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第 11 卷 第 2 期 北京工业职业技术学院学报 №. 2 Vol. 11 2012 年 4 月 JOURNAL OF BEIJING POLYTECHNIC COLLEGE Apr. 2012 基于
Android 平台的 GPS 定位系统 郭 蕊 ( 北京工业职业技术学院 信息工程系 ,北京 100042)摘 要:
Android 是目前发展最快、最具市场前景的智能操作系统。
从 GPS 应用的系统需求着手, 建立基于
Android 平台的 GPS 系统,对各主要功能模块进行了详细的研究和分析。
结果表明,系统设计合理,便于在不同平台间移植和升级, 具有广阔的应用前景。
关键词:
Android; 全球定位系统; 网络协议中图分类号:P228. 4 文献标识码:A 文章编号:1671 - 6558(2012)02 - 54 - 05 Design and Implementation of GPS Positioning System Base on
Android Platform Guo Rui ( Department of Informationg Engineering,Beijing Polytechnic College,Beijing 100042,China)Abstract:
Android is the fastest growing and mostmarket prospects intelligent operating system. Begin on system re- thequirements of GPS application, GPS system base on
android is designed. Main modules of this system are ana- andlyzed in detail. The result shows that the is proved to be designed fairy, easy to port and upgrade in differentplatforms . It will be widely used in the future.Key words:
android; global positioning system; netwok protocol0 引言 设备操作系统,它不仅仅是一个手机系统,更是一整 随着全球定位系统( GPS: Global Positioning Sys- 套包含硬件的解决方案,选择该系统,也就意味着选 〔1〕tem) 的迅速发展,越来越多的研究机构致力于 GPS 择了丰富的硬件产品及丰富的研发资源 。
鉴于的应用研究,将其广泛用于各个方面。
当前的 GPS
Android 的优势以及 GPS 的广泛应用,众多研究者定位系统主要采用单片机, windows mobile ( CE) 和 把目光投向了
Android 和 GPS 的结合,力求使 GPSLinux 的方式。
但是,单片机功能单一,几乎无扩展 以其更简单地方式应用于人们的日常生活 , 因此如 无法支撑第三方软件; 而 windows mobile( CE) 操性, 何在
Android 平台中开发 GPS 定位系统成为了目前 〔2〕作性、交互性不高且系统成本较高; Linux 则开发难 的一个研究热点 。
度较大。
Android 操作系统是目前最为火热的手持 本文从 GPS 定 位 系 统 的 实 用 化 角 度 出 发,在收稿日期:2012 - 01 - 10项目项目:2011 年北京工业职业技术学院青年基金课题( BGZYQN201120) 。
作者简介:郭蕊( 1983 - ) , 河南平顶山人, 女, 工学硕士,讲师,主要从事学生管理与通信网络的研究工作。
第2 期 郭 蕊: 基于
Android 平台的 GPS 定位系统 55
Android 平台下以一种简单快捷的方式获取位置信 卫星星历、钟差、导航电文和其它控制指令等,依靠息。
在系统中,采用自上而下的模块设计,通过 GPS 注入站注入到相应卫星的存储系统,并检测注入信 〔4〕模块获取 GPS 信号,并通过数据采集处理模块对接 息的正确性 。
收到的 GPS 信号进行封装处理,实现了数据传输的 用户设备部分是直接面向用户的部分, 主要是适应性。
通信模块能够准确地将数据发送传输, 并 接收 GPS 卫星发射的信号,以获得必要的定位信息 〔5〕在后台服务器显示,为今后的监控应用提供了扩展 和观测量,并对数据处理、解算以完成定位工作 。
功能。
GPS 具有全天候、全球覆盖、定位精度高、快速1 GPS 原理 高效等特点,对人类活动的影响极大,应用价值极 GPS 定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬 高。
它可以从根本上解决在地球上的导航定位问间位置作为已知的起算数据,采用空间距离后方交 题,以其简便的观测、精密的全球定位、优异的实时 ,会的方法 确定待测点的位置 。
