Windows Mobile下GPS管理软件NavsGo之GPS监控功能的开发

前言

这个软件，前前后后断断续续做了两个星期，现在做成一个基本的版本，把当前功能记录下来，作为进一步开发的基础。我取名为NavsGo等等原因主要是Nav表示Navigator的简称，是导航器的意思。Go是出发的意思。NavsGo，有点像Let's Go的谐音，一起走的意思，一方面表示这个软件作为GPS管理软件，可以协助多个导航软件一起运作，另一方面也希望该软件和使用者“一起走”。

背景

当前几乎所有Windows Mobile机型都自带GPS接收器，GPS渐渐成为我们生活中必不可少的一部分，可是在Windows Mobile直接下使用GPS导航不是一件容易的事情，需要配置硬件端口，软件端口，配置GPS Intermediate Driver，配置AGPS，有时候甚至要配置GPRS上网（某些导航软件需要连接网络，例如Google Maps），更有些软件需要一个分离端口(splitted port)。因此做一个GPS管理软件，统一管理各项配置功能，调用现有的各种GPS导航软件实现导航。

关于

本文讲述一个GPS管理软件的开发，当前版本软件功能包括调用Google Maps，Tomtom，Garmin，iGO8，Route66等导航软件，调用GPS端口配置，AGP，split port等配置功能，基于GPS.net 3.0开发GPS诊断功能和GPS监控功能。界面上实现类iPhone菜单界面。在这篇文章中主要讲述GPS监控功能的实现。

功能

先展现一下系统的功能截图，有个整体的感性认识。

图1
这是系统的整体导航菜单，系统会自动检测已经安装的导航软件，如上图检测到Google Maps，Tomtom，Garmin，iGO8，Route66等导航软件。

图2
Google Maps，我心目中的NO.1，哪怕在室内也可以根据基站信息定位，是其他离线软件没有实现的。同时支持街景(Stree View)功能，交通状况功能，大大方便寻找，还有定位你自己的功能，把用户当前的位置信息通知朋友，甚至可以直接显示到facebook上。反正功能多到超出想象，在无线网络日益完善的未来，Google Maps这类在线导航软件必定成为霸主，MS live map也属于这一类软件，大家拭目以待。缺点是需要上网费用，有些地图位置定位不够准确。

图3
Tomtom，平常一直在用，导航功能很不错，地图数据也比较准确，界面和易用性方面需要提高。

图4
iGO8，界面和易用性一流，可是导航地图信息有时候有点问题，导致我老是U-turn。

图5
Garmin，老牌GPS厂商，本人做的工业GPS产品一直使用Garmin的硬件，Garmin做产品有保障。关于Garmin的导航软件，我感觉易用性没有iGO8好，导航又比不上Tomtom。

图6
Route66，用的不多，不好评价。

图7
Port Splitter，一个免费软件，有些导航软件需要开了Port Splitter才能找到GPS receiver(GPS 硬件接收器)。以后版本打算把这个功能加入到NavsGo中，使用virtual com port的开发。

图8
端口管理和GPS Intermediate Driver管理，以后版本打算把把这个功能加入到NavsGo中。

图9
AGPS管理，以后版本打算把把这个功能加入到NavsGo中。

图10
GPS监控功能，后面讲述如何实现。

图11
GPS诊断功能，后面讲述如何实现。

以上各个导航软件的评价只是个人使用感觉，不代表各个导航软件的真实情况。

实现

GPS诊断功能和GPS监控功能是基于GPS.net 3.0实现的，关于GPS.net 3.0可以参考 GPS.NET 和 GeoFramework开源了。我觉得GPS.net是目前最好的基于.NET开发的GPS开源软件，所以我使用GPS.net作为NavsGo的基础。GPS.net 3.0比GPS.net 2.0做了很大改动，比如说把类结构进行大规模的调整，把NMEA分析功能实行简化，使用了泛型(Generic)封装异常处理等等。也导致了部分功能在2.0可用，到了3.0却不可以用，例如卫星控件。可能是我使用不当，也可能是源代码的问题。下面讲述如何使用GPS.net 3.0做一个GPS监控功能。

