网站首页  词典首页

请输入您要查询的论文：

　

标题 基于ＰＤＡ移动导航定位系统的移动ＧＩＳ的研究
范文 耿卫东
摘要:移动导航定位系统是移动目标实施自动动态导航的系统。介绍移动GIS的原理、组成及开发平台等。重点分析了地图数据的存储与管理、路径规划、定位数据的接收处理、串口通信技术、地图匹配、无线通信等关键技术。最后,介绍基于PDA移动导航定位系统的实现及其应用。
关键词:移动GISPDA移动导航定位系统
引言
近几年来, 特别是上世纪90年代中后期以来,计算机技术, 无线网络通信以及互联网技术飞速发展,直到当今的无线互联,以及大量的移动设备的飞速发展促使GIS向基于移动计算的GIS发展,这种基于移动计算GIS将成为GIS的重要的发展方向。
从定义可以看出,移动式GIS 的实现至需要由空间数据库、地理信息服务器、移动定位和接收设备、数据通信这四个部分组成。目前,MLS Mobile LocationService移动位置服务和LBS Location Based Service基于位置服务为Mobile GIS 的两个应用名词,正是 MLS和LBS的出现,才使地理信息能更好地服务于4A,即 Geoinformation for anyone,,anything,anywhere,anytime.(李德仁,2002)。
1.移动GIS的组成和发展
1.1移动GIS的组成
移动GIS并不只是指一种移动计算的应用,它也是一个系统,是建立于一个基础性的新的范式结构之上的。移动GIS的组成如图1:

(1) 移动GIS的终端。 移动GIS终端设备必须是便携、低耗, 适合于地理应用,并且可以用来快速、精确定位和地理识别的设备。由于需求的多样性,产生了设备的多样性,这些设备包括便携电脑、个人数字助理(PDA)、WAP手机以及传呼机等, 除了以上移动设备外, 还有定位精度高、费用昂贵的手持GPS机等。
(2) 地理应用服务器。移动GIS中的地理应用服务器是整个系统的关键部分,也是系统的GIS引擎。它提供大范围的地理服务,及潜在的空间分析及查询操作服务。除空间数据服务器外,其他信息源的数量与质量,对移动位置服务至关重要。一般而言,移动服务需要基础地理信息、行业地理信息、公共地理信息专题地理信息以及其它的各种附加信息等。而且移动服务是否真正实用,除技术上的可行性以外信息源的丰富与否也至关重要。
(3) 空间数据库。空间数据库是移动GIS数据的存储中心,并且对数据进行管理。它是应用服务器进行地理应用服务的数据来源。随着数据库技术的发展,空间数据库也得到了快速发展,空间数据库管理系统有4种不同的模式: ①文件与关系数据库混合管理系统, ②全关系空间数据库管理系统, ③面向对象空间数据库管理系统, ④对象—关系空间数据管理系统。并且基于对象—关系空间数据库管理系统将成为空间数据库管理的主流。
1.2移动GIS的发展
移动GIS经历了于20世纪90年代的初期和中期的发展, 基本上可以作为室外或野外移动办公的辅助工具,应用的领域有数字城市虚拟现实,流域调查,国土资源调查等。但是随着移动计算的发展和完善,移动网络的兼容以及下代基于IPv6协议的通信网络建立,移动GIS的移动计算环境会在更深一层意思上促使移动GIS的全面发展。收地图信息。总的来说,移动GIS的发展趋势如下:
(1)移动GIS实现标准化
(2)研制具有快速补给、方便灵巧、能量持久的动力供给设备和低能耗的数据显示算法.因为这是长时间使用移动设备的主要限制因素。
(3)降低移动GIS设备各组件的生产成本,加速移动GIS技术的普及。
(4)开发研制高效的空间实体自动提取以及图像处理算法.实现快速处理、传输、显示,充分利用海量的高分辨率空间数据。
(5)设计定位精度更高、接收信息更丰富的传感设备,借以提高空间信息定位的精确性,并改变移动GIS数据显示的单调性,使得在显示空间图像的同时还可以查询相关的属性数据。
(6)进一步提高和完善航空摄影测量中的三角测量技术。三角测量技术可消除GPS的盲区,并且能够实现控制点的自动选择及自动匹配。移动设备及相关设备的成本、无线阿络技术、3s技术、通信技术及计算机技术既是移动GIS的限制因素,又是它发展的必然趋势。
2.PDA的功能特点与导航的原理
2.1 PDA功能特点
随着计算机硬件制造技术的发展,出现的移动智能终端个人数字助理(PDA,它的体积小,集成度高,携带且使用方便,不仅能够用来管理个人信息(如通讯录,计划等),更重要的是可以上网浏览、收发Email、发传真,甚至可以像手机那样进行通信。市场调研结果显示PDA的用户对位置服务及周边信息查询感兴趣,一种解决方案是利用全球移动通信系统(GSM),通用分组无线业务(GPRS),码分多址移动通信系统(CDMA)等网络提供位置信息,再辅以电子地图数据(如GIS),就能使用户以很低的成本获得具有特色的导游信息服务.在GIS领域中,PDA目前虽然已经广泛应用于野外全球定位系统(GPS)的测量中,但它在GIS领域应用的潜力还远未被挖掘出来.其中在城市旅游、个人定位和车辆导航等方面就是很有前途的应用。目前大众使用中的PDA的CPU(Center Process Unit中央处理器)运算速度较慢、设备存储量较小、显示屏幕小,然而GIS数据量较大,因此在此平台上开发GIS比在个人PC机或工作站硬件环境下开发更具有难度,单纯的采用栅格或矢量结构存储方式,已经无法适应该平台的需要,所以,必须针对PDA的特点,开发适应该平台的GIS系统.
2.2移动导航定位系统组成及运作原理
移动GIS的实质是在传统GIS的基础上,利用一定的空间定位手段,如GPS、惯性导航等,结合嵌入式技术,以数字地图为显示背景,通过无线通信网络提供移动目标的实时位置、周围环境信息及各种指令信息的系统。移动目标主要指非固定或移动性能比较好的目标,如人员、船舶、车辆等。“移动导航定位系统”由9个主要模块组成,其体系结构如图2所示:

