【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 技術(shù) 空間 數(shù)據(jù)的組織 ,關(guān)鍵是數(shù)據(jù)的索引與檢索 ,空間索引的性能優(yōu)劣直接影響空間數(shù)據(jù) 庫(kù)和地理信息系統(tǒng)的整體性能 ,它是 GSI 的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。對(duì)于空間索引 ,常見(jiàn)的有 BSP 樹(shù)、 K 一 D 一 B 樹(shù)、 R 樹(shù)、 +R 樹(shù)、 CELL 樹(shù)、四叉樹(shù)等 ,除此之外 ,簡(jiǎn)單的網(wǎng)格型空間索引也有 著廣泛的應(yīng)用。如 ESRI 的軟件 ArcSDE 就使用了一種改進(jìn)的網(wǎng)格索引 ,本系統(tǒng)矢量數(shù)據(jù)索 引文件使用格網(wǎng)技術(shù)建立。 網(wǎng)格索引是多對(duì)多的索引 ,即一個(gè)幾何對(duì)象可能跨越 /穿越多個(gè)網(wǎng)格 ,而一個(gè)網(wǎng)格往 往包含多個(gè)幾何對(duì)象。多對(duì)多的關(guān)系會(huì)導(dǎo)致冗余 ,因?yàn)橐粋€(gè)對(duì)象的 ID 號(hào)可能被多個(gè)網(wǎng) 格 重復(fù)地記錄 ,不僅是存儲(chǔ) _卜的冗余 ,在搜索算法上也要進(jìn)行額外的排重處理 ,網(wǎng)格劃分的 越細(xì) ,搜索的精度就會(huì)越高 ,當(dāng)然冗余也越大 ,耗費(fèi)的磁盤(pán)空間和搜索時(shí)間也越長(zhǎng)。網(wǎng)格 劃分的精細(xì)程度取決于幾何對(duì)象的大小和數(shù)量 ,當(dāng)被索引的對(duì)象大小差別很懸殊的時(shí)候 , 網(wǎng)格索引會(huì)遇到另外一個(gè)難題即網(wǎng)格劃分的尺寸大小問(wèn)題。 過(guò)于精細(xì) ,會(huì)導(dǎo)致冗余太大 ,索引數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)量也可能成倍增加 ,甚至索引的存 儲(chǔ)量會(huì)超過(guò)數(shù)據(jù)本身 ,此時(shí)如果進(jìn)行大范圍查詢(xún) ,也會(huì)影響速度 。 過(guò)于粗略 ,小對(duì)象不能精確定位 ,過(guò)多的幾何對(duì)象落在同一個(gè)網(wǎng)格 _卜 ,降低了搜 索的準(zhǔn)確度。有些軟件采用多重網(wǎng)格索引來(lái)避免這一問(wèn)題 ,在一定程度 .卜提高了搜索速度 , 但同時(shí) ,也導(dǎo)致了更多的數(shù)據(jù)冗余。 第川少上 信息工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 沒(méi)有必要 ,Flash 存儲(chǔ)卡可作為脫機(jī)備份設(shè)備。 事務(wù)日志 ,對(duì)于 EMDBMS 本身的可靠性、維護(hù)數(shù)據(jù)的一致性是必不可少的保證。由 于存儲(chǔ)器的原因 ,「 ,志不可能保留太長(zhǎng) ,而且日志也不會(huì)作為恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)的依據(jù) ,因此 , 可以設(shè)計(jì)一個(gè)容量在此數(shù)量級(jí)的循環(huán)日志文件。 由于嵌入式設(shè)備的斷接性和電源能力限制 ,它需要完善的數(shù)據(jù)復(fù)制 /緩沖功能 ,較 好的方法是在固定節(jié)點(diǎn) __卜設(shè)有服務(wù)器 ,山它擔(dān)負(fù)復(fù)制和緩沖管理 ,它應(yīng)支持多種通訊方式 和通訊協(xié)議 ,如 RS 一 232C、 USB 串口以及 IrDA、 WA 尸、 Bluetooth、 TCP/IP 協(xié)議等。 EMDBMS 一般運(yùn)行在分布環(huán)境下 ,遠(yuǎn)程異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)是不可缺少的功能 ,比較合 理的解決方案是在固定節(jié)點(diǎn)的服務(wù)器中設(shè)置異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)的轉(zhuǎn)換映射模塊。 嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)必須是易管理甚至是免管理的 ,不給用戶帶來(lái)額外的負(fù)擔(dān)。 1 MEDBMS 是一種內(nèi)存型數(shù)據(jù)庫(kù) ,它的程序、數(shù)據(jù)、臨時(shí)工作區(qū) ,甚至日志等信息全 部存儲(chǔ)在 ROM 和 RAM 中。由于它沒(méi)有多 級(jí)存儲(chǔ)的問(wèn)題 .降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性。 1/0 加速技 術(shù)、外排序技術(shù)、多級(jí)索引技術(shù)、恢復(fù)技術(shù)、「 J 志管理技術(shù)等也不再需要。 圣 移動(dòng)定位技術(shù) 移動(dòng)定位技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)有相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間 ,從技術(shù)實(shí)現(xiàn)的方式來(lái)看 ,可以分為兩 種方案 :即 GPS 定位和 GSM 定位。 I、 GPS 定位方式 GPS 分測(cè)量型和導(dǎo)航型兩種 ,當(dāng)前 GPS 單點(diǎn)定位精度為 10~30m。為提高精度 ,常采 用網(wǎng)絡(luò) TRK 方式 ,但在城市必須建基準(zhǔn)站 ,段成本昂貴。到目前為止 ,國(guó)內(nèi)并沒(méi)有兒個(gè)城 市采用這種方式。現(xiàn)代精密單點(diǎn)定位的概念由 . 在 1997 年提出 ,即利用全 球若千 GPS 跟蹤站數(shù)據(jù)計(jì)算出精密衛(wèi)星軌道參數(shù)和衛(wèi)星鐘差 ,然后對(duì)單臺(tái)接收機(jī)觀測(cè)值進(jìn) 行非差定位處理 ,使短時(shí)間內(nèi)觀測(cè)精度達(dá)到 Sm/mc 級(jí)。 GSM 定位方式 利用手機(jī)進(jìn)行定位的方式有多種。如 cell_ID、 cellJD 十 TA、 E 一 039。f。及 Awe 一 GPS 技術(shù) 等 ,也有的手機(jī)采用 CGI+TA 定位技術(shù) (基站蜂窩扇區(qū)定位方法之一 )。 其中 Ce11_川定位技術(shù)是目前在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用最廣泛的定位技術(shù) ,這種技術(shù)不需要 對(duì)手機(jī)或網(wǎng)絡(luò)做較大的改動(dòng) ,因此能夠在現(xiàn)有手機(jī)的基礎(chǔ)上構(gòu)造位置查找系統(tǒng) ,它根據(jù)移 動(dòng)臺(tái)所處的小區(qū)識(shí)別號(hào) (ce11_I。 一 號(hào) )來(lái)確定用戶的位置。只要系統(tǒng)能夠采集到移動(dòng)臺(tái)所在 小區(qū)基站在地圖卜的地理位置 ,以及小區(qū)的覆蓋半徑 ,則當(dāng)移動(dòng)臺(tái)在所處小區(qū)注冊(cè)后系統(tǒng) 第陀貝 息工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 就會(huì)知道移動(dòng)臺(tái)處于哪一小區(qū)。這種技術(shù)的定位精度取決于所在小區(qū)的半徑 ,如在北京市 區(qū) ,基站密度較高 ,其定位精度可達(dá)到 200 米左右 。而在郊區(qū) ,基站密度較低 ,其定位精 度只能達(dá)到 l 一 Zkm。這種技術(shù)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單 ,投入成本小 ,只需分別對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)或手機(jī)作適當(dāng)?shù)? 改動(dòng) (改動(dòng)不大 ),就可實(shí)現(xiàn)定位功能。 