕士学位论文目录 目录 摘要i a b s t r a c t i i 1 序言l 1 1 课题背景及研究的目的和意义1 1 2 国内外研究现状2 1 3 论文的组织结构3 2 系统的基础技术和相关知识介绍4 2 13 g 简介4 2 1 13 g 移动通信技术的特点4 2 1 23 g 网络结构4 2 1 33 g 对视频业务的支持5 2 2a n d r o i dj i ：台6 2 2 1a n d r o i d 平台的特征6 2 2 2a n d r o i d 的系统架构7 2 2 3a n d r o i d 应用程序架构8 2 2 4 a n d r o i d 与其它平台的区别9 2 3j 筒从简介1 0 2 4e c l i p s e 简介。1 0 3 系统的需求分析及开发环境的搭建1 2 3 1 可行性分析12 3 2 需求调查与分析。1 2 3 3 环境搭建13 4 系统监护端的设计与实现1 4 4 1 系统概述1 4 4 2 监护端的设计与实现15 4 2 1 监控控制模块即电话呼叫的设计与实现一1 5 4 2 2 状态查询模块16 4 2 3 视频观看模块17 5 被监护端的设计与实现1 9 5 1 结构概述1 9 5 2 触发模块的设计与实现2 0 5 2 1 来电接听模块2 0 5 2 2 短信反馈模块2 1 5 2 3 合法用户通讯录及维护2 2 5 3 摄像模块的设计与实现。2 5 m 海南大学硕士学位论文目录 5 3 1 c a m e r a 成像原理一2 5 5 3 2 a n d r o i d 中c a m e r a 概述一2 6 5 3 3c a m e r a 的接口与架构2 7 5 3 4 视频录制的代码实现2 9 5 4 存储模块3l 6 总结与展望3 3 6 1 论文工作总结3 3 6 2 下一步展望3 3 参考文献3 4 读研期间研究成果3 7 后记3 8 i v 海南大学硕士学位论文1 序言 1 序言 1 1 课题背景及研究的目的和意义 g o o g l e 公司在2 0 0 8 年时宣布将要推出一套应用程序超市( a n d r o i dm a r k e t ) ，并把 它定位成开放的平台，作为内容分享系统【i j 。配有该操作系统的移动终端的使用者可以 享用该系统下的任何手机应用程序和其它项目。这一系统的好处是，不会像其它手机操 作系统那样，这个系统没有严格的监管，实现的是开放性的系统【2 】。任何对此系统感兴 趣的人员，都可以通过一些简单的程序进入到这个应用程序超市，从而实现相对自由的 开发和利用。 我们从新闻可以了解到，第一款的拥有a n d r o i d 的操作系统的手机是在2 0 0 8 年的 十月份正式出现在市场上的【引。在这款手机出现的同时即配有一些非常常用的应用程 序，这是在其开发的时候就已经定制了的，例如：个人记事本、音乐下载、多款手机游 戏等等。此外，还可以结合现实生活中比较常见的一些应用在相关的领域进行a n d r o i d 开发。伴随着经济的迅速发展以及社会的不断进步，此系统在社交领域和社会公益方面 的应用日益凸显；在通信尤其是实时通信方面；在日常的生活消费领域等等方面，开发 者都可以去开发相应的很具实用性的应用程序，这样能够很好的适应人们的工作和生 活，也自然的能够推动这个操作系统更大的发展。 随着3 g 无线网络、无线通信技术和多媒体技术的快速发展，传统的平安监控系统 的一些功能已经不能满足人们对任何时间、任何地点和通过任何设备获取实时信息的需 求【4 】。固定终端的平安监控系统的设备的固定性、非随时随地性等缺点逐渐的凸显出来， 因此对智能性和灵活性的需求越来越高了。 社会是不断发展的，但任何事物都是具有两面性的，发展给我们带来了诸多的好处， 但也会随之带来些负面的东西。比如，随着生活节奏的加快，人们的活动性及活动范围 是越来越大了，而且对于安全性的保持也是越来越困难了。鉴于社会上偶尔会发生些不 安全的事件，尤其是对于处事能力还不是很强的小孩来说，一些可能存在的安全隐患是 所有家长们共同担心的问题。毕竟家长们不可能随时随地的跟从照顾小孩，所以我们有 必要采取一些措施，通过这些措施尽量减少不安全事件的发生。基于3 g 移动终端的孩 童平安信息系统便是针对这一问题进行设计的。可以通过给小孩配带移动终端设备的 方式，待需要时将移动终端配带者周围的实时信息以视频或是图像的方式传给其家长或 是监护人，以达到随时了解孩童平安与否的需要。伴随着当前飞速发展的3 g 技术的广 泛应用，并且在无线网络带宽的加宽以及智能移动终端的发展应用1 5 j ，移动终端用于安 本论文受”海南大学2 1 1 工程中央专项资金项目( t h e2 1lp r o j o c tc e n t r a ls p e c i a lf u n do f h a i n a nu n i v e r s i t y ) ”资助 1 海南大学硕士学位论文 l 序言 全监控方面已经越来越受到更多人的喜爱。 