基于WinCE的手机路测便携系统开发.docx
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基于WinCE的手机路测便携系统开发
HUNANUNIVERSITY
毕业设计
毕业设计题目:
基于WinCE的手机路测便携系统开发
学生姓名:
学生学号:
专业班级:
学院名称:
指导老师:
学院院长:
2012年5月18日
湖南大学毕业设计第Ⅰ页
基于WinCE操作系统的手机路测便携系统开发
摘要
随着移动、电信、联通等运营商的迅速发展,我国无线网络规模的不断扩大,对现有网络的优化以及对新建网络的规划设计都显得越来越重要。
然而,对网络的优化以及规划设计都需要大量的现场勘测,调查。
这对无线基站的更新换代起至关重要的作用。
路测就是现场勘测的一个重要环节,各种路测装置为勘察人员的工作带来了很大便利。
而现在,越来越多的手机路测流行了起来。
手机路测可以让更多的用户直接参与其中,当然,对工作人员来说也更为的便利。
因此,针对基站路测的需要,毕业设计主要进行了手机端路测便携系统的开发。
本课题使用的编程语言是C#,使用工具为visualstudio2008。
开发出的软件newSignal在WinCE6.5系统的手机上成功运行,并且自动显示地图,自动展示信号强度,显示并保存小区号、经纬度等重要位置信息。
关键词:
位置服务,路测装置,基站小区识别号,信号强度
湖南大学毕业设计第Ⅰ页
DevelopmentofMobilePhoneSignalDetectionPortableSystemBasedonWinCEOperatingSystem
Abstract
WiththerapiddevelopmentofMobile,ChinaTelecom,ChinaUnicomandotheroperators,thescaleofourwirelessnetworkcontinuestoexpand,theoptimizationofexistingnetworksandnewnetworkplanninganddesignarebecomingincreasinglyimportant.However,thenetworkoptimization,planninganddesignrequirealotofsiteinvestigationsurvey.Theupgradingofthewirelessbasestations,whichplayavitalrole.
Theroadtestisanimportantpartofsiteinvestigation;avarietyofroadtestdevicefortheinvestigationstaffhasbroughtgreatconvenience.Now,moreandmorepopularmobilephonedrivetest.MobiledrivetestallowsmoreuserstopartiCIpatedirectly;ofcourse,itismoreconvenientforstaffmembers.
Therefore,toanswertheneedforLocationBasedService,mygraduationdesignmainlydothedevelopmentofmobilephonesignaldetectionportablesystembasedonWinCEoperatingsystem.ThedesignusestheprogramminglanguageC#,usethetoolsofVisualStudio2008.ThedevelopedsoftwarenewSignalrunssuccessfullyonWinCE6.5phoneandautomaticallydisplaythemap,automaticdisplaysignalstrength,andsavetheCellID,latitude,longitude,andotherimportantlocationinformation.