GPS 與 GSM 兩 種定位方法的結(jié)果 利用 GPS 接收機(jī)定位 ,可直接獲得位置的經(jīng)緯度坐標(biāo)且精度較高 ,定位刷新速度快 , 協(xié)秒都可獲得數(shù)據(jù)。但也存在問(wèn)題 ,如定位需四顆以上的星 ,GPS 大線不能遮擋 ,而在城 市區(qū)間及建筑物內(nèi)很難滿足或根木不能滿足份 )S 信號(hào)接收的基本要求 ,難以實(shí)現(xiàn)定位。 GSM 定位精度比 GPS 定位精度低 ,不能實(shí)時(shí)產(chǎn)生位置信息 ,需 GSM 網(wǎng)絡(luò)的支持等 ,但 其采用 GSM 蜂窩小區(qū)技術(shù) ,不存在遮擋或信號(hào)隔離間題 ,這樣只要手機(jī)有信號(hào)的地方都能 進(jìn)行定位。 由于 GPS 與 GSM 各有優(yōu)缺點(diǎn) ,從而產(chǎn)生 G 咫與 GMS相結(jié)合的定位方法。這又有多種 實(shí) 現(xiàn)技術(shù) ,如采用 A 一 GPS 定位方法 ,其基本思想是通過(guò)在衛(wèi)星信號(hào)接收效果較好的位置上 設(shè)置若干參考 GPS 接收機(jī) ,并利用 GSM 網(wǎng)把接收到的輔助 GPS 信號(hào)發(fā)給手機(jī) ,同時(shí)配有 GPS 計(jì)算晶片的手機(jī)根據(jù) GSM 網(wǎng)傳來(lái)的 GPS 定位數(shù)據(jù)計(jì)算手機(jī)位置 ,這種方法將 GPS 與 GMS 網(wǎng) 結(jié)合 ,實(shí)現(xiàn)一種精度高、定位快的方式 — 輔助 GPS 定位。 A 一 GPS 方案可以提供最高的定位精度 ,定位精度在 10m 以?xún)?nèi)。另一種采用 G 尸 S與 GSM 相結(jié)合的定位方法為 GPS十 GSM,終 端正常情況下工作在 GPS 定位方式 ,終端內(nèi)部具備監(jiān)測(cè) GPS 定位狀態(tài)的處理機(jī)制 ,并對(duì)其 進(jìn)行分析確定是否能夠定位 。在確認(rèn)不能定位的情況下 ,系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)入 GSM 定位方式 ,通 過(guò) GSM 網(wǎng)絡(luò)確定終端的位置。 怪 移動(dòng)互聯(lián)技術(shù) 由于網(wǎng)絡(luò)的發(fā)達(dá) ,現(xiàn)在的資訊大部分都是透過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)傳遞 ,企業(yè)內(nèi)部的溝通及文件發(fā) 送也都是在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行。因此 ,上網(wǎng)成為現(xiàn)代人每天都要做的事情。除了傳統(tǒng) I 忍 theroet 及 56kModem 的有線上網(wǎng)方式外 ,無(wú)線通訊將是未來(lái)的主要趨勢(shì)。未來(lái)的產(chǎn)品將會(huì)朝著無(wú) 線通訊的目標(biāo)發(fā)展 ,讓任何人在任何時(shí)間及任何地方都能輕易的連上網(wǎng)絡(luò) ,進(jìn)行資料傳輸 , 也因?yàn)檫@個(gè)需求 ,掌 _L 型電腦必須 具備無(wú)線通訊的能力是非常明確的趨勢(shì)。 無(wú)線接入技術(shù)可分為兩類(lèi) :一是基于蜂窩的接入技術(shù) ,如 GSM、 GPRS、 CDMA 等 。二是 基于局域網(wǎng)的技術(shù) ,如工 、藍(lán)牙 (Bluetooth)技術(shù)等。 、 802 . 11 無(wú)線網(wǎng)絡(luò) 第 13 頁(yè) 息工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 來(lái)市場(chǎng)的趨勢(shì) ,未來(lái)的 PAD 也必將朝著無(wú)線通訊的方向發(fā)展 ,隨時(shí)隨地接入互聯(lián)網(wǎng)不再是 夢(mèng)想 ,隨著無(wú)線互聯(lián)速度的提高 ,隨時(shí)隨地獲得空間信息服務(wù)也逐漸成為現(xiàn)實(shí)。 圣 基于 PDA 的軟件開(kāi)發(fā) .什么是 PDA DPA 是 P 盯 snoalDigiatlAssistant 的縮寫(xiě) ,字面意思是“個(gè)人數(shù)字助理”。