游行业中嵌入式移动导航设备应用需求分析报告.docx

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游行业中嵌入式移动导航设备应用需求分析报告

《信息系统分析与设计》作业

嵌入式移动导航设备在旅游行业中应用需求分析报告

教学点名称：

XXXXX

学生学号：

学生姓名：

1.引言

目的

移动GIS作为GIS领域内的前沿科技之一，已经受到大多数业内人士的关注。

虽然GIS技术已经广泛地应用在生产、生活领域中，但到目前为止，还没有专业人士进一步将移动GIS技术与旅游业的发展相结合，没有应用到旅游行业中，对其进行系统的研究与分析，研发出相应的产品。

虽然，目前在大量的手机中嵌入了GIS软件，但其实现的功能毕竟是受到限制的，根本无法满足我们的需求，尤其是应用在旅游行业中。

因为，普通的手机几乎没有任何运行移动GIS系统的理由：

CPU一般无法承担对海量数据的移动计算任务，小容量的内存也无法加载复杂的移动GIS软件。

但是，移动GIS毕竟将成为今后市场的主体，如果能将移动GIS技术更好地应用在旅游行业中才是真正的服务于大众的GIS，因此，在旅游行业中应用移动GIS技术同样意义非凡。

由此可见，未来的中国移动GIS市场的潜力是相当巨大的。

将移动GIS技术的实用性和时效性良好的应用到旅游行业中，以便为旅游业提供更加人性化的服务，从而也带来更大的经济效益，促进我国旅游行业的健康发展！

本文使用规范化术语，重点描述基于嵌入式的移动GIS终端的需求分析以及移动GIS应用软件的功能设计。

主要目的是作为软件开发人员进行设计的依据，以及作为项目将来维护、测试和验收的依据。

本说明书的读者主要是项目委托单位技术管理人员、项目的最终用户、项目开发人员、项目管理者以及将来项目维护人员。

范围

产品名称：

嵌入式移动GIS

软件名称：

基于嵌入式移动GIS应用软件

产品功能：

实现个人旅游助理、定位导航功能

委托单位：

自拟

开发单位：

电子科技大学计算机学院

该项目根据委托单位的需求进行开发设计，委托单位需求的完整性、可行性、可操作性、一致性以及双方的配合将关系到整个项目能否顺利进行。

定义、缩写词、略语

移动GIS：

移动GIS（MobileGIS）是建立在移动计算环境、有限处理能力的移动终端条件下，提供移动中的分布式的、随遇性的移动地理信息服务的GIS，是一个集GIS、GPS、移动通信（GSM/GPRS/CDMA）三大技术于一体的系统。

它通过GIS完成空间数据管理和分析，GPS进行定位和跟踪，利用PDA完成数据获取功能，借助移动通信技术完成图形、文字、声音等数据的传输。

移动GIS分类：

有狭义和广义之分。

狭义的移动GIS可定义为运行于移动终端具有桌面GIS功能的GIS系统，它不存在与服务器的交互，是一种离线运行模式。

广义的移动GIS是一种集成系统，是GIS、GPS、移动通信、互联网服务、多媒体技术等的集成，它必须承载在一定的载体上才能提供给最终用户。

GPS：

GPS包含空间GPS卫星、地面上监控站和GPS信号接收机。

GPS信号接受器以测量无线电信号的传输时间来测量GPS信号接收器距卫星的距离，即可计算出GPS信号接受器所在位置的三维空间坐标值。

只要GPS信号接收器接收到空间24颗卫星中的任意3颗以上的卫星信号，其内部微处理器就可以将卫星的三维坐标（经度、纬度、高度）转换为矢量坐标，并精确计算出移动物体的即时位置。