GPS设备检测功能

           /* GPS.NET provides the ability to quickly discover GPS devices on the
            * local system.  This feature is known as "Automatic Device Discovery"
            * and greatly simplifies the task of finding a GPS device to communicate
            * with.  Developers can simply call the "Start" method of an interpreter,
            * and GPS.NET will automatically locate the best GPS Device to work with.
            * 
            * During Device Discovery, several events are raised to indicate the
            * progress of detection.  This example hooks into almost all of the events
            * to give users feedback.
            */
            GeoFramework.Gps.IO.Devices.DeviceDetectionStarted += new EventHandler(Devices_DeviceDetectionStarted);
            GeoFramework.Gps.IO.Devices.DeviceDetected += new EventHandler<GeoFramework.Gps.IO.DeviceEventArgs>(Devices_DeviceDetected);
            GeoFramework.Gps.IO.Devices.DeviceDetectionCompleted += new EventHandler(Devices_DeviceDetectionCompleted);
            GeoFramework.Gps.IO.Devices.DeviceDetectionAttempted += new EventHandler<GeoFramework.Gps.IO.DeviceEventArgs>(Devices_DeviceDetectionAttempted);
            GeoFramework.Gps.IO.Devices.DeviceDetectionAttemptFailed += new EventHandler<GeoFramework.Gps.IO.DeviceDetectionExceptionEventArgs>(Devices_DeviceDetectionAttemptFailed);

GPS.net可以检测当前设备上的所有端口，这些端口包括GPS Intermediate Driver端口，普通串口，蓝牙串口等等，这个过程是使用多线程在后台运行的，为了处理检测结果，需要注册相关的事件，上面为注册过程，下面是处理函数。关于GPS Intermediate Driver可以参考 30 Days of .NET [Windows Mobile Applications] - Day 03: GPS Compass(GPS指南针)

       #region GPS Device Detection Events
        private void SearchButton_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            // Start the GPS device detection process.  This operation will complete
            // in the background, on a separate thread.  This method can be called again
            // to attempt to locate new devices.
            GeoFramework.Gps.IO.Devices.BeginDetection();
        }

        private void Devices_DeviceDetectionStarted(object sender, EventArgs e)
        {
            BeginInvoke(new MethodInvoker(delegate()
            {
                StatusBar1.Text = "Detecting GPS devices...";
                SearchButton.Enabled = false;
            }));
        }

        private void Devices_DeviceFailure(object sender, GeoFramework.Gps.IO.DeviceEventArgs e)
        {
            BeginInvoke(new MethodInvoker(delegate()
            {
                StatusBar1.Text = "Not Responding: " + e.Device.ToString();
            }));
        }

        private void Devices_DeviceDetectionAttemptFailed(object sender, GeoFramework.Gps.IO.DeviceDetectionExceptionEventArgs e)
        {
            BeginInvoke(new MethodInvoker(delegate()
            {
                StatusBar1.Text = "Error: " + e.Exception.ToString();
            }));
        }

        private void Devices_DeviceDetectionCompleted(object sender, EventArgs e)
        {
            BeginInvoke(new MethodInvoker(delegate()
            {
                StatusBar1.Text = "Device detection completed.";
                SearchButton.Enabled = true;
                StartButton.Enabled = true;
            }));
        }

        private void Devices_DeviceDetectionAttempted(object sender, GeoFramework.Gps.IO.DeviceEventArgs e)
        {
            BeginInvoke(new MethodInvoker(delegate()
            {
                StatusBar1.Text = "Detecting " + e.Device.ToString();
            }));
        }

        private void Devices_DeviceDetected(object sender, GeoFramework.Gps.IO.DeviceEventArgs e)
        {
            BeginInvoke(new MethodInvoker(delegate()
            {
                StatusBar1.Text = "Found Device: " + e.Device.ToString();

                // Add it to the list box
                ListViewItem DeviceItem = new ListViewItem(e.Device.ToString());
                // Associate the detected device with this list view item, so we can connect 
                // to the device later on
                DeviceItem.Tag = e.Device;
                // Set the image of the new item
                DeviceItem.ImageIndex = 0;
                DevicesListView.Items.Add(DeviceItem);
            }));
        }
        #endregion

当Devices_DeviceDetected被回调的时候表示有设备被检查出来，并把之加入列表框供用户选择。
由于使用多线程的关系，所有的界面更新需要使用Delegate，该deleagate定义如下：

     /* The GPS.NET device detection process is multithreaded.  As a result, we must
     * use the Invoke and BeginInvoke methods to ensure that any updates to the form
     * occur on the form's own thread.  This delegate is used by such methods.
     */ 
    public delegate void MethodInvoker();

监视GPS端口运行情况

检测当前设备上所有可用GPS端口后，可以绑定监视某个端口，使用NMEA解释器分析该端口的输出。下面是启动和停止监视某个端口的代码。

         private void StartButton_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            if (DevicesListView.SelectedIndices.Count == 0)
            {
                MessageBox.Show("Please Select the device to start.");
                return;
            }
            // Find out which item is selected in the list view
            ListViewItem SelectedItem = DevicesListView.Items[DevicesListView.SelectedIndices[0]];

