專利名稱：一種便攜式多媒體智能數(shù)碼終端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種便攜式電子數(shù)碼設備，具體是一種便攜式多媒體智能數(shù)碼終端。
背景技術(shù)：
隨著信息工業(yè)、衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)、移動通信業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，對于融合移動通信、 衛(wèi)星定位、互聯(lián)網(wǎng)等應用技術(shù)的產(chǎn)品和技術(shù)已經(jīng)成為市場應用和技術(shù)發(fā)展的主要趨勢。結(jié) 合通話、導航、應急援助、信息交互及便利性和個性化服務，特別是結(jié)合高速無線數(shù)據(jù)通信 實現(xiàn)高速上網(wǎng)、(結(jié)合服務中心的)助理式服務、實現(xiàn)實時動態(tài)導航、移動辦公等功能是下 一代便攜式信息終端的發(fā)展趨勢。其核心的技術(shù)基礎(chǔ)是與高速移動通信技術(shù)融合的軟、硬 件技術(shù)。隨著人們對無線通信、網(wǎng)絡等技術(shù)的認識的逐步加深，面向移動用戶、針對特殊應 用環(huán)境、將移動通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與衛(wèi)星定位、導航技術(shù)相結(jié)合的系統(tǒng)會得到快速的發(fā) 展，交互式智能化、多功能高度集成的便攜式移動信息終端產(chǎn)品將具有廣闊市場空間，本實 用新型將GPS技術(shù)結(jié)合應用到電子導游系統(tǒng)中是一種創(chuàng)新。本實用新型提出了一種具備通訊功能的導航儀的PDA技術(shù)架構(gòu)，采用模塊化的設 計思想搭建了一套可支持各種通訊方式，可方便加載各種類型服務內(nèi)容的軟件架構(gòu)。目 前，便攜式多媒體數(shù)碼終端的主要功能是音視頻媒體文件播放、電子游戲、GPS導航等，主要 應用于個人休閑娛樂、駕車道路導航等領(lǐng)域，在電子導游、旅游導航等領(lǐng)域的應用仍處于空 白，其原因是由于缺乏基于對GPS、PDA和GIS的集成運用的便攜式多媒體智能終端設備。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型為了解決在電子導游、旅游導航等領(lǐng)域缺乏基于對GPS、PDA和GIS的 集成運用的便攜式多媒體智能終端設備的問題，提供了一種便攜式多媒體智能數(shù)碼終端。本實用新型所述的便攜式多媒體智能數(shù)碼終端是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種 便攜式多媒體智能數(shù)碼終端，基于對GPS、PDA和GIS的一種集成運用，包含殼體和殼體內(nèi)的 內(nèi)部電路，殼體上設有配套使用的IXD顯示屏和4. 3寸表面聲波式觸摸屏Touch Screen, 內(nèi)部電路包含中央處理器芯片(CPU)SIRF三代；PPC電路板、中央處理器芯片(CPU)、觸摸屏 Touch Screen與1600mAh鋰電池構(gòu)成主體功能結(jié)構(gòu)，并設置了藍牙模塊、USB輸入/輸出接 口和CF卡槽，PPC電路上設計組合了功能模塊組件及各種功能的輸入/輸出端口 ；中央處 理器芯片的視頻輸入/輸出端口連接有包含視頻編碼/解碼芯片的視頻輸入/輸出電路， 與視頻編碼/解碼芯片連接有配套使用的觸摸屏和顯示屏。