1 2 国内外研究现状 基于现实的社会状况，我国大多数的家庭都是独生子女的家庭，通常小孩的父母或 是监护人每天又基本上没有太多时间和自己的孩子在一起，所以不能随时的了解他们的 实时情况。通过一般的通信设备( 比如打电话) 又不能得到准确的信息，而传统的远程监 控设备的使用也存在着诸多弊端。例如，传统的基于固定终端的监控系统，首先，必须 要在某个或是某些固定的位置去安装相关的视频采集设备，比如常见的球型或是枪型摄 像头，这样去现场布线安装非常地麻烦，而且有些地理范围又不能够实现布线的可能； 其次，只有在安有摄像头的地方才能采集到需要的信息，一旦小孩离开摄像头的采集区 域便得不到任何想要的信息了；再次，在监控端，只有去到监控中心才能够看到需要的 信息。 鉴于上面存在的主要问题，传统的监控系统对于安全信息的监控就基本上没有太大 的意义了。因此要突破这些局限，采用基于移动终端的监控系统去完成平安信息系统的 开发是非常具有实际意义的。随着通信电子技术的发展，各种基于安全方面的移动终端 产品越来越多的被人们应用到日常生活中。例如，手机是现在一种最普遍的移动终端， 随着手机产品的不断增多以及其功能的不断增强，它与个人电脑之间的差别已经越来越 小了i 引。最开始手机只是用于一般的通话或是短信通信，发展到后来可以通过手机浏览 网页或是使用其他一些最基本的上网功能，如果能在手机上安装操作系统那么手机就基 本可以具备个人电脑的功能。 当前很多公司推出了多款具有手机操作系统的移动终端，例如，苹果公司的i p h o n e ， 联想公司的l e p h o n e 、o p h o n e 以及具有a n d r o i d 操作系统的手机。但是这些移动终端 各有其优缺点，例如，i p h o n e 上的软件只有苹果公司的软件才能用，而且不支持即时通 信、没有g p s 功能；联想公司的l e p h o n e 的操作系统版本比较低，w i f i 不是很好， 还有待改进；o p h o n e 的手机稳定性和可靠性不是很高，有待进一步提高，和p c 上的 同步软件的联系人不能分组【7 】【8 】1 9 。而a n d r o i d 手机系统的集成性比较好，软件更新速 度比较快而且是开放的平台，并且大部分软件是免费的，综合以上的原因，本文中选择 a n d r o i d 手机作为本设计的移动终端。 a n d r o i d 系统是一个手机操作系统，它是开放手持终端联盟和谷歌共同开发的基于 l i n u x 的移动系统，平台构成丰富：功能强大的操作系统、丰富的可应用软件、各式功 能的中间件和丰富多彩的用户界面，可以说它是第一个给移动设备定制的开源的、功能 相对完整的可以移动的软件【l0 1 。简单地来说，a n d r o i d 作为手机操作系统，能够很好的 满足实时性，即能够随时随地的为其使用者提供想要的信息。在手机操作系统领域， a n d r o i d 仍是处在不是特别的成熟阶段，鉴于未来的发展以及该系统的开放性等优点， 2 海南大学硕士学位论文 1 序言 a n d r o i d 正越来越快的发展，不久的将来通过安装a n d r o i d 操作系统，移动终端( 手机) 的功能将会可以与一般的电脑相匹敌【l l 】。 1 3 论文的组织结构 本课题设计一个基于3 g 移动终端的孩童平安信息系统，通过该系统在开源的 a n d r o i d 系统上实现视频或图片信息的实时查看。本文的组织结构如下： 第一章，主要介绍了基于3 g 移动终端的孩童平安信息系统的研究背景和目的意义， 简单描述了此系统对国内外现实生活中的必要性，最后对本论文的研究内容进行了简要 的概述。 第二章，主要介绍了该平安信息系统设计的基础技术及相关的知识，比如3 g 通信 技术及3 g 网络结构；a n d r o i d 的相关技术和知识；j a 、，a 的简介；e c l i p s e 介绍及其组成 应用等相关知识。 第三章，对基于3 g 移动终端的孩童平安信息系统实现的可行性及系统的需求性进 行了简要的分析，同时也对系统功能需求做了简单的分析，最后详细介绍了系统开发的 环境搭建过程。 第四章，本章主要介绍了监护端的结构。具体包括监护方实行监控查看前的监控方 式的设计与实现；状态查询模块的简单介绍；视频观看模块，主要是结合在线的音频视 频文件的播放设计。 第五章，本章详细讨论了被监护端的整体结构，实现方案和代码结构。具体包括触 发模块的设计与实现，摄像模块的设计与实现，存储模块的设计与实现。 