基于ARM的移动电子导览系统的设计与实现

喻　欢，何　宁，钟　坤

(桂林电子科技大学 信息与通信工程学院，广西 桂林 541004)

基于ARM的移动电子导览系统的设计与实现

喻欢，何宁，钟坤

(桂林电子科技大学 信息与通信工程学院，广西 桂林 541004)

摘要:基于ARM环境建立移动光传输导览系统，通过网格化图层叠加与像素坐标位置关系设计了可视化景区地图，由外部景点基站无线光传输的特征编码信息控制地图实现导览指向，用户可自助查询景区景点信息。经实验测试证明，导览系统既可用于某个特定的景区，也可以根据不同的需求添加其他景区的导览信息，通过导览终端移动位置为游客提供图、文、声导览服务，实现了景区自动导览和自助导览的功能。

关键词:移动光通信；可视化；多媒体电子导览；图层

随着人们生活水平的提高，人们出游的热情与日递增，智慧旅游、健康旅游迅猛发展并逐渐成熟，因此，景区导览系统的应用需求随之产生。传统的电子导览系统根据其导览终端信息交换与定位方式的不同主要可以分为：RFID的导览、无线WiFi的导览和GPS的导览，这些导览系统均采用无线电磁波实现，易受电磁干扰、定位精度低、稳定性差，受到某些应用场合限制。

本文提出的导览系统采用照明LED的光通信技术实现，其特点是充分利用景区中现代绿色照明系统构建景区局域导览，具有照明与通信功能，可有效降低电磁干扰。系统把基站和移动终端的特征信息通过无线光信道完成导览信息交换，ARM移动导览终端提供了便捷的自助导览地图界面和信息查询功能[1-2]，实现可视化自助游览，是实现旅游景区智能管理和游客监控的一种新技术途径。

1导览系统概述

移动电子导览系统可实现无人操作，用户通过随身携带导览终端一边观赏美景一边聆听导览语音，也可以手动操作来查询具体的景区景点信息[3]、导览路径、当前位置，给用户提供更多服务。图1为本文所设计的移动电子导览系统示意图。

图1　移动电子导览系统示意图

图中照明LED发射模块(每个模块设置了唯一的编号)安装在设定的路径位置，游客手持导览器沿着一定的路线行走，如图中虚线所示。当游览者手持导览器进入某个景点基站的光辐射区域后，景点基站通过照明LED向导览器发送景点编号。 导览器对接收到的景点编码信息进行译码，恢复发射景点编号，导览器从存储的数据库调出该编号对应的景点相关信息资料。

为了提高系统光信息传输抗干扰能力，光调制采用基带编码控制产生FSK频带信号对照明LED实现开关键控(OOK)调制，这种调制方式每1 bit时间T(单位：s)内光脉冲处于开“1”或关“0”的状态。若OOK调制方式采用NRZ码时，其码元宽度为Tb，信号带宽约为Rb=1/Tb。

由于白光LED通信与红外通信技术类似，故系统基带编码采用了仿照红外遥控的编码方式，保证了系统信息传输的可靠性，数据帧格式如图2所示，图中13.5 ms的引导码是数据收发标志，数据反码是对数据位进行校验。图3为系统实验测试基带编码波形。

图2　数据基带编码格式

图3　实验测试数据编码波形(截图)

图中引导码之后数据码为“10011110”，数据反码为“01100001”，其基带编码波形与数据帧结构对应，用它可控制产生FSK调制信号。

系统核心功能是通过移动无线光传输进行外部激励，ARM移动终端依据所接受信号激活电子地图，并标识用户所在位置，为其提供相应导览服务选择。根据可视化导览功能需求，电子地图设计采用网格化和图层与对象相结合的设计思想，使地图人机交互界面更为形象和人性化。

2自动导览模式的系统设计

自动导览，即用户不需要动手操作导览机，系统会自动根据外部激励信号来播放导览语音，ARM终端依据景点基站所发送的编号自动切换导览地图。

2.1导览地图的制作原理

利用slicingtool工具制作的自定义地图可以看作是由许多的小图像组成的，图4为地图像素坐标示意图。

图4　像素坐标示意图

设计的离线地图可以看作是一张被切成类似瓷砖般的格子图像，这些被切开的格子组织成多个缩放级别[4]，缩放级别从0开始，级别0的地图图像单元格尺寸为1×1像素。下一个缩放级别，图像单元格尺寸则会两倍递增，比如当缩放级别为5时，图像单元格尺寸则会递增32倍，地图图像的单元格尺寸为32×32像素。所以，程序可以调用不同缩放级别的切片地图，从而实现界面操作的缩放功能。

每个地图都是由层和对象组成的，层用来存放地图对象，地图对象可以添加到任意一层，对象的坐标单位为像素，地图底层坐标与被切割前图像的像素坐标是保持一致的[5-6]，图中地图底层最左上角的坐标为(0，0)。设计地图按照一定比例大小以像素坐标形式代表不同方位，为了定义在图像上地图对象的位置，把游标放到一个点来核对坐标，比如图4中的B对象的像素坐标是(350，200)，X轴和Y轴正半轴的方向代表实际地理方向的任意两个成90°的方位。