            // The "tag" property holds the device that was detected
            Device selectedDevice = (Device)SelectedItem.Tag;
            
            try
            {
                // Finally, start the interpreter using the newly-assigned Stream
                Interpreter.Start(selectedDevice);

                selectedDevice.Connecting += new EventHandler(Device_Connecting);
                selectedDevice.Connected += new EventHandler(Device_Connected);
                selectedDevice.Disconnecting += new EventHandler(Device_Disconnecting);
                selectedDevice.Disconnected += new EventHandler(Device_Disconnected);

                StartButton.Enabled = false;
                // Enable the disconnect button
                StopButton.Enabled = true;
            }
            catch (Exception ex)
            {
                MessageBox.Show(ex.ToString(), "Unable to Connect", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Exclamation, MessageBoxDefaultButton.Button1);
            }
        }

        private void StopButton_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            // Stop any GPS communications
            Interpreter.Stop();

            StartButton.Enabled = true;
            // And disable the disconnect button
            StopButton.Enabled = false;
            StatusBar1.Text = "Disconnected from GPS device.";
        }

通过Interpreter.Start(selectedDevice);把选择的GPS设备端口绑定到NMEA解释器上，这样解释器就会分析该选定端口输出的数据了。同时注册该GPS设备建立链接和端口链接的事件。
当NMEA解释器对指定端口的数据进行分析的时候，可以订阅相关的事件对关心的数据进行处理，下面为NMEA解释器事件的订阅代码。

            Interpreter.SpeedChanged += new System.EventHandler<GeoFramework.SpeedEventArgs>(Interpreter_SpeedChanged);
            Interpreter.FixAcquired += new System.EventHandler(Interpreter_FixAcquired);
            Interpreter.FixLost += new System.EventHandler(Interpreter_FixLost); 
            Interpreter.Resumed += new EventHandler(Interpreter_Resumed); 
            Interpreter.FixModeChanged += new System.EventHandler<GeoFramework.Gps.FixModeEventArgs>(Interpreter_FixModeChanged); 
            Interpreter.FixQualityChanged += new System.EventHandler<GeoFramework.Gps.FixQualityEventArgs>(Interpreter_FixQualityChanged);
            Interpreter.HorizontalDilutionOfPrecisionChanged += new System.EventHandler<GeoFramework.Gps.DilutionOfPrecisionEventArgs>(Interpreter_HorizontalDilutionOfPrecisionChanged); 
            Interpreter.SentenceReceived += new System.EventHandler<GeoFramework.Gps.Nmea.NmeaSentenceEventArgs>(Interpreter_SentenceReceived); 
            Interpreter.AltitudeChanged += new System.EventHandler<GeoFramework.DistanceEventArgs>(Interpreter_AltitudeChanged); 
            Interpreter.PositionChanged += new System.EventHandler<GeoFramework.PositionEventArgs>(Interpreter_PositionChanged); 
            Interpreter.UtcDateTimeChanged += new System.EventHandler<GeoFramework.DateTimeEventArgs>(Interpreter_UtcDateTimeChanged); 
            Interpreter.Paused += new EventHandler(Interpreter_Paused); 
            Interpreter.BearingChanged += new System.EventHandler<GeoFramework.AzimuthEventArgs>(Interpreter_BearingChanged); 
            Interpreter.VerticalDilutionOfPrecisionChanged += new System.EventHandler<GeoFramework.Gps.DilutionOfPrecisionEventArgs>(Interpreter_VerticalDilutionOfPrecisionChanged);
            Interpreter.SatellitesChanged += new EventHandler<SatelliteListEventArgs>(Interpreter_SatellitesChanged);

下面为部分事件处理代码.

        void Interpreter_SentenceReceived(object sender, GeoFramework.Gps.Nmea.NmeaSentenceEventArgs e)
        {
            BeginInvoke(new MethodInvoker(delegate()
            {
                // Keep the list box from getting too big
                if (RawDataListBox.Items.Count > 50)
                    RawDataListBox.Items.RemoveAt(0);

                // Add the sentence to the raw data list box
                RawDataListBox.Items.Add(e.Sentence.ToString());
                RawDataListBox.SelectedIndex = RawDataListBox.Items.Count - 1;
            }));
        }

当NMEA解释器从指定端口中接收到Raw NMEA data时，会回调Interpreter_SentenceReceived，系统会把这些Raw NMEA data打印到列表框中。

时间变化

void Interpreter_UtcDateTimeChanged(object sender, GeoFramework.DateTimeEventArgs e)
{
    BeginInvoke(new MethodInvoker(delegate()
    {
        // Update the current satellite-derived time
        SatelliteTime.Text = e.DateTime.ToLocalTime().ToString();
    }));
}