第六章，主要是对本论文的整体总结，对整个设计的系统地描述，同时也对下一步 要做的工作进行了简单的阐述。 3 海南大学硕士学位论文2 系统的基础技术和相关知识介绍 2 系统的基础技术和相关知识介绍 2 13 g 简介 2 1 13 g 移动通信技术的特点 3 g 相比2 g 的主要区别是在数据的传输速率和带宽上，它的发展方向主要是趋向 于：媒体的多元化和复杂化，整个通信技术的多功能化，以及适合于特殊需要的个性化 方面发展的【1 2 】。3 g 是把无线通信和互联网等通信技术结合起来的第三代移动通信技术， 目前3 种主流的3 g 技术主要有：我国本土的t d s c d m a 、北美的c d m a 2 0 0 0 和欧洲 的w c d m a 1 3 】0 4 ，这3 种主流技术各有各的特点： t d - s c d m a ( t i m ed i v i s i o n s y n c h r o n o u sc o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s ，时分同步 码多址) ，采用的是时分数字双工( t d d ) 模式，它融合了很多技术的优点：比如，接 力切换技术、智能天线技术和联合检测等，因此具有这些技术所带来的优点，如：减少 同小区或是不同的临近小区间的干扰；解决了多用户干扰问题；具有支持不对称性业务 的特点因此频谱利用率比较高l ”】。 c d m a 2 0 0 0 ( c o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s2 0 0 0 ，码分多址) ，采用频分数字双工 ( f d d ) 模式并结合射频信道带宽、前向快速功率控制等技术，具有比较好的兼容性， 而且建设成本较低l l 州。 w c d m a ( w i d e b a n dc o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s ，宽带码分多址) ，w c d m a 是 g s m 发展而来的3 g 技术，采用频分数字双工( f d d ) 的模式同时结合了像信道编码 技术、智能天线和多用户检测等技术，码片速率高可以较好地解决多径和衰落问题。扩 频增益高、全球漫游能力强是它的优点。它具有软切换的特点因此占用的信道资源比较 大【1 6 1 。 2 1 23 g 网络结构 随着网络及3 g 技术的不断发展，多媒体作为通信内容便有了很大的发展空间，因 此，第三代移动通信技术主要是以宽带多媒体通信为主要的发展方向，第三代移动通信 系统统称是i t m 一2 0 0 0 ( i n t e r n a t i o n a lm o b i l et e l e c o m m u n i c a t i o n 2 0 0 0 ，国际移动电信 2 0 0 0 ) 。3 g 时代的三大主流技术的发展各有其特点，其中t d s c d m a 标准的核心网就 是基于3 g p p 标准的1 1 7j 1 8 1 ，它和w c d m a 的标准基本一致，两者的核心网都采用的是 u t m s ( u n i v e r s a lm o b i l et e l e c o m m u n i c a t i o i l ss y s t e m ，通用移动通信系统) 这一核心网 4 海南大学硕士学位论文2 系统的基础技术和相关知识介绍 的技术。u t m s 的核心网是g s m g p r s 演变来的，能够与之进行很好的兼容，u t m s 网络的演变经历了几个过程，图2 1 是u t m sr 9 9 版本的网络结构图，由图我们可以知 道，3 g 网络的组成部分为：用户设备- ( u s e re q u i p m e n t , u e ) 、无线接入网( r a d i oa c c e s s n e t w o r k ，r a n ) 、核心网( c o r en e t w o r k ，c n ) 1 9 】。 u t r a n c n 图2 1u m t sr 9 9 版本网络结构 在u m t s 网络中，用户设备在整个网络结构起到非常直观的作用，使用者都是通 过这些用户设备进行通信的；无线接入网是所有的用户接入网络的方式都是通过无线的 方式1 2 ，尤其适合3 g 通信网络，主要有无线网络控制器( r n c ) 和多个基站( n o d e b ) 组成，负责呼叫管理、链接控制、移动性等方面的功能；核心网主要是将不同的接入网 之间进行连接，主要包括分组交换( p s ) 和电路交换( c s ) ，例如，我们大家熟悉的 g p r s 就属于分组交换域的功能应用，而位置寄存器、网关或是移动服务中心方面的功 能主要是电路交换域在发挥作用【2 。 