本實用新型所述的便攜式多媒體智能數(shù)碼終端以SIRF三代CPU為核心，在CPU的 相應端口連接有觸摸屏+顯示屏組件、視頻/音頻輸出電路、GPS功能模塊，整個工作系統(tǒng) 由設備內(nèi)置的高性能鋰電池供電工作；由于顯示屏、觸摸屏、GPS模塊、藍牙模塊等采用已 知產(chǎn)品和現(xiàn)有集成芯片連接而成，當所選用的產(chǎn)品及集成芯片等的型號選定后，其相互之 間及與CPU各端口之間的對應連接關(guān)系是已知的，因此本實用新型的內(nèi)部電路中的具體連接，諸如各集成芯片、功能模塊、顯示組件等正常工作所需的一些外圍電路等，對PDA領(lǐng)域 的技術(shù)人員來說是已知且可以實現(xiàn)的，在說明書中未作描述。本實用新型所述的便攜式多媒體智能數(shù)碼終端設計結(jié)構(gòu)合理、功能齊備，能利用 GPS和PDA對景區(qū)進行坐標采集以及在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)電子地圖的自動繪制，在電子導游的 應用中可得到景區(qū)里任意兩個景點之間的最佳路徑并在電子地圖上顯示出來，并且根據(jù)景 區(qū)里景點的多少及分布的不同可以采用不同的算法，以基于對GPS、PDA和GIS的集成運用 解決了在電子導游、旅游導航等領(lǐng)域中傳統(tǒng)導游方式及現(xiàn)有電子導游設備在景區(qū)導航、自 主規(guī)劃路徑等方面的局限，適用于電子導游、自駕車導游導航等領(lǐng)域，是一種高度智能化的 多媒體+GPS終端處理設備。

圖1為本實用新型所描述的便攜式多媒體智能數(shù)碼終端的外觀結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型內(nèi)部電路的原理方框圖。其中1.電源開關(guān)，2. CF卡槽，3. USB接口，4.耳機插孔，5.揚聲器，6.觸摸屏， 7.顯示屏
具體實施方式一種便攜式多媒體智能數(shù)碼終端，基于對GPS、PDA和GIS的一種集成運用，包含殼 體和殼體內(nèi)的內(nèi)部電路，殼體上設有配套使用的電源開關(guān)1、CF卡槽2、USB接口 3、耳機插 孔4、揚聲器5、4. 3寸16 :9TFT IXD顯示屏7 (分辨率為480 X 272以上)和表面聲波式觸 摸屏(Touch Screen)6,內(nèi)部電路包含中央處理器芯片(CPU)SIRF三代；PPC電路板、中央處 理器芯片(CPU)、觸摸屏Touch Screen與1600mAh鋰電池構(gòu)成主體功能結(jié)構(gòu)，并設置了藍牙 模塊、USB輸入/輸出接口和CF卡槽，PPC電路上設計組合了功能模塊組件及各種功能的輸 入/輸出端口；中央處理器芯片的視頻輸入/輸出端口連接有包含視頻編碼/解碼芯片的 視頻輸入/輸出電路，與視頻編碼/解碼芯片連接有配套使用的觸摸屏和顯示屏，中央處理 器芯片的音頻輸入/輸出端口連接有包含音頻編碼/解碼芯片的音頻輸入/輸出電路，與 音頻編碼/解碼芯片連接有可自動切換使用的耳機插孔和揚聲器，與GPS模塊連接有內(nèi)置 天線。所述中央處理器芯片SIRF三代(SIRF starIII簡稱A3)，是美國塞浮公司開發(fā)的 GPS第三代芯片，應用廣泛，性能穩(wěn)定，可提供對低功耗應用的實時多媒體處理和GPS處理 的支持；可滿足接口設計的處理需求。具體實施時，設計中主要采用SIRF平臺的SIRF starIII處理器，語音數(shù)據(jù)采集芯 片以及4. 3寸16 :9TFT IXD顯示屏(分辨率為480X272以上)，在完成硬件電路的基礎(chǔ)上 編寫程序?qū)崿F(xiàn)顯示器及NAND_FLASH驅(qū)動。系統(tǒng)采用單片機設計實現(xiàn)，非常適合手持設備使用。