基于arm_gps_gsm的智能電子導(dǎo)游系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

1、2011年2月第20卷第1期中央民族大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)JournalofMUC(NaturalSciencesEdition)Feb.，2011Vol.20No.1基于ARMGPSGSM的智能電子導(dǎo)游系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)程衛(wèi)軍，邵燕，張玉軍，鄭旅軍，楊都(中央民族大學(xué)信息工程學(xué)院，北京100081)摘要:基于嵌入式技術(shù)、通信技術(shù)和計算機技術(shù)研究和設(shè)計了智能電子導(dǎo)游系統(tǒng).該系統(tǒng)選取ARM9－2410開發(fā)板和嵌入式Linux操作系統(tǒng)為載體，

2、制作了MapInfo數(shù)據(jù)格式的電子地圖，利用QT設(shè)計了圖形界面.除了實現(xiàn)景點解說、圖片展示、景點查詢和路線優(yōu)化等功能，還實現(xiàn)了團隊游客彼此定位和通信的功能，解決了團隊游客走散或走失問題.此外，還設(shè)計了基于單片機STC12C5A60S2的低端系統(tǒng)，和該ARM系統(tǒng)構(gòu)成了高低端搭配.最后以中央民族大學(xué)校園地圖為例，驗證了該系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可操作性.關(guān)鍵詞:嵌入式系統(tǒng)定位技術(shù)智能電子導(dǎo)游中圖分類號:TP311文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1005803

3、6(2011)01006106收稿日期:20101015作者簡介:程衛(wèi)軍(1973－)，男(漢族)，山東曹縣人，中央民族大學(xué)信息工程學(xué)院副教授，研究方向:無線通信及其應(yīng)用.隨著人們生活水平的提高，國內(nèi)旅游業(yè)蓬勃發(fā)展，但景區(qū)旅游服務(wù)、咨詢和管理等仍跟不上旅游業(yè)的發(fā)展需求.自2000年，電子導(dǎo)游的出現(xiàn)為國內(nèi)諸多旅游景點提高了服務(wù)質(zhì)量，并得到迅速推廣，但至今許多應(yīng)用仍停留在數(shù)碼按鍵播放機和觸摸式視頻講解系統(tǒng)上，在智能化和人性化服務(wù)方面還相對薄

4、弱.近年來隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，基于嵌入式技術(shù)的智能導(dǎo)游開始受到旅游行業(yè)和開發(fā)業(yè)者的青睞，如基于嵌入式的導(dǎo)游點名系統(tǒng)［1］、基于ARM和GIS的電子導(dǎo)游系統(tǒng)［2～3］，以及基于GPS和PDA的電子導(dǎo)游系統(tǒng)［4］等，這些系統(tǒng)結(jié)合了計算機技術(shù)、電子地圖技術(shù)和多媒體技術(shù)等，可提供旅游路線導(dǎo)航、景點查詢、游客定位、景點音視頻播放等服務(wù)，成為當(dāng)今電子導(dǎo)游智能化和人性化發(fā)展的趨勢.然而本文在調(diào)研過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)今的電子導(dǎo)游雖然能夠滿足游客自主游覽的

5、需求，但游客在游覽過程中很容易和隊友走散，或誤入非游覽區(qū)，即使有手機等通訊工具，在陌生景區(qū)游客還是不能快而方便地找到彼此，甚至出現(xiàn)兒童或老年人走失的現(xiàn)象.據(jù)報道，北京動物園每年重要節(jié)假日都會有多名兒童走失，如2007年“十一”黃金周有60多名兒童走失.為此，本文開展了基于ARMGPSGSM的智能電子導(dǎo)游系統(tǒng)的研究和設(shè)計.除了具有通常的智能電子導(dǎo)游服務(wù)功能外，在景區(qū)電子地圖的幫助下，使得上述情況發(fā)生時雙方或多方能夠通過電子導(dǎo)游互相定位和通

6、信，直觀而方便的尋找到彼此，同時也可實現(xiàn)文獻(xiàn)［1］和［5］提出的管理功能.另外，為了降低成本，適合兒童或老年人使用，本文還設(shè)計了基于單片機的低端簡化系統(tǒng)，具有聲光報警功能，解決了兒童或老年人在景點走失等問題.1系統(tǒng)設(shè)計1.1系統(tǒng)工作原理及功能本智能導(dǎo)游系統(tǒng)的設(shè)計主要包括硬件平臺設(shè)計和軟件平臺設(shè)計，軟件平臺包括操作系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件設(shè)計.系統(tǒng)高端機采用ARM9為CPU的開發(fā)板和Linux操作系統(tǒng)，其功能結(jié)構(gòu)如圖1(a)和(b)所示.硬件平

