【Android论文栏目提醒】:网学会员为广大网友收集整理了,基于Android的移动电子海图平台研究 - 毕业设计,希望对大家有所帮助!
分类号 密级——U D C 单位代码!Q151 基于Android的移动电子海图平台研究 齐胜利 指导教师 潘明阳 职称 副教授 学位授予单位 大连海事大学 申请学位级别 工学硕士 学科(专业) 航海科学与技术
论文完成日期 2012年6月 答辩日期 2012年6月 答辩委员会主席In partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Engineering by Qi Shengli (Navigation Science and Technology) Thesis Supervisor: Associate Professor Pan Mingyang June 2012 大连海事大学学位
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:本
论文是在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,撰写成硕士学位
论文 :基王△迪塑i鱼数整麴电王渔图垩台硒究==。
除
论文中已经注明引用的内容外,对
论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
论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或未公开发表的成果。
本声明的法律责任由本人承担。
学位
论文作者签名: 学位
论文版权使用授权书 本学位
论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研究生学位
论文的规定,即:大连海事大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位
论文的复印件和电子版,允许
论文被查阅和借阅。
本人授权大连海事大学可以将本学位
论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位
论文。
同意将本学位
论文收录到《中国优秀博硕士学位
论文全文数据库》(中国学术期刊(光盘版)电子杂志社)、《中国学位
论文全文数据库》(中国科学技术信息研究所)等数据库中,并以电子出版物形式出版发行和提供信息服务。
保密的
论文在解密后遵守此规定。
本学位
论文属于: 保密口在——年解密后适用本授权书。
不保密团(请在以上方框内打“√”) 敝储獬:音移卜鹕: 矧p 日期:2。
/z年‖月刀日.0 1 中文摘要 摘要 随着电子海图系统应用的推广和发展,用户对电子海图系统的功能、应用形式不断提出新的需求。
一方面用户需要电子海图简化其系统安装、维护以及海图数据和其他数据的更新过程,另一方面,用户对引航及监控管理等应用的系统移动性、便携性和灵活性有了新的需求。
基于PC的电子海图系统已经难以适应这些需求。
本文所研究的基于Android的移动电子海图平台是一种可运行于移动终端包括智能手机以及平板电脑的系统。
利用移动终端的通讯网络和便携性可以非常灵活地满足“后PC时代’’船舶导航、引航、船舶监控、港口管理、ⅥS交通管理、海事管理、航道管理、应急与搜救、船代与货代、船员培训等各种应用对电子海图系统新的需求. 本文针对智能手机与平板电脑的特点,基于Android操作系统,深入研究了移动电子海图平台的架构、功能模块、用户交互、设备接口及相关原则和规范,并最终完成了一套移动电子海图平台的原型系统。
归纳起来,本文的研究主要作了如下工作: 1.移动电子海图平台设计 通过针对船舶导航和船舶监控应用的系统需求分析及其结构化,设计了基于Android的移动电子海图平台的系统框架以及平台的软件结构;并对平台的各主要功能模块进行了详细设计,研究了平台中电子海图数据的组织、读取、解析、显示以及更新模式,研究了平台的外部设备接口以及基于移动网络的应用信息服务。
2.移动电子海图平台开发 根据移动终端以及触摸屏的特点进行了移动电子海图平台的UI以及海图应用操作的设计,并使用Eclipse+ADT进行了系统开发,利用Android官方开发包提供的接口函数完成了平台的各种功能,开发了一个基于Android的移动电子海图平台的原型系统。
关键词:Android;移动电子海图平台;移动终端;船舶导航;船舶监控 英文摘要 AB STRACT Wim the promotion and development of the ECDIS,users make new demands for the functions and application forms of the ECDIS.On one hand,users need to simplify the installation,the maintenance,the electronic chart data and other data update procedure of ECDIS,and on the other hand,users also have new