KeyWords:
LocationBasedService,signaldetectionportablesystem,CellID,signalstrength
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目录
第一章绪论…………………………………………………....……………………………………….1
1.1课题背景及意义…………………………….…………………………...........………………1
1.2课题研究方法……………………………………………………………..............…..………2
1.3主要研究工作….……………………………………………………….................……..……2
第2章路测系统相关技术分析……………………………………….………….…….…….….....4
2.1路测与参数选取………………..……………………………..………..…………….….…....4
2.2位置服务…………………..………………………………..………..…………….….…....5
2.3WinCE系统………………..……………………………..………..………….….……………...6
2.4谷歌地图接口………………………..………..……………….….…………..........................6
第三章总体设计规划………………………………………….....….…………………..……….........8
3.1采集路测数据与定位……….…….…………………...……..………..….….………………..8
3.2基站信号强度分析……….…….…………………...……..………..….….………………..9
3.3绘制小区切换路径……….…….…………………...……..………..….….………………..9
3.4设计方案流程图.....……….…….…………………...……..………..….….………………..10
第四章设计方案的实现………………………………………….....….…………………..………......11
4.1设计工具的选择………………..…………………………….......…………………………...11
4.2设计方案模块分析………………..…………………………….......………………………..11
4.2.1采集路测数据与定位…………………….......….………………………….….....11
4.2.2基站信号强度分析..……………….....………………………………………….....13
4.2.3绘制小区切换路径……………………………....…………………………...……15
4.3软件使用说明书………………..…………………………….......……………….........……..16
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第五章结论……………………………...…………………………………………..,..........…………18
5.1研究设计总结……………….....…………………………………………………………….18
5.2研究的不足与展望………….....……………………………………………….…………….19
致谢………………………………………...………………………………………………….………..20
参考文献……………………………………...………………………………..…………....…………..21
附录…....…………………………………...………………………………..…………....…………..22
附录A路测系统首页代码.....……………………………………………….…………….22
附录B信号强度页面代码….....……………………………………………….…………….27
附录C历史记录页面代码….....……………………………………………….………….30
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第一章绪论
1.1课题背景及意义
随着移动、电信、联通等运营商的迅速发展,我国无线网络规模的不断扩大,对现有网络的优化以及对新建网络的规划设计都显得越来越重要。
然而,对网络的优化以及规划设计都需要大量的现场勘测,调查。
这对无线基站的更新换代起至关重要的作用。
路测就是现场勘测的一个重要环节,各种路测装置为勘察人员的工作带来了很大便利。
而现在,越来越多的手机路测流行了起来。
手机路测可以让更多的用户直接参与其中,当然,对工作人员来说也更为的便利。
路测,又称DT(DriveTest),它是无线网络优化的重要组成部分。
