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1、 信息工程大学硕士学位论文 ABSTARCTEmbeddedGIS15akindofnewlydevelopingapplieationfie1d.工 tsapro(iuetionoftheeombinationo 上GISandnewlydeveloPingembeddedhardware.工 t15the extension,s、lpPlementolnddeveloplnentofintrinsieGISfield.1heeombinationofEmbeldedG 工 5andPDAtoaeeompl1shmapreal 一 timedisplayinmobileeomputing c
2、onditionwil1haveagoodfoltur(、. J、hepurPo、eo 士一 thestudyinthisartieleistodevelopageospatialinformation v1stzalizationsystembasedonPDA.1hesystemintegratesthemobilecomPutingandmob1lemaptechn()logyandhass。 、t1sfiedthevisualization,q 日 eryandanalysiso 士 spatialinformation.ltismoreinrportantthatthesystemi
3、sinmobileenvironmentandenablesuserstoenj()yIJoeation 一 b:、sedServieeanytimeandanywhere。 TheresearehtopieoftheartieleinvolveseomPuterseienee,suehasmobile eomPuting,embeddedGISdeveloping,computergraPhiesandwii,elessnetworKs,andthescieneeofsurveyingandmaPPing,s 以 ehastheprineiPleanddataorganization met
4、hodsofgeographieinformation、y、tem,thevisualizationofdigitamaPs, locationandnavigationb:tsedonglobalpositioningsystem(GPS).Atthebeginningoftheartiele,it:、nalyzedtheresearehProgress、teehnology backgro:Ind、eharaeteristieandapplieoltionsofEmbeddedGIS:1hanitbringforward thecompletel()giealframework(lesig
5、robasedonmobileEmbeddedGISandthe PrineiPleoffunetionrealization:lheemphasesoftheanalysis15thedatamodel、logiealstruet:xreandthephysic:一 Llorganizationofmulti 一 sealedigitalnrap ba、ed()nPDApl。,tf、orm;It、215()pres(、,It、奋 1softwareexampleofEmbeddedGISdevel()pe1with;:Imbedole(1Vi,、ldlC+十 call。 。I“e(奋 15”
6、;Atlastit、txmmarizedthe fact()rs()fde、el()pingl 三 mbeddod(;15。,n(1Pr()sPectsthefut“:,ewithdeveloPment InstanCe.Key 认 brds:EmbeddedGIS,GPRS,GPS,WindowsCE,PDA 第 11 少 息工程大学硕士学位论文 第一章绪论 圣 1.1 课题研制背景及意义 21 世纪,人类正进入以计算机、网络、通信为特征的信息社会,人员流动的日益频繁 使每个人对空间信息有了更多的依赖,尤其是在户外和移动过程中,对地理信息的需求非 常普遍。随着当代科技日新月异的发展,作为新兴
7、产物的嵌入式移动信息设备在人类生活 领域的应用越来越广泛。这些嵌入式设备中的 PAD 则以其体积小、重量轻、便于携带、功 能强大等特点而倍受青睐。社会的需求与科技的发展促进了 GIS 与嵌入式设备的结合。嵌 入式地理信息系统(EmbeddedG 工 S)是集成 GSI 功能的嵌入式系统产品,是 GSI 走向大众化, 服务于大众的一种应用。同时它也是导航、定位、地图查询和空间数据管理的一种理想解 决方案。 军事地理信息系统(MGSI)在高精度武器制导、军事指挥中具有无可置疑的地位,并 得到了广泛应用,而嵌入式设备的出现则进一步扩展了 MGIS 的应用范围,嵌入 MGSI 功能的 小型军事应用系统
8、更加适用于信息化条件下的快速作战的需要。如:利用嵌入式 MGSI 侦察 设备,渗透到敌方的小分队可以快速将敌人布防信息及战场环境地形信息迅速采集并传送 回指挥机关,知己知彼方可决胜千里;佩带轻便的嵌入式安全地点导引设备,失事时落入 危险区域的飞行员也可迅速向安全地点集合等待营救。 目前世界各军事强国都在努力发展各自的单兵信息化作战系统,而这些系统无一不是 向小型化甚至微型化发展(即所谓的嵌入式),_尤以嵌入式计算机为信息处理中心,通过有线或无线通讯技术将各个子系统连接起来形成统一有机整体。美国己建成第一个数字化 步兵师,并在最近的伊拉克战争中投入使用,其所发挥的强大战斗力己引起世界各国军事 部