初始化硬件電路主要完成STR710各寄存器的配置及內(nèi)存映射和中斷向量配置、 處理器與外芯片的初始化以及功能庫函數(shù)加載等。其主要步驟是首先調(diào)用71x_init. s源 文件完成CPU各寄存器的初始化配置后中斷異常的處理實現(xiàn)及中斷優(yōu)先級設置、系統(tǒng)堆 棧和變量的初始化最后完成初始化后使用BL語句跳轉(zhuǎn)至MAIN功能函數(shù)IMP0RT main ；Bmain ；main為C語言主函數(shù)入口。當設計好硬件系統(tǒng)后，要對電路板進行整體調(diào)試看各功能模塊是否正常，值得注 意的是在設計NAND_FLASH接口電路時不能將ALE，CLE, WP, R/B全部連接到STR710的地址 線上否則會引起兩者間的時序不匹配。在設計NAND_FLASH文件系統(tǒng)時采用F16系統(tǒng)可根 據(jù)系統(tǒng)需要修改ST公司提供的F16文件系統(tǒng)代碼。由于GPS定位信號存在誤差，所以對其采集到的數(shù)據(jù)進行誤差分析并提出控制策 略，以此策略為依據(jù)對采集到的數(shù)據(jù)進行篩選和處理，再利用這些有效數(shù)據(jù)進行電子地圖 的繪制。誤差分析和控制策略利用單GPS接收機采集坐標，為了保證地圖的精度在一定 的范圍內(nèi)，在采集坐標時引入了坐標精度因子(HDOP)和衛(wèi)星可見數(shù)(VIEW)加以控制。HDOP 是用來刻畫所測得的經(jīng)度、緯度值在水平方向上的漂移程度。國外的研究實驗表明[5，6]， HDOP, VIEW與距離誤差的關(guān)系表現(xiàn)為HD0P越大，則距離誤差越大；VIEW越多，則HDOP越在進行實驗時，對一個固定點進行持續(xù)的采集以得到大量坐標數(shù)據(jù)，再對HDOP = 1. 0的所有坐標進行計算得到的平均值作為實際坐標，再計算各個坐標到實際坐標的距離。利用線性回歸分析方法可以得到Error = 2. 679243HD0P+0. 59144，只要把HDOP 的值控制在(0 3. 0)之間就可以把誤差控制在(0 Ilm)之間(置信度為0.95)，在此控 制條件下采點，求算該點坐標的算術(shù)平均值，為了提高該點坐標的精度，可以通過增加該點 坐標的采集次數(shù)來達到。數(shù)據(jù)的采集該過程包括對坐標的野外采集(利用GPS接收機采集坐標)和各種 說明材料、測量材料、各種景觀的文字圖片材料的收集；坐標的采集繪制地圖的任務主要 是對繪制目標繪制一個全景圖，是對主要的建筑、道路、標志、區(qū)域等做一個相對位置的標 記，根據(jù)實體特點的不同，采用不同的采集策略；其他相關(guān)材料的收集整理、組織、加工相 關(guān)材料的數(shù)據(jù)，將有用的數(shù)據(jù)按照統(tǒng)一的格式輸入到相關(guān)的數(shù)據(jù)庫當中。對采集到的坐標數(shù)據(jù)進行整理，設計成坐標數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫主要提供各個景點、 道路、園區(qū)的坐標，供自動生成算法調(diào)用，是生成電子地圖的主要數(shù)據(jù)來源。對其他的數(shù)據(jù)， 如各個景點要素的詳細信息介紹，設計成屬性信息數(shù)據(jù)庫，供在PDA上進行查詢使用的。使用MapInfo GIS實現(xiàn)電子地圖坐標采集和相關(guān)資料收集完畢后，將數(shù)據(jù)按表 的形式導入數(shù)據(jù)庫，完成數(shù)據(jù)庫的建立。然后利用MapInfo GIS通過ODBC或者ADO與景 點坐標數(shù)據(jù)庫連接，引用其中的數(shù)據(jù)，采用MapBasic編程實現(xiàn)景點電子地圖的繪制。