本科毕业设计---基于android平台的博物馆导览系统

成人高等教育

毕业设计（论文）

题目：Android博物馆多媒体导览系统设计

指导教师姓名：xx 职称：教授

学生姓名：树人专业：计算机科学与技术

层次及形式：本科函授班号：201x级

成绩：

二0一四年四月十日

吉林大学成人高等教育

学生毕业设计（论文）申报表

注：本表由学生填写。一式三份，相关学院（中心）或成教学院、指导教师、学生各一份。

吉林大学成人高等教育

专科生毕业设计（论文）评定表

注：本表由指导教师填写

Android博物馆多媒体导览系统设计

摘要

随着3G时代的来临，手机的重要性日益突显， google公司的andriod系统杀入智能手机的市场中，超过了Nokia的symbian系统占据了市场第一的位置，andriod系统以其开放的源代码和方便简洁的操作成为了智能手机领域的领头羊。

随着生活网络化的发展，人们的生活无时无刻不发生着改变，因为科技影响着人们的生活。而现在的手机已经成为了新的网络终端，在智能手机上的应用也方便和改善着人们的生活。

本文就利用开放平台实现博物馆导览系统手机端进行了深入研究，介绍了Android的相关知识，GooleMap相关理论。

手机端正是基于Android平台开发的，采用Android的3G通讯技术、Android 平台支持的GPS和网络定位技术、Android操作系统的开放API的三者结合。该系统可以在参观博物馆时，进行浏览不同地区博物馆的历史文物，多种语言的语音播放文物介绍，体验虚拟浏览博物馆，扫描文物的二维码，地图定位搜索附件旅游景点与酒店等。

最后给出基于Android系统实现博物馆多媒体导览系统手机终端的解决方案，并实现了手机参观导览的应用，从实践角度证明模型框架的可行性。

关键词：二维码Android GPS,GoogleMap

ABSTRACT

With the coming of 3 g era, mobile phones increasingly highlight the importance of Google's android system into the smartphone market, more than the Nokia symbian system takes up a market for the first position, the android system with its open source code and convenient and simple operation has become a leader in the field of smart phones.

Along with the development of the network of life, the life of people are changing, science and technology affect people's life. Now the mobile phone has become a new network terminal, application in smart phones also convenient and improve people's lives.

In this paper, the use of mobile terminal open platform to achieve the museum tour system carried on the thorough research, this paper introduces the related knowledge of Android, GooleMap related theory.

Mobile phone is based on the Android platform development, USES the Android 3 g communication technology, the Android platform support the GPS and network positioning technology, combination of Android open API. The system can visit the museum, to view the history of the different parts of the museum of cultural relics, cultural relics in multiple languages, virtual browsing experience museum, scan the qr code of cultural relics map location search attachment attractions and hotels, etc.

Museum multimedia navigation system is given based on the Android system of mobile

terminal solutions, and implements the application of mobile phone visit tour, from the

perspective of practice proved the feasibility of the model framework.

KEYWORDS:QR Android GPS GoogleMap

目录

1 绪论 (1)

1.1.2 Android平台的发展 (1)

1.2 国内外研究现状 (2)

1.3 课题任务、重点研究内容、主要工作 (3)

2 Android平台相关技术 (5)

2.1 Android平台特征 (5)

2.2 Android平台的组成 (6)

2.2.1 linux内核 (6)

2.2.2系统运行库 (6)

2.2.3应用程序框架 (7)

2.2.4应用程序 (7)

2.3 Android应用程序层次分析 (7)

2.3.1 Activity (7)

2.3.2 Service (8)

2.3.3 BroadcastRecevier (8)

2.3.4 ContentProvider (8)

2.3.5 Intent (8)

2.4 Google云推送技术支持 (8)

2.5 GoogleMap技术支持 (9)

2.5.1定位服务 (9)

2.5.2地图服务 (9)

2.6 MVC设计模式 (10)

3 博物馆导览系统总体分析与设计 (10)

3.1 博物馆导览系统概要 (10)

3.1.1 博物馆导览系统业务核心 (11)

3.1.2 博物馆导览系统手机终端业务 (11)

3.2 系统功能性需求 (11)

3.2.1 播放文物介绍 (11)

3.2.2地图管理 (12)

3.2.3云推送 (12)

3.3 系统的性能需求 (12)

3.4 系统的标准性 (12)

3.5 系统运行需求 (12)

3.6 系统的设计模式 (13)

3.7 系统模块详细设计 (14)

3.7.1 Google云推送 (14)

3.7.2 信息管理 (14)

3.7.3定位管理 (15)