2 1 33 g 对视频业务的支持 随着网络技术的不断发展更新，在3 g 网络的条件下多媒体业务便成了非常流行的 移动业务。例如，流媒体是将连续的内容做出相关的处理之后上传到服务器上的，然后 使用者经网络下载使用，流媒体传送的内容主要是音频、视频等【2 2 】。流媒体的好处是， 不需要再等到这类文件都下载完才可以观看，可以在下载的同时观看已经下载部分的内 容，达到了对信息实时获取的需求，这种方式给生活在快节奏今天的人们节约了很多时 间幽】。从3 g 时代以来，网络的带宽的加大，给多媒体通信带来了更大的发展空间，同 样在移动的网络上进行多媒体业务的通信是非常实用的一项业务，可以通过使多媒体很 好与宽带网络通信结合，并用在无线网络的传输上，这样对移动多媒体通信的发展会有 很大的支持作用，这样便给本系统的实现提供了很强大的基础。 回回回 海南大学硕士学位论文2 系统的基础技术和相关知识介绍 2 2a n d r ojd 平台 2 2 1a n d r o i d 平台的特征 a n d r o i d 的直接中文意思是机器人，它是基于l i n u x 平台的，由g o o g l e 开发的一种 开源手机操作系统，她很好地继承了l i n u x 的开源特性，便于理解和学习。并且a n d r o i d 操作系统的编程语言仍然是采用j a v a 语言，也就是说，只要懂得j 越，a 语言就可以进 行a n d r o i d 的应用开发。g o o g l e 公司在开放手机联盟的支持下能够更加完善a n d r o i d 系 统的开发，并且同开放手机联盟开发了a n d r o i d 移动终端操作系统。g o o g l e 公司在初期 也就是在开发这个系统的时候就已经在其内部安置了一些常用的应用软件，比如：打电 话、发短信等，这样使得该系统的功能很全面，能够很好的满足用户的需求。虽然对于 这个开发平台我们可能有点陌生，但是有我们熟悉的开发语言，这样对于本系统设计开 发提供了很好的理论支持。 另外，a n d r o i d 平台能够支持3 d 的图形和数据库，并且拥有很强大的浏览器，因 此开发人员可以根据自己的构想或是意愿充分的发挥自己的想象力，在a n d r o i d 平台上 开发出非常丰富的使用的应用。 a n d r o i ds d k ( s o f t w a r ed e v e l o p m e n tk i t ) 是a n d r o i d 的软件开发工具包，她分别 能够在w i n d o w s 系统、l i n u x 系统等系统上开发各种a n d r o i d 应用，也可以说，我们可 以根据自己对每种系统的熟悉程度去选择相对比较熟悉的系统，a n d r o i ds d k 同时提供 了在该平台上开发应用的多种工具1 2 4 】：a n d r o i d 模拟器、用来调试模拟器在安装应用的 工具、在e c l i p s e 上的a n d r o i d 工具开发插件a d t 。 a n d r o i d 模拟器是一个手机模拟器，运行在计算机上，可以通过模拟器模拟实际手 机的大部分功能，同时在设计实现过程中要经过多次的调试才有可能达到理想的效果。 如图2 2 便是手机模拟器的运行图，从图中我们可以明显的看出，该模拟器由两部分组 成：模拟的显示器和模拟的键盘。 6 海南大学硕士学位论文 2 系统的基础技术和相关知识介绍 2 2 2a n d r o i d 的系统架构 图2 - 2a n d r o i d 模拟器 为了能够很好的在该平台上开发应用，实现本文的设计要求，除了要了解并熟悉平 台特征之外，还应该了解她的系统架构，避免由于不了解环境带来不必要的问题。如图 2 3 所示，是a n d r o i d 系统的架构框图： 应用程序 主程序联系人电话 l 浏览器 ii 其他程序 应用程序框架 l 活动管理器| l 窗口管理器i 内容提供者 i 视图系统 ll 通知管理器i i 软件包管理il 电话管理器i 资源管理器 i 位置管理器i l 传感器管理i l i n u x 内核 显示驱动 l i 蓝牙驱动 相机驱动 il 闪存驱动 lib i n d e r 驱动i il w i f i 驱动l | 音频驱动 ii 电源管理 i 键盘驱动 li u s b 驱动 图2 3a n d r o i d 系统架构框图 由图可知，该系统架构包含了四个层次，这里仅对两个重要的层次做简要的介绍： 7 海南大学硕士学位论文2 系统的基础技术和相关知识介绍 应用程序 应用程序层是a n d r o i d 系统架构中的最高层，该层主要是关于用户界面的，终端使 用者可以通过这些应用程序实现对移动终端的直接操作。