【文章內(nèi)容簡介】 括兩個(gè)過程：定位參數(shù)的測量以及定位算法。因此獲得可靠的定位參數(shù)是保證高精度定位的前提。從統(tǒng)計(jì)的角度來看，由于受到設(shè)備測量誤差以及信號(hào)本身固有的隨機(jī)性的影響，從定位信號(hào)中獲得的參數(shù)有一定的噪聲誤差。網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)主要是增強(qiáng)型觀測時(shí)間差(EOTD)。該技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理是：收集對(duì)服務(wù)小區(qū)基站和周圍幾個(gè)基站進(jìn)行測量的結(jié)果，算出測量數(shù)據(jù)之間的時(shí)間差，并用此計(jì)算用戶相對(duì)于基 站的位置。增強(qiáng)型觀測時(shí)間差定位技術(shù)是基于網(wǎng)絡(luò)的定位方案，是目前使用最多的技術(shù)，也是歐 7 洲電信標(biāo)準(zhǔn)化組織 (ETSI)建議使用的主要技術(shù) [25]。 圖 定位服務(wù)中心結(jié)構(gòu)圖 Google Maps 20xx 年 10 月 Google 收購了總部位于美國加州山景城以矢量地圖測繪 為主要業(yè)務(wù)的 Keyhole 公司 [26]。 20xx 年 4 月， Google 正式推出 Google Maps，它是一種開放式的免費(fèi)地圖服務(wù)，有傳統(tǒng)地圖、衛(wèi)星地圖和混合地圖三種模式。傳統(tǒng)地圖能 為用戶規(guī)劃路線，指引、幫助用戶直接確定方向；衛(wèi)星地圖則可以使用戶獲得當(dāng)前位置的實(shí)拍鳥瞰圖；混合地圖能讓用戶更加準(zhǔn)確地獲得方向感。 Google Maps 的特點(diǎn) (1) 地圖預(yù)覽生成 地圖不是根據(jù)用戶的請(qǐng)求動(dòng)態(tài)生成，而是預(yù)先處理成為圖片金字塔，切塊后做四叉樹編碼，存放在服務(wù)器端。當(dāng)用戶對(duì)地圖進(jìn)行移動(dòng)或者縮放操作時(shí)，只需要下載新的圖片來填充新的區(qū)域 []。 (2) 開發(fā)成本 Google Maps 提供的 API 為免費(fèi)資源，只需要申請(qǐng)一個(gè) Key 便能使用 Google Maps，從地圖服務(wù)和開發(fā)兩個(gè) 方面降低了二次開發(fā)的門檻，提高了地圖服務(wù)水平，對(duì)于開發(fā)地圖服務(wù)應(yīng)用有重要的意義。 (3) 數(shù)據(jù)更新 Google Maps 以矢量地圖和高分辨率衛(wèi)星影像兩種數(shù)據(jù)源提供地圖服務(wù)，并由 Google 不定期進(jìn)行地圖更新，用戶可以同步享受最新地圖信息服務(wù)。 定位方法 移 動(dòng) 定 位 中 心 EOTD COD GPS 基于位置的付賬 基于位置的 信息 追 蹤 安 全 8 Google Maps 顯示相關(guān)理論 Google Maps 向用戶提供的地圖數(shù)據(jù)和衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，在客戶端上顯示的都是常見的柵格圖像。這兩套數(shù)據(jù)采用了相同的空間參考系統(tǒng)：基準(zhǔn)面為 WGS84，投影方式為墨卡托投影。根據(jù)縮放的詳細(xì)程度不同， Google Maps 提供了 共18 個(gè)縮放等級(jí)，其中 0 級(jí)縮放最詳細(xì)，不管是地圖數(shù)據(jù)還是衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)都采用了圖像切片技術(shù)，將各個(gè)縮放等級(jí)的全球數(shù)據(jù)分割成大小為 256*256 的 prig圖塊，而且這些圖塊的 URL 都是不變的。 參數(shù) v 為圖源數(shù)據(jù)版本．參數(shù) zoom 為縮放等級(jí)，取值范圍為 0~17。