移动计算：

移动计算就是使得计算机或其他信息设备在没有与固定的物理连接设备相连的情况下能够传输数据。

无线接入技术：

是移动GIS的传输介质，它将移动GIS终端与空间信息服务器连接起来，实现上传用户请求，下达服务器的响应，为用户随时随地获取所处位置提供的各项服务。

而现代移动通讯主流技术主要有三类：

GSM、GPRS、CDMA。

无线访问技术：

是通过无线网络将信息和服务从服务器端传输到移动终端上的技术。

移动数据库：

是指支持移动计算环境的分布式数据库。

数据一致性：

在数据库系统中，一致性是就是指在一个事务结束之后，必须使所有的数据都具有一致的状态。

现如今移动数据库正在大力的发展中，要理解移动情形下的数据一致性，就必须先要了解移动数据库。

MC：

MobileClient（移动客户机）。

MSS：

MobileSupportStation（移动支持站点，有通信接口）。

FH：

FixedHost（固定主机，没有无线通信接口）

参考资料

（1）《GB8566-2001计算机软件开发规范》。

（2）《GB8567-1988计算机软件产品开发文件编制指南》

（3）《GB/T11457-1995软件工程术语》

（4）《GB/T9385-1988计算机软件需求说明编制指南》

2.项目概述

自驾车和背包族游客等自助型游客，其最大的特点就是随意性较强，且往往独立行动，没有固定行程和路线，对于区域范围较大且环境较为复杂的旅游地，管理上存在一定的困难。

在旅游活动中，一方面这类游客需要得到各种信息支持以及旅游管理部门的帮助，另一方面旅游管理部门出于管理和安全考虑希望及时掌握其旅游动向，以确保他们的安全。

通过移动GIS的定位和传输等功能可以将两者沟通，形成服务链接。

游客可以通过定位系统确定方位，通过电子地图和路径搜索选择合适的旅游线路，也可以根据移动GIS终端获得的实时交通情况信息来选择路线；通过三维虚拟动态影像功能可以将旅游区地形地貌、景观特色、名胜古迹的背景知识和道路系统的总体情况以图像的方式生动直观地展示给旅客，便于游客对旅游区的综合了解和对整个游程的规划；通过实用工具查询城市天气预报、公交线路/站点等实时信息，以为出行提供更大的方便。

1.1产品描述

基于嵌入式移动GIS体系结构

移动GIS体系结构主要由移动终端、服务器端的相关设备、无线通讯设备、空间定位设备等四部分组成，体系结构图如图2-1：

图2-1移动GIS体系结构图

无线网关的功能主要是解决移动GIS不能处理的数据，由于移动GIS是基于嵌入式体系，其计算能力和存储能力都相对PC机较弱些，如果强行将所有的运算和存储都放在移动GIS上进行，是需要很大的时间开销，而嵌入式的最大优势——实时性也就无法体现出来，这样显然是不太现实的。

因此，要将定位计算和分析能力放在服务器上进行，即也就是把在移动终端上不能处理的能力转移到无线网关上进行。

Web服务器主要是应答所有与HTTP有关的请求，同时作为GIS应用服务器的客户，要对移动用户的请求进行转换和打包处理。

GIS应用服务器是整个移动GIS系统的核心部分，是整个服务系统的GIS引擎。

GIS服务器一般部署在互联网上，接受Web服务器的访问。

其主要功能有两点：

一方面通过后台空间数据库管理系统获取空间数据；另一方面对移动用户发送来的空间数据进行各种空间分析和计算。

移动环境体系结构框架

移动环境的结构包括两个不同的部分：

移动主机（简称MC）和固定服务器（简称FH），固定服务器的一部分带有无线通信接口，称之为移动支持基站（MSS）。

MSS通过无线网络与移动单元（Cell）中的移动主机MC进行通信。

固定服务器之间通过固定网络通信，它的通信网络比较可靠，且带宽可达到10～100Mb/s。

但无线网络的带宽只有10～20Kb/s，且可靠度不如固定，其结构图如图2-2所示：

图2-2移动环境体系结构架构图

每个MC能够从FH中缓存数据，MC有独立执行事务的能力，但事务可串行化的检验和对数据项的更新只是在FH中进行，如果MC的本地缓存中不存在它请求的数据项，或者数据项已经过期，则它向FH发送一个读请求信息并从中缓存数据项。

当有与MC关系紧密的更新发生时，MSS以广播的形式把更新发送出来，让MC自动更新自己的相关信息，达到数据与中心数据库的一致性。

数据采集流程

当用户想要知道自己所在即时精确位置时，可通过移动GIS终端发送一个GPS请求定位信息，此时，GPS卫星接收到该定位请求信息时，会为移动GIS终端的GPS信号接收机提供一个含空间三维位置、三维速度及时间的动态消息，此信息是一个经纬度的坐标值。