因为j a 、，a 语言是本课题中的 开发语言，即在a n d r o i d 的手机操作系统下的开发语言，a n d r o i d 在开发时自带的主界 面元素主要是常用的程序，如：浏览器、通讯录、短信息应用等常用的应用程序。正如 前面所提到的a n d r o i d 是一个开放的平台，我们便可以很好地借助该层的a p i 开发需要 的应用程序。 应用程序框架 应用程序框架层主要包括一些应用的管理器，a n d r o i d 平台的各种组件或是各种服 务，由于有应用程序框架而可以多次使用相关的管理器，这是这一层的一个主要特点， 同时鉴于此层拥有的一些核心的应用程序管理器，我们可以使用系统的a p i 进行程序开 发。 2 2 3a n d r o i d 应用程序架构 我们开发a n d r o i d 的应用首先应该要清楚a n d r o i d 的程序结构。它通常包含4 部分： a c t i v i t y ；b r o a d c a s ti n t e n tr e c e i v e r ；s e r v i c e ；c o n t e n tp r o v i d e r 。但是并不是每一个程序 都完整的包括这4 部分。下面就本系统开发中用到的如下部分分别加以简述： a c t i v i t y a n d r o i d 的应用程序当中非常重要的一个活动就是a c t i v i t y 了。a c t i v i t y 即终端设备 显示内容的一屏。由于可以通过手机“浏览器 去浏览“网页a c t i v i t y 上的内容，因 此，a c t i v i t y 也兼有部分网页浏览功能。可以通过a c t i v i t y 加载w i d g e t 组件的方式来创 建华丽的手机程序界面，如图2 4 所示。 8 海南大学硕士学位论文2 系统的基础技术和相关知识介绍 图2 4a n d r o i d 手机程序界面 在a n d r o i d 中每次打开一个新的a c t i v i t y ，原来的界面就暂时的被隐藏掉，也就是 当前活动的界面只有一个，待到关掉或是隐藏掉一个界面之后就可以激活另一个【2 5 1 。 in t e n t 和in t e n tf i t e r s 一个i n t e n t 就是一个抽象描述【2 6 1 。i n t e n t 的两个重要部分：动作( a c t i o n ) 、动作对 应的数据( d a t a ) 。在a c t i v i t y 之间实现跳转就要用到这个抽象描述，如a c t i v i t y x 、 a c t i v i t y y ，就可以通过下面的程序进行切换。 i n t e n ti n = n e wi n t e n t ( x t h i s ，y c l a s s ) ； s t a r t a c t i v i t y ( i n ) ； s e r v i c e 是一种程序，没有用户界面，这样有利于多个程序的同时执行。例如，可以在听音 乐的时候浏览其他界面，两者并没有冲突，极具实用性。 c o n t e n tp r o vid e r 由于在a n d r o i d 中数据是私有的，c o n t e n tp r o v i d e r 类可以实现一组方法接口，这样 就可以让其他的应用使用c o n t e n tp r o v i d e r 中的数据。下面是几个常见的接口： q u e r y ( u r i ，s t r i n g ，s t r i n g ，s t r i n g ，s t r i n g ) 通过关键字查询数据 u p d a t e ( u r i ，c o n t e n t v a l u e s ，s t r i n g ，s t e i n g ) 更新数据 i n s e r t ( u r i c o n t e m v a l u e s ) 将一组数据插入到指定位置 2 2 4a n d r o i d 与其它平台的区别 1 a n d r o i d 与现有开发技术的区别 j 2 m e 应用是建立在j v m ( j a 、，av h - t u a lm a c h i n e ) ( 即j ，a 虚拟机) 上的，j v m 是基于堆栈的；而a n d r o i d 使用的是d a l v i k 虚拟机，d a l v i k 是基于寄存器的，对于比较 大的程序来说基于寄存器的虚拟机在编译的时候花的时间相对较短，并且d a l v i k 虚拟 机经过优化可以在很小的内存里运行多个虚拟机【2 7 1 。