Pathfinder Anwendung der PDV 2006 Projekt: Navigation mit GPS (PDA) ROBERT PINEKER, MATTHIAS...
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PathfinderAnwendung der PDV 2006 Projekt: Navigation mit GPS (PDA)
ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKIZURKOWSKI
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ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKIROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKIZURKOWSKI
Einführung
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ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKIROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKIZURKOWSKI
Einführung• Worum geht es in dem Projekt?
- Per GPS auf einem Satellitenbild Positionsdaten anzeigen
• Zielsetzung
- Schreiben einer Applikation für einen PDA
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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
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NMEA0183 Standard
$GPRMC,191410,A,4735.5634,N,00739.3538,E,0.0,0.0,181102,0.4,E,A*19$GPGGA,191410,4735.5634,N,00739.3538,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
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NMEA0183 Standard• recommended minimum navigation information
$GPRMC,191410,A,4735.5634,N,00739.3538,E,0.0,0.0,181102,0.4,E,A*19
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1 = Zeit (UTC)2 = Status
(A=OK,V=Warnung)3 = Breitengrad4 = N oder S5 = Längengrad6 = E oder W7 = Geschwindigkeit in Knoten
8 = Richtung in Grad9 = Datum10 = Magnetische Abweichung11 = E oder W12 = Checksumme
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NMEA0183 Standard• Global Positioning System Fix Data
$GPGGA,191410,4735.5634,N,00739.3538,E,1,04,4.4,351.5,M,48.0,M,,*45
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
1 = Zeit (UTC)2 = Breitengrad3 = N oder S4 = Längengrad5 = E oder W6 = Qualität der
Messung7 = Anzahl erfasster
Satelliten
8 = Genauigkeit9 = Höhe über Meer10 = in Metern11 = Höhe Geoid minus Höhe Ellipsoid
(WGS48)11 = in Metern12 = 13 = Checksumme
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NMEA0183 Standard• Bewegungsgeschwindigkeit und Richtung
$GPVTG,0.0,T,359.6,M,0.0,N,0.0,K*47 1 2 3 4 5 6 7 8
1 = Kurs
2 = Kursangabe in
Winkel
3 = Kursangabe
magnetisch
4 = Angabe des Kurses
relativ zum Nordpol
5 = horiz. Geschwidigkeit6 = Geschwindigkeit in
Knoten7 = horiz.Geschwindigkeit in (Km/h)8 = Geschwindigkeit in
Km/h9 = Checksumme
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Kartenprojektion
• Oberfläche der Erde auf 2D-Fläche abbilden
- 3 wichtige Anforderungen
- Winkeltreu
- Flächentreu
- Längentreu
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• Kegelprojektion
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Quelle:http://www.olanis.de/knowhow/mapprj/mapprj4.shtml
Kartenprojektion
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• Zylinderprojektionen
ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKIROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKIZURKOWSKI
Quelle:http://www.olanis.de/knowhow/mapprj/mapprj4.shtml
Kartenprojektion
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Quellen:
• Google Earth
• Google Maps
• Yahoo Maps
• KlickTel
Kartenmaterial
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yahoo
KlickTel
Kartenmaterial
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Hybriddarstellung
• Google Maps
Satellitenphoto
Kartenmaterial
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Pathfinder Projektmodule
Pathfinder GPS
Pathfinder Webservice
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Pathfinder Webservice
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Pathfinder WebserviceWelche Quellen kommen in Frage ?