在普通地圖的 URL 中， X 為經(jīng)度方向斟片編號(hào)， Y 為緯度方向圖片編號(hào)， X、 Y 的取值范圍則為 0217zoom1；在衛(wèi)星地圖的 URL 中，參數(shù) t 是 “qrst”四個(gè)字符排列而成的字符串 表示衛(wèi)星地圖的圖塊編號(hào)。 Google Maps 的地圖和衛(wèi)星影像 數(shù)據(jù)預(yù)先參照金字塔模式按照不同的縮放等級(jí)分別存儲(chǔ)。通過簡單的 URL 預(yù)載入圖塊的方式獲得。為獲取某經(jīng)緯度圖塊的URL，就需要把經(jīng)緯度轉(zhuǎn)化為 X， Y 坐標(biāo)。 Google 地圖坐標(biāo)的計(jì)算公式 如 ()所示。 3 6 0 2*)1 8 0((in t ) 17 zoo mx ??? ? ????????????????????????????????? ?????? ?? ? z o o mply 1702**2 246t a nln( i n t )? （ ） 其中 PL 為圓周率； ? 為東經(jīng)，取值范圍為 180~+180 度； φ為北緯。 Google對(duì)普通地圖和衛(wèi)星地圖 使用了兩種不同的算法對(duì)其子圖片的位置進(jìn)行了編碼。 Android系統(tǒng) 相關(guān)類 Android 是一個(gè)包含操作系統(tǒng)、中介架構(gòu)層及應(yīng)用程序所產(chǎn)生出來的軟件堆棧架構(gòu)。由下而上，其核心為嵌入式 Linux 作業(yè)系統(tǒng)，向上搭配 Google 為Android 開發(fā)的類庫及 Android 運(yùn)行時(shí)，再配合應(yīng)用程序架構(gòu)，來開 發(fā)各種不同的應(yīng)用程序 [26]。 9 定位服務(wù)類 Android 包含了地理定位服務(wù)的包 android. location，它可以用來獲取當(dāng)前設(shè)備的地理位置，另外系統(tǒng)還為應(yīng)用程序提供了基于 GPS 和基 于網(wǎng)絡(luò)的定位服務(wù)。前者的定位數(shù)據(jù)來源于位置提供者 GPS_PROVIDER，它負(fù)責(zé)獲取 GPS 模塊的定位信息，一般用于設(shè)備自身的定位；后者的定位數(shù)據(jù)來源于位置提供者NETWORK_PROVIDER，它負(fù)責(zé)從網(wǎng)絡(luò)獲取其它設(shè)備或用戶的位置信息。android． location 中包含了下面一些比較重要的功能類 [27]如 圖 。 位置類 (Location)——用來代表程序中使用的某個(gè)位置，該位置包含經(jīng)度、緯度、標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間、高度、測量速度、方位角等內(nèi)容。 定位管理類 (Location Manager)——提供訪問定位服務(wù) 的功能，以實(shí)時(shí)獲取設(shè)備的位置信息。當(dāng)應(yīng)用程序定義了一個(gè) Location Manager 對(duì)象后，就會(huì)搜索系統(tǒng)中所有的 Location Provider，從中獲取最新的位置信息，還可以指定 Location Provider 內(nèi)位置數(shù)據(jù)的更新周期，及時(shí)獲取設(shè)備位置的變化信息。 圖 位置定位的相關(guān)類 位置提供者 (Location Provider)定位提供者的抽象類。定位提供者具備周 期性報(bào)告設(shè)備地理位置的功能。系統(tǒng)中有許多 Location Provider，它們提供了各種類型的位置信息。 Location Provider 既有系統(tǒng)默認(rèn)的 (如 GPS PROVIDER)，也可以根據(jù)應(yīng)用程序的需要自行定義。所有 Location Provider 都有各自的使用標(biāo)準(zhǔn)。 定位監(jiān)聽類 (Location Listener)．提供定位信息發(fā)生改變時(shí)的回調(diào)功能，但 必須事先在定位管理器中注冊(cè)監(jiān)聽器對(duì)象。 