该经纬度坐标值再由移动通讯网络发送给GIS应用服务器，GIS应用服务器再根据接收到用户发送来的空间数据进行各种空间分析和计算，并将计算结果返回给移动GIS终端。

此时，一个移动的即时定位数据采集流程结束。

数据采集流图如下图2-3所示。

图2-3数据采集流图

嵌入式移动GIS终端系统部署图

移动GIS终端系统主要有GIS应用软件、本地数据库、嵌入式操作系统、GPS信号接收机、无线通讯模块、嵌入式硬件等组成，系统的自项向下部署图见图2-4所示。

图2-4嵌入式移动GIS终端系统部署图

移动GIS终端采用已经成熟的嵌入式操作系统，如WindowsCE、PalmOS、嵌入式Linux等。

嵌入式Java技术是移动终端比较常用的一种开发技术，其主要开发工具是Sun公司推出的Java2MicroEdition（J2ME）。

MicrosoftWindowsCE是微软公司的一个为多种嵌入式系统和产品而设计的紧凑、高效、可升级的操作系统，并特别为有限的硬件资源设计了多线程、多任务和完全优先的操作系统环境，也是目前移动GIS终端中使用广泛的操作系统之一。

本文采用面向对象思想在嵌入式操作系统之上开发了GIS专业应用软件。

通过它，能对存储在嵌入式设备上的空间信息或与嵌入式设备连接的空间信息流进行相应的处理，如显示、查询、计算等功能。

用户特点

移动GIS终端具有移动性、实时性、实效性。

一般约束

内存容量有限，CPU速度慢。

无线网络带宽低，传输速度慢。

移动GIS标准不同，造成许多数据不能共享。

定位传感器有盲区现象。

专业移动GIS成本高，体积大。

无线网络不稳定、传输质量差、速度慢。

数据传输不同步。

数据不能在线实时更新。

假设和依据

（1）连入Internet的网络带宽在1M以上。

（2）移动GIS终端的内存应该在64M以上，CPU在400MHz以上。

（3）移动运营商提供稳定可靠的信道。

（4）电子地图数据资源已开放。

（5）采用混合定位技术，以减少盲区现象。

（6）在混合定位时，能够实现无线网络与GPS的无缝切换。

（7）在数据交换时，采用可靠的安全防范措施

（8）用户需求完全正确，且按计划实施。

3.具体需求

2.1旅游导航功能

下述功能是在电源正常供电，网络链路正常，各个设备正常工作的情况下提供的。

用户登录

（1）引言

用户登录网络帐号后，才可以开始接受网络资源服务。

（2）输入

输入用户的用户名和密码。

（3）加工

点击“登录”按钮，每个用户名都有一个唯一的授权ID号，将用户名和密码上传到代理，代理转到服务器，进行用户合法性验证。

（4）输出

若成功（验证通过），则提示“登录成功”。

若失败（验证不通过），则提示“登录失败”，并显示失败原因。

一般地图功能

地图放大

（1）引言

将当前地图放大显示。

（2）输入

放大按钮

（3）加工

点击“放大”按钮，则将当前地图放大显示，用手写笔在屏幕画图，可以继续放大地图，直到满意为止。

（4）输出

地图放大显示。

地图缩小

（1）引言

将当前地图缩小显示。

（2）输入

缩小按钮。

（3）加工

点击“缩小”按钮，则将当前地图缩小显示，用手写笔在屏幕画图，可以继续缩小地图，直到满意为止。

（4）输出

地图缩小显示。

地图移动

（1）引言

在显示屏上移动地图显示不同的区域。

（2）输入

移动按钮。

（3）加工

点击“移动”按钮，地图跟随手写笔的方向移动显示在显示屏上。

（4）输出

地图跟随手写笔方向移动显示。

导航功能

自身定位

（1）引言

显示用户现在所在的位置。

（2）输入

输入1：

语音，我在哪儿；

输入2：

手写笔输入，我在哪儿。

（3）加工

加工1：

利用GPS模块，定位出移动用户的即时位置。

加工2：

利用移动通讯网络基站，定位出移动用户的即时位置。

加工3：

利用混合定位技术，定位出移动用户的即时位置。

