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Anwendung der PDV 2006 Projekt: Navigation mit GPS (PDA)

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Präsentation zum Thema: "Anwendung der PDV 2006 Projekt: Navigation mit GPS (PDA)"—  Präsentation transkript:

1 Anwendung der PDV 2006 Projekt: Navigation mit GPS (PDA)
Pathfinder Anwendung der PDV 2006 Projekt: Navigation mit GPS (PDA) ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI

2 Einführung ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI
ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

3 Einführung Worum geht es in dem Projekt?
- Per GPS auf einem Satellitenbild Positionsdaten anzeigen Zielsetzung - Schreiben einer Applikation für einen PDA ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

4 Ein kleiner Rückblick GPS-System ist ein Satelliten gestütztes Navigationssystem Es werden mindest. 4 Satelliten für genaue Positionsbestimmung inklusive Höhe benötigt - GPS sieht mind. 24 Satelitten auf 6 Umlaufbahnen vor ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

5 NMEA0183 Standard $GPRMC,191410,A, ,N, ,E,0.0,0.0,181102,0.4,E,A*19 $GPGGA,191410, ,N, ,E,1,04,4.4,351.5,M,48.0,M,,*45 $GPVTG,0.0,T,359.6,M,0.0,N,0.0,K*47 - verschiedene übertragbare Datenformate beginnend mit $ 2 Zeichen Senderkennung z.B. GP (GPS) 3 Zeichen lange Satzkennung z.B. RMC durch Komma getrennte Datensätze - Prüfsumme z.B. *19 ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

6 NMEA0183 Standard 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 8 = Richtung in Grad
recommended minimum navigation information $GPRMC,191410,A, ,N, ,E,0.0,0.0,181102,0.4,E,A*19 8 = Richtung in Grad 9 = Datum 10 = Magnetische Abweichung 11 = E oder W 12 = Checksumme 1 = Zeit (UTC) 2 = Status (A=OK,V=Warnung) 3 = Breitengrad 4 = N oder S 5 = Längengrad 6 = E oder W 7 = Geschwindigkeit in Knoten ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

7 NMEA0183 Standard 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 8 = Genauigkeit
Global Positioning System Fix Data $GPGGA,191410, ,N, ,E,1,04,4.4,351.5,M,48.0,M,,*45 8 = Genauigkeit 9 = Höhe über Meer 10 = in Metern 11 = Höhe Geoid minus Höhe Ellipsoid (WGS48) 11 = in Metern 12 = 13 = Checksumme 1 = Zeit (UTC) 2 = Breitengrad 3 = N oder S 4 = Längengrad 5 = E oder W 6 = Qualität der Messung 7 = Anzahl erfasster Satelliten ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

8 NMEA0183 Standard 5 = horiz. Geschwidigkeit 1 = Kurs
Bewegungsgeschwindigkeit und Richtung $GPVTG,0.0,T,359.6,M,0.0,N,0.0,K*47 5 = horiz. Geschwidigkeit 6 = Geschwindigkeit in Knoten 7 = horiz.Geschwindigkeit in (Km/h) 8 = Geschwindigkeit in Km/h 9 = Checksumme 1 = Kurs 2 = Kursangabe in Winkel 3 = Kursangabe magnetisch 4 = Angabe des Kurses relativ zum Nordpol ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

9 Kartenprojektion Oberfläche der Erde auf 2D-Fläche abbilden
- 3 wichtige Anforderungen - Winkeltreu - Flächentreu - Längentreu ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

10 Kartenprojektion Kegelprojektion
Quelle:http://www.olanis.de/knowhow/mapprj/mapprj4.shtml ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

11 Kartenprojektion Zylinderprojektionen
Quelle:http://www.olanis.de/knowhow/mapprj/mapprj4.shtml ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

12 Kartenmaterial Quellen: Google Earth Google Maps Yahoo Maps KlickTel
ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

13 Kartenmaterial yahoo KlickTel
ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

14 Kartenmaterial Google Maps Hybriddarstellung Satellitenphoto
ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

15 Pathfinder Projektmodule
Pathfinder GPS Pathfinder Webservice ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

16 Pathfinder Webservice
ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

17 Pathfinder Webservice
Welche Quellen kommen in Frage ? nach den Vergleichen von kostenlosen Möglichkeiten blieben: - Google Earth und - Google Map ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

