喻　歡，何　寧，鐘　坤

(桂林電子科技大學(xué) 信息與通信工程學(xué)院，廣西 桂林 541004)

基于ARM的移動(dòng)電子導(dǎo)覽系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

喻歡，何寧，鐘坤

(桂林電子科技大學(xué) 信息與通信工程學(xué)院，廣西 桂林 541004)

摘要:基于ARM環(huán)境建立移動(dòng)光傳輸導(dǎo)覽系統(tǒng)，通過網(wǎng)格化圖層疊加與像素坐標(biāo)位置關(guān)系設(shè)計(jì)了可視化景區(qū)地圖，由外部景點(diǎn)基站無線光傳輸?shù)奶卣骶幋a信息控制地圖實(shí)現(xiàn)導(dǎo)覽指向，用戶可自助查詢景區(qū)景點(diǎn)信息。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測試證明，導(dǎo)覽系統(tǒng)既可用于某個(gè)特定的景區(qū)，也可以根據(jù)不同的需求添加其他景區(qū)的導(dǎo)覽信息，通過導(dǎo)覽終端移動(dòng)位置為游客提供圖、文、聲導(dǎo)覽服務(wù)，實(shí)現(xiàn)了景區(qū)自動(dòng)導(dǎo)覽和自助導(dǎo)覽的功能。

關(guān)鍵詞:移動(dòng)光通信；可視化；多媒體電子導(dǎo)覽；圖層

隨著人們生活水平的提高，人們出游的熱情與日遞增，智慧旅游、健康旅游迅猛發(fā)展并逐漸成熟，因此，景區(qū)導(dǎo)覽系統(tǒng)的應(yīng)用需求隨之產(chǎn)生。傳統(tǒng)的電子導(dǎo)覽系統(tǒng)根據(jù)其導(dǎo)覽終端信息交換與定位方式的不同主要可以分為：RFID的導(dǎo)覽、無線WiFi的導(dǎo)覽和GPS的導(dǎo)覽，這些導(dǎo)覽系統(tǒng)均采用無線電磁波實(shí)現(xiàn)，易受電磁干擾、定位精度低、穩(wěn)定性差，受到某些應(yīng)用場合限制。

本文提出的導(dǎo)覽系統(tǒng)采用照明LED的光通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)，其特點(diǎn)是充分利用景區(qū)中現(xiàn)代綠色照明系統(tǒng)構(gòu)建景區(qū)局域?qū)в[，具有照明與通信功能，可有效降低電磁干擾。系統(tǒng)把基站和移動(dòng)終端的特征信息通過無線光信道完成導(dǎo)覽信息交換，ARM移動(dòng)導(dǎo)覽終端提供了便捷的自助導(dǎo)覽地圖界面和信息查詢功能[1-2]，實(shí)現(xiàn)可視化自助游覽，是實(shí)現(xiàn)旅游景區(qū)智能管理和游客監(jiān)控的一種新技術(shù)途徑。

1導(dǎo)覽系統(tǒng)概述

移動(dòng)電子導(dǎo)覽系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)無人操作，用戶通過隨身攜帶導(dǎo)覽終端一邊觀賞美景一邊聆聽導(dǎo)覽語音，也可以手動(dòng)操作來查詢具體的景區(qū)景點(diǎn)信息[3]、導(dǎo)覽路徑、當(dāng)前位置，給用戶提供更多服務(wù)。圖1為本文所設(shè)計(jì)的移動(dòng)電子導(dǎo)覽系統(tǒng)示意圖。

圖1　移動(dòng)電子導(dǎo)覽系統(tǒng)示意圖

圖中照明LED發(fā)射模塊(每個(gè)模塊設(shè)置了唯一的編號(hào))安裝在設(shè)定的路徑位置，游客手持導(dǎo)覽器沿著一定的路線行走，如圖中虛線所示。當(dāng)游覽者手持導(dǎo)覽器進(jìn)入某個(gè)景點(diǎn)基站的光輻射區(qū)域后，景點(diǎn)基站通過照明LED向?qū)в[器發(fā)送景點(diǎn)編號(hào)。 導(dǎo)覽器對接收到的景點(diǎn)編碼信息進(jìn)行譯碼，恢復(fù)發(fā)射景點(diǎn)編號(hào)，導(dǎo)覽器從存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫調(diào)出該編號(hào)對應(yīng)的景點(diǎn)相關(guān)信息資料。

