基于ARM的移動電子導覽系統的設計與實現

喻　歡，何　寧，鐘　坤

(桂林電子科技大學 信息與通信工程學院，廣西 桂林 541004)

基于ARM的移動電子導覽系統的設計與實現

喻歡，何寧，鐘坤

(桂林電子科技大學 信息與通信工程學院，廣西 桂林 541004)

摘要:基于ARM環境建立移動光傳輸導覽系統，通過網格化圖層疊加與像素坐標位置關系設計了可視化景區地圖，由外部景點基站無線光傳輸的特征編碼信息控制地圖實現導覽指向，用戶可自助查詢景區景點信息。經實驗測試證明，導覽系統既可用于某個特定的景區，也可以根據不同的需求添加其他景區的導覽信息，通過導覽終端移動位置為游客提供圖、文、聲導覽服務，實現了景區自動導覽和自助導覽的功能。

關鍵詞:移動光通信；可視化；多媒體電子導覽；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、健康旅游迅猛發展并逐漸成熟，因此，景區導覽系統的應用需求隨之產生。傳統的電子導覽系統根據其導覽終端信息交換與定位方式的不同主要可以分為：RFID的導覽、無線WiFi的導覽和GPS的導覽，這些導覽系統均采用無線電磁波實現，易受電磁干擾、定位精度低、穩定性差，受到某些應用場合限制。

本文提出的導覽系統采用照明LED的光通信技術實現，其特點是充分利用景區中現代綠色照明系統構建景區局域導覽，具有照明與通信功能，可有效降低電磁干擾。系統把基站和移動終端的特征信息通過無線光信道完成導覽信息交換，ARM移動導覽終端提供了便捷的自助導覽地圖界面和信息查詢功能[1-2]，實現可視化自助游覽，是實現旅游景區智能管理和游客監控的一種新技術途徑。

1導覽系統概述

移動電子導覽系統可實現無人操作，用戶通過隨身攜帶導覽終端一邊觀賞美景一邊聆聽導覽語音，也可以手動操作來查詢具體的景區景點信息[3]、導覽路徑、當前位置，給用戶提供更多服務。圖1為本文所設計的移動電子導覽系統示意圖。

圖1　移動電子導覽系統示意圖

圖中照明LED發射模塊(每個模塊設置了唯一的編號)安裝在設定的路徑位置，游客手持導覽器沿著一定的路線行走，如圖中虛線所示。當游覽者手持導覽器進入某個景點基站的光輻射區域后，景點基站通過照明LED向導覽器發送景點編號。 導覽器對接收到的景點編碼信息進行譯碼，恢復發射景點編號，導覽器從存儲的數據庫調出該編號對應的景點相關信息資料。

為了提高系統光信息傳輸抗干擾能力，光調制采用基帶編碼控制產生FSK頻帶信號對照明LED實現開關鍵控(OOK)調制，這種調制方式每1 bit時間T(單位：s)內光脈沖處于開“1”或關“0”的狀態。若OOK調制方式采用NRZ碼時，其碼元寬度為Tb，信號帶寬約為Rb=1/Tb。

由于白光LED通信與紅外通信技術類似，故系統基帶編碼采用了仿照紅外遙控的編碼方式，保證了系統信息傳輸的可靠性，數據幀格式如圖2所示，圖中13.5 ms的引導碼是數據收發標志，數據反碼是對數據位進行校驗。圖3為系統實驗測試基帶編碼波形。

圖2　數據基帶編碼格式

圖3　實驗測試數據編碼波形(截圖)

圖中引導碼之后數據碼為“10011110”，數據反碼為“01100001”，其基帶編碼波形與數據幀結構對應，用它可控制產生FSK調制信號。

系統核心功能是通過移動無線光傳輸進行外部激勵，ARM移動終端依據所接受信號激活電子地圖，并標識用戶所在位置，為其提供相應導覽服務選擇。根據可視化導覽功能需求，電子地圖設計采用網格化和圖層與對象相結合的設計思想，使地圖人機交互界面更為形象和人性化。

2自動導覽模式的系統設計

自動導覽，即用戶不需要動手操作導覽機，系統會自動根據外部激勵信號來播放導覽語音，ARM終端依據景點基站所發送的編號自動切換導覽地圖。

2.1導覽地圖的制作原理

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為地圖像素坐標示意圖。

圖4　像素坐標示意圖

設計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。下一個縮放級別，圖像單元格尺寸則會兩倍遞增，比如當縮放級別為5時，圖像單元格尺寸則會遞增32倍，地圖圖像的單元格尺寸為32×32像素。所以，程序可以調用不同縮放級別的切片地圖，從而實現界面操作的縮放功能。

每個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，對象的坐標單位為像素，地圖底層坐標與被切割前圖像的像素坐標是保持一致的[5-6]，圖中地圖底層最左上角的坐標為(0，0)。設計地圖按照一定比例大小以像素坐標形式代表不同方位，為了定義在圖像上地圖對象的位置，把游標放到一個點來核對坐標，比如圖4中的B對象的像素坐標是(350，200)，X軸和Y軸正半軸的方向代表實際地理方向的任意兩個成90°的方位。