位置數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)類 (Criteria)使應(yīng)用能夠通過在 Location Provider 中設(shè)置的屬性來選擇合適的定位提供者 [28]。 地圖服務(wù)類 Android 平臺(tái)提供了 一個(gè) map 包 來支持基于地圖服務(wù)的應(yīng)用程序開發(fā)，它包含了一系列用于在 Google Maps 上顯示，控制和層疊信管理 監(jiān)聽位置服務(wù) 設(shè)置標(biāo)準(zhǔn) 打開或關(guān) 閉 獲取位置信息 提供定位服務(wù) Location 類 Criteria 類 LocationManager 類 LocationListener 類 LocationProviderr 類 10 息的功能類 ，如 圖 所示 。 圖 Google Maps 類 以下是其中比較重要的幾個(gè)類： 地圖類 (Map Activity)用于顯示 Google Maps 的 Activity 類，此類需要連接底層網(wǎng)絡(luò)。 顯示類 (Map View)用于顯示地圖的 View 組件，它必須和 Map Activity 配合使用。 控制類 (Map Controller)用于控制地圖的移動(dòng)。應(yīng)用程序用它來設(shè)置地圖的顯示方式。 層疊類 (Overlay)是一個(gè)可顯示于地圖之上的可繪制的對(duì)象。 提供地圖控制服務(wù) 提供地圖繪制服務(wù) 提供顯示地圖的組件 MapActivity 類 MapView 類 MapController 類 Overlay 類 11 3 終端軟件 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及相關(guān)技術(shù) 本章主要闡述了手機(jī)地圖服務(wù)系統(tǒng)的需求分析、功能模塊的設(shè)計(jì)、 系統(tǒng)流程和界面設(shè)計(jì)，并 對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程中所用到的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了介紹。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn) 本系統(tǒng)建立在 Android 平臺(tái)上，有以下特點(diǎn)： 開源性： Android 操作系統(tǒng)的核心基于 Linux 的，是典型的開源系統(tǒng)。 可擴(kuò)展性：滿足了手機(jī)用戶基本的地 圖服務(wù)要求，可進(jìn)一步擴(kuò)展系統(tǒng)的功能。 易用性：系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)簡單美觀，用戶不需要培訓(xùn)就可直接使用該服務(wù)。 開發(fā)環(huán)境需求 硬件環(huán)境 ： 由于 Android 開發(fā)需要使用 SDK（虛擬機(jī)），虛擬機(jī)需要 PC 空出一塊內(nèi)存來模擬 手機(jī)內(nèi)存卡（ 一般 500M）。所以 PC 本身的內(nèi)存應(yīng)不小于 1G。 軟件環(huán)境 : Eclipse 開發(fā)工具； JAVA 或以上； JAVA JRE6 或以上； ANDROID SDK。 需求 分析 手機(jī)地圖的主要功能是以圖形、文字的形式為用戶提供地圖服務(wù)，并提供友好、方便、快捷的操作界 面。 一個(gè)成功的 Android 應(yīng)用程序往往需要提供良好的用戶體驗(yàn)。良好的用戶體驗(yàn)體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)： (1)界面友好 用戶界面要簡潔直觀，并且易于操作。本系統(tǒng)中地圖能夠進(jìn)行放大、縮小和移動(dòng)； (2)快速響應(yīng) 快速處理用戶的輸入或請(qǐng)求，對(duì)于有些需要較多時(shí)問的應(yīng)用程序，可以在它處理時(shí)，給用戶一個(gè)提示，讓用戶知道程序還在運(yùn)行中； 12 (3)可擴(kuò)展性 車輛定位距更有價(jià)值的車輛監(jiān)控及控制還有一定距離，所以程序需要有足夠的擴(kuò)展性，為以后相應(yīng)功能的添加提供基礎(chǔ)。 