（4）输出

输出1：

语音输出；

输出2：

亮显用户位置，如果地图显示能让用户看清楚字，就只亮显，否这在亮显的同时弹出对话框，显示地名及相关信息

地点搜索

（1）引言

显示出用户要搜索的地方。

（2）输入

输入1：

语音输入；

输入2：

手写笔输入。

（3）加工

手写笔点击“地点收缩”，接着输入搜索地点。

（4）输出

亮显被搜索地点，并弹出对话框，显示名字以及相关信息。

周边查询

（1）引言

查询显示用户感兴趣的地方的周边500米内的信息，比如餐饮、商场、网吧、旅店等等。

（2）输入

输入1：

语音输入；

输入2：

手写笔输入。

（3）加工

手写笔点击“周边查询”，接着输入要查询的信息

（4）输出

亮显符合要求的查询，用户点击亮点，弹出对话框，显示次目标点信息，包括电话，地址，乘车路线等等。

路径择优

（1）引言

为用户规划若干条出行的线路，便于用户根据自己的喜欢选择最好的出行路径。

（2）输入

输入1：

语音输入出发点和目的地点；

输入2：

手写笔输入出发点和目的地点。

（3）加工

点击“路径规划”按钮，接着输入出发点和目的地点。

（4）输出

输出1：

语音输出多条路径供用户选择；

输出2：

弹出对话框，按最优到次优顺序显示若干条路径供用户选择。

路径还原

（1）引言

还原出用户在一周以内走过的路径轨迹，便于用户回忆走过的路径或查找，如果存储能力可以达到，可以存储更长时间运动轨迹。

（2）输入

输入日期，时间，起始地点和目的地点，路经点等参数

（3）加工

输入参数后，点击“路径还原”。

（4）输出

输出1：

语音读出经过的路径；

输出2：

在地图上亮显经过的路径。

实用额外功能

实时交通

（1）引言

查看现在的实时交通情况，比如堵车等等信息，为选择路线做参考。

安置在重要交叉道路上的无线照相机能实时记录交通状况并传送给网络服务器。

当司机在一条道路上行使时，如果想改变路线，就可以根据移动GIS终端获得的实时交通情况信息来选择路线。

显示的图像可以有规律地刷新或者以视频刷新。

（2）输入

输入1：

语音输入，感兴趣的地点；

输入2：

手写笔输入，感兴趣的地点。

（3）加工

手写笔点击“实时交通”按钮，输入要查询的地点。

（4）输出

输出1：

语音输出当时交通情况；

输出2：

对话框输出实时交通信息。

实用工具

（1）引言

查询城市的天气预报，公交线路/站点查询，汽车/火车/飞机票预定等等。

（2）输入

手写笔选择要查询的内容。

（3）加工

手写笔点击“实用工具”按钮，选择查询内容或者预定内容，进行相关处理。

（4）输出

对于查询的天气预报对话框显示，站点亮点显示，预定业务按照预定步骤进行，成功就显示预定成功，否则失败。

娱乐功能

（1）引言

可以播放mp3，电影等。

（2）输入

输入1：

网络下载；

输入2：

用户从电脑上载.

（3）加工

用户用手写笔操作音乐、电影的播放。

（4）输出

娱乐享受，听到音乐、播放出自己喜欢的电影。

旅游解说功能

（1）引言

当用户要去一个地方旅游时，可以先下载旅游地点的相关资料，比如解说、电话等等信息，作为旅游向导。

（2）输入

输入1：

用户从电脑上载；

输入2：

如果网络上存在，从网络下载。

（3）加工

当用户到达旅游附近时就开始起旅游向导作用，每个小的景点都有起对应的解说，一个景点游完走到下个景点时开始下一个景点的解说功能。

（4）输出

语音解说。

应急功能

（1）引言

当用户的人身安全受到威胁时，可将当前的位置信息传输给110、120等报警或救护中心，从而实现实时求助服务。

近年来各种旅游事故不断发生，特别是旅游区范围比较大、环境较为复杂的自然类旅游区，如自然保护区、森林公园、地质公园等山岳型旅游地，一旦事故发生往往存在由于无法准确定位，导致搜救时间的延误，失去了最佳的抢救机会。