(1)源数据导入由于“移动导航定位系统”具有自己独立的导航电子地图数据库,所以在系统中设计了一个数据导入接口,以便将格式转换后的地图数据载入系统中。
(2)定位数据接收模块导航定位模块采用定位/导航的方式,将GPS接收机与嵌入式设备物理连接,把接收机接收到的导航定位数据,通过串口传输到嵌入式设备中,按照相应格式(如NMEA0183协议)读取GPS定位数据,并将定位数据从WGS一84坐标系转换到地图矢量数据所在的高斯-80坐标系中,最后通过地图匹配,实现移动目标点的定位。其数据流程见图3。
(3)通信模块通信接口包括发送部分和接收部分。发送部分即将用户信息(如当前位置信息和通信信息等)通过无线通讯或卫星通讯发送回服务中心和传递给其它相关的用户;接收部分则是接收服务中心或其它相关用户发布的信息,以便及时、快速、准确地传递各种信息。
(4)导航电子地图数据库包含以预定格式存储的数字化导航地图,为系统提供诸如地理特征、道路位置及坐标、交通规则、基础设施等多种信息。
(5)地理信息引擎操作和查询电子地图数据的接口,提供电子地图的显示、浏览、动态刷新、缩放等功能和相关信息的检索与查询服务。由于PDA屏幕分辨率与内存大小的原因,不能像PC机一样,将矢量地图数据全部读入内存,然后完成对地图的操作.考虑到任意时刻,屏幕显示的仅为该地图的概貌或者某一局部详细图形对象,针对嵌入式设备的特点,采用分层管理、地图制图综合和dLOD技术等方法,根据显示范围的大小自动调节的图上内容的详细程度,以保持画面的清晰程度和地图快速浏览。
(6)路径分析帮助移动用户在出发前或行进中选择合适的出行路线。可以根据电子地图中交通路网信息,提供从用户当前位置到目的地之间的最短路径,并将路径分析结果写成文件,分析结果清楚地写明由某某路向前行多少米左转(右转)直至到达目标,也可将分析结果以图形的形式显示在系统上,使之更清晰、直观。
(7)路径引导引导移动用户沿预定路线行进从而顺利达到目的地的过程,并可记录和回放用户行进轨迹。它根据地图数据库中的道路信息和由地图匹配模块提供的最终当前用户位置产生实时的行进指令。
(8)地图匹配将定位模块输出的定位数据与地图数据库中的道路位置信息进行比较,并通匹配和识别算法确定移动目标当前的准确位置。
(9)人机交互界面提供用户与嵌入式设备间的交互接口,用户通过它将地图显示、信息查询、路径规划等操作指令输入到系统中,系统也通它将以数字地图为背景的用户位置、最优路径结果、实时引导指令等用户需要的信息以语音、图形等多媒体方式返回定位系统。
3.结束语
“移动导航定位系统”作为一个独立的移动GIS,可以满足用户对当前地理位置信息获取的需求,而且在大多数情况下,它是很多集成的移动监控系统中必不可少的用户终端部分。它能满足公安、消防、交通、旅游、医疗、保险、邮政快递、野外测量、勘探、搜救及军事等领域的地理位置信息获取、移动目标调度及信息互动等特征需求,与行业的特点结合紧密,具有广泛的应用前景。目前,移动GIS的研究和应用正处于一个关键的发展阶段,移动GIS的实现和应用具看广阔的市场应用前景,对我国的经济和国防建设具有深远的战略意义。◆
参考文献:
【1】张秋琴 基于PDA移动导航定位系统的开发实践
【2】唐洪川,张继棠.基于PDA技术,2003(2):20-23.
【3】赵亦林.车辆定位与导航系统【M】.北京:电工业出版社,1999
【4】龚健雅.空间数据管理系统的概念与发展趋势[J].测绘科学,2001
随便看

　

科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。

　

Copyright © 2004-2023 puapp.net All Rights Reserved
更新时间：2025/3/15 8:50:50