3.7.4博物馆地图管理 (15)

4 基于Android系统的博物馆导览系统实现和测试 (16)

4.1手机终端模块实现 (16)

4.2系统测试 (16)

4.2.2 测试分析 (16)

4.2.3 解决办法 (16)

5 总结 (17)

致谢 (18)

参考文献 (19)

1 绪论

1.1 Android平台简介

1.1.1 Android平台产生的背景

2007年11月5日，Google发布了基于Linux平台的开源移动手机平台--Android。该平台由操作系统、中间件、用户界面和应用软件等组成，号称是首个为移动终端打造的真正的开放的移动开发平台。

2008年9月22日，美国运营商T-Mobile USA在纽约正式发布第一款Google 手机 -- T-Mobile G1。该款手机为中国台湾宏达电代工制造，是世界上第一部使用Android操作系统的手机，支持WCDMA/HSPA网络，理论下载速率为7.2Mbit/s，并支持Wi-Fi无限局域网络。

Google与开放手机联盟（Open Handset Alliance）合作开发了Android移动开发平台，这个联盟由摩托罗拉、高通、宏达电和T-Moblie、中国移动等在内的30多家移动通讯领域的领军企业组成。Google与运营商、设备制造商、开发商和其他第三方结成了深层次的合作伙伴关系，希望通过建立标准化、开放式的移动电话软件平台，在移动产业内形成一个开放式的生态系统。

Android作为Google企业战略的重要组成部分，将进一步推进“随时随地为每个人提供信息”这一企业目标的实现。全球为数众多的移动电话用户从未使用过任何基于Android的移动通讯设备，Google的目标是让移动通讯不依赖于设备甚至平台。处于这个目的，Android将补充而不会代替Google长期以来奉行的移动发展战略：通过与全球各地的手机制造商和移动运营商结成合作伙伴，开发即有用又有吸引力的移动服务，并推广这些产品。

Android系统在国内的发展主要在于针对Android系统的二次开发上，目前以Android系统源码为基础，再深度定制改版而成的操作系统主要有创新工场投资的点心公司开发的点心操作系统、中国移动的Ophone、联想的乐Phone、阿里云手机操作系统及雷军的小米科技开发的MIUI。

1.1.2 Android平台的发展

自Android平台发布到2008年底，第一步采用Android平台的Google G1手机

面市，经过整整一年的时间精心打造的G1手机于当年便实现了市场占有率7%的奇

迹。在之后的短短几年间Android经历了数次的版本升级。从最开始的1.0版本升

级到目前最新的2.3版本。版本的更新很好的体现了平台新技术、新功能的演进，

为开发人员开发优秀的用户体验的应用程序奠定了很好的基础[1]。

随着Android平台市场占有率的提高，Android Market也进一步的发展壮大，

自2009年1月1日起Android Market开始出手付费程序开始到同年5月，Android

Market平台上共有2300款软件，相比1月增长了进200%。9月12日，第三方Android

应用网站Androlib（Android应用下载网站）的信息显示，AndroidMarket手机软

件商店中的软件数量已经突破了1万，其中免费软件占64.2%。

1.2 国内外研究现状

2006年7月，Obvious三个程序员伊万·威廉姆斯、杰克·多尔西和伯利兹·斯通推出了Twitter，其中的伊万·威廉姆斯就是曾经开创了博客的先去，2006年离开Google的伊万·威廉姆斯和伯利兹·斯通开创了Obvious公司，而Twitter 正视现在Obvious所专注的运营项目。

Twitter[2]的特征：

①简易。虽然Twitter有许多延伸出来的功能，还有成千上万种第三方应用功能加入，但是Twitter本质上还是一种以不到140个词来描述你正在进行的活动的途径。不论在何时何地，只要拥有一部手机或者是同网络连接的电脑，Twitter 用户就可以同跟随者进行交流，而正视这种简易性早就了今天Twitter的成功。

②雪球效应。Twitter能够成功的另一个因素就是他的受众众多。而这一点得意于其与手机绑定的功能。只要拥有一部手机可以收发短信，用户就可以通过手机随时随地地向Twitter发送信息，而这些信息则会马上被所有跟随你的用户看到。

③开源性。Twitter成功的另一个原因就是其软件的开源性，这意味着每一个对改进Twitter有想法的人都可以讲其付诸实践。这使得Twitter的服务更加贴近用户的需求。