如果 數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)發(fā)生了變化，通過該算法可以及時地重新繪制地圖。對整個電子地圖的制 作采用矢量模型，最終的地圖為矢量地圖。對不同的地物分別用不同的圖層來顯示，如景 點層、道路層、園區(qū)層等。地圖應該包括地圖名稱、圖例等。最后要選擇合適的地圖符號表 示地物，要能夠直觀、形象的表示出地物的特征。應用MapBasic編程把景點電子地圖劃分 成景點層、道路層、區(qū)域?qū)拥葋盹@示，這樣設計的目的是為了更好的進行地圖的編輯維護 修改。由以上設計思想和方法實現(xiàn)的電子地圖的道路層和景點層的顯示效果。對地圖的再次編輯由于生成的電子地圖可能與實際的布局會有所出入，所以利 用MAPINF0GIS對地圖進行編輯是很有必要的，如果涉及到數(shù)據(jù)庫相關(guān)數(shù)據(jù)的修改，還要連 同數(shù)據(jù)庫一起修改。編輯生成的地圖可由圖形編輯和標注編輯完成。[0024]最佳路徑的搜索為了實現(xiàn)電子地圖的最佳路徑的搜索。必須用圖論的思想設計 它的存儲拓撲結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡在數(shù)學和計算機領(lǐng)域中被抽象為圖，所以其基礎(chǔ)是圖的存儲表示。路網(wǎng)拓撲關(guān)系的建立在路網(wǎng)的數(shù)學模型中，只需要用到結(jié)點與結(jié)點以及道路的 連通性，即結(jié)點與結(jié)點以及線段之間的拓撲關(guān)系。并按照最佳路徑算法的要求對這種數(shù)據(jù) 的結(jié)點進行編號。最佳路徑的搜索該算法是在對經(jīng)典圖論中的Dijkstra算法分析的基礎(chǔ)上，通過 改變下一節(jié)點的判斷標準，盡量避免無關(guān)節(jié)點的計算。改善了經(jīng)典Dijkstra算法所具有的 盲目性，減少了中間點的數(shù)量，搜索效率得到提高。GPS坐標與電子地圖匹配由于在GPS采集景點坐標點數(shù)據(jù)繪制電子地圖時，存在 著一定的誤差，而當用戶在使用景點電子導游系統(tǒng)進行實時定位時，也會因為當時的天氣， 周圍建筑物阻擋以及其他一些電信號干擾GPS信號而使得所接收到的數(shù)據(jù)與繪制景點地 圖的數(shù)據(jù)不一致，從而導致景點電子導游系統(tǒng)不能準確實時定位，為了解決這一問題，針對 景點電子導游系統(tǒng)提出了地圖匹配算法，對GPS實時接收到的數(shù)據(jù)進行匹配處理，以達到 景點電子導游系統(tǒng)準確實時定位的目的?；痉椒ɡ脷v史行走軌跡對地圖數(shù)據(jù)庫的道路線段信息進行實時模式識別。 行走軌跡曲線作為待匹配樣本，以該軌跡曲線附近的所有道路上的道路曲線作為狀態(tài)模 板，通過待匹配樣本與模板間的匹配，選擇形狀相似度最高的模板作為匹配結(jié)果。采用的相 似性度量函數(shù)用加權(quán)2維歐氏距離，為增加匹配的置信度而采用了序貫統(tǒng)計方法。當識別 到某一路段時，對當前的數(shù)據(jù)做路段垂直投影，計算出垂直路段方向上的偏差Δν并矯正 之。該算法是基于將地圖的每條道路分段線性化成直線段的前提。對每一條描述路段進行 模式識別，并將前面多條路段的識別結(jié)果作為后一路段相似性度量函數(shù)的識別權(quán)值。這樣 充分利用行走軌跡的相關(guān)性，并引入模糊判決的思想，使識別的可靠性更高。該方法所需計 算量較少，適合于在嵌入式系統(tǒng)上實現(xiàn)。