路测是对GSM(globalsystemformobilecommunications)无线网络的下行信号,也就是GSM的空中接口进测试,主要用于获得以下数据:
话音质量、服务小区信号强度、相邻小区的信号强度指示Ec(E是energy,c是chip)以及信号质量指示Ec/Io(I是interfere,o是othercell)、切换及接入的信令过程、区域识别码LAC(locationareacode)、小区识码CI(CellID)、业务建立成功率、切换比例、手机所处的地理位置信息、呼叫管理、上下行平均吞吐率、移动管理\业务建立时延等值。
其作用主要在于网络质量的评估和无线网络的优化。
目前常用的路测软件系统有:
TEMS,PilotPioneer,AgilentE6474A,CNT,ANTAS,PROBE,SPAN,ANT,airwisdom等。
路测设备及分析软件系统提供商有:
爱立信,鼎利通信,安捷伦,中兴,日讯,华为,大唐,万禾,烽火等公司。
我选取作为毕业设计采集的数据有:
服务小区信号强度、区域识别码、小区识别码以及手机所处的地理位置信息。
通过这些数据可以分析出各个地区的基站信号强度,还能够绘制出小区切换的路径图。
采集数据的主要手段是:
通过对手机底层RIL(RadioInterfaceLayer)接口的调用,获取手机所在基站蜂窝小区的信息,从而取得基站的区域识别码和小区识别码,再将此基站信息提交到谷歌地图接口,可以取得手机当前所在的经纬度等位置信息。
服务小区
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信号强度可以通过对手机内部状态函数读取手机接收信号强度的方式取得。
1.2课题研究方法
WinCE(windowsCE)操作系统是微软公司移动计算平台、嵌入式的基础系统。
该系统是一个开放性的、可升级的32位嵌入式系统,也是基于掌上平台和电脑类的电子设备的操作系统。
所以,本毕业设计选择了WM(windowsmobile)手机做为平台,使用visualstudio作为软件开发工具,来实现手机路测装置的开发。
设计的重点在于能够了解WinCE操作系统,能通过PC(personalcomputer)机上Visualstudio2008的仿真功能实现在手机端的功能。
设计主要采用C#(Csharp)作为开发工具,掌握可视化开发工具的基本流程;能够实现窗体设计,完成一些基本文件操作和界面显示,包括文本文档的打开/另存为,以及文本内容在界面上的显示,图片文件的显示等。
难点在于要对手机与基站间通信的相关接口规范有所了解,能够实现小区相关数据的采集以及在手机端实现相关数据的图形化显示和文件记录。
主要的研究手段是阅读相关书籍,找出读取小区号以及信号强度的方法,并且能使用相关的函数读取。
其次就是研究出手机画图的方法,当然这跟pc画图是一个原理,需要对Csharp的相关编程进行学习。
最后还要能将所提取的数据存储的文本文档中,以备查询。
1.3主要研究工作
本课题设计分为3部分:
实现路测数据采集与基站定位;基站信号强度分析;绘制小区切换路径。
第一部分实现路测数据采集与定位。
首先读取设备所在小区的小区信息,再根据获取的小区信息通过googleapi查询经纬度,同时显示出以该经纬度为中心的google地图来。
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第二部分基站信号强度分析。
根据windowsmobile应用开发提供的函数,获取信号百分比。
该百分比是手机接收到的信号强度与一个内定的最大值的比值,再将该百分比绘制成时间为横轴的曲线图,故而能够直观的显示出信号强度来。
第三部分是绘制小区切换路径。
主要是自动存储获得的小区号、经纬度以及获取时的时间等信息。
该信息存储于手机内的文本文档之中,同时客户端能够显示出该文本文档的内容来。
根据收集来的数据便可以绘制出小区切换的路径图来。
从而可以判断信号的传输范围是否变化,信号功率是否异常。
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第二章路测系统相关技术分析
本课题是基于WinCE系统的手机开发路测软件,所涉及到的基本原理有位置服务、WinCE系统、以及软件开发的谷歌地图接口等。
所需要获得的参数有服务小区信号强度、区域识别码、小区识别码以及手机所处的地理位置信息。
区域识别码和小区识别码用以确定手机位置,获取相应的地理位置信息;服务小区的信号强度用来根据手机的位置信息绘制出小区切换路径等。
2.1路测与参数选取
路测,又称DT(DriveTest),它是无线网络优化的重要组成部分。
路测是对GSM无线网络的下行信号,也就是GSM的空中接口(Um)进测试,主要用于获得以下数据:
话音质量、服务小区信号强度、相邻小区的信号强度指示以及信号质量指示、切换及接入的信令过程、区域识别码、小区识码、业务建立成功率、切换比例、手机所处的地理位置信息、呼叫管理、上下行平均吞吐率、移动管理\业务建立时延等值。
其作用主要在于网络质量的评估和无线网络的优化。
在路测中,我们主要关心下列指标或情况:
掉话、拥塞、接入失败、下行质量、切换失败、基站覆盖等等。
掉话,是各运营商之间网络质量比较的最基本指标。
由于GSM制式采用的是硬切换方式,所以使网络中掉话次数尽可能减少是我们的首要问题。
网络的下行质量也是用户非常关心的问题,我们在日常测试中也很关注这个指标。
拥塞是网络当中另一个重要问题,较多的拥塞会严重影响网络声誉,从经济效益来讲会使大量话费流失,拥塞的原因除去该地区基站信道容量不足之外,还有可能是因为基玷覆盖不合理造成的。
网络中的问题多数情况下不是单独出现的,发生某一个现象可能是多个问题集合在一起造成的。
全球定位系统和数字化地图配合可以把路测数据放在地图上,显示出测试路线,并标出掉话等事件点,更便于问题分析和道路覆盖的宏观把握。
本次毕业设计限于知识水平的不够深厚以及硬件设备的缺乏,仅选取区域识别码、小区识别码、信号强度、经纬度等参数。
窥一斑而知全豹,以此模拟出手机端路测便携
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系统。
2.2位置服务
基站定位一般应用于手机用户,手机基站定位服务也被叫做移动位置的服务LBS(LocationBasedService),它是通过移动电信等运营商的网络(如GSM网等)来取得移动终端设备的地理位置信息(经纬度坐标),同时在电子地图等平台的支持下,为用户们提供相对应服务的增值业务之一,例如现在中国移动的动感地带sim卡提供的动
感地带位置信息的查询服务。
它的主要原理为:
通过移动电话来测量出不同的基站的下行导频信号来,从而得到不同的基站下行导频TOA值(TimeofArrival,到达时刻)或TDOA值(TimeDifferenceofArrivalm,到达时间差),再利用此测量结果同时结合所测基站的坐标,多是使用三角公式等估计算法,便能够计算出移动设备的具体位置来。
实际上的位置估计算法一般需要考虑多个基站(3个或3个以上)同时定位的情况,因此算法还要复杂得多。
一般来说,移动台所测量的基站数目越多的话,测量精度就会越高,同时定位性能也会越明显地改善。
CellID又称GCI即全球小区识别码,是每一个蜂窝小区所具有的全球唯一的小区识别码。
位置识别码LAC和小区识别码CI便构成了全球小区识别码GCI。
也就是说GCI=LAI+CI=MCC(国家号)+MNC(网络号)+LAC(位置区码)+CI。
根据CellID定位便是基站定位的方式之一。
手机定位则是指通过一些特定的定位技术来获取移动手机或者终端用户设备的地理位置信息(经度和纬度坐标),同时在电子地图上标出来被定位的对象位置的一项技术或服务。
定位技术一般有两种,一种则是基于GPS(GlobalPositioningSystem)的定位,另一种则是基于移动运营网络基站的定位。
基于GPS的定位原理是使用手机上原本具有的的GPS定位功能模块将自己的地理位置信息发送到一些定位的后台服务器上来实现手机定位的功能。
而基站定位则是通过基站对手机之间的距离测算而来确定手机位置的。
后面一项不需要手机同时具有GPS定位的功能模块,但是定位的精度很大程度却要依赖于基站的分布以及基站覆盖范围的大小等,有时候误差甚至会超过一公里
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外。
所以说前者的定位精度要更高一点。
另外还有利用Wifi等无线在小范围内定位的方法。
2.3WinCE系统
WinCE是微软公司嵌入式、移动计算平台的基础,它是一个开放的、可升级的32位嵌入式操作系统,是基于掌上型电脑类的电子设备操作系统
软件开发需要用的微软类库,微软类库提供有手机信号强度的函数。
Microfort.windowsmobile.status是开发windowsmobile应用时很常用的一个类,它里面含有很多与手机系统信息相关的函数。
PhoneSignalStrength是获取手机接收信号强度的一个函数。
它用于获取接收到的信号强度,返回值为0到100的整数。
而且,它返回的值是百分比去掉百分号后的数值。
这个百分比是将手机接收到的信号强度与一个最大值相比所计算出来的比值。
2.4谷歌地图接口
根据CellID获取位置服务需要用到谷歌地图接口(GoogleMapApi)。
WebAPI是通过开放的Internet传输协议,以标准方式定义并提供可被其他应用调用的服务内容,它通过接口(API)调用将内容进行整合。