由于移动GIS可以使旅游管理部门及时掌握游客动向、精确定位，如果游客在危险地段逗留时间超长，可以及时警告并采取相应措施。

（2）输入

输入1：

语音输入；

输入2：

手写笔点击输入。

（3）加工

当用户遇到突发事件时发出报警。

（4）输出

无。

外部接口

用户接口

WAP浏览器界面

WAP浏览器网页为中文界面，用户可通过WAP浏览器以移动通讯网络为媒介访问互联网络，期间要进行WAP身份验证和WAP协议与HTTP协议之间的转换，用户使用手写笔在触摸屏上操作。

嵌入式移动GIS应用程序界面

嵌入式移动GIS应用程序采用中文界面，用户使用手写笔进行操作。

硬件平台选择与搭建

1）硬件选型依据

选择一款适合本课题的嵌入式开发板，对其硬件具体要求如下：

⑴CPU主频在400MHz以上；

⑵内存在64M以上，最好内存具有可扩展性；

⑶外存在2G以上；

⑷开发板尺寸要小巧，便于移动、携带；

⑸嵌入式接口底板集成GPS信号接收器，或通过接口（串口、USB、插槽）连接GPS信号接收器，即嵌入式接口底板要预留GPS接口；

⑹无线网卡（集成在嵌入式接口底板上，或预留USB接口接入）；

⑺无线猫（集成在嵌入式接口底板上，或预留USB接口接入）；

⑻有线网卡（10/100M自适应）；

⑼嵌入式接口底板上集成声卡，以便连接声频I/O设备；

⑽USB口；

⑾串口；

⑿触摸屏（通过40针引线外接方式）

针对以上硬件要求做如下说明：

（1）硬件接口有：

①无线网卡；②无线猫；③10/100M自适应网卡；④GPS信号接收器；⑤人机交互一：

触摸屏；⑥人机交互二：

语音I/O设备。

（2）串口功能：

①作为调试机时，用于与宿主机连接调试；②连接GPS信号接收器；

（3）USB接口功能：

连接无线网卡、无线猫；

（4）有线网卡功能：

①作为调试机时，用于与宿主机连接调试；②接入有线网络；

2）开发板概述

YC2440-F三星开发板2008年10月8日正式升级为5.1版本，增加了4个USB主口，方便客户连接多个USB设备！

采用百兆网卡，linux2.6下、wince5.0下均可修改网卡MAC地址，方便客户组网使用！

支持2G以上SD卡！

400M主频，64MbytesFlash，64Mbytes?

SDRAM。

开发板资源：

（1）S3C2440A:

32bitARM920T内核，标称工作频率：

400MHz；

（2）系统时钟：

内部PLL产生400MHzCPU内核工作频率，外部总线频率：

100~133MHz；

（3）LCD控制器：

CPU内置STN/CSTN/TFTLCD控制器，支持1024*768分辨率以下的各种液晶；

（4）触摸屏控制器：

CPU内置4线制电阻式触摸屏控制器；

（5）100MHz以太网控制器；

（6）1通道5线制串口，2通道3线制串口；

（7）4通道USB1.1主机接口；

（8）1通道USB1.1设备接口；

（9）SD/MMC卡接口；

（10）音频输入输出接口；

（12）LCD接口，可接3.5寸/7寸/4.3寸/2.8寸/10寸等等尺寸TFT真彩液晶屏；

（13）专用复位电路；

（16）触摸屏控制器；

（17）RTC实时时钟及大容量后备锂电池；

（18）标准20pinJTAG调试接口；

（20）4只自定义功能LED指示灯；

（21）电源指示灯；

（22）6只自定义按键，用户可以组合为“上”“下”“左”“右”“确认”“取消”6个常见功能键；

（23）电源开关；

（24）复位按键；

（29）SPI接口；（31）标准配置64MBytesNand-Flash；

（32）标准配置64MBtyesSDRAM；

（33）5V电源；

（34）支持的操作系统：

WINCE/Linux。

3）硬件系统集成

微处理器S3C2440A可以控制多个接口及连接的外部设备。

AUDIO单元是通过AC97编码接口实现将音频信号输入、输出。

当移动用户处于驾车状态时，由于司机全身心地投入到驾驶工作，不便于操作移动GIS终端，来实现司机想要做的导航、路径择优、地点搜索等功能时，此时，就可以通过语音硬件设备来完成车载导航功能。