2.2程序實現

使用JAVA語言開發的移動電子導覽系統運行于搭載安卓系統的ARM板上，圖5為自動導覽程序流程圖。

圖5　自動導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，主線程實現地圖初始化，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。

子線程實現對串口的循環監控， 當有數據從串口傳入ARM板時，程序首先判斷接收的字符串長度是否為8個字節，字符串是否在設定的范圍內，字符串是否和上一次重復，若有一個條件不滿足，則程序回到串口監聽等待狀態[7]。若以上3個條件都滿足，則進一步判斷接收字符串的前4位(景區號)與上一次相比是否發生變化，若發生變化，則刪除圖層，生成新的景區地圖；否則，在當前地圖上標識出游客新的位置并播放導覽語音。

3自助導覽模式的系統設計

自助導覽也可稱為自助信息查詢，即用戶手動點擊查詢自己感興趣的內容進行瀏覽，導覽終端的這種模式不受外部信號激勵，用戶先對景區游覽內容瀏覽定位，然后有選擇地到達自己要觀賞的景點目的地，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

自助信息查詢導覽界面的實現主要依賴于android.app.ScenicTour包下的5個類來完成，其中AudioActivity類實現導覽語音的播放；VideoActivity類實現導覽視頻的播放；ScenicAreaViewActivity類實現景區的導覽平面圖的查詢顯示；TextActivity類實現景區景點的文字介紹的查詢顯示；GuilinMapActivity類實現“景區周邊”的查詢，它可以通過調用百度地圖API來顯示游客當前位置周邊的道路、建筑群等[8]；ScenicTourActivity類實現自助信息查詢的導覽界面的整體布局與事件觸發。

4系統測試與分析

當導覽器接收的外部激勵信號的前4位不變，而后4位變化，即景區不變而景點變化時，導覽地圖上位置圖標發生切換。以桂林市七星公園為例，當外部激勵信號從00020001至00020004變化時，導覽地圖上的錐形位置圖標從景點1切換至景點4，看過的景點標示為圓形位置圖標，當前正在瀏覽的景點標示為錐形位置圖標。

圖7所示為不同景區導覽切換示意圖，圖中下方標示各景點編號。

圖7　景區間切換示意圖(截圖)

當外部激勵信號的前4位在0001到0006之間切換時，導覽地圖和導覽語音會隨之切換。

如果想回放導覽語音，游客可以點擊導覽地圖上的位置圖標進行重播。

點擊地圖左上角的“小屋”圖標即可進入如圖8所示的自助導覽界面。

圖8　自助導覽界面(截圖)

自助導覽界面為用戶提供了5類查詢服務：景區的文字介紹、語音導覽、視頻導覽、景區導覽圖和景區周邊的地圖。選擇感興趣的景區和景點，點擊任意一個查詢按鈕，系統則會跳轉進入對應的子界面。

5結束語

本文的移動電子導覽系統基本滿足了無線光傳輸的可視化導覽的設計要求，通過實驗測試，在設定景點路線上，景區基站與移動導覽終端在20 m范圍內能自動識別游客的到達與離開，依據各基站不同編碼可靠地實現景點信息自動切換，為用戶提供圖、文、聲導覽服務，對實際應用具有一定的參考價值。

參考文獻：

[1]王惠良. 智能導覽系統的設計與實現[D].石家莊：河北經貿大學，2014.

[2]王虹，蔡喜平. 基于LED 陣列的可視信道室內可見光通信系統設計[J].量子電子學報，2015，32(4)：507-512.

[3]楊瑞柱，周淑玉，羅璨，等. 一種語音導覽系統的設計與實現[J].現代電子技術，2014(1)：96-100.

[4]耿恒山，曹鵬飛，范東月，等. 基于移動終端的視頻監控系統的研究[J].電視技術，2015，39(3)：73-76.

[5]張瑩，張崎. 基于Android平臺的智能景區導覽系統的研究[J].信息技術，2013(4)：121-123.

[6]孫耀杰，李榮妹，張維文. 移動終端校園蹤跡分析系統研究[J].電視技術，2015，39(2)：19-22.

[7]謝超，陳毓芬，王英杰，等. 基于模塊化的電子地圖自適應設計機制研究[J].武漢大學學報(信息科學版)，2010，35(10)：1255-1259.

[8]帥冬冬. 基于Android手機的電子地圖的應用開發[D].南京：南京郵電大學，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

中圖分類號：TP311

文獻標志碼:A

DOI：10.16280/j.videoe.2016.06.010

基金項目：廣西科技開發項目(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用。

責任編輯：時雯

收稿日期：2016-01-07

文獻引用格式：喻歡，何寧，鐘坤.基于ARM的移動電子導覽系統的設計與實現[J].電視技術，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.