demands of the mobility,portability and flexibility to the system function of piloting and monitoring.ECDIS based on PC call hardly meet these demands.The research on A mobile electronic chart platform for Android of this study is a platform that Can be installed and operated on mobile terminals include smart phone and tablet PC.Byusing communication networks and portability of the mobile terminal,this mobileelectronic c_hart platform Can flexibly meet the needs of ship navigation,piloting,vessel monitoring,port management, VTS management,maritime management,channel management,emergency search and rescue,ship agency,freight forwardingand CleW training to ECDIS in‘叮1le post-PC era”. By using the features of smart phone and tablet PC,this study base on Androidsystem.After deep research on the function module,the framework,the userinteractions,the device interface,the relevant principles and norms of the ElectronicChart platforill,this study developed a prototype system of mobile electronic chanplatform. To sum up,this study did following works: 1.Mobile Electronic Chart Platform Design Through structured and system requirements analysis of ship navigation andvessel monitoring applications,this study designed system framework and sottwarearchitecture of the mobile electronic chart platform based on Android system,anddetailed designed each function module.This study did research on the organization,the reading,the resolving,the display and the update mode of the electronic dhandata on the platform.This study also did research on the external device interfaceand other application information services based on mobile network. 2.Mobile Electronic Chart Platform Development According to the features of the mobile terminal and the touch screen,this studydesigned mobile electronic chart UI and chart application operations.This study useEclipse+ADT(Android Development Tools)for system development and completed 英文摘要each system function of the platform by using interface functions of Android officialdevelopment kit,and finally devdoped a prototype system,of mobile electronicchart platform based on Android.Key Words:Android;Mobile Electronic Chart Platform;Mobile Terminals;ShipNavigation;Vessel Monitoring 