可擴(kuò)展的功能包括， 界面的擴(kuò)展，位置查詢 ，導(dǎo)航功能，與主機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能 等。 系統(tǒng)功能模塊 系統(tǒng)旨在建立 Android 系統(tǒng)的地圖服務(wù)，主要有如下幾個(gè)核心功能模塊。利用 GPS 提供的定位服務(wù)，確定用戶目前在城市中所處的地理位置，將位置顯示在地圖上，并給出用戶當(dāng)前的地址和經(jīng)緯度，且能隨著位置的變化而實(shí)時(shí)更新，使用戶能實(shí)時(shí)得到最新、最準(zhǔn)確的位置信息 ， 如圖 所示 。 圖 定位系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖 系統(tǒng)總體流程圖 啟動(dòng)模擬器后， 系統(tǒng)首先打開 GPS 模塊得到當(dāng)前地理位置，然后將該地理位置轉(zhuǎn)換為可定位于 MAP 的地址。同時(shí)系 統(tǒng)初始化屏幕上的基礎(chǔ)視圖以供后續(xù)繪制。之后系統(tǒng)內(nèi)置控制器完成將所得地址具象化于地圖的過程。最后系統(tǒng)中的繪圖模塊完成將已定位的地圖繪于屏幕。緊接著實(shí)時(shí)刷新模塊啟動(dòng) 。界面實(shí)時(shí)更新。 整個(gè)流程如圖 所示 。 界面設(shè)計(jì) 程序啟動(dòng)后，屏幕上直接以 map 的形式顯示。當(dāng)前位置以綠色圖標(biāo)標(biāo)示，地圖可放大縮小及拖動(dòng)。隨著終端的移動(dòng)，地圖實(shí)時(shí)刷新。設(shè)計(jì)效果如圖 所示 。 定 位 系 統(tǒng) 數(shù)據(jù) 處理模塊 GPS接收模塊 MAP 繪制模塊 Android 系統(tǒng)自帶結(jié)構(gòu)，程序中以代碼調(diào)用調(diào)用。 將衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理為地 址值，以于 MAP 具象化。 程序調(diào)用Android 畫圖 API以將 MAP 繪于屏幕。 繪制基礎(chǔ)的容器視圖。 視圖初始模塊 13 圖 系統(tǒng)總體流程 圖 圖 用戶界面 效果 圖 啟 動(dòng) GPS 模塊 轉(zhuǎn)換為 MAP 地址 視圖初始模塊 控制器拿到當(dāng)前位置地圖 獲得經(jīng)緯度 當(dāng)前位置的 MAP 初始視圖 繪圖模塊 主頁面 刷新模塊 14 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù) 在 Android 平臺(tái)下開發(fā)手機(jī)地圖服務(wù)采用的關(guān)鍵技術(shù)如下 。 Android 權(quán)限的獲取問題 Android 安全中的一個(gè)重要的設(shè)計(jì)點(diǎn)是在默認(rèn)情況下應(yīng)用程序沒有權(quán)限執(zhí)行對(duì)其它應(yīng)用程序、操作系統(tǒng)或用戶的有害操作。這些操作包括讀 /寫用戶的隱私數(shù)據(jù) (例如聯(lián)系方式或 )，執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)訪問，保持設(shè)備活動(dòng)，等等。應(yīng)用程序的進(jìn)程是一個(gè)安全的黑盒子，它不能干擾其它應(yīng)用程序，除非給它聲明權(quán)限，現(xiàn)對(duì)權(quán)限的命名和獲取問題做下說明。 (1)權(quán)限命名 一個(gè)基本的 Android 應(yīng)用程序沒有與其相關(guān)聯(lián)的權(quán)限，意味著它不能做任 何影響用戶體驗(yàn)或 設(shè)備中數(shù) 據(jù)的有害操 作。在應(yīng)用 程序需要 時(shí)，可在AndroidManifest． xml文件中列舉一個(gè)或更多的 標(biāo)簽來聲明此權(quán)限。 例如：需要監(jiān)聽來自