摘  要： 設計了一套基于WM 6.0(Windows Mobile 6.0)操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡電子地圖技術的智能手機定位監(jiān)控系統(tǒng)，詳細介紹了其中的關鍵技術和具體方案的設計實現(xiàn)。
關鍵詞： Windows Mobile；全球定位系統(tǒng)；網(wǎng)絡電子地圖；GPRS

    GPS(Global Positioning System)以其精度高、速度快、成本低等顯著優(yōu)勢，被廣泛應用于測距、定位、導航等領域，在社會生活各個方面起著越來越重要的作用[1]。隨著網(wǎng)絡電子地圖、智能手機及3G網(wǎng)絡的出現(xiàn)與不斷完善，人們對定位查詢的服務需求越來越大，相關產(chǎn)業(yè)已成當前最具前景的產(chǎn)業(yè)之一。
    目前市場上GPS相關產(chǎn)品已經(jīng)很多，但由于各方面技術限制，普遍存在一些嚴重問題：大多數(shù)產(chǎn)品針對專用的硬件平臺，成本高、可移植性差；系統(tǒng)開發(fā)難度大、開發(fā)周期長、軟件支持少[2]；采用本地地圖，地圖數(shù)據(jù)庫更新困難。
    本文針對上述問題，充分利用現(xiàn)有技術，整合各種現(xiàn)有資源，設計了基于Windows Mobile通用平臺和網(wǎng)絡電子地圖的位置查詢系統(tǒng)。該系統(tǒng)通信部分采用SMS實現(xiàn)，具有地圖數(shù)據(jù)更新獲取方便、使用簡單、成本低、操作方便等優(yōu)點。
1 總體設計方案
    系統(tǒng)從功能上可以分為Pocket PC監(jiān)控中心和Pocket PC監(jiān)控對象兩部分。監(jiān)控對象主要功能為接收GPS信號、提取所需信息和響應監(jiān)控中心的監(jiān)控命令。監(jiān)控中心通過短消息(SMS)向監(jiān)控對象發(fā)送監(jiān)控命令，接收來自監(jiān)控對象的數(shù)據(jù)并對接收來的數(shù)據(jù)進行處理。為了更好地顯示監(jiān)控對象所在位置，監(jiān)控中心同時采用Google地圖和Mapabc地圖2種網(wǎng)絡電子地圖。網(wǎng)絡電子地圖數(shù)據(jù)通過HTTP協(xié)議從Google地圖或Mapabc地圖服務器上實時下載。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