目 录 目 录第1章绪论……………………………………………………………………………1 1.1研究背景………………………………………………………………………….1 1.2研究意义……………………………………………………………………….1 1.3研究现状………………………………………………………………………..2 1.4本文工作……………………………………………………………………….5第2章移动电子海图平台开发环境………………………………………………..7 2.1 Android系统简介……………………………………………………………7 2.2 Android系统架构………………………………………………………………8 2.3 Android应用程序组件………………………………………………………1 0 2-3.1活动(Activity)…………………………………………………………………………。
11 2.3.2服务(Service)…………………………………………………………………………….12 2.3.3广播接收器(Broadcast Receiver)…………………………………….13 2.3.4内容提供器(Content Provider)……………………………………….13 2.4开发环境………………………………………………………………………13 2.4.1开发环境选择…………………………………………………………l 3 2.4.2开发环境搭建………………………………………………………..14 2.5本章小结…………………………………………………………………….16第3章移动电子海图平台设计……………………………………………………17 3.1需求分析及其结构化…………………………………………………………17 3.1.1需求分析………………………………………………………………17 3.1.2结构化用例分析……………………………………………………。
18 3.2系统框架…………………………………………………………………….19 3-3海图显示模块设计………………………………………………………….21 3.3.1海图解析………………………………………………………………21 3.3.2坐标转换………………………………………………………………22 3.3.3海图显示………………………………………………………………24 3.3.4船舶标绘………………………………………………………………25 3.4船舶导航模块……………………………………………………………….26 3.4.1内置GPS接口…………………………………………………………………………26 3.4.2蓝牙接口………………………………………………………………29 3.5船舶监控模块设计………………………………………………………….33 3.6船舶管理模块设计……………………………………………………………34 3.7海图管理模块设计……………………………………………………………34 3.8本章小结…………………………………………………………………….36 目 录第4章移动电子海图平台实现……………………………………………………37 4.1移动电子海图平台UI实现……………………………………………….37 4.1.1 UI设计原则……………………………………………………………37 4.1.2操作手势设计…………………………………………………………..37 4.1.3主界面设计……………………………………………………………..42 4.2功能实现………………………………………………………………………44 4.2.1海图管理功能实现…………………………………………………..44 4.2.2海图位置跳转功能实现………………………………………………45 4.2.3船舶定位功能实现…………………………………………………….46 4.2.4船舶动态信息管理功能实现…………………………………………47 4.3本章小结………………………………………………………………………49第5章总结与展望…………………………………………………………………50 5.1
论文工作总结……………………………………………………………….50 5.2未来工作展望………………………………………………………………..50参考文献:……………………………………………………………………………。
52致谢……………………………………………………………………………………………………………55 基于Android的移动电子海图平台研究 第1章绪论 究背景 年来,电子海图系统已经从最初面向船舶导航的应用,逐步向航海、航运领域的其他应用扩展,包括引航、船舶监控、港口管理、Ⅵs交通管理、海事管理、航道管理、应急与搜救、船代与货代和船员培训等各种应用。
随着电子海图系统应用的推广和深入,用户对电子海图系统的功能、应用形式不断提出新的需求。
一方面是简化系统安装、维护以及海图数据及其他数据的更新过程,另一方面是引航及监控管理等应用对系统的移动性、便携性和灵活性的需求。
目前,基于PC的电子海图系统已经难以适应这些新的需求。
