【文章內(nèi)容簡介】 再考慮地圖數(shù)據(jù)信息的制作、傳輸、 存儲等，開發(fā)者只需要通過 HTTP 請求，便可以獲取想要的地圖圖片。通過靜態(tài)地圖調(diào)用 API，可以進一步增加電子地圖的應用范圍，同時也使獲得地圖的方法變得更為簡潔直接。本文系統(tǒng)也將采用此方法進行 GPS 導航系統(tǒng)的開發(fā)。 課題主要內(nèi)容和意義 目前市場上手機 GPS 導航較為成熟的系統(tǒng)都為本地模式的 GPS 導航系統(tǒng)，將地圖數(shù)據(jù)信息下載到用戶的手機自身存儲空間，具有響應快速的優(yōu)點，但卻過于消耗手機的存儲空間，又手機處理能力有限，使得做出來的導航軟件不能夠處理過于復雜的分析和服務，應用十分受限。因此客戶端 /服務器模式的 研究與開發(fā)成了近年來的研究熱點。 Google 公司推出的 Google 靜態(tài)地圖 API 為手機開發(fā)者提供了通過 HTTP 請求便能得到想要地圖的服務。開發(fā)者只需要將定位的信息以及想獲取到地圖圖片的相關(guān)信息通過 URL 傳遞給 Google 服務器，便可以得到相應的地圖圖片。 Google 公司的這項服務完全符合客戶端 /服務器模式 ,用戶不需要存儲地圖數(shù)據(jù)到手機自身存儲里，開發(fā)者也不需要過多設備軟件制作復雜的柵格地圖或矢量地圖，只需要掌握相關(guān) API 的使用便可高效地獲取想要的地圖，完全可以滿足普通用戶的 GPS 導航需求。 本文系統(tǒng)也將采 用 Google 靜態(tài)地圖 API，在滿足一般手機用戶基準上，利用 J2ME 3 的 JSR179 規(guī)范為大家?guī)硪豢钍謾C GPS 導航軟件。該軟件主要實現(xiàn)了實時定位、興趣點相關(guān)操作、路線規(guī)劃等，也可以作為利用 Google 靜態(tài)地圖 API 進行手機 GPS 導航軟件開發(fā)的其他手機開發(fā)者參考。 4 第二章 相關(guān)技術(shù)概覽 本章主要介紹本文系統(tǒng)用到的相關(guān)技術(shù)知識，包括位置服務、移動地理信息系統(tǒng)、J2ME 平臺的簡介、 J2ME 的 JSR179 開發(fā)包介紹、 Google API 簡介以及做路線 規(guī)劃時的技術(shù)介紹和選擇。 基于位置的服務 基于位置的服務 (Location Based Service， LBS)，它是通過電信移動運營商的無線電通訊網(wǎng)絡 (如 GSM 網(wǎng)、 CDMA 網(wǎng) )或外部定位方式 (如 GPS)獲取移動終端用戶的位置信息 (地理坐標，或大地坐標 )，在 GIS(Geographic Information System，地理信息系統(tǒng) )平臺的支持下，為用戶提供相應服務的一種增值業(yè)務。 基于位置服務的應用范圍 基于位置的服務 (Location Based Service， LBS)的應 用非常廣泛，可以滲透到任何行業(yè)，為任何群體提供服務。 LBS 的應用服務可以歸為以下幾類： (1)個人應用領域 個人應用領域， LBS 主要服務有：定位、路徑規(guī)劃、查找目標、旅游導航、基于定位的一些游戲等。最常用的是為游客提供定位服務，為初到某地的用戶提供路徑規(guī)劃，為用戶提供公交路線，為用戶提供興趣點的搜索，如酒店旅館等的位置。 (2)公共服務領域 LBS 在公共服務領域中主要提供公共安全服務應用和智能交通管理及引導。公共安全服務主要涉及危機情況下當事人位置的準確掌握，為救護、消防、公安等緊急服務提供快速準確的定位指 引，對保障人民生命產(chǎn)生安全起到了至關(guān)重要的作用。 