2.2程序实现

使用JAVA语言开发的移动电子导览系统运行于搭载安卓系统的ARM板上，图5为自动导览程序流程图。

图5　自动导览模式的程序流程图

由图5可知，程序分为主线程和子线程，主线程实现地图初始化，地图初始化的过程即为底层、图层和地图对象生成和添加的过程。

子线程实现对串口的循环监控， 当有数据从串口传入ARM板时，程序首先判断接收的字符串长度是否为8个字节，字符串是否在设定的范围内，字符串是否和上一次重复，若有一个条件不满足，则程序回到串口监听等待状态[7]。若以上3个条件都满足，则进一步判断接收字符串的前4位(景区号)与上一次相比是否发生变化，若发生变化，则删除图层，生成新的景区地图；否则，在当前地图上标识出游客新的位置并播放导览语音。

3自助导览模式的系统设计

自助导览也可称为自助信息查询，即用户手动点击查询自己感兴趣的内容进行浏览，导览终端的这种模式不受外部信号激励，用户先对景区游览内容浏览定位，然后有选择地到达自己要观赏的景点目的地，也可以通过ARM终端的图片、文字、声音直接观赏浏览，自助导览模式的程序流程图如图6所示。

图6　自助信息查询的程序流程图

自助信息查询导览界面的实现主要依赖于android.app.ScenicTour包下的5个类来完成，其中AudioActivity类实现导览语音的播放；VideoActivity类实现导览视频的播放；ScenicAreaViewActivity类实现景区的导览平面图的查询显示；TextActivity类实现景区景点的文字介绍的查询显示；GuilinMapActivity类实现“景区周边”的查询，它可以通过调用百度地图API来显示游客当前位置周边的道路、建筑群等[8]；ScenicTourActivity类实现自助信息查询的导览界面的整体布局与事件触发。

4系统测试与分析

当导览器接收的外部激励信号的前4位不变，而后4位变化，即景区不变而景点变化时，导览地图上位置图标发生切换。以桂林市七星公园为例，当外部激励信号从00020001至00020004变化时，导览地图上的锥形位置图标从景点1切换至景点4，看过的景点标示为圆形位置图标，当前正在浏览的景点标示为锥形位置图标。

图7所示为不同景区导览切换示意图，图中下方标示各景点编号。

图7　景区间切换示意图(截图)

当外部激励信号的前4位在0001到0006之间切换时，导览地图和导览语音会随之切换。

如果想回放导览语音，游客可以点击导览地图上的位置图标进行重播。

点击地图左上角的“小屋”图标即可进入如图8所示的自助导览界面。

图8　自助导览界面(截图)

自助导览界面为用户提供了5类查询服务：景区的文字介绍、语音导览、视频导览、景区导览图和景区周边的地图。选择感兴趣的景区和景点，点击任意一个查询按钮，系统则会跳转进入对应的子界面。

5结束语

本文的移动电子导览系统基本满足了无线光传输的可视化导览的设计要求，通过实验测试，在设定景点路线上，景区基站与移动导览终端在20 m范围内能自动识别游客的到达与离开，依据各基站不同编码可靠地实现景点信息自动切换，为用户提供图、文、声导览服务，对实际应用具有一定的参考价值。

参考文献：

[1]王惠良. 智能导览系统的设计与实现[D].石家庄：河北经贸大学，2014.

[2]王虹，蔡喜平. 基于LED 阵列的可视信道室内可见光通信系统设计[J].量子电子学报，2015，32(4)：507-512.

[3]杨瑞柱，周淑玉，罗璨，等. 一种语音导览系统的设计与实现[J].现代电子技术，2014(1)：96-100.

[4]耿恒山，曹鹏飞，范东月，等. 基于移动终端的视频监控系统的研究[J].电视技术，2015，39(3)：73-76.

[5]张莹，张崎. 基于Android平台的智能景区导览系统的研究[J].信息技术，2013(4)：121-123.

[6]孙耀杰，李荣妹，张维文. 移动终端校园踪迹分析系统研究[J].电视技术，2015，39(2)：19-22.

[7]谢超，陈毓芬，王英杰，等. 基于模块化的电子地图自适应设计机制研究[J].武汉大学学报(信息科学版)，2010，35(10)：1255-1259.

[8]帅冬冬. 基于Android手机的电子地图的应用开发[D].南京：南京邮电大学，2013.

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

中图分类号：TP311

文献标志码:A

DOI：10.16280/j.videoe.2016.06.010

基金项目：广西科技开发项目(桂科攻14124005-2-5)

作者简介：

喻欢(1989— )，硕士生，主要研究光通信及其应用。

责任编辑：时雯

收稿日期：2016-01-07

文献引用格式：喻欢，何宁，钟坤.基于ARM的移动电子导览系统的设计与实现[J].电视技术，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.