• nach den Vergleichen von kostenlosen Möglichkeiten blieben:
- Google Earth
und
- Google Map
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Pathfinder WebserviceGoogle 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
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Pathfinder WebserviceGoogle Earth
Nachteile:
• das Standalone-Programm muss instaliert werden
• verbraucht PC-Ressourcen
• schnelle Internetanbindung notwendig
• nur Satelliten und Hybridkarten
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Pathfinder WebserviceGoogle Earth
Nachteile:
• Karten können nicht gespeichert werden
• keinerlei weiterer Nutzung der Karten offline
• für unser Projekt nicht relevant
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Pathfinder WebserviceGoogle 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
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ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKIROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKIZURKOWSKI
Pathfinder WebserviceGoogle 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
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ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKIROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKIZURKOWSKI
Pathfinder WebserviceGoogle 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
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ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKIROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKIZURKOWSKI
Pathfinder WebserviceGoogle 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
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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
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Pathfinder WebserviceDie Straßenkarten
• es gibt insgesamt 18 Zoomstufen (von 0 bis 17), wobei bei der Stufe 0 die komplette Welt zu sehen
http://mt0.google.com/mt?v=ap.6&x=0&y=0&zoom=17
• der Zoomparameter am Ende des Links ist in Wirklichkeit der Zoomlevel
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ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKIROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKIZURKOWSKI
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 << 17 -16
anzKacheln = 2
• Mathematisch
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ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKIROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKIZURKOWSKI
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)
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ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKIROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKIZURKOWSKI
Pathfinder WebserviceDie Satellitenkarten
• die Weltkarte beim kleinsten Zoom
http://kh.google.com/kh?v=6&t=t
• hierbei ist der Zoomlevel 0 und Zoomstufe 17
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ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKIROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKIZURKOWSKI
Pathfinder WebserviceDie Satellitenkarten
• die Anzahl der Kacheln verdoppelt sich mit der Länge des Strings
• der String für die Kachel von Amerika ist jetzt :
http://kh.google.com/kh?v=6&t=tq
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ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKIROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKIZURKOWSKI
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
![Page 32: Pathfinder Anwendung der PDV 2006 Projekt: Navigation mit GPS (PDA) ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER,](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070310/55204d7149795902118c3c24/html5/thumbnails/32.jpg)
ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKIROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKIZURKOWSKI
Pathfinder Webservice- Straßenkarte -Hybridkarte http://mt0.google.com/mt?v=w2t.5&x=34230&y=22232&zoom=1 http://mt0.google.com/mt?v=ap.6&x=34230&y=22232&zoom=1
- Satellitenkarte http://kh.google.com/kh?v=6&t=trtqtqstrstrstrrq
![Page 33: Pathfinder Anwendung der PDV 2006 Projekt: Navigation mit GPS (PDA) ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER,](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022070310/55204d7149795902118c3c24/html5/thumbnails/33.jpg)
ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKIROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKIZURKOWSKI
Pathfinder WebserviceDie Hybridkarten
• Das Ergebnis: für die Koordinate 49.978163076326524 | 8.033065795898438
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ROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKIROBERT PINEKER, MARTIN ZURKOWSKI ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ROBERT PINEKER, MATTHIAS SCHMELZER, MARTIN ZURKOWSKIZURKOWSKI
Pathfinder WebserviceReverse 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
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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
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Pathfinder Webservice•Kartenerzeugung
• für die Kartenerzeugung, benötigt:- Webserver mit- Apache- PHP
• wir berechnen die entsprechende, mittlere Kachel für gegebene Koordinate
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Pathfinder Webservice•Kartenerzeugung
• berechnen 8 weitere Kacheln in der Nachbarschaft
• generieren ein neues Bild mit 9 Kacheln
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Pathfinder WebserviceKartenerzeugung
• für die Erzeugung der Satellitenkarten brauchen wir einen anderen Ansatz• berechen eines gültigen Strings zu einen bestimmten Koordinate ( 49.978163076326524 | 8.033065795898438 ) 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 !!!
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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
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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
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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
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Pathfinder GPS
• Funktionsumfang der Anwendung 1:
- Auslesen des seriellen Ports
- Parsen der ausgelesenen NMEA Daten
- Visualisieren der NMEA Daten
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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
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Pathfinder GPS
• Aufbau der Anwendung 1:
- Modularer Aufbau unter Nutzung der Dynamic Link Library Technik
- Gliederung in 4 Module:
Benutzerinterface Serielle SchnittstelleNMEA ParserKartenschnittstelle
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Pathfinder GPS
• Aufbau der Anwendung 2:
Externer Datenspeicher
Serielle Schittstellen steuerung
NMEA Daten Parser
Steuerungsmodul
Benutzeroberfläche
Kartendefinitionen
Kartendaten
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Pathfinder GPS
• Mögliche Ergebnisse 1
Einstellungen Interface Entwurf
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Pathfinder GPS
• Mögliche Ergebnisse 2
Einstellungen Karte
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Pathfinder GPS
• Mögliche Ergebnisse 3
Sat Hybrid
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Danke für ihre Aufmerksamkeit