LBS在智能交通管理領域也對緩解城市的交通壓力起到了重要的作用，通過監(jiān)控道路段的路況和車流量讓駕車人員能即時了解路段交通狀況，從而有效地選擇行車路線。 (2)商業(yè)應用領域 在商業(yè)領域， LBS 可以為用戶提供周邊商業(yè)信息，如附近餐館的近期促銷信息，旅館酒店等的打折優(yōu)惠信息。 LBS 為物流、安全、交通、城市規(guī)劃等傳統(tǒng)產(chǎn)生提供了精確的位置信息服務，在商業(yè)上的應用也越來越重要，發(fā)展前景很光明。 基于位置服務的定位方法 目前，基于位置服務的方法主要有三種：基于 移動終端衛(wèi)星定位系統(tǒng)的 GPS 定位方法、基于移動網(wǎng)絡的基站定位方法、無線輔助衛(wèi)星定位系統(tǒng)的 AGPS 定位方法。 5 GPS 定位是借助全球定位系統(tǒng)的衛(wèi)星體系來實現(xiàn)的。該方法不需要手機連接移動網(wǎng)絡，而依靠手機自身的 GPS 定位模塊獲取衛(wèi)星信號，從而達到定位的效果。但在衛(wèi)星信號較差的地區(qū)性能和可能性都會急劇地下降，其初始化定位速度相對較慢。原理圖如下： 圖 21 GPS 定位原理圖 基站定位依懶移動信號發(fā)射架和移動蜂窩基站的信號轉(zhuǎn)發(fā)，移動電話測量不同基站下行導頻的 TOA(Time of Arrival，到達時刻 )或 TDOA(Time Difference of Arrival,到達的時間差 )，根據(jù)該測量結(jié)果并結(jié)合基站的坐標，一般采用三角公式估計算法，就能夠計算出移動電話的位置。實際的位置估計算法需要考慮多基站 (3 個或 3 個以上 )定位的情況，因此算法要復雜很多。一般而言，移動臺測量的基站數(shù)目越多，測量精度越高，定位性能改善越明顯。原理圖如下： 圖 22 基站定位原理圖 AGPS 輔助定位利用峰窩 /無線網(wǎng)絡提供輔助信息來幫助衛(wèi)星系統(tǒng)作為參考點進行定位，并不對位置信息進行計算，而是將 GPS 的位置信息數(shù)據(jù)傳給移動通信網(wǎng)絡， 6 由網(wǎng) 絡的定位服務器進行位置計算，同時移動網(wǎng)絡按照 GPS 的參考網(wǎng)絡所產(chǎn)生的輔助數(shù)據(jù)，如差分校正數(shù)據(jù)、衛(wèi)星運行狀態(tài)等傳遞給手機，并從數(shù)據(jù)庫中查出手機的近似位置和小區(qū)所在的位置信息傳給手機，并從數(shù)據(jù)庫中查出手機的近似位置和小區(qū)所在的位置信息傳給手機，這時手機可以很快捕捉到 GPS 信號，這樣首次捕獲時間將大大減小，一般僅需幾秒的時間。不需像 GPS 的首次捕獲時間可能要 23 分鐘時間，而精度也僅為幾米高于 GPS 的精度。原理圖如下： 圖 23 AGPS 定位原理圖 移動地理信息系統(tǒng) 移動地理信息系統(tǒng) (Mobile Geospatial Information System)的出現(xiàn)使人們在旅游中享受自主旅游的愿望得以實現(xiàn)。 Mobile GIS 是 GIS 從靜態(tài)走向動態(tài)環(huán)境的重大發(fā)展，通過綜合運用 GPS 的精確定位技術(shù)、便攜移動設備 (如 PocketPC、手機 )、無線 Inter接入和 GIS 的空間信息處理能力，使得系統(tǒng)能夠?qū)崟r地獲取、存儲、更新、處理、分析和顯示地理信息，在現(xiàn)在乃至未來將發(fā)揮出巨大的潛力。 