因此,本文将研究一种基于Android的移动电子海图平台,该平台可运行于移动终端包括智能手机以及平板电脑,可利用移动终端的通讯网络、便携性、灵活性,很好 “地满足“后PC时代”各种海图相关应用对电子海图平台移动互联的需求。
1.2研究意义 目前,不论是国际航线还是国内航线或内河航行的船舶都必须按照IMO和交通运输部海事局规定的吨位和时间表要求相继强制安装ECDIS(ElectronicChart Display and Information System)或者ECS(Electronic Chart System)系统。
然而在我国内河中,还有相当多私营的小型船舶不在强制安装ECDIS和ECS系统的范围内。
让这些小型船舶再去自主地购买、安装和维护一套昂贵的ECDIS或ECS系统显然是不现实的。
然而,如果能够利用他们手里已有的移动设备(智能手机或平板电脑)来运行电子海图系统兼用船舶导航,那么对于船东来说将是一条可以减少投入又能保障船舶航行安全的廉价可行的方案。
对于航道管理部门来说,这也是一条能够让为数众多的小型船舶实实在在地享用我国正在全面铺开的数字航道建设成果,保障内河航运通畅的有效途径。
除了导航之外,基于手持移动设备的电子海图系统还能够在即将到来的后PC时代,为引航、船舶监控、港口管理、ⅥS交通管理、海事管理、航道管理、应急与搜救、船代与货代以及船员培训等各种应用提供更加灵活和便捷的服务。
研究和开发能够在智能手机和平板电脑等手持移动终端运行的移动电子海图平台能够为各种基于移动互联的航海应用奠定坚实的基础,其不仅代表着电员培训等各种应用中。
随着各种应用新的需求的不断提出,以及作为电子海图系统支撑的计算机、信息领域新技术的出现和发展,电子海图系统的技术、功能以及表现和应用形式也必将不断地发展和进化。
在过去的30年时间里,以多种形式出现的个人电脑(PC)已经成为人们主要的计算设备。
电子海图系统也不例外,几乎都是基于PC机进行设计和运行。
然而,现在智能手机和平板电脑的兴起已经开始威胁并侵蚀个人电脑的支配地位,并引发人们关于“后PC”时代最终降临的讨论。
随着人们越来越依赖网络:从购物到社交和工作,人们需要随时随地都能获取计算服务,智能手机和平板电脑则很好地满足了这种无缝使用计算设备的需求。
统计数据表明PC行业正面临衰退:PC业务的利润逐年下降,现在降到不到5%。
而另一方面随着移动互联网的普及,智能手机和平板电脑销量得到飙升。
基于Android的移动电子海图平台研究美国市场调查公司IDC一份调查报告指出:2011年全球智能手机出货量将超过4.5亿。
2011年全球平板电脑出货量为4800万台,而2012年预计全球品牌平板电脑出货量将达到9510万台,智能手机和平板电脑加起来的出货量将会超过个人电脑的出货量。
革命在于移动,人们的首选计算设备开始从PC机转向智能手机或平板电脑这样的手持设备,手持设备会变成用户的信用卡、照相机、资料库、工具箱,将会在他们的生活和工作中扮演越来越重要的角色。
一个时代的终结,意味着一个新的时代到来,苹果和Google等致力于移动互联网领域的公司正在取代微软、英特尔、惠普、戴尔等以传统PC为主营业务的企业而成为了这个新时代的领头羊。
苹果的IOS系统和Google的Android系统已经成为了目前智能手机和平板电脑的最主要的操作系统。
相对lOS系统的封闭,Android系统凭借着免费、源代码开放的特性以及Google努力为之营造的绿色生态圈,而逐步发展。
Android系统虽然起步较晚,但从2007年开始只用了短短5年的时间,现在已经占据了全球智能手机市场超过50%的份额,而苹果的IOS,则占到19%。
在2011年11月16目的“These Go To Eleven”发布会上,Google宣布Android设备激活量已经达到了2亿台,差不多一天激活数达到55万台,比起11年6月份的数字多了每天5万台,比起5月份的40万台则增加了15万台。
这个数字显示了Android设备增长强劲,也将在未来的智能手机和平板电脑中占据相当大的市场份额。
这也是为什么本文选择Android作为移动电子海图平台研究的底层操作系统的原因。
随着后PC时代的来临,基于手持移动终端的各种行业应用的研究也正在全面展开。
在与电子海图系统对应的地图应用GIS领域,移动导航、移动GIS已然成为了新的研究热点。
国内外一些知名的GIS企业,相继提出了各自的移动GIS解决方案。
从国外来看,ArcPad是ESRI公司研制开发的一款运行于PDA上的轻量级移动GIS解决方案,其主要用于数据的野外采集、无线网络的上传下载数据等。
ArcGIS Mobile是ESRI公司又一款移动GIS解决方案,主要依赖于SmartPhone、PocketPC、Tablet PC等一系列设备,可以支持无线访问中央GIS网络服务器中的实时数据。
2011年2月,ESRI公司发布了ArcGIS mobile系列移动硬应用开发套件,其中的ArcGIS mobileAPI forAndroid为开发Android智 第1章绪论能平台的导航应用软件带来了极大的方便【51。
Maplnfo公司的MiAware是在Maplnfo桌面Web GIS的基础上,推出的针对移动GIS的新技术,而MapXMobile是运行于Pocket PC的MapX平台,可进行二次开发,在此基础上开发的软件可以直接运行于Windows CE操作系统平台之上【6】。