    系統(tǒng)主要設計功能如下：
    (1)在Windows Mobile平臺上實現(xiàn)了GPS定位；
    (2)網(wǎng)絡電子地圖實時下載、顯示、拖動、放大/縮小；
    (3)監(jiān)控對象的位置查詢與顯示；
    (4)實現(xiàn)了對監(jiān)控對象的聲音監(jiān)控。
2 PPC監(jiān)控對象設計與實現(xiàn)
2.1 GPS定位數(shù)據(jù)提取的實現(xiàn)
    傳統(tǒng)GPS編程通過串口通信接收NMEA(National Marine Electronics Association)語句，然后通過解析NMEA語句[3]提取經(jīng)緯度信息實現(xiàn)。應用程序獨占GPS設備，即同一時刻只允許一個應用程序訪問GPS設備。
    本文采用Windows Mobile提供的GID接口實現(xiàn)(GPS Intermediate Driver)。GID是一個位于應用程序和GPS設備中間層的設備驅動。使用GID時，允許多個應用程序同時使用GPS設備(所有的應用程序都通過GID間接訪問GPS設備)，不需要解析NMEA語句，且可以使用相同的代碼訪問幾乎所有類型的GPS設備[4]。
    采用GID實現(xiàn)的主要步驟為：
    (1)引用gpsapi.dll。GID是一套在Mobile Device上的本地代碼，在.NET Compact Framework平臺上使用，需要采用跨平臺調用技術，引用相應的應用程序接口。
    (2)用CreateEvent創(chuàng)建Windows CE事件對象，這樣當有GPS設備獲取了新的數(shù)據(jù)或者設備狀態(tài)改變時就能收到通知。
    (3)使用GPSOpenDevice與GID建立一個連接。如果GPS設備關閉，則啟動GPS設備。
    (4)通過調用WaitForMultipleObjects（如果僅有一個事件則調用WaitForSingleObject），等待GPS設備獲取新的位置數(shù)據(jù)或設備狀態(tài)改變事件發(fā)生；當GPS設備獲取了新的位置數(shù)據(jù)時，調用GPSGetPosition取回位置信息。當GPS設備狀態(tài)改變時，調用GPSGetDeviceState取回設備狀態(tài)信息。
    (5)重復第(4)步，直到不再需要GPS信息。
    (6)調用GPSCloseDevice關閉與GID的連接。如果這個連接是GID唯一的連接，則GID自動關閉GPS設備。GPS設備耗電相當大，因此當不再需要訪問GPS設備時要關閉與GID的連接。
2.2 短消息發(fā)送與接收實現(xiàn)
    短消息收發(fā)一般采用AT（Attention）指令實現(xiàn)，本系統(tǒng)采用Pocket Outlook實現(xiàn)。Windows Mobile SDK對Pocket Outlook提供的服務進行了托管封裝，可以方便地完成所有的個人信息管理功能[3]，所有這些類型構成了POOM（Pocket Outlook Object Model）。
    (1)短消息發(fā)送。POOM中的SmsAccount類可以方便地實現(xiàn)短消息的發(fā)送。首先，使用SmsMessage類構造一條短消息；然后，使用SmsAccount類中的Send方法即可發(fā)送短消息。
    (2)短消息的接收和截獲。Pocket Outlook可以實現(xiàn)短消息的接收和截獲，且只接收滿足特定條件的短消息。短消息接收和截獲過程如下：
    ①創(chuàng)建一個MessageInterceptor類型的對象。
    ②設置MessageCondition屬性，指定MessageInterceptor對象截獲條件。
    ③設置InterceptionAction屬性，指定截獲到消息后Pocket Outlook執(zhí)行的動作。本系統(tǒng)中，通過將InterceptionAction屬性設置為NotifyAndDelete實現(xiàn)截獲所需的監(jiān)控短消息，并且其他程序不會收到監(jiān)控短消息，這樣監(jiān)控短消息就不會進入短消息收件箱。
    ④為MessageInterceptor對象添加截獲短消息事件處理方法。截獲短消息事件定義如下：
    public event MessageInterceptorEventHandler MessageReceived
    當有滿足截獲條件的短消息到達設備時觸發(fā)此事件。添加了事件處理方法后，當有滿足截獲條件的短消息到達時，就會觸發(fā)MessageReceived事件，然后自動調用事件處理方法進行處理。
3 監(jiān)控中心設計與實現(xiàn)
    PPC端監(jiān)控中心通過GPRS網(wǎng)絡，主要以短消息的形式向監(jiān)控對象發(fā)送監(jiān)控命令，并通過處理來自監(jiān)控對象的數(shù)據(jù)實現(xiàn)對監(jiān)控對象的位置查詢及顯示、聲音監(jiān)控等功能。
3.1 網(wǎng)絡電子地圖實現(xiàn)
    目前，Windows Mobile不支持JavaScript腳本，故PPC端監(jiān)控中心電子地圖不能使用含JavaScript接口的地圖實現(xiàn)。本系統(tǒng)PPC端監(jiān)控中心網(wǎng)絡電子地圖采用Google地圖和北京圖盟科技有限公司的Mapabc地圖。
    (1)地圖數(shù)據(jù)下載
    Google地圖由0～17級不同比例尺的256×256像素的小地圖拼塊拼接而成，每一個Google地圖拼塊叫做一個tile。tile的URI類似如下：
    http：//mt2.google.com/mt?v=w2.89&hl=zh-CN&x=6688&y=3570&z=13&s=Galileo
其中，mt2.google.com為Google地圖服務器，x、y、z分別表示tile的坐標和放大因子。Google地圖服務器有4臺，分別為mt0.google.com、mt1.google.com、mt2.google.com和mt3.google.com。為了提高地圖下載速度，本系統(tǒng)從4臺服務器輪流下載。
    (2)地圖顯示
    任給一個經(jīng)緯度，要將其代表的位置在地圖上顯示出來，就要將該經(jīng)緯度轉換為對應放大因子的tile坐標。本系統(tǒng)采用一種近似的方法轉換，經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，經(jīng)度與x坐標呈線性對應關系，其計算公式為：
       