中国微博目前仍然处于市场萌芽阶段，市场参与者数量不多，市场仍然处于慢热状态。在新兴科技企业，最著名的企业发展规律是Hype Cycle模型。这个模型描述了许多新兴科技企业发展的必经之路。即一般会被夸大的预期巅峰值后，市场预测才会不断降温，进入铲平与商业模式创新阶段，此时市场预期逐渐回归理性，市场预期才会不断降温，回归理性。类似于Twitter的微博也符合此发展规律。

手机地图服务是随着地理信息技术、卫星定位技术和移动通信技术的发展而出现的新的地图应用形式，它为人们通过移动设备享用地理信息服务提供了方便，使用户能在手机上享受和网络上同样的地图服务。

手机地图服务是指在手机上利用GPS或者网络实现精确定位，通过使用WAP方式或客户端方式，得到相关位置信息的业务。手机地图为用户提供了一种便捷实用的掌上地图，通过手机屏幕，用户可以查询城市信息、查找自己的位置、查找道路信息，方便了出行。

手机地图服务的主要特点是：

①移动性和便携性，手机用户可以自由的移动。

②覆盖面广，移动通信网覆盖的范围都可以使用。

③交通服务，通过手机地图了解全国各个地方的位置情况，并获得路线。

④查询广泛，通过手机地图随时查询自己所处的位置和好友的位置。

Google Maps的诞生标志着网络地图服务的兴起，近年来，国内外相继推出了各种各样的网络地图服务，主要有以下几种：

①Google地图服务。

2005年4月，Google正式推出GooleMaps，它以矢量地图、卫星地图、混合地图3种服务模式向全球提供了地图搜索和逐级缩放的地图服务，让全球用户体验到了新的地图服务模式。为了使Goole地图服务得到更广泛的应用，2005年6月29日，Goole对外提供了便于二次开发的开放式地图服务应用程序接口GooleMap API，让全世界对Google Maps 感兴趣的人能够自行开发GoogleMaps服务。2006年，Google又发布了移动平台的地图服务，地图数据通过无线连接的方式直接传输到手机平台上，用户通过手机上网即可获得地图服务。Google地图服务的创新性和开放性使其在互联网上取得了极大的成功。

②Yahoo!Local地图服务

③Mircosoft Virtual Earth服务

Google地图服务的成功在国内引起了极大的关注。国内知名网站都陆续推出了自己的地图服务。其中反映最快的是搜狐旗下的搜狗。第一个在国内推出了地图服务。随后中国的搜索门户百度也推出了自己的地图服务。其功能于Google地图相比更具本地特色，也更加实用。但这些服务一般不提供开放的API接口。尽管在地图服务方面，国内网站已经取得了可喜的进步，但是无一例外地，国内的地图服务都无法提供国外三大地图服务均可提供的高分辨率卫星地图的功能。

1.3 课题任务、重点研究内容、主要工作

Android是新型的操作系统平台。利用Android作为终端开发模型，可以方便地实现网络业务手机终端化。移动通信的3G技术非常容易地实现各系统或者模块之间的网络传递，并且能够通过消息服务提供商实现可靠和健壮的消息传递，解决了数据传输问题。

这里重点关注的是开放平台和手机终端之间的数据交换，因此考虑数据交换组件功能实用和简便且高效，并不求大求全。在广泛参考国内外文献的基础上，结合3G，GoogleMap，网络多媒体技术，为实现网络环境下Android平台和开放平台之间的数据交换提供了一种有效的解决方法。

本文的主要工作体现在以下几个方面：

①从实际需要出发，分析博物馆应用软件的应用需求，设计基于Android的框架结构，给出基于Android的数据处理模型。

②介绍研究中用到的相关技术，其中详细解释了博物馆导览系统及其相关技术

概念、特点，概要介绍文物的微博、微信的分享及自动化展示了博物馆信息。

③给出一个基于Android和采用JSON为消息格式的数据交换模型。该模型是以开放平台为中心的星型结构，客户之间进行数据交换都是通过开放平台进行传递。同时给出该模型的总体架构，客户端和服务器端的模块结构，对各模块的功能进行说明，并且对博物馆客户端开发对应的处理模块，实现数据处理业务。

本文的组织结构如下：

第1章为绪论，阐明了系统开发的背景、意义，并对博物馆导览、地图服务进行了简单的介绍。

第2章是Android平台相关技术，详细分析了Android的架构，并介绍了Android平台的特性、应用程序的构成和工作机制等。

第3章是对博物馆导览系统的分析。介绍了它的定义、服务、相关技术及核心组成部分。基于Android平台的手机终端软件的设计，主要介绍了终端软件两个功能模块的相关技术选型、总体设计思路、系统组成部分设计和业务逻辑功能设计。