目前架构在Web平台上,以HTTP为基础的WebAPI的普及,也降低了应用服务整合的门坎。
谷歌地图接口是谷歌公司为其开发者们所提供的地图编程接口。
该接口能够允许所有的开发者们在不必需建立他们自己的地图服务器的条件下,将谷歌地图的地图数据内容嵌入到所使用的网站之中,从而能够实现嵌入谷歌地图的地图等位置服务的应用,同时借助谷歌地图的地图数据库来为其用户们提供位置查询的服务。
谷歌地图接口在除了帮助开发者们将谷歌地图嵌入到WEB页面应用中之外,同时还允许其开发者们利用JavaScript的脚本语言来进行应用拓展开发,能够给地图额外添加标注信息和折线图及其他地图图层覆盖物和地图等,或者能够响应用户的点击操作,同时显示出包含内容信息在内的Messagebox提示窗口。
通过使用谷歌地图为其开发者们所提供的地图接口,还可以开发出很多各色有趣的
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地图Mashup应用,而且可以将许多不同的地图图层加载到需要的应用中,例如卫星影像、或者根据海拔高度而绘制出来的高山植被的地形图、街道视图等等,从而能够帮助开发者们打造出个性化的地图应用服务站点。
谷歌地图接口是一种利用JavaScript语言将谷歌地图嵌入到所设计网页中的接口。
此接口还提供了大量的实用工具用来处理地图,并且通过各色的服务向地图中添加内容,从而使开发者们能够在开发的网站上创建出功能全面的地图应用程序来。
谷歌地图接口是一个免费的服务,全球任何非盈利性的网站均可以使用。
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第三章总体设计规划
目前手机端流行的操作系统有塞班(Symbiansystem)、安卓(Androidsystem)、苹果iOS(iPhoneOS)等,此外还有很多能够使用j2me程序的非智能手机。
选择哪一个操作系统作为毕业设计的手机系统是经过我深思熟虑的。
虽然现在安卓系统相当流行,但是相关开发资料多是英文的,不容易学习。
而且我没有学过java语言,对于类C语言的开发有点基础。
所以,我选择WinCE系统作为路测系统的手机系统。
基于WinCE系统开发软件主要有C、C++、C#、VB等程序语言。
我学过C语言,故而可以选择类C的程序语言进行开发,如此容易上手。
由于要开发出优美界面的路程系统,所以要选择一个面向对象的开发语言。
我对C++的微软基础类库MFC(MicrosoftFoundationClasses)不熟,所以选择容易上手,控件为导向型的C#语言。
在查询了相关资料后,我选择了CellID的定位方式,并且选择了通过谷歌地图接口获取手机所在地理位置的方法。
3.1采集路测数据与定位
本课题设计的第一部分是采集路测数据与定位。
选择根据CellID的基站定位方式,因为我国的移动网络基站都是按蜂窝状设立,而且在城区,基站的密集度很大,故而可以通过观察相关周边环境等参考自己测出所在位置,从而达到定位的目的。
因此通过手机与基站的连接,获取基站的CellID,取得基站的LAC号和CI号;然后将此基站信息送到谷歌服务器上,利用谷歌地图接口获取与此基站信息对应的经度与纬度,且通过谷歌地图接口传送相应的地图到手机端的WEB页面。
这样,可以采集到路测所需的LAC号、CI号以及手机地理位置信息等数据,为路测分析提供素材。
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3.2基站信号强度分析
设计的第二部分是对基站的信号强度进行分析,由此能直观看出手机在各个地区接收信号的强弱,以便于路测分析。
我采取的方案是使用微软提供的系统函数,直接调用信号强度百分比。
这样接收信号强度的来源便得以解决。
另外还要考虑将接收信号强度绘制出曲线的方案。
由于在手机上绘制曲线跟在电脑上绘制曲线有一些类似,我决定使用绘制曲线的控件,这样在实现功能的同时也能保持程序的模块化。
3.3绘制小区切换路径
设计的最后一部分是绘制出小区切换的路径图。
这一项对于整个设计来说技术上要简单点,但也是很重要的一项。
此项设计在于先在手机端存储设备中建立一个文本文档,设计出的程序能够自动的将获取的重要地理位置信息写入此文本文档中。
写入后还要有读取存档的功能,以备随时查阅。
等采集到足够的数据后,便可以根据此历史记录绘制出小区切换路径图来。
从而可以判断信号的传输范围是否变化,信号功率是否异常。
湖南大学毕业设计第10页
3.4设计方案流程图
绘制时间轴曲线图
读取手机接收信号强度
每秒执行一次
是
清空history.txt
是否清空
读取hi
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