性 丰富的功能 良好的抗干扰性能 极强的保密性 、 、 、 GPS 系统包含 3 大部分: 空间星座部分、地面监 等特点, 满足了不同用户的需求,使其获得了广泛的 〔6〕控部分和用户设备部分。
空间星座部分由 24 颗卫 应用 。
星组成,均匀分布在 6 个轨道面上,每个轨道面有 4 2
Android 平台下 GPS 定位系统的设计方案颗卫星,同时位于地平线以上的卫星数目随时间和 2. 1 整体设计方案地点而异,至少为 4 颗,最多为 11 颗。
GPS 卫星的 该系统应适用于所有采用
Android 系统的移动空间配置,保证了任何时刻, 任何地方均可以同时观 终端,系统可靠并且易于改进及升级,具备一定的可测到至少 4 颗卫星。
每颗卫星装有 2 台铷钟和 2 台 扩展性。
在设计上采用客户端 服务器的模块化方铯钟( 1 台工作, 台备用) , GPS 卫星提供高精度 3 为 法,利用 JAVA 编程在
Android 开发平台中运行程 〔3〕的时间标准 。
序,创建跟踪读取 GPS 信息获取用户的位置信息, 地面监控部分包括 1 个主控站、 个注入站和 5 3 将其存入后台服务器,并显示在 map 中。
重点解决个监测站,设有 GPS 用户接收机、原子钟、进行数据 GPS 信号的数据采集和信息处理,以及如何和通信初步处理的计算机和收集当地气象数据的传感器 , 模块建立连接发送位置信息。
系统结构如图 1 所而监测站获取卫星观测数据并将这些数据传送至主 示,主要包含前端系统和后端服务系统 ,监控系统可控站,并由主控站对地面实行全面控制 ,推算和编制 做扩展使用,本文不做详细说明。
图1 系统结构图 前端系统主要是客户端,包含 GPS 模块,数据 模块中的 GPS 信 号; 通 过 数 据 处 理 模 块 对 获 取 的采集处理模块以及通信模块,如图 2 所示。
其中,数 GPS 信号进行数据封装使其适应于网络传输协议;据采集模块集中采用
Android 的 API 模块,获取 GPS 通信模块最终将已处理完成的数据传输至服务器 。
56 北 京工业职业技术学院学报 第 11 卷 图2 前端系统组成后端服务器系统将数据存储记录, 以供 GPS 位置服 代码编写环境选择了 JAVA 开发中广泛使用的开源务,通信服务,地图服务,WEB 服务等。
IDE: Eclipse。
通过界面调用 GPS 设置类的方法,将2. 2 软件实现 GPS 监听器注入。
当 GPS 坐标满足设定情况下数 整体软件实现使用 Andriod 2. 3. 3 操作系统。
据反馈到界面进行显示,同时数据监听调用通信类由于希望更多的利用 Google 提供的服务, 开发环境 的方法将坐标值通过无线网络发送 ,如图 3 所示。
SDK 选择的是与 Andriod 2. 3. 3 对应的 Google APIs。
图3 系统编程实现 编程中将 GPS 模块和数据采集模块相结合, 利 这里的处理包括两部分: 一个是更新界面上的坐标用
Android 提供的 API 从平台的 GPS 模块,获取设 数值和地理位置数值; 另一个是调用通信模块的处备当前位置。
主要包括 3 个功能函数和一个监听 理,将坐标值发送到服务器端。
器: 数据处理模块将数据封装后送至通信模块传 ( 1) 设置 GPS 参数: openGPSSettings( ) ; 输,因此编程中将数据处理和通信模块结合实现为 ( 2) 获取最新的 GPS 坐标位置: getLasGpsModel 软件提供与服务器之间的通信服务。
其中,通信协(); 议采用超文 本 传 输 协 议 ( HTTP: HyperText Transfer ( 3) updateWithNewLocation( Location location) ; Protocol) 。
主要采用 2 种方法: ( 4) GPS 监听器: LocationListenerll new Loca- ( 1) 构建通信消息内容模型: CreateMsg ( Loca-tionListener( ) 。
tion location) ; 工作流程是: 首先打开系统的实用 GPS 设置; ( 2) 发送消息: SendMsg( ) 。
然后在获取最新坐标的时候, 将重新构建过的 GPS 当 GPS 定位模块获取到新的坐标时, 即调用本坐标监听器注入到软件中。
当 GPS 坐标发生变化 模块的构建消息模型方法, GPS 数据构建成本软 将时候,监听 器 即 可 获 取 该 坐 标 数 值, public void 在 件所需要的格式,然后在调用消息发送方法来发送onLocationChanged( Location arg0) 方法中进行处理。
数据到远程的服务器。
第2 期 郭 蕊: 基于
Android 平台的 GPS 定位系统 573 实验结果及效果分析 同时,
Android 界面中使用 XML 语言来描述界3. 1 界面设计分析 面的布局和构成, 使用的字符串值均在 xml 文件中 本系统的界面本着简单明灵活的设计理念,如 定义的,如果需要修改界面某些控件的名称 ,仅仅修图 4 所示,上方文本框显示本系统的经纬度坐标值 改此文件就可以达到目的,创造了良好的修改和管和本地地址( 街道和城市地标名称等 ) ; 下方的开始 理环境,使系统在应用方面更便捷。