為了提高系統(tǒng)光信息傳輸抗干擾能力，光調(diào)制采用基帶編碼控制產(chǎn)生FSK頻帶信號(hào)對照明LED實(shí)現(xiàn)開關(guān)鍵控(OOK)調(diào)制，這種調(diào)制方式每1 bit時(shí)間T(單位：s)內(nèi)光脈沖處于開“1”或關(guān)“0”的狀態(tài)。若OOK調(diào)制方式采用NRZ碼時(shí)，其碼元寬度為Tb，信號(hào)帶寬約為Rb=1/Tb。

由于白光LED通信與紅外通信技術(shù)類似，故系統(tǒng)基帶編碼采用了仿照紅外遙控的編碼方式，保證了系統(tǒng)信息傳輸?shù)目煽啃?，?shù)據(jù)幀格式如圖2所示，圖中13.5 ms的引導(dǎo)碼是數(shù)據(jù)收發(fā)標(biāo)志，數(shù)據(jù)反碼是對數(shù)據(jù)位進(jìn)行校驗(yàn)。圖3為系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)測試基帶編碼波形。

圖2　數(shù)據(jù)基帶編碼格式

圖3　實(shí)驗(yàn)測試數(shù)據(jù)編碼波形(截圖)

圖中引導(dǎo)碼之后數(shù)據(jù)碼為“10011110”，數(shù)據(jù)反碼為“01100001”，其基帶編碼波形與數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)對應(yīng)，用它可控制產(chǎn)生FSK調(diào)制信號(hào)。

系統(tǒng)核心功能是通過移動(dòng)無線光傳輸進(jìn)行外部激勵(lì)，ARM移動(dòng)終端依據(jù)所接受信號(hào)激活電子地圖，并標(biāo)識(shí)用戶所在位置，為其提供相應(yīng)導(dǎo)覽服務(wù)選擇。根據(jù)可視化導(dǎo)覽功能需求，電子地圖設(shè)計(jì)采用網(wǎng)格化和圖層與對象相結(jié)合的設(shè)計(jì)思想，使地圖人機(jī)交互界面更為形象和人性化。

2自動(dòng)導(dǎo)覽模式的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

自動(dòng)導(dǎo)覽，即用戶不需要?jiǎng)邮植僮鲗?dǎo)覽機(jī)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)根據(jù)外部激勵(lì)信號(hào)來播放導(dǎo)覽語音，ARM終端依據(jù)景點(diǎn)基站所發(fā)送的編號(hào)自動(dòng)切換導(dǎo)覽地圖。

2.1導(dǎo)覽地圖的制作原理

利用slicingtool工具制作的自定義地圖可以看作是由許多的小圖像組成的，圖4為地圖像素坐標(biāo)示意圖。

圖4　像素坐標(biāo)示意圖

設(shè)計(jì)的離線地圖可以看作是一張被切成類似瓷磚般的格子圖像，這些被切開的格子組織成多個(gè)縮放級別[4]，縮放級別從0開始，級別0的地圖圖像單元格尺寸為1×1像素。下一個(gè)縮放級別，圖像單元格尺寸則會(huì)兩倍遞增，比如當(dāng)縮放級別為5時(shí)，圖像單元格尺寸則會(huì)遞增32倍，地圖圖像的單元格尺寸為32×32像素。所以，程序可以調(diào)用不同縮放級別的切片地圖，從而實(shí)現(xiàn)界面操作的縮放功能。