时间发生变化时进行回调，一般来说，设备会在每一秒或者每两秒钟输出NMEA data，重要的NMEA句子都会包含GPS时间的字段，关于NMEA可以参考.NET Compact Framework下的GPS NMEA data数据分析。这个输入时间的间隔和硬件有关，是可以设置的。事实上，GPS时间和UTC时间是有时间差的，目前(2009年)GPS时间比UTC时间快15秒，但是做应用开发一般不需要处理这个时间差，GPS硬件厂商的固件(Firmware)在输出NMEA data的时候已经进行调整，可以认为NMEA data的时间是UTC时间。

经度和纬度变化

void Interpreter_PositionChanged(object sender, GeoFramework.PositionEventArgs e)
{
    BeginInvoke(new MethodInvoker(delegate()
    {
        // Update the latitude and longitude
        Latitude.Text = e.Position.Latitude.ToString();
        Longitude.Text = e.Position.Longitude.ToString();
        StatusBar1.Text = "Position has changed.";
    }));
}

经度和纬度信息发生变化时调用。

海拔变化

void Interpreter_AltitudeChanged(object sender, GeoFramework.DistanceEventArgs e)
{
    BeginInvoke(new MethodInvoker(delegate()
    {
        altimeter1.Value = e.Distance;
        // Update the current altitude
        Altitude.Text = e.Distance.ToLocalUnitType().ToString();
        StatusBar1.Text = "Altitude has changed.";
    }));
}

海拔发生变化时调用，同时更新海拔计控件的信息。

方位变化

void Interpreter_BearingChanged(object sender, GeoFramework.AzimuthEventArgs e)
{
    BeginInvoke(new MethodInvoker(delegate()
    {
        compass1.Value = e.Azimuth;

        // Output the current bearing as degrees (i.e. 012°)
        Bearing.Text = e.Azimuth.ToString();
        // Output the current bearing as a compass direction (i.e. Southwest)
        Direction.Text = e.Azimuth.ToString("c");
        StatusBar1.Text = "Bearing has changed.";
    }));
}

方位发生变化时调用，同时更新指南针控件的信息。

速度变化

void Interpreter_SpeedChanged(object sender, GeoFramework.SpeedEventArgs e)
{
    BeginInvoke(new MethodInvoker(delegate()
    {
        speedometer1.Value = e.Speed;

        // Update the current speed
        Speed.Text = e.Speed.ToLocalUnitType().ToString();
        StatusBar1.Text = "Speed has changed.";
    }));
}

速度发生变化时调用，同时更新速度表控件的信息。

控件的使用

GPS.net 3.0提供了速度计，海拔计，指南针，卫星方位图和卫星信号图等控件。在上面的图可见，我使用了速度计，海拔计，指南针等控件，可是我在使用卫星方位图和卫星信号图时发现些问题，我正在联系原作者帮助，可能是我使用的不对，也可能是GPS.net 3.0的bug，我会在下一个版本解决。

使用GPS.net 3.0的控件十分简单，只要把控件拖拉到winform里面，同时修改控件的IsPaintingOnSeparateThread属性为false。

compass1.IsPaintingOnSeparateThread = false;
altimeter1.IsPaintingOnSeparateThread = false;
speedometer1.IsPaintingOnSeparateThread = false;
//satelliteViewer1.IsPaintingOnSeparateThread = false;
//satelliteSignalBar1.IsPaintingOnSeparateThread = false;

在目前版本，如果不把IsPaintingOnSeparateThread修改为false会抛出一个多线程的异常信息。

at Microsoft.AGL.Common.MISC.HandleAr(PAL_ERROR ar)
at System.Windows.Forms.Control.get_Visible()
at GeoFramework.Drawing.DoubleBufferedControl.Repaint()
at GeoFramework.Drawing.DoubleBufferedControl.PaintingThreadProc()

这个问题我正在处理。

To-Do-List

当前只是第一个版本，有些功能需要继续不断完善，待完善功能如下:
1.实现端口管理功能。
2.实现AGPS功能。
3.实现检查飞行模式功能，因为飞行模式下GPS不能使用。
4.实现管理GPRS,3G网络链接功能。
5.在GPS监控模块增加对卫星的监控。
6.实现保存导航信息到Google maps及其他地图格式的功能。
7.优化UI处理。
......

关于项目的发展

我把项目host到codeplex了，打算不断改进。项目主页链接如下：

NavsGo - GPS management software

下载当前版本的源代码链接如下

http://navsgo.codeplex.com/SourceControl/ListDownloadableCommits.aspx#DownloadLatest

安装包 NavsGo.zip 由于博客园不能直接上传cab文件，请解压成 NavsGo.cab，然后拷贝到Windows Mobile设备上安装，谢谢。

下篇文章会讲一下GPS诊断功能的开发，然后讲类iPhone界面的开发。

posted @ 2009-08-19 07:19 Jake Lin 阅读(8537) 评论(44) 编辑收藏举报

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