移動 GIS(Mobile GIS)是建立在移動計算環(huán)境、有限處理能力的移動終端條件下，提供移動中的、分布式的、隨遇性 的移動地理信息服務的 GIS，是一個集 GIS、 GPS、移動通信 (GSM/GPRS/CD2MA)三大技術(shù)于一體的系統(tǒng)。它通過 GIS 完成空間數(shù)據(jù)管理和分析， GPS 進行定位和跟蹤，利用 PDA 完成數(shù)據(jù)獲取功能，借助移動通信技術(shù)完成圖開、文字、聲音等數(shù)據(jù)的傳輸。 與傳統(tǒng)的 GIS 相比，移動 GIS 的體系結(jié)構(gòu)略微復雜些，因為它要求實時地將空間信息傳輸給服務器。移動 GIS 的體系結(jié)構(gòu)主要由三部分組成：客戶端部分、服務器部分和數(shù)據(jù)源部分，分別承載在表現(xiàn)層、中間層和數(shù)據(jù)層。表現(xiàn)層是客戶端的承載層，直接與用戶打交道，是向用戶提供 GIS 服務的窗口。該層支持各種終端，包括 PC 機，為移動 GIS 提供更新支持。數(shù)據(jù)層是移動 GIS 各類數(shù)據(jù)的集散地，確保 GIS 功能實現(xiàn) 7 的基礎和支撐。中間層是移動 GIS 的核心部分，系統(tǒng)的服務器都集中在該層，主要負責傳輸和處理空間數(shù)據(jù)信息，執(zhí)行移動 GIS 的功能等。包括 Inter、 Web Server、Map Server 等組成部分。 J2ME 簡介 J2ME 的設計初衷是運行在不同的嵌入式系統(tǒng)和消費電子設備上。為了適應不同的設備， J2ME 首先對不同的設備進行了抽象。 J2ME 在設計規(guī)范時，遵循“對于各種不同的設 備設定一個單一的開發(fā)系統(tǒng)是沒有意義的事”這一基本原則。因此， J2ME 先將所有的嵌入式設備大體上分為兩種：一種是運算能力有限且電力供應也有限的嵌入式設備 (如 PDA 和手機 )；另一種是運算能力相對較佳并在電力供應上相對比較充足的嵌入式裝置 (如冷氣機、電冰箱和機頂盒 )。 Java 引入了一個 Configuration 的概念，把上述運算功能有限、電力有限的嵌入式設備定義在 CLDC 規(guī)范中，而將另一種裝置定義在 CDC(Connected Device Configuration，連接設備配置 )規(guī)范中。也就是說， J2ME 利用 Configuration 的概念把所有的嵌入式設備區(qū)分成兩種抽象的類別。 Configuration 可以當作是 J2ME 對于兩種類型嵌入式設備的規(guī)范。在這些規(guī)范中，定義了這些裝置至少要符合的運算能力、供電能力和內(nèi)存大等規(guī)范，同時也定義了一組在這些裝置上執(zhí)行的 Java 程序所能用的基本類庫。在這些規(guī)范中所定義的基本類庫為 Java 核心類庫的子集以及該類別設備特性相符的擴充類庫。就 CLDC 規(guī)范而言，能支持的核心類庫有 .*、 .*和 .*，能支持的擴充類庫是.*。 區(qū)分出兩種主要的 Configuration 后， J2ME 接著定義了框架 (Profile)。 Profile 是架構(gòu)在 Configuration 之上的規(guī)范。之所以有 Profile 的概念 ,是為了要更明確地區(qū)分出各種嵌入式設備上 Java 程序該如何開發(fā)、具有哪些功能。因此， Profile 中定義了與特定嵌入式設備非常相關(guān)的擴充類庫。當然，這些擴充類庫也是建立在底層 Configuration所定義的核心類庫基礎之上的。 J2ME 架構(gòu) J2ME 架構(gòu)的模塊化設計使應用程序可以靈活適應小 型計算設備的限制。 J2ME 架構(gòu)沒有替代小型計算設備的操作系統(tǒng)。