每個(gè)地圖都是由層和對象組成的，層用來存放地圖對象，地圖對象可以添加到任意一層，對象的坐標(biāo)單位為像素，地圖底層坐標(biāo)與被切割前圖像的像素坐標(biāo)是保持一致的[5-6]，圖中地圖底層最左上角的坐標(biāo)為(0，0)。設(shè)計(jì)地圖按照一定比例大小以像素坐標(biāo)形式代表不同方位，為了定義在圖像上地圖對象的位置，把游標(biāo)放到一個(gè)點(diǎn)來核對坐標(biāo)，比如圖4中的B對象的像素坐標(biāo)是(350，200)，X軸和Y軸正半軸的方向代表實(shí)際地理方向的任意兩個(gè)成90°的方位。

2.2程序?qū)崿F(xiàn)

使用JAVA語言開發(fā)的移動(dòng)電子導(dǎo)覽系統(tǒng)運(yùn)行于搭載安卓系統(tǒng)的ARM板上，圖5為自動(dòng)導(dǎo)覽程序流程圖。

圖5　自動(dòng)導(dǎo)覽模式的程序流程圖

由圖5可知，程序分為主線程和子線程，主線程實(shí)現(xiàn)地圖初始化，地圖初始化的過程即為底層、圖層和地圖對象生成和添加的過程。

子線程實(shí)現(xiàn)對串口的循環(huán)監(jiān)控， 當(dāng)有數(shù)據(jù)從串口傳入ARM板時(shí)，程序首先判斷接收的字符串長度是否為8個(gè)字節(jié)，字符串是否在設(shè)定的范圍內(nèi)，字符串是否和上一次重復(fù)，若有一個(gè)條件不滿足，則程序回到串口監(jiān)聽等待狀態(tài)[7]。若以上3個(gè)條件都滿足，則進(jìn)一步判斷接收字符串的前4位(景區(qū)號(hào))與上一次相比是否發(fā)生變化，若發(fā)生變化，則刪除圖層，生成新的景區(qū)地圖；否則，在當(dāng)前地圖上標(biāo)識(shí)出游客新的位置并播放導(dǎo)覽語音。

3自助導(dǎo)覽模式的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

自助導(dǎo)覽也可稱為自助信息查詢，即用戶手動(dòng)點(diǎn)擊查詢自己感興趣的內(nèi)容進(jìn)行瀏覽，導(dǎo)覽終端的這種模式不受外部信號(hào)激勵(lì)，用戶先對景區(qū)游覽內(nèi)容瀏覽定位，然后有選擇地到達(dá)自己要觀賞的景點(diǎn)目的地，也可以通過ARM終端的圖片、文字、聲音直接觀賞瀏覽，自助導(dǎo)覽模式的程序流程圖如圖6所示。

圖6　自助信息查詢的程序流程圖

自助信息查詢導(dǎo)覽界面的實(shí)現(xiàn)主要依賴于android.app.ScenicTour包下的5個(gè)類來完成，其中AudioActivity類實(shí)現(xiàn)導(dǎo)覽語音的播放；VideoActivity類實(shí)現(xiàn)導(dǎo)覽視頻的播放；ScenicAreaViewActivity類實(shí)現(xiàn)景區(qū)的導(dǎo)覽平面圖的查詢顯示；TextActivity類實(shí)現(xiàn)景區(qū)景點(diǎn)的文字介紹的查詢顯示；GuilinMapActivity類實(shí)現(xiàn)“景區(qū)周邊”的查詢，它可以通過調(diào)用百度地圖API來顯示游客當(dāng)前位置周邊的道路、建筑群等[8]；ScenicTourActivity類實(shí)現(xiàn)自助信息查詢的導(dǎo)覽界面的整體布局與事件觸發(fā)。

4系統(tǒng)測試與分析

當(dāng)導(dǎo)覽器接收的外部激勵(lì)信號(hào)的前4位不變，而后4位變化，即景區(qū)不變而景點(diǎn)變化時(shí)，導(dǎo)覽地圖上位置圖標(biāo)發(fā)生切換。以桂林市七星公園為例，當(dāng)外部激勵(lì)信號(hào)從00020001至00020004變化時(shí)，導(dǎo)覽地圖上的錐形位置圖標(biāo)從景點(diǎn)1切換至景點(diǎn)4，看過的景點(diǎn)標(biāo)示為圓形位置圖標(biāo)，當(dāng)前正在瀏覽的景點(diǎn)標(biāo)示為錐形位置圖標(biāo)。