对于应用程序的使用，j 2 m e 的程 序不能直接使用内部存储器中的资源；而a n d r o i d 含有操作系统内核，也有一些存在的 应用软件，并且a n d r o i d 是免费开源的，可以直接开发，非常方便【2 8 】【2 9 1 。基于3 g 移 动终端的孩童平安信息系统对于实时性的要求是必须的，因此就需要尽量缩短系统的运 行时间，这样才能尽可能的保障实时性，因此本文平台下的a n d r o i d 的虚拟机就更具优 势。 2 a n d r o i d 与其他手机操作系统的比较 下面是a n d r o i d 手机操作系统和另外两种常见的手机操作系统的几方面的特点的简 单比较，通过比较我们可以发现a n d r o i d 操作系统的优势【3 0 】 3 1 】。为了看起来更直观， 这里以表格的形式表示 9 海南大学硕士学位论文2 系统的基础技术和相关知识介绍 表2 - 1手机操作系统性能比较 比较条件a n d r o i dw i n d o w sm o b i l e s y m b i a n 基于标准的架构， 具备跨平台的特性，开可以运行于不同的平 对其他制造商的软 p o r t a b i l i t y 发者可以在此基础上自台，但有些应用程序必 件开放，但s y m b i a n 由的进行开发须要于特定的硬件平台大部分应用于特定 的手机上 g s m t e l e p h o n y , g s m t e l e p h o n y ,g s mt e l e p h o n y , r e l i a b i l i t yw i f i ，b l u e t o o t h , w i f i ，b l u e t o o t h , w i - f i ，b l u e t o o t h , 3 d ，e d g e i n f r a r e d i n f r a r e d o p e np l a t f o r m 开放封闭 封闭 好，基于j a 、，a 跨平台 s t a n d a r d s较好较好 的特点，有很大的优势 开源的w e b k i t 引擎，优在计算机和手机之间同 s p e c i a lf e a t u r e s 无 化的d a l v i k 步比较容易 综合以上的一些特点a n d r o i d 相比其他的手机操作系统有明显的优势，而且其功能 优势非常强大的，因此会有很好的开发空间，对于本设计的开发很有帮助。 2 3j a v a 简介 本系统的开发语言是j 趟，a 语言，这里对j a 、，a 加以简要的描述，j a v a 平台构成： j a 、，a 虚拟机( j v m ) 和它的应用编程接口( a p i ) 3 2 】。j 烈，a 的操作系统接口是由其应用 程序接口支持的，它是独立的标准的接口，由常用的基本模块和兼容的可扩展模块组成。 j a v a 程序经过一次编译后就可以在很多操作系统上执行，因为j a v a 平台是很实用的 也很简单现在非常普遍，它能够支持很多的操作系纠3 3 】。 j a v a a p p l e t ：j a v a 可以通过把应用程序嵌套到网页里而简化和美化界面，这一优 势的实现就是借助于j 怂，a 的小的应用程序( j a v a a p p l e t ) 的。其丰富美观的页面当然 需要多种元素的点缀，如：绘图、插入音频文件、视频文件和网络交流等。a p p l e t 提供 的环境开发工具可以借助p c 实现友好的人机交互的图形交互界面，比如，窗口的操作、 按钮的操作等等p 4 】【3 5 】。由于a n d r o i d 操作系统采用的编程语言主要还是j a v a 语言，因 此本设计就是采用j a 、，a 语言在e c l i p s e 平台下进行开发的【3 6 】。 2 4e ci p s e 简介 e c l i p s e 是跨平台的软件，是基于j a v a 的可扩展平台，支持多种操作系统并具有开 l o 海南大学硕士学位论文2 系统的基础技术和相关知识介绍 源模式。本论文只介绍在w i n d o w s 操作系统下使用e c l i p s e ，因为本论文的系统开发环 境是搭建在w i n d o w s 下的。为了能够实现需要的应用或者想要开发更多的应用，我们 可以借助e c l i p s e 的插件来实现【3 6 】。e c l i p s e 的开发过程：根据应用需求编写程序，然后 根据需要进行调试，调试成功后即可以运行程序了。其体系结构框图如图2 5 所示。 图2 5e c l i p s e 体系结构框图 由图可知，e c l i p s e 体系结构主要包括e c l i p s e 基础平台和s d k