7、臺主要包括核心板、音頻模塊、GPS模塊、GSM模塊、LCD觸摸屏模塊和SD卡等，核心板由第1期程衛(wèi)軍等:基于ARMGPSGSM的智能電子導(dǎo)游系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)1.3系統(tǒng)軟件選擇與設(shè)計本系統(tǒng)軟件部分主要為高端機嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件功能設(shè)計，如圖1(b)所示.而低端機單片機系統(tǒng)采用了C51語言給予實現(xiàn)，主要包括GPS數(shù)據(jù)的獲取，GSMGPRS的定位信息發(fā)送和控制命令接收，以及聲光報警驅(qū)動等功能，由于相對簡單這里不再詳述.(1)嵌入式操作系

8、統(tǒng).本設(shè)計選擇嵌入式Linux作為操作系統(tǒng)，它是按照嵌入式操作系統(tǒng)的要求而設(shè)計的一種小型操作系統(tǒng).相對于WinCE、VxWks等純商業(yè)性操作系統(tǒng)，具有源碼開放、易移植、模塊化、資源豐富等優(yōu)勢支持多線程、多進程支持多種平臺，如x86、PowerPC、ARM、MIPS等.其可伸縮的結(jié)構(gòu)使系統(tǒng)適合于從簡單到復(fù)雜的各種嵌入式應(yīng)用另外它擁有大量的開發(fā)工具，這些工具為嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)提供了良好的開發(fā)環(huán)境.(2)GUI應(yīng)用程序設(shè)計.本設(shè)計選擇了QTE

9、mbedded來實現(xiàn)各種應(yīng)用程序的人機界面交互，力求整個系統(tǒng)的人性化和智能化［6～8］.QTEmbedded是具有Qt的嵌入式GUI和應(yīng)用程序開發(fā)的工具包，主要運行在嵌入式Linux系統(tǒng)上，需要C編譯器的支持，并為嵌入式應(yīng)用程序提供QT的標(biāo)準(zhǔn)API.在應(yīng)用程序開發(fā)上使用與QT相同的工具包，只需在目標(biāo)嵌入式平臺上重新編譯即可.QTEmbedded的特性是可以直接在Framebuffer上顯示圖形接口，反應(yīng)速度較快.由于其本身面向高端的手持

10、設(shè)備和移動設(shè)備，將成為未來嵌入式系統(tǒng)的主要GUI.圖2系統(tǒng)軟件總體開發(fā)流程Fig.2Processingflowtofsystemsoftware(3)系統(tǒng)整個程序流程設(shè)計.作為一個同時使用GPS和GSM模塊的系統(tǒng)，如何處理好收發(fā)信息之間的同步關(guān)系和數(shù)據(jù)交互這個問題特別重要，本設(shè)計使用定時器的方式來實現(xiàn)該功能.GPS和GSM的相關(guān)程序用C語言編寫，然后與QT圖形界面C代碼整合在一起.系統(tǒng)上電后，ARM微控制器開始執(zhí)行主程序.在主程序中，

11、首先進行系統(tǒng)初始化，初始化的內(nèi)容包括GPS模塊和GSM模塊的基本參數(shù)設(shè)置，然后進入主程序的數(shù)據(jù)處理部分，主要包括GPS數(shù)據(jù)處理和GSM數(shù)據(jù)處理，系統(tǒng)軟件總體開發(fā)流程如圖2所示.1.4系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計與實現(xiàn)本系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)涉及電子地圖制作、音視頻驅(qū)動、LCD驅(qū)動、路線導(dǎo)航算法、GPS數(shù)據(jù)獲取和處理、GSM數(shù)據(jù)處理和GPSGSM程序代碼整合等.而這里僅給出以下主要關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)，其他可參見文獻(xiàn)［2］.(1)電子地圖制作.本設(shè)計在嵌入式系統(tǒng)

12、上的主要應(yīng)用是電子地圖瀏覽，為此利用mapinfo7.0軟件制作了中央民族大學(xué)校區(qū)電子地圖.在制作電子地圖時重點考慮了地圖地理坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換，因為這將涉及GPS的定位能否與電子地圖的坐標(biāo)匹配，也就是精度的問題.然后將其轉(zhuǎn)換成MIF文件，其中MIF數(shù)據(jù)文件主要保存空間數(shù)據(jù)的圖形信息，數(shù)據(jù)文件主要保存空間數(shù)據(jù)的屬性信息.并對其數(shù)據(jù)進行了適當(dāng)裁剪，選擇了合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來組織裁剪后的數(shù)據(jù)，減小了數(shù)據(jù)冗余，解決了在嵌入式設(shè)備上存儲大批量數(shù)據(jù)的問題.由