Autodesk公司的MapGuide Onsite是运行于WinCE操作系统之上的,为用户提供不同层次的移动解决方案,其本质是利用WebGIS服务器和移动终端的无线通信,移动终端通过Java Serverlet向数据库中心请求数据,服务器在不影响结果质量以及交互性的前提下返回适应移动终端的屏幕大小的结果。
Intergraph公司的IntelliWhere移动解决方案,能够为用户提供实时的位置服务,并可以上传下载某一区域的属性信息。
在国内,北京超图公司研制了一款嵌入式GIS开发平台eSuperMap,支持Windows CE、Pocket PC、Palm.size PC、HandHeld PC等多种平台,可为户外作业提供地图的浏览、查询、搜索、分析、量算、编辑等功能,并能够提供专题图的功能。
eSuperMap能够在移动设备上开发出具有GPS定位功能、数据采集与编辑功能、各种GIS查询与分析功能的应用系统,并且能与服务器进行无线通讯,作为服务式GIS的客户端,其特点是功能强大、开发方式灵活、定制能力强、资源消耗低、运行效率高,广泛应用于数据采集、设施管理和车辆监控等领域【.71。
北京灵图公司的SmartlnHand是一种手持导航产品,通过附加的定位设备,可进行自主导航、轨迹记录、语言提示等功能,可以满足公众地理信息以及定位信息的需求。
北京慧图的PocketMap是基于Windows Mobile平台开发的嵌入式GIS/GPS系统,可应用于地物采点、林业普查、地籍调查、路况管理、警务管理、野外军事工程等。
南京跬步公司是移动GIS开发平台及解决方案提供商,其移动终端的产品包括支持OGC服务标准的UCMAP、支持本地数据的GridGIS Mobile、支持Google Maps API的移动GIS开发平台等等。
此外还有武汉吉奥公司的GeoMobile、武汉中地的MapGIS.Embedded、天夏科技的XPad、北京冠图的手机地图、成都鼎星航点的MobileGIS、青岛卓尔的移动信息化产品、北京诺维嘉的移动图宝、北京合众思状的集思宝等等。
可以说,国内外近几年移动GIS的发展非常迅猛,移动GIS产品的应用研究朝气蓬勃。
然而,作为海上/水上领域的GIS系统,电子海图系统在移动终端 4 基于Android的移动电子海图平台研究上的应用研究则相对落后。
已经出现的移动电子海图系统的相关产品寥寥无几。
iNavX是一款可以运行于〕Phone和mad的基于美国官方NOAA栅格海图的移动海图应用软件,包含了航线制定、通过TCP/IP连接GPS/AIS设备以及控制自动舵等功能【8】。
总部设于意大利的国际两大游艇用海图公司之一的NavionicsSPA也分别针对苹果的IOS和Google的Android推出游艇级的移动海图应用【91,可以提供航线设计、航线跟踪、航迹保存与分享、海图下载、潮汐和海流等功能。
EarthNC公司今年也分别推出运行于IPhone和Pad以及Android移动设备的海图应用,实现了所有美国海图的更新、航线设计、航线监视以及气象信息叠加、离线服务等功能【101。
在国内,基于智能手机或平板电脑的移动电子海图系统的研究以及成熟产品还尚不多见。
从已有的移动电子海图系统来看,大多是采用栅格海图的轻量级应用,注重于海图的显示和船舶的定位,难以实现航行报警等只能基于矢量海图数据的分析功能,目前大多是用于游艇或者小型船舶的导航。
· 当今Android的发展非常迅猛,从2008年的Android 1.1到2009年的Android1.5、Android 1.6、Android 2.0到2010年的Android 2.2和Android 2.3,系统的性能不断提升。
2011年2月Google推出了针对平板电脑的Android 3.0,至7月更新到3.2版本。
2011年10月19日Google在香港发布了Android 4.0版本,这是一个统一用户界面的版本,同时支持智能手机、平板电脑、电视等设备,‘也更好地解决了Android设备系统分化的问题,在之后的移动终端系统竞争中占据更有利时机和优势。
本文基于目前主流且发展势头迅猛的Android智能移动终端操作系统进行移动电子海图平台的研究和开发将填补目前国内相关研究的空白,不仅具有重要的应用价值而且具有推动电子海图系统相关学科发展的理论意义。
1.4本文工作 针对电子海图系统的功能需求,结合智能手机与平板电脑的特点,分析主流手持移动设备操作系统Android的系统架构、应用组件和开发配置,搭建基于Android的开发环境,深入研究移动电子海图平台架构、功能模块、用户交互、设备接口及相关原则和规范,最终完成了一套移动电子海图平台的原型系统。
归纳起来,本文的研究主要作了如下工作: 第1章绪论 1.移动电子海图平台设计 通过针对船舶导航和船舶监控应用的系统需求分析及其结构化,设计了基于Android的移动电子海图平台的系统框架以及平台的软件结构;并对平台的各主要功能模块进行了详细设计,研究了平台中电子海图数据的组织、读取、解析、显示以及更新模式,研究了平台的外部设备接口以及基于移动网络的应用信息服务。
2.移动电子海图平台开发 .