其中，longitude為經(jīng)度值，其范圍為-180～+180，西經(jīng)用負值表示，東經(jīng)用正值表示；0.0063為校正值；z為放大因子。
    緯度與y坐標轉換公式為：

   
其中，latitude為緯度值，其范圍為-90～+90，北緯用正值表示，南緯用負值表示；z為放大因子。將經(jīng)緯度轉化為tile坐標后，就能將經(jīng)緯度與地圖匹配了，這樣就可以將經(jīng)緯度對應的位置在地圖上顯示出來。
    本系統(tǒng)采用的Windows Mobile Pocket PC的窗體客戶區(qū)寬度和高度分別為240像素和268像素，每個tile為256×256像素，這樣客戶區(qū)就需要4個或6個tile拼接而成，如圖2和圖3所示。

    (3)地圖拖動
    地圖移動相當于改變地圖的中心坐標。本系統(tǒng)實現(xiàn)地圖拖動的方法為：當在觸摸屏上點擊地圖某一點時，將地圖的中心坐標移到點擊處。如圖4所示，設點O為窗口客戶區(qū)中心，點P為點擊處，計算點P與點O的水平和垂直像素距離△Px和△Py，然后將地圖中心分別沿水平方向和垂直方向移動△Px和△Py像素，即可實現(xiàn)地圖的拖動功能，拖動后地圖如圖5所示。

    (4)地圖放大/縮小
    Google地圖的放大因子z的取值為0～17，分別代表0～17級不同比例尺的地圖。0～17級地圖分別用18張不同詳細程度的地圖實現(xiàn)，故實現(xiàn)地圖的放大/縮小功能只需要改變放大因子的大小，將當前現(xiàn)實的地圖切換到改變后的放大因子所對應的比例尺的地圖上，中心點經(jīng)緯度不變。
3.2 監(jiān)控中心界面設計及主要功能測試結果
    點擊“操作”菜單，依次選擇“監(jiān)控”、“位置”，然后在彈出的菜單中設置監(jiān)控對象手機號、報告次數(shù)、報告時間間隔，如圖6所示。

    按圖6所示設置，點擊“開始”按鈕，PPC端監(jiān)控中心發(fā)送監(jiān)控命令，監(jiān)控對象收到位置查詢命令后，就按監(jiān)控命令向監(jiān)控中心報告自己的位置。PPC端監(jiān)控中心收到監(jiān)控對象發(fā)來的位置信息后即在地圖上顯示出來。圖7為目標位于深圳大學辦公樓前測試的結果，圖中地圖為Google地圖，點擊“設置”菜單，然后選擇“使用Mapabc地圖”切換到Mapabc地圖，如圖8所示。PPC端監(jiān)控中心構造監(jiān)控命令短消息如下：
    SmsMessage msg=new SmsMessage(15914175891，″★定◎位☆″+interval)；
其中，interval指定監(jiān)控對象報告位置信息的時間間隔，此處為“1”。

    本系統(tǒng)基于Windows Mobile通用平臺，充分利用了Windows Mobile界面友好、使用簡單和支持軟件豐富等特點。GPS數(shù)據(jù)通過Windows Mobile提供的GID接口實現(xiàn)，可以使多個應用程序同時使用GPS設備，通用性好，可移植性強。經(jīng)實際測試，本系統(tǒng)獲取地圖數(shù)據(jù)方便快捷、成本低、維護方便、定位精度高，能滿足人們日益增長的應用需求。
參考文獻
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