圖7所示為不同景區(qū)導(dǎo)覽切換示意圖，圖中下方標(biāo)示各景點(diǎn)編號(hào)。

圖7　景區(qū)間切換示意圖(截圖)

當(dāng)外部激勵(lì)信號(hào)的前4位在0001到0006之間切換時(shí)，導(dǎo)覽地圖和導(dǎo)覽語音會(huì)隨之切換。

如果想回放導(dǎo)覽語音，游客可以點(diǎn)擊導(dǎo)覽地圖上的位置圖標(biāo)進(jìn)行重播。

點(diǎn)擊地圖左上角的“小屋”圖標(biāo)即可進(jìn)入如圖8所示的自助導(dǎo)覽界面。

圖8　自助導(dǎo)覽界面(截圖)

自助導(dǎo)覽界面為用戶提供了5類查詢服務(wù)：景區(qū)的文字介紹、語音導(dǎo)覽、視頻導(dǎo)覽、景區(qū)導(dǎo)覽圖和景區(qū)周邊的地圖。選擇感興趣的景區(qū)和景點(diǎn)，點(diǎn)擊任意一個(gè)查詢按鈕，系統(tǒng)則會(huì)跳轉(zhuǎn)進(jìn)入對應(yīng)的子界面。

5結(jié)束語

本文的移動(dòng)電子導(dǎo)覽系統(tǒng)基本滿足了無線光傳輸?shù)目梢暬瘜?dǎo)覽的設(shè)計(jì)要求，通過實(shí)驗(yàn)測試，在設(shè)定景點(diǎn)路線上，景區(qū)基站與移動(dòng)導(dǎo)覽終端在20 m范圍內(nèi)能自動(dòng)識(shí)別游客的到達(dá)與離開，依據(jù)各基站不同編碼可靠地實(shí)現(xiàn)景點(diǎn)信息自動(dòng)切換，為用戶提供圖、文、聲導(dǎo)覽服務(wù)，對實(shí)際應(yīng)用具有一定的參考價(jià)值。

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Design and implement of mobile and electronic tour-guiding system based on ARM

YU Huan，HE Ning，ZHONG Kun

(SchoolofInformationandCommunication，GuilinUniversityofElectronicTechnology，GuangxiGuilin541004，China)

Abstract:The tour-guiding system of mobile and optical transmission is realized which is based on ARM. The visual scenic tour-guide map is designed through meshing map layer overlapping and mapping of pixel coordinate position. The scenic tour-guiding map is activated and switched according to the feature coding which is wirelessly and optically transmitted by scenic base station. The GUI(Graphical User Interface) will rapidly switch to the interface of manual operation and information inquiry by users’ corresponding touching. It’s testified by means of experimental measurement that the autonomous navigation system is not restricted to specific scenic area，but can be modified according to the various commands， moreover， the function of autonomous and self-help tour-guiding is universal and valuable which can offer many services about maps， texts，audios.

Key words:mobile optical communication； visualization； multimedia electronic tour-guiding； map layer

中圖分類號(hào)：TP311

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

DOI：10.16280/j.videoe.2016.06.010

基金項(xiàng)目：廣西科技開發(fā)項(xiàng)目(桂科攻14124005-2-5)

作者簡介：

喻歡(1989— )，碩士生，主要研究光通信及其應(yīng)用。

責(zé)任編輯：時(shí)雯

收稿日期：2016-01-07

文獻(xiàn)引用格式：喻歡，何寧，鐘坤.基于ARM的移動(dòng)電子導(dǎo)覽系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電視技術(shù)，2016，40(6)：48-51.

YU H，HE N，ZHONG K.Design and implement of mobile and electronic tour-guiding system based on ARM[J].Video engineering，2016,40(6)：48-51.