算法地圖匹配算法每Is調(diào)用一次，利用歷史積累數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)進行模式識別 和誤差矯正，算法如下1)對接收GPS數(shù)據(jù)進行預處理，如果GPS得到的當前定位結(jié)果與上一點得到的定 位結(jié)果間的距離大于步行限速(10km/h)乘以時間間隔，則認為是粗差，用根據(jù)勻速計算得 到的結(jié)果來代替。2)路段方向誤差預先矯正。3)根據(jù)歷史行走軌跡識別行走路段。4)把GPS誤差分解為平行道路方向和垂直道路方向，垂直道路方向誤差通過電子 地圖得到消除。5)當GPS信號丟失時，根據(jù)游人的最近位置及速度，推估游人當前的位置。6)如果周圍找不到可以匹配的行走路段，則用接收的原始數(shù)據(jù)直接顯示在電子地 圖上，不進行誤差矯正。所述便攜式多媒體智能數(shù)碼終端所實現(xiàn)的基于GPS和PDA的電子導游系統(tǒng)解決了 坐標采集誤差控制策略及電子地圖的自動繪制、優(yōu)化了經(jīng)典的Dijkstra的最佳路徑搜索 算法和電子地圖匹配等幾個關(guān)鍵技術(shù)問題。系統(tǒng)還存在一些問題需要進一步改進，如增強 系統(tǒng)的易用性、可靠性、提供更人性化的服務(如語音導航)和進一步提高定位的準確性
6等；同時，為了提高系統(tǒng)的應用價值和應用領(lǐng)域，增強系統(tǒng)的擴展性是非常必要的。將來的 目標是在有景區(qū)電子地圖和相關(guān)數(shù)據(jù)庫的支持下，能容易地實現(xiàn)該景區(qū)的電子導游系統(tǒng)。
權(quán)利要求一種便攜式多媒體智能數(shù)碼終端，包含殼體和殼體內(nèi)的內(nèi)部電路，殼體上設有配套使用的顯示屏和觸摸屏，內(nèi)部電路包含中央處理器、電路板、鋰電池、功能模塊組件及各種功能的輸入、輸出端口；其特征在于利用GPS和PDA對景區(qū)進行坐標采集以及在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)電子地圖的自動繪制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式多媒體智能數(shù)碼終端，其特征在于系統(tǒng)使用的是單 GPS接收機進行坐標采集。
專利摘要本實用新型涉及一種便攜式移動信息處理設備，具體是一種便攜式多媒體智能數(shù)碼終端，英文簡稱為IMD+GPS(micro Intelligent Multi-media Display+Global Positioning System)。本實用新型是基于對GPS、PDA和GIS的一種集成運用，包含殼體和殼體內(nèi)的內(nèi)部電路，殼體上設有配套使用的顯示屏和觸摸屏，內(nèi)部電路包含中央處理器、電路板、鋰電池、功能模塊組件及各種功能的輸入/輸出端口。本實用新型結(jié)構(gòu)合理，功能齊備，在電子導游的應用中對旅游景點的各種數(shù)據(jù)和信息進行組織和管理，并對道路網(wǎng)建立拓撲關(guān)系，以實現(xiàn)對景點的信息查詢和最佳路徑的選擇；利用GPS進行實時定位，并用相關(guān)算法對GPS接收到的數(shù)據(jù)與電子地圖進行匹配，達到精確定位的目的，適用于電子導游、自駕車導游導航等領(lǐng)域。
文檔編號G01S19/14GK201622346SQ20092025456
公開日2010年11月3日 申請日期2009年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月23日
發(fā)明者李碧波, 趙峰, 馬小軍 申請人:山西中聯(lián)恒信科技有限公司