第4章为基于Android平台的手机终端软件的实现，主要介绍了终端软件的各个层次结构、各个功能模块的实现过程和相关技术应用，以及存在问题和解决办法。

第5章为结束语，主要对论文的工作进行了总结，阐述了进一步的研究方向和内容。

2 Android平台相关技术

2.1 Android平台特征

随着科技的发展，移动电话（Mobile Phone）正朝着智能化的方向发展，逐步成为多种工具的功能载体，而Android就是这样一个智能手机的平台、一个多种工具的功能载体。

1)．通信工具

移动电话的最基本功能为通信功能，因此使用运营商提供的通信网络进行语音通话也是Android平台的最基本功能。除了传统的语音通话功能外，Android平台还具有短消息功能，以及通常移动电话都具有的个人信息系统管理方面的功能（如电话本等）。

2)．网络工具

随着数字业务使用的普遍化，移动电话通常被作为网络工具使用，即移动电话可以完成电脑的部分功能。而Android平台在网络方面的功能主要包括浏览器、IM（即时信息）、邮件等。

3)．媒体播放器

随着多媒体技术的发展应用，在移动电话上进行音频和视频播放已经成为经常使用的功能。由此，Android平台具有支持更多的音频/视频格式，支持更高分辨率的视频，可更流畅地播放视频，以及支持网络流媒体等功能。

4)．媒体获取设备

随着移动电话与媒体获取设备的集成日益增强，Android平台提供了照相机、录音机、摄像机等功能。

5)．多类型的连接设备

Android平台提供了多种连接方式，如USB、GPS、红外、蓝牙、无线局域网等。

6)．具有友好和绚丽的用户界面

Android平台具有友好的用户界面，使用户容易学习和操作；同时具有绚丽的用户界面，具有良好的视觉效果。

7)．可以个性化定制的平台

Android平台针对于用户的个性化需求，提供了全面自定义手机的功能。

除了上述介绍的Android平台的功能以外，其在技术上还具有以下几个方面的特性：

全开放智能移动电话平台。

支持多硬件平台。

使用众多的标准化技术。

核心技术完整、统一。

完善的SDK和文档。

完善的辅助开发工具。

2.2 Android平台的组成

Android不仅仅是一种操作系统，它更是一个开元的体系架构。Android应用了开源社区的成果，并将其针对移动设备进行了一些列的优化。Android平台各个组成部分为我们提供了如下功能，如图2.1所示。

图2.1Android 平台框架

2.2.1 linux内核

Android平台最下层结构的核心为嵌入式Linux2.6操作系统。安全性、内存管理、网络协议栈和驱动模型等都依赖于内核。同时Linux内核层也是硬件和软件栈之间的抽象层。这一层主要功能是为上层及提供设备相关的驱动程序，包括：显示驱动、键盘驱动、Flash内存驱动、照相机驱动、音频驱动、蓝牙驱动、WiFi驱动、Binder IPC驱动、Power Management（电源管理）[3]。

2.2.2系统运行库

1) Android程序库

Android 包含一些C/C++库，这些库能被Android系统中不同的组件使用。它们通过 Android 应用程序框架为开发者提供服务。以下是一些核心库：* 系统 C 库：一个从 BSD 继承来的标准 C 系统函数库( libc )，它是专门为基于 embedded linux 的设备定制的。

* 媒体库：基于 PacketVideo OpenCORE;该库支持多种常用的音频、视频格式回放和录制，同时支持静态图像文件。编码格式包括MPEG4, H.264, MP3, AAC, AMR, JPG, PNG 。

* Surface Manager ：对显示子系统的管理，并且为多个应用程序提供了2D和3D图层的无缝融合。

* LibWebCore ：一个最新的web浏览器引擎用，支持Android浏览器和一个可嵌入的web视图。

* SGL ：底层的2D图形引擎

* 3D libraries ：基于OpenGL ES 1.0 APIs实现;该库可以使用硬件 3D加速(如果可用)或者使用高度优化的3D软加速。

* FreeType ：位图(bitmap)和矢量(vector)字体显示。

* SQLite ：一个对于所有应用程序可用，功能强劲的轻型关系型数据库引擎。

2) Android 运行库

Android包含一个核心库的集合，提供大部分在Java编程语言核心类库中可用的功能。每一个Android应用程序是Dalvik虚拟机中的实例，运行在他们自己的进程中。