18 Pathfinder Webservice
Google Earth Vorteile: ganze Welt verfügbar hoch aufgelöste Satellitenkarten in bestimmten Gebieten interaktive Steuerung der Karten viele vorhandene POI’s eigene POI’s können erstellt werden ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

19 Pathfinder Webservice
Google Earth Nachteile: das Standalone-Programm muss instaliert werden verbraucht PC-Ressourcen schnelle Internetanbindung notwendig nur Satelliten und Hybridkarten ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

20 Pathfinder Webservice
Google Earth Nachteile: Karten können nicht gespeichert werden keinerlei weiterer Nutzung der Karten offline für unser Projekt nicht relevant ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

21 Pathfinder Webservice
Google Map Vorteile: auch hier die ganze Welt verfügbar auch hoch aufgelöste Satellitenkarten in bestimmten Gebieten (USA, Grosstädte) Karten bestehen aus Kacheln (256x256 Pixel ) die Karten sind online überall verfügbar ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

22 Pathfinder Webservice
Google Map Vorteile: die Maps können auf eigener Seite eingebunden werden ( javascript muss aktiviert werden) einfacher Zugriff über beliebigen Browser eigene Funktionalität kann über die Google-Api erweitert werden ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

23 Pathfinder Webservice
Google Map Vorteile: Karten im Vergleich zu anderen Anbietern in bessere Qualität drei Karten-Modi: - Satellitenkarte - Straßenkarte - Hybridkarte (Satellitenkarte mit transparenten Straßenoverlay) alle drei für unser Projekt relevant ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

24 Pathfinder Webservice
Google Map Nachteile: Karten sind online, können aber auch nicht gespeichert werden keine Möglichkeit der Übertragung auf den PDA bei Speicherung der Webseite, keine Zuordnung der einzelnen Kacheln zu Koordinaten möglich Dennoch unsere Wahl ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

25 Pathfinder Webservice Aufbau der Google Map Karten
die Karten sind als Kacheln der Größe (256x256) Pixel aufgeteilt diese werden von Google in der Mercator-Projektion verwendet für jeden Modus gibt es unterschiedliche Formatierungen der Karten - Straßenkarten werden in einem x, y Koordinatensystem, abhängig von der Zoomstufe dargestellt - Satellitenkarten werden in einem viergeteilten System dargestellt ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

26 Pathfinder Webservice
Die Straßenkarten es gibt insgesamt 18 Zoomstufen (von 0 bis 17), wobei bei der Stufe 0 die komplette Welt zu sehen der Zoomparameter am Ende des Links ist in Wirklichkeit der Zoomlevel ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

27 Pathfinder Webservice
Die Straßenkarten die Anzahl der Kacheln verdoppelt sich mit der Reduzierung der Zoomstufe dabei ist die Anzahl der Kacheln immer nach der Formel : anzKacheln = 1 << maxZoom – aktZoom anzKacheln = 1 << anzKacheln = 2 Mathematisch ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

28 Pathfinder Webservice
Die Satellitenkarten hier gibt es auch 17 Zoomstufen in einigen Gebieten mit hochaufgelösten Bildern (Mainz) sogar 19 Zoomstufen diese korrespondieren aber nicht mit den Straßenkarten, die einen max. Zoom von 17 haben bei dieser Darstellung ergibt sich die Zoomstufe aus der Anzahl der Parameter (Buchstaben q,r,s,t) ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

29 Pathfinder Webservice
Die Satellitenkarten die Weltkarte beim kleinsten Zoom hierbei ist der Zoomlevel 0 und Zoomstufe 17 ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

30 Pathfinder Webservice
Die Satellitenkarten die Anzahl der Kacheln verdoppelt sich mit der Länge des Strings der String für die Kachel von Amerika ist jetzt : ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