早期的 PAD 主要用作備忘錄 ,日程安排以及記錄工作瑣事。隨著技術(shù)的進(jìn)步 ,現(xiàn)在出現(xiàn)了掌上電 腦 (如圖 ),功能有了大幅提高 ,輸入方法更加靈活方便 ,可以收發(fā)電子郵件、上網(wǎng)瀏覽 , 甚至直接打印文件、發(fā)傳真等。在信息科技爆炸的今天 ,這些功能都可以通過(guò)無(wú)線方式實(shí) 現(xiàn)。從某種意義上講 ,掌上電腦可以是一個(gè)完全縮小的電腦 ,在本章及后面的章節(jié)中 ,所 提到的 PDA 都是指具備完整意義的操作系統(tǒng) (如 windowscE)、 CUP 和一定存儲(chǔ)空間 (ROM, RAM)的掌上電腦。 .常見(jiàn) PDA 操作系統(tǒng) Palm05 Palm05 在 PDA 操作系統(tǒng)中算是發(fā)展比較早的 ,在研發(fā)之初由于受到硬件條件限 制 ,因此在整體設(shè)計(jì)理念上以簡(jiǎn)單、實(shí)用為出發(fā)點(diǎn) ,設(shè)計(jì)一精簡(jiǎn)并很強(qiáng)調(diào)效率 ,這使得 Palm05 在多媒體功能與信息兼容上較其他 05 弱 ,但他的最大優(yōu)點(diǎn)是操作系統(tǒng)占用 存儲(chǔ)空間少 ,運(yùn)算速度快。 EPOC EPOe 是 EleetronicPieeeofCheese 的縮寫(xiě) ,其原意為“使用電子產(chǎn)品時(shí)就像吃干 酪一樣簡(jiǎn)單” ,這就是他在設(shè)計(jì)時(shí)所堅(jiān)持的理念。 EPOC 操作系統(tǒng)是無(wú)線通信裝置中最 完美的產(chǎn)品 ,在小形裝置上擁有強(qiáng)大的應(yīng)用程序以及通信能力 ,因?yàn)樗幸粋€(gè)非常健 全的核心 一強(qiáng)大的物件導(dǎo)向系統(tǒng)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)通信傳輸協(xié)定等。它擁有模組化的應(yīng)用程 序和親切的使用者界面 ,是通信裝置或智能移動(dòng)電話的最佳利器 ,所開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序 是針對(duì)使用群組或一般大眾設(shè)計(jì)。 Linux Linux05 自 1991 年發(fā)展以來(lái) ,在開(kāi)放源代碼及自山軟件的理念之卜 ,不斷迅速發(fā) 展 ,儼然成為微軟勁敵 ,Linux 的穩(wěn)定性、靈活性都優(yōu)于目前現(xiàn)有的操作系統(tǒng) ,除在服 務(wù)器和臺(tái)式機(jī)上得到廣泛應(yīng)用外 ,LinXu05 已進(jìn)入掌上電腦世界。嵌入式 Liunx05 系 統(tǒng)占用空間少、啟動(dòng)速度快、穩(wěn)定性好、便于移植 ,并具有多任務(wù)、多線程的特征。 第 15 欠 息工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 第三章嵌入式 GSI 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 圣 移動(dòng)嵌入式 GSI 結(jié)構(gòu)體系 嵌入式 G 工 S 是 GSI 與嵌入式設(shè)備集成的產(chǎn)物 ,是 G 工 S 的一個(gè)新興應(yīng)用領(lǐng)域。典型的嵌 入式 GSI 應(yīng)用山嵌入式硬件、嵌入式操作系統(tǒng)和嵌入式 GSI 軟件組成。根據(jù)嵌入式以 S 建 立二過(guò)程的不同、數(shù)據(jù)獲取方式的不同以及信息服務(wù)方式的不同 ,在大的方向上可以分為兩 種結(jié)構(gòu)體系 :離線體系和在線體系。 圣 離線體系 嵌入式 GSI 建立的 目的是隨時(shí)隨地提供地理信息服務(wù)。其所依附的載體就是嵌入式設(shè) 備 ,離線體系的嵌入式 GSI 是將 GSI 數(shù)據(jù)存放到具有處理和存儲(chǔ)能力的掌上電腦土 ,通過(guò) 掌上電腦對(duì) GSI 數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、分析、顯示 ,最終提供地理信息服務(wù) ,所有的 GSI 功能都 是由掌上電腦獨(dú)立完成的。