9、门密切关注。在未来数字化士兵所持信息装备中,能存储作战地区详细地图,具备一定 空间分析功能,并可通过 GPS 卫星定位仪将自己及周围战友所处位置直观显示在屏幕上的 嵌入式地理信息系统将是必需设备。 我军肩负着保卫国家和人民安全、维护国家稳定的重任,在部队遂行处突、反恐、执 勤等任务时,具有流动区域大、兵力出动频繁、目的地和行军路线往往不确定等特点,迫 切需要在流动中得到“地理信息”的支持,而且要求地理信息在部队完成任务的整个过程 中,能在任何时间、任何地点、对于全体官兵、对有关执行任务的任何事情都能进行有效 的服务,即称之为“4A”(Anytime,Anywhere,Anybody,Anytl
10、ling)服务。 第 l 页 信息工程大学硕士学位论文 近年来国际形势的不确定性越发明显,部队处突维稳形势更加复杂、任务更加繁重, 研究具有 A4 能力的具备位置服务 LBS(LocLtl1noBasedServiec)的嵌入式 GIS 系统,对 于部队完成执勤和处置突发事件,适应未来我军信息化数字化建设的需要,具有特殊而深 远的意义。 本论文讨论了基于移动的嵌入式 G 巧相关理论知识,研究了所涉及的关键技术问题, 并结合作者在 PAD 上的开发实例,详细论述了基于移动的嵌入式 GIS 的设计和实现。课题 研究的主要意义表现在: l、提供个人移动位置信息服务。通过与 GPS 的集成,移动终端能
11、够定位用户所在的位 置,根据用户的位置查找最近的饭店、旅客、书店、商场等用户迫切想知道的信息,并能 以图形方式显示出来。 2、提供位置导航服务。根据用户当前的位置及最终目的地,进行路线查询,可得到 最短路径信息。并可提供实时监控,将行进轨迹显示到电子地图上。 3、丰富和完善侦查手段,使获取的情报更加准确、直观、及时。同时可通过无线通 讯技术将个人位置和现场情报及时上报指挥中枢。 4、可极大增强士兵战场信息获取能力,一七兵之间可保持实时联系,加强沟通,有利 于机动灵活的执行作战任务。 5、可胜任边防巡逻、人员搜救,武警部队执勤等作战任务。 圣 1.2 研究现状 目前,国内外都己经在积极考虑和规划
12、 G 伟在嵌入式操作系统卜的应用。 。随着技术 的进一步完善,嵌入式 GSI 在各个领域应用的步伐将大大加快,它将为我们提供更完备的 数字化地理信息。 .国外产品 l、A。todesk 公司提供了 A。todeskOnsite 的“移动访问”模块 、 ESRI 提供了 AcrG 巧软件产品一 Ar 沙 da。 、 Intergraph 建立自己的移动 GIS 解决方案一 Intelliwhere。 .国内的研究进展 国内基于无线互联技术的嵌入式 G 玲系统还很少见。一方面是由一于硬件技术的不成熟, 另一方面是国内的嵌入式软件开发刚刚兴起不久。但是已经有一些公司开发出一些与地图 密切相关的软件产
13、品。如: 第 2 臾摘要 嵌入式 GSI 是一个新兴的应用领域,它是 G 巧与新兴嵌入式硬件相结合的一个产物, 是原有的 GS领域的分支与延伸、补充与发展。嵌入式 GISJPAD 结合实现在移动计算环 境卜的地图的实时显示有很好的应用前景。 本论文的研究的目的是利用正在迅速兴起的移动计算伽 boileComputing)技术,结 合移动地图(MobileMPa)这一嵌入式地理信息系统(Embe。!dedG 工 S)的应用产品,研究 开发基于个人数字助理(DPA)等嵌入式产品的空间信息可视化应用系统。该系统除了具 有传统的空间信息显示、查询、分析等功能外,更重要的是,它是一个移动系统,能够使 用
14、户随时随地享受基于位置的服务(LBS)。 本论文研究主要涉及计算机科学领域的移动计算、嵌入式软件开发、无线互联网络等 技术和地理信息系统原理及数据组织方法、数字地图可视化、GPS 定位与导航。 论文首先分析嵌入式地理信息系统的研究现状、技术背景、特点及应用,为嵌入式 GSI 系统的开发提供技术基础;其次提出了基于移动的嵌入式 GSI 系统的完整逻辑框架设计、 具体功能实现原理,重点分析基于 PAD 平台环境下多尺度数字地图的数据模型、逻辑结构 与物理组织;并给出一个利用 EmbeddedVIS 二 IC 料开发的软件实例“Geis”;最后总结了 嵌入式系统开发的考虑的因素,结合开发实例进行了技
15、术总结和展望。 关键词:嵌入式 GISGPRSGPSWindowsCEPDA 第 l 臾 必 息工程大学硕士学位论文 1、北京灵图软件技术有限公司推出的在移动信息设备上提供地理信息以及位置信息 服务的 Smart 工 nHand 软件产品。 2、北京慧图公司新近推出一种可运行于掌上电脑、进行移动制图和 GSI 应用的野外地 质数据采集系统:TopMapeEGeni。S。 3、北京超图 J 一发出嵌入式地理信息系统开发平台一 es 叩 erMPa。 4、台湾“英瑞得信息”公司设计出支持 GPS 全球卫星定位系统的专用软件“WalkMap 地图随身走” 。 5、台湾通路股份有限公司设计出全台 DP
16、A 电子地图产品-一地图领航员。 以上系统都为民用领域不同行业特定目的定制,难以二次开发使用。鉴于在服务对象, 数据来源,通信安全等方面的特殊要求,系统在软件设计上必须从底层进行开发。 3 研究内容 本课题以 PDA 为硬件平台, 主要完成了以下工作: 1、结合嵌入式设备特点, 一般功能。 圣 1 针对 GIS/GPs/GPRS 集成中的一些关键技术进行了研究。 总结归纳了基于移动的嵌入式 GIS 设计原则和必须具备的 2、移动环境下 G 工 S 矢量地图数据组织管理方法;设计一高效合理的,适合于嵌入式 GSI 系统的数据结构模型。 3、在 PDA 应用终端上实现了简单的态势标图功能。 4、以 PDA 为移动终端,实时接收和处理 GPS 信号,实现 GPS 和 GIS 的有机集成。 5、探索移动计一算环境下利用 GPRS 技术实现空间数据无线传输的技术可行性。 圣 1.4 论文组织结构论文由六个章节组成,各章主要内容如下: 第一章,为绪论部分。主要论述本课题的研制背景意义,国内外的研究现状和成果,以 及本课题的主要研究内容。 第二章,文献综述部分。内容