31 Pathfinder Webservice
Die Hybridkarten bei den Hybridkarten handelt es sich um eine Zusammensetzung von den Satellitenkarten (sind als jpeg vorhanden) und den Straßenkarten (als transparente png‘s) Aufruf der transparenten Straßenkarte erfolgt äquivalent zu der normalen Straßenkarte, mit einem geänderten Anfrageparameter wie schon erwähnt, ist das „übereinander“ Legen nur bis zum Zoomlevel 17 möglich ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

32 Pathfinder Webservice
- Straßenkarte Hybridkarte - Satellitenkarte ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

33 Pathfinder Webservice
Die Hybridkarten Das Ergebnis: für die Koordinate | ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

34 Pathfinder Webservice
Reverse Engineering Um die einzelnen Kacheln von Google zu laden und speichern, brauchen wir die x, y, zoom Parameter was wir haben sind Längen- und Breitengrad eines Punktes eine Umrechnung ist notwendig bei Google wird zur Darstellung die Mercator-Projektion verwendet ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

35 Pathfinder Webservice
Reverse Engineering Ein Punkt auf der Erde besteht immer aus dem Breitengrad φ (lat) und einem Längengrad λ (lon) Umrechnung der Formel nach y und x, wobei λ0 der Längengrad das Zentrum der Karte ist als Ergebnis bekommen wir eine x, y Wert und die schon bereits bekannte Zoomstufe ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

36 Pathfinder Webservice
Kartenerzeugung für die Kartenerzeugung, benötigt: - Webserver mit - Apache - PHP wir berechnen die entsprechende, mittlere Kachel für gegebene Koordinate ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

37 Pathfinder Webservice
Kartenerzeugung berechnen 8 weitere Kacheln in der Nachbarschaft generieren ein neues Bild mit 9 Kacheln ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

38 Pathfinder Webservice
Kartenerzeugung für die Erzeugung der Satellitenkarten brauchen wir einen anderen Ansatz berechen eines gültigen Strings zu einen bestimmten Koordinate ( | ) Breite | Länge Ergebnis : „trt“ ->http://kh.google.com/kh?v=6&t=trt Berechnen der anderen Kacheln äquivalent zu der vorher, aber mit Versatz von +/- einer Kachel nach oben und unten => Coming soon !!! ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

39 Pathfinder GPS “I am continually amazed by how little code is required to use atomic clocks in satellites 11,000 miles above my head.” Jon Person, GeoFrameworks ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

40 Pathfinder GPS Zweiter Projektteil
Client Lösung zum anzeigen der aktuellen Position auf der vom Webservice gelieferten Karte Implementation als Windows Mobile 2003 / 5.0 Anwendung ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

41 Pathfinder GPS Anwendungen unter WM 2003 / 5.0 basieren auf dem Microsoft Compact Framework Das Compact Framework ist eine Teilmenge des Desktop Frameworks von Microsoft und speziell für mobile Geräte ausgelegt Vorteile: komfortabel, schnelle Entwicklungszeit Nachteile: verwalteter Code, nicht maschinennah daher weniger performant ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

42 Pathfinder GPS Funktionsumfang der Anwendung 1:
- Auslesen des seriellen Ports - Parsen der ausgelesenen NMEA Daten - Visualisieren der NMEA Daten ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

43 Pathfinder GPS Funktionsumfang der Anwendung 2:
- Darstellen der vom Webservice bereitgestellten Karte - Markieren der aktuellen GPS Position auf der Karte - Periodisches Speichern der Positionsdaten zwecks Streckenerstellung - Export der Streckendaten zwecks Visualisierung ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

44 Pathfinder GPS Aufbau der Anwendung 1:
- Modularer Aufbau unter Nutzung der Dynamic Link Library Technik - Gliederung in 4 Module: Benutzerinterface Serielle Schnittstelle NMEA Parser Kartenschnittstelle ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

45 Pathfinder GPS Aufbau der Anwendung 2:
ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

46 Pathfinder GPS Mögliche Ergebnisse 1 Einstellungen Interface Entwurf
ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

47 Pathfinder GPS Mögliche Ergebnisse 2 Einstellungen Karte
ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

48 Pathfinder GPS Mögliche Ergebnisse 3 Sat Hybrid
ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI

49 Danke für ihre Aufmerksamkeit
ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI


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