Dalvik虚拟机设计成在一个设备可以高效地运行多个虚拟机。Dalvik虚拟机可执

行文件格式是（.dex），dex格式是专为Dalvik设计的一种压缩格式，适合内存和处理器速度有限的系统。大多数虚拟机包括JVM都是基于栈的，而Dalvik虚拟机则是基于寄存器的。同时虚拟机是基于寄存器的，所有的类都经由JAVA编译器编译，然后通过SDK中的 "dx" 工具转化成.dex格式由虚拟机执行。

两种架构各有优劣，一般而言，基于栈的机器需要更多指令，而基于寄存器的机器指令更大。dx是一套工具，可以将 Java .class 转换成 .dex 格式。一个dex 文件通常会有多个.class。由于dex有时必须进行最佳化，会使文件大小增加1-4倍，以ODEX结尾。 Dalvik虚拟机依赖于Linux 内核提供基本功能，如线程和底层内存管理。Dalvik虚拟机依赖于linux内核的一些功能，比如线程机制和底层内存管理机制。

2.2.3应用程序框架

在应用程序框架层，Android开发人员可以跟那些核心应用一样，拥有访问框

架的所有APIs。该应用框架的设计简化了组件的重用；任何一个应用程序都可以

发布它的功能模块，并且任何其他的应用程序都可以使用其所发布的功能块（必

须遵循框架的安全性限制）。同样，该应用程序重用机制也使用户可以方便的替换

程序组建。隐藏在每个应用后面的是一些列的服务和系统，其中包括：

①丰富而又可扩展的视图（Views）：可以用来构建应用程序，它包括列表

（lists）、网格（grids），文本框（text boxes），按钮（buttons），甚至可嵌入

的web浏览器。

②内容提供器（Content Providers）：使得应用程序可以访问另一个应用程序

的数据（如联系人数据库），或者共享它们自己的数据。

③资源管理器（Resource Manager）：提供非代码资源的访问，如本地字符串、

图形、和布局文件（layout fils）。

④通知管理器（notification Manager）：使得应用程序可以在状态栏中显示

自定义的提示信息。

⑤活动管理器（Activity Manager）：用来管理应用程序生命周期并提供常用

的导航回退功能。

2.2.4应用程序

最上一层是应用程序层，包括除了随Android系统一起发布的核心应用程序，

如e-mail客户端、SMS短消息程序、日历、地图意外，还有第三方开发的大量应

用程序。目前大多数Android应用程序在Android Market和中国移动MM网站上

进行交流。这一层所有应用程序都是用Java语言编写的。

2.3 Android应用程序层次分析

2.3.1 Activity

Activity的状态：Activity从创建到关闭可能经历4种状态，当不同状态相互

变化时，将调用相应的方法如图2.2所示。

图2.2 Activity经历的四种状态

2.3.2 Service

Service称为服务，它没有像Activity那样的用户界面，但Service的特点是能长时间在后台运行，也可以理解为是一段较长生命周期且没有用户界面的程序。

2.3.3 BroadcastRecevier

BroadeastReceiver是用户接受广播通知的组件。广播是一种同时通知多个对象的信息通知机制。Android中的广播可以来自系统，也可以来自系统，也可以来自普通的应用程序。很多事件可以导致系统广播。例如手机所在地区发生变化，电池电量低等。而普通应用程序也可通过sendBroadcast()等方法来发出自己定义的广播。

2.3.4 ContentProvider

Android提供ContentProvider是为了解决应用程序间数据通信、共享的问题。ContentProvider能将应用程序特定的数据提供给另一个应用程序使用。数据的存储方式可以是Android文件系统，也可以是SQLite数据库，或者其他的合理方式。

2.3.5 Intent

Intent是一种运行时绑定（runtime binding）机制，他能在程序运行过程中连接两个不同的组件。应用程序可以通过Intent向Android表达某种请求或意愿，Android会根据意愿的内容选择适当的组件来请求。Activity、Service和BroadcastReceiver作为响应。作为一种完整的消息传递机制，未达到精确匹配，需要接受端组件根据Intent的内容进行解析。Intent的内容及解析方法如图 2.3所示。

图2.3 Intent内容解析

2.4 Google云推送技术支持

博物馆导览系统可以推送最新博物馆信息，向用户提示博物馆最新活动，展出文物，开馆闭馆等信息。

Google在Android上标配了自己的推送GCM（Google Cloud Messageing），可以帮助开发人员给他们的Android应用程序发送数据。

GCM HTTP请求支持除无格式文本意外的JSON格式

在GCM中你可以同时发送同样的消息到多个设备。例如，一个体育应用想要发送一个分数更新给体育迷，立即可以用相同的请求（JSON请求）发送消息给多大1000个注册ID。

应用可以使用“消息负载”发送多大4KB的信息。例如，这将对聊天应用非