可通过接口底板上AUDIO接口实现语音输入、输出功能。

RF-PAGER单元是寻呼接收模块，其主要功能是接收广播下行数据，它是由MGS/CDMA/GPRS提供的广播式短消息服务。

当交通道路出现拥挤的情况时，智能交通管理系统会将路况信息实时广播下行，此时，具有RF-PAGER模块的移动GIS终端便会收到该广播消息，再由GPS导航系统进行最优路径选择，以减少行人在道路上的运行时间，减缓道路拥有塞状况。

所以构建寻呼功能只需外加一个RF接收模块和解码芯片即可。

在液晶模块输入的信息先经过触摸屏接口输送给微处理器，经由微处理器运算、处理后的数据再经LCD模块显示在液晶模块上。

JTAG调试接口主要是作为宿主机与调试机交叉调试的连接枢纽。

通过JTAG可将待调试的驱动程序烧到内存中，不断地进行烧、调试工作，直到驱动程序完善为止。

如，将NandFlash、SDRAM的驱动程序烧录到NorFlash中，这样才可以正常使用NndFlash、SDRAM。

NandFlash是外存，其主要存储操作系统和应用软件。

NorFlash是内存，其主要存储硬件接口及外部设备的驱动程序。

RS-232串口连接GPS信号接收器模块。

其主要功能是完成移动用户的即时空间定位的。

当GPS接收到天空上的24颗GPS卫星中任意3颗信号后，就会将用户所处的位置信息传送给空间GPS卫星站，此时，空间GPS卫星会根据收到移动用户的经纬度坐标、时间、速度等参数，完成定位计算。

最后，将精确的定位信息传送给地面上的移动GIS终端用户，并显示准确的位置信息。

GPS信息接收器单元可集成接口底板上，也可通过串口外接一个GPS信号接收机。

RS-232串口连接RFID阅读器模块，其主要功能起到监管幼小儿童不会丢失的作用。

在旅游区内，由于儿童具有很强烈的好奇心，他们对任何事物都会产生浓厚的兴趣，就会在大人不知情的情况下，独自离开群体，这样就会产生很大的丢失风险。

此时，如果给儿童佩带一个标签卡，这样当儿童离开亲人几十米远时，RFID阅读器就会检测不到标签卡，就会发出报警声，以提醒亲人监管好自己的孩子，从而减少了儿童的丢失率。

RS-232串口连接无线猫，共主要功能是通过无线MODEM，以GSM/CDMA/GPRS方式接入到互联网上，就可以实现与后台服务器实时交互数据。

网络接口可分为两种，一种是通过无线网卡，利用无线技术接入互联网；另一种是通过有线网卡，即10/100M的有线网络技术接入互联网。

之所以架构这样的体系，是因为无线网络的不稳定性，传输速度慢和传输质量差，而且无线网络的费用要比有线网络的费用高。

当移动用户在户外时，可采用无线网卡等无线接入技术访问互联网，而一旦进入室内可采用无线网卡或有线网卡方式连接本地局域网去访问互联网。

无线网卡、无线猫通过USB接口或串口外接，而10/100M网卡是集成在接口底板上的。

硬件接口

网络硬件接口

网络硬件接口可分为两种，一种是通过无线网络硬件设备，利用无线技术接入互联网；另一种是通过局域网，即10/100M的有线网络技术接入互联网。

之所以架构这样的体系，是因为无线网络的不稳定性，传输速度慢和传输质量差，而且无线网络的费用要比有线网络的费用高。

无线网卡、无线猫通过USB接口外接，而10/100M网卡是集成在接口底板上