按钮为开始 GPS 定位; 退出按钮为退出当前应用。
图4 系统界面 软件测试结果及分析3. 2 设备和定位系统联合调试,测试结果显示,可以在服 测试中,采用索爱 Z1i
Android 智能手机加载本 务器的地图上监控到车辆实际的位置,能够较好地系统程序,通过 HTTP 协议将位置信息反馈给 dell 实现 GPS 定位功能。
系统实际显示效果如图 5 所服务器,在某单位车辆实验场实际环境中使用车载 示。
图5 系统测试结果 其中,背景地图使用了卫星影像,上方为地图操 迹。
,作工具 左上方为地图放大级别标尺 。
地图上的圆 在本系统的设计中,充分考虑了
Android 系统形图标为当前车辆位置。
车辆位置会随着车辆的运 易扩展性和高效率等优点,集中使用了
Android 系动实时变化图标后面的蓝色 线条为车辆行驶的轨 统各接口 API 模块,使系统从开发效率和运行效率 58 北 京工业职业技术学院学报 第 11 卷上都有较大的提升,并能够稳定运行于所有
Android 终端发送命令也预留了相应的衔接端口,具有一定系统,具有很强的适应性,在一定程度上满足了人们 的扩展性。
该实现方案完全能够满足 GPS 定位的对位置的需求。
同时,本系统可有效地运用于车辆 需求,系统运行良好, GPS 应用的扩大及普及提 对监控,并为其它应用提供了相应的接口 ,具有可扩性 供了一定的参考价值。
和可维护性。
参考文献4 结论 〔 公磊, 1〕 周聪. 基于
Android 的移动终端应用程序开发与研 GPS 全球定位系统现在正被应用于全世界范围 2008( 8) : 85 - 89. 究〔 . 计算机与现代化, J〕 〔2〕刘正,陈强. 基于
Android 的 GPS 应用中的研究与开发的工具导航、地理定位、时间精调以及武器精密制导 2010( 11) : 15 - 16. 〔 . 中国西部科技, J〕等各领域。
随着 GPS 技术的进一步发展, GPS 的应 〔 邱致和. GPS 原理与应用〔 . 王万义, 北京: 电子工 3〕 M〕 译.用对我们日常生活的影响越来越大, 甚至会改变我 业出版社, 2002.们的生活方式 。
Android 操作系统以其强大的功能 〔 公磊, 4〕 周聪. 基于
Android 的 GPS 测量系统开发〔D〕 南 .及开发资源赢得了越来越多人的亲赖。
因此, 本文 昌大学, 2008.采用 google 的
Android 平台,依据网络传输协议 HT- 〔 鲍雍荣. GPS 软件接收机的 C_Matlab 实现〔D〕 上海交 5〕 .TP,将实时获取的位置信息通过数据的处理发送至 通大学, 2007.服务器,并存入数据库用以记录用户去过的位置 ,可 〔 宋延昭. 嵌入式平台开发及在 GPS 中的应用〔D〕 北京 6〕 .用于监控及调度等。
测试分析结果显示,本文的设 邮电大学, 2006.计方案简单有效,可适用于
Android 系统的移动终 ( 责任编辑: 刘莉宏)端,使成果具有很大的适应性,并且为服务器向移动 棹棹棹棹棹棹棹棹棹棹棹棹棹棹棹棹棹棹棹棹棹棹棹棹棹棹棹棹棹棹棹棹棹棹棹棹棹棹棹棹棹棹棹棹( 上接第 53 页)3. 7 本安电源设计 参考文献 多接口通讯管理器本安电源主要为各本安通讯 〔 刘耀东. 我国煤炭工业的现状、 1〕 问题及其调整对策〔 . J〕 2008, 11) : 5 - 13. 中国能源, 30(接口提供电源,从而使各通讯接口实现本安特性 。
〔 陈铁军. 基于 RS485 的总线集散式测控系统的研究〔 . 2〕 J〕根据实际测量, 各通讯接口在 5V 供电时,总的工作 2008, 1) : 72 - 73. 微计算机信息, 24(电流在 110 ~ 157mA 左右,电源功耗不大。
因此多 〔 谭鹏辉, 3〕 白宏峰. 井下辅助运输机械化探讨〔 . 煤炭工 J〕接口通讯管理器的本安电源不需要采用截流型保护 2006( 12) : 77 - 78. 程,电路,只需要采用限流型保护就可以了 ,本文采用了 〔 许焰, 4〕 汪劼,朱善安. 基于 CAN 总线的数据采集和控制系DC / DC 隔离电源 安全栅电路来实现的,本安电源 2007, 2) : 59 - 61. 统〔 . 机电工程, J〕 2(开路电压 5V,短路电流 500mA。
〔 单亚娟. TMS320F240DSP 处理器在电动机微机保护装置 5〕4 结论 设计中的应用〔J〕 电力系统及其自动化学报, . 2003,15 本方案可实现 RS485、CANBUS、调制解调器、以 ( 1) : 67 - 69.太网接口之间的互联,实现本安信号和非本安信号 〔 阳宪惠. 现场总线技术及其应用〔 . 北京: 清华大学出 6〕 M〕 版社, 2008.的隔离,适用于煤矿井下具有上述接口的电气设备 , ( 责任编辑: 刘莉宏)的互联 扩大了接口的应用范围。
具有稳定、可靠、便于维护的特点。