相反， J2ME 架構(gòu)由位于原生操作系統(tǒng)之上的多層軟件組成，這些軟件共同稱為“連接有限設備配置” (Connected Limited Device Configuration, CLDC)。安裝在操作系統(tǒng)之上的 CLDC 形成了小型計算設備的運行時環(huán)境。 J2ME 架構(gòu)由 3 個軟件層組成：第一層是包括在內(nèi)的配置層，這個層次直接與原 8 生操作系統(tǒng)進行交互。配置層還處理 profile 和 JVM 之間的交互。第二層是 profile 層，由小型計算設備的應用程序編程接口 (API)的最小集合組成。第三層是 Mobile Information Device Profile( MIDP )層。 MIDP 層由用戶網(wǎng)絡連接、永久存儲和用戶界面的 java API 組成。它還能夠訪問 CLDC 庫和 MIDP 庫。 JVM ( 虛擬機 ) JVM 是專門為微型電子設備與資源受限設備如：手機、尋呼機、移動互聯(lián)網(wǎng)設備、家用微電子設備等設計的一種輕便、緊湊的 JAVA 虛擬機。 JVM 可以為微型電子設備提供一個完整的 JAVA 運行環(huán)境，除了一些微型設備所必需的適當?shù)墓δ苡兴煌猓怯?JAVA 虛擬機規(guī) 范定義的真實的 JAVA 虛擬機。它是專門為那些受資源限制，只有幾百 K 字節(jié)內(nèi)存的微型設備設計的。 JVM 起初是由 SUN 微系統(tǒng)實驗室為一個名叫“ Spotless”的項目創(chuàng)建的。它的目標是為資源受限制的 Palm(是目前較為流行的掌上電腦操作系統(tǒng) )可連接的電子設備，實現(xiàn)一個 java 虛擬機。 基于上述原因， JVM 具有以下幾個特點： (1)小，僅具有 40KB 至 80KB 的靜態(tài)內(nèi)存。 (2)輕便、精巧。 (3)模塊化并可定制。 (4)盡可能完全緊湊的完成設計目的。 MIDP( 移動信息設備簡表 ) MIDP 是專 門為互聯(lián)受限設備配置設計的，它為移動設備提供了一套 API 集合，MIDP 包含用戶界面類、持久存儲功能與網(wǎng)絡功能。它同時也包括一個供用戶下載新應用到終端設備的標準運行環(huán)境。運行在 MIDP 下的小應用程序叫做 MIDlet 移動設備小應用程序，它與 Applet 類似。 MIDP 要求平臺設備提供一個機制用來存儲簡單的數(shù)據(jù)記錄，通過正常的平臺事件，比如重新啟動和電池更新維護系統(tǒng)的完整性。 MIDP 是以 SUN、 Motorola、 Nokia 為中心的 MIDPEG 組織 (Mobile Information Profile Expert Group)所制訂出來使用在 CLDC 上的 Profile,是以能使用在移動電話、雙向?qū)χv機、可無線通信的 PDA(個人數(shù)字助理 )上面為前提設計出來的。另外，像日本國內(nèi)的 NTT DoCoMo、 JPHONE、 KDDI 等電信商與移動電話制造商也都曾參與了MIDPEG。 MIDP 是在 CLDC 的功能上附加提供適合目標設備用的 GUI 與事件處理功能。這樣一來，就可以當成 MIDP 應用程序 (MIDlet)來運行了。 MIDP 由于是由多個企業(yè)所共同策劃出來的開放標準，因此主要的移動電話制造 9 商也會制造出大量的對應機種。也就是說 ，以 MIDP 為基準所制作出來的應用程序，也將可以在流通于市面上的移動電話上執(zhí)行。 另外， MIDP 不僅限于移動電話，也已經(jīng)被移植到 PDA Palm OS 上，而以 MIDP for Palm OS 的名字來稱呼 (與 KJava 是不同的 )。在不使用