由于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在掌上電腦上 ,因此其對(duì)用戶的操作都能以較快 的速度響應(yīng) ,對(duì)用戶提供地理信息服務(wù)時(shí) ,可以以信息卡的形式直接插入使用。離線體系 結(jié)構(gòu)如圖 所示。 掌掌 39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。 上上上上用戶戶戶嵌入式 Gsl 數(shù)數(shù) ttt 匕匕匕匕匕匕匕匕匕匕 據(jù)生產(chǎn)開(kāi)發(fā)商商 腦腦腦腦腦腦腦腦腦腦腦腦 GGGGGGGSI 信息卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜 圣 在線體系 嵌入式 G 招的在線體系 ,其建立過(guò)程與服務(wù)方式都與離線體系不同 ,按其服務(wù)方式的 不同 ,又可分為兩種模式 :“有線卜載 ,無(wú)線服務(wù)”模式和“無(wú)線網(wǎng)絡(luò)模式”。 “有線下載 ,無(wú)線服務(wù)”模式 所謂“有線下載、無(wú)線服務(wù)”模式 ,即 PAD 通過(guò)有線方式與地圖服務(wù)器互聯(lián) ,并下 載存儲(chǔ)在地圖服務(wù)器上的 GSI 數(shù)據(jù)到 PAD 上 ,并通過(guò) PAD 土的空間信息服務(wù)系統(tǒng)根據(jù)下載 的 G 工 S 數(shù)據(jù)提供空間信息服務(wù) ,同時(shí) pDA 也可集成 GPS 功能 ,實(shí)時(shí)接收 GPS 信息 ,并提供 GPS 導(dǎo)航功能。這種模式主要是利用了 PDA_L 數(shù)據(jù)訪問(wèn)的快速性 ,避免了當(dāng)前直接無(wú)線訪 第 17 石之 信息工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 WindowsCE WindowSCE 是 Mciorosft 公司開(kāi)發(fā)的操作系統(tǒng)平臺(tái) ,它是 Windows 家族的成員 , 它與 Palm05 第一個(gè)不同就是 Palm 是專(zhuān)為掌上電腦所設(shè)計(jì) ,但 WnidowsCE 不僅僅針 對(duì)掌上電腦 ,而是為各種嵌入式系統(tǒng)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一種壓縮的、具有高效的、可升級(jí) 的操作系統(tǒng) ,其多任務(wù)、多線程、全優(yōu)先的操作系統(tǒng)環(huán)境是專(zhuān)門(mén)針對(duì)資源有限而設(shè)計(jì) 的 ,這種模塊化設(shè)計(jì)使嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者和應(yīng)用開(kāi)發(fā)者能夠定做各種產(chǎn)品 ,例如家用 電器 ,專(zhuān)門(mén)的工業(yè)控制器和嵌入式通信設(shè)備。 雖然目前全球掌上電腦操作系統(tǒng)霸主一首推 Palm05,但是位居第二的 WindowsCE 在中國(guó)占領(lǐng)了霸主地位 ,因?yàn)橹袊?guó)用戶非常習(xí)慣 Windows 系列操作系統(tǒng)的操作方式 , 很容易接受 WnidowSCE,所以本系統(tǒng)選用的 PDA 以 WnidowSCE 作為操作系統(tǒng)。 .WindowSCE 應(yīng)用開(kāi)發(fā) WindowSCE 支持超過(guò) 1000 個(gè)公共 Mie:osoftWin32API 和附加的編程接口 ,用戶可 利用他們 來(lái)開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序。這些接口包括 : 卜組建對(duì)象模型 (COM) 扮抓 icrosoft 基礎(chǔ)類(lèi) (MFC) 汾 MierosoftAetiveX 控件 卜 Microsoft 活動(dòng)模板庫(kù) (ATIJ) 不僅如此 ,WindwoSCE 還支持以下技術(shù) : 卜管理受時(shí)間限制響應(yīng)的實(shí)時(shí)處理法 卜各種串行及通訊技術(shù) ,包括 USB 支持 卜 WindowSCE 用戶提供 WEll 服務(wù)的