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基于Windows CE掌上电脑仪器检校系统的设计.pdf

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标    签: 基于WindowsCE掌上电脑仪器检校系统的设计

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基于Windows CE掌上电脑仪器检校系统的设计.pdf

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2006 年  第 4 期             测  绘  通  报                  3 3     文章编号 :049420911 (2006) 0420033204 中图分类号 : P209       文献标识码 :B 基于 Windo ws CE 掌上电脑仪器检校系统的设计 彭晓刚1 ,2 ,李广云1 ,吕志平1 ,冯  欣3 (1. 信息工程大学 测绘学院 , 郑州 450052 ; 2. 海军 91404 部队 , 河北 秦皇岛 066000 ; 3. 北京 66032 部队 , 北京 100042) The Design of the Instrument Cal ibration System of Hand2held PC Based on Windo ws CE PEN G Xiao2gang ,L I Guang2yun ,L Β Zhi2ping ,FEN G xin 摘要 :介绍基于 Windows CE 掌上电脑的仪器检校系统的功能设计 、数据库设计 、数据结构设计 。该系统利用数据库管理信息资 源 ,利用电脑作数据载体 ,集数据测量计算 、成果分析 、报表输出于一体 ,能够兼容多种仪器的联机操作 ,实现仪器检校中数据测量 自动化 、数据传输网络化 、资料管理信息化 。 关键词 :仪器检校 ;掌上电脑 ; Windows CE   一 、前  言 工欲善其事 ,必先利其器 ,要保证测量数据的可 靠 ,仪器的精度和稳定性至关重要 。按照规范要求 , 每种仪器都有其检定周期 。无论新仪器在使用前还 是旧仪器使用一定时间后 ,都必须送到检修部门进行 审核。仪器的检校结果 ,影响着测量工作的每一步。 近年来 ,随着技术的革新 ,测绘仪器日新月异 , 各种新型的电子仪器 、智能仪器如雨后春笋层出不 穷 。新仪器新设备的出现 ,为测绘行业的发展注入 了新的活力 ,极大地推动了测绘事业的发展 。另外 , 在仪器检校中 ,作业模式很大一部分沿用以前的传 统 :测量手工记录 、数据事后录入处理 、管理依靠书 面档案 、成果生成环节复杂 。这样的操作流程与信 息时代的步伐显得有些不太协调 。 本文介绍一种基于 Windows CE 掌上电脑的仪 器检校管理软件 ,它集测量数据采集 、计算 、成果生 成 、评估 、归档等于一体 ,可以在现场得到仪器检校 项目的结果 ,方便仪器的校正 。另外 ,该系统还设计 了相应的后台运行模块 ,可以方便地进行测量数据 的查询 、整理 、保存 、计算 、深加工 。   二 、物理结构设计 根据功能的需要 ,系统需要配备的硬件设施主 要有 :服务器 ,后台工作的台式 (便携) 电脑 、网络设 备 、检定设施 ,前端工作的掌上电脑以及附属设备 。    服务器用于整个 系 统 的 数 据 存 放 以 及 与 其 他 设备的数据交换 ,需要有较大的存储空间 ,较快地运 行速度 、具备网络传输能力和安全防范措施 。 前端的掌上电脑 ,要求功能尽量强大 ,并且适合 外业作业 ,有较强的数据通讯能力和再开发能力 ,系 统运行稳定 ,持续工作时间长等特点 。结合现有装 备的实际情况 ,系统选用了 HP688 作为工作台 ,该 电脑具有输入键盘 ,这对手工数据输入十分有利 ,避 免软键盘操作的不方便因素 ;电脑内存较大 ,对于测 量数据存储完全够用 ,而且还有外接的 CF 卡插槽 , 电脑还具有标准的串行通讯接口 、红外线接口 ,方便 测量数据传输 ,只是与服务器交换数据较慢 ,但可以 用外接网络接口弥补 。HP688 电脑支持 ADOCE 数 据库操作 ,在此机器上开发前端的数据库管理模块 可以比较轻松地实现 。 检定设施在原有基础上进行扩充 ,增加传输能 力和自动化操作能力 。   三 、软件设计 1. 系统功能 根据检校工作的特点 ,软件分为前台和后台两 大部分 。前台主要进行数据采集记录 、数据计算 、存 储 、分析 、结果提示及初步的成果显示 。后台主要是 数据库管理 ,包括测量数据的归类存档 、深层次的分 析计算 、检校成果的输出 、结果入库管理等 。软件的 整体框架如图 1 所示 。   收稿日期 : 2004211212 作者简介 : 彭晓刚 (19782) ,男 ,四川仁寿人 ,博士生 ,主要从事多种数据信息的融合处理以及多目标定位测量的研究 。  34                  测  绘  通  报            2006 年  第 4 期 图 1  软件框架   2. 数据库设计 数据库是该软件的核心 ,数据库的管理渗透在 每一个环节 。根据需要 ,大体分为四个主要部分 :仪 器信息库 、测量数据库 、检校档案库 、检定场信息库 。 (1) 仪器信息库 当前的测绘仪器按功能大体可以分为 :测角 、测 距 、测角 + 测距 、测高 (水准) 、测深 、无线定位 ( 如 GPS、微波) 。每种仪器的检校项目各不相同 ,所需 要存储的仪器信息也不尽一致 ,系统对每种类型的 仪器建立单独的表单 ,往往一种类型的仪器映射多 个表单 。如图 2 是设计的测距仪器基本信息表单 。 图 2  测距仪基本信息表单 仪器基本信息数据库包括前台 (掌上电脑部 分) 、后台 (台式电脑部分) 两部分 ,这两部分数据实 行共享 ,作业前数据从后台下载到前台 ,工作结束 后 ,把更新的数据从前台上传到后台 。数据库基于 Access 创建 ,其管理在后台设置系统密码和数据加 密 ,下载到前台的数据进行数据加密 ,在掌上电脑上 不能由浏览器直接进行删改 。 (2) 检定场信息库 库中包含的是仪器检定场的数据信息 ,例如地 名 ,点的数目 、状态 、等级和坐标 ,边的长度和方位 角 ,以及检定场的附属信息 。该数据库是检测的数 据基准库 。 (3) 测量数据库 该数据库是原始测量数据 、外业计算数据的存 档 ,主要按照传统的资料存档格式设计 ,包括测站信 息 、观测信息 、观测数据 、数据计算等 。由于该数据 库主要由掌上电脑读写 ,数据格式都参照 Windows CE 下的字段格式 ,为了数据加密解密的方便 ,软件 采用了字符 (varchar) 格式 。 (4) 检校档案库 检校档案库是检校的历史记录 ,把检校的信息 在一定时间段内保存起来 ,以浏览页的形式在服务 器上公开 ,既方便查询 ,又作为资料存档 。主要包括 送检仪器名称 、型号 、编号 ,送检单位及时间 ,检校人 员及时间 ,检校结果及编号等信息 。该数据库只能 在后台进行操作管理 ,应具有强大的管理功能 。 (5) 掌上机的数据库开发 利用 eVC 开发掌上电脑上的数据库能够采用 两种方式 。一是利用对象存储 API 函数开发数据 库 。该方式是对象存储所特有 ,其他系统不兼容支 持 ,并且功能和步骤不是很令人满意 ,因此不考虑选 2006 年  第 4 期             测  绘  通  报                  3 5   择这种方式 。二是可以用 ADO 进行访问控制的数 据库 ,它与台式电脑上的数据库几乎一致 ,能进行各 种操作 。利用浏览 器 能 进 行 访 问 。由 于 ADO 是 Microsoft 最重要的数据库访问技术 , 功能十分强 大 ,技术比较成熟 ,Microsoft 专为 Windows CE 系统 封装的 ADOCE 继承了 ADO 的很多功能 ,在掌上电 脑上开发数据库管理能够得心应手 ,因此笔者选用 它进行开发 。 3. 数据结构设计 软件在实现过程中 ,为了便于数据的管理和功 能的实现 ,结合仪器检校的实际特点 ,对重要的数据 模块进行封装 ,设计为数据结构或数据类的形式 。 下面是列举的几个数据块 (由于篇幅有限 ,只列举了 数据块的一部分内容) 。 (1) 检校类型和仪器类型的定义 # define HorizontalAxisChk  2015  / / 水平轴 倾斜误差 (不垂直于竖轴) # define HorizStandErrChk  2017  / / 水平方 向标准差 # define VertiStandErrChk  2018  / / 垂直方 向标准差    ⁝ # define Reflector PrismChk  2051  / / 反射棱 镜常数一致性检验 # define Amplit udePhaseChk  2052  / / 幅相 误差检定 # define VoltageAffect Chk  2053  / / 电压变 化对测距的影响    ⁝ # define AngleLine Inst ru  1024  / / 全站仪 # define Elect ronicAngle  1025  / / 电子经纬 仪 # define OpticalAngle  1026  / / 光学经纬仪 # define Line Inst rument  1027  / / 测距仪器    ⁝ (2) 仪器类 用于保存仪器的数据特性 ,包括仪器名称 、型 号 、编号 、标称精度 、生产厂家等 。另外 ,根据不同仪 器又设计了分类 :测角仪器 、测距仪器 、水准仪器 。 st ruct Inst rument {   CSt ring  sInst ruName ;  / / 仪器名称   CSt ring  sInst ru Type ;  / / 仪器型号   CString  sInstruNo ;  / / 仪器编号   CSt ring  sInst ruFact ;  / / 生产厂家   float  f InstruPreci ;  / / 仪器标称精度   int  n InstruDegree ;  / / 仪器等级 (1 —I 级 ,2 - II 级 ……)   int  n InstruClass ;  / / 仪器分类 (全站仪 、 电子经纬仪 ……)      ⁝ }; (3) 测量信息类 记录当前测站的名称 、观测时间 、温度 、气压 、观 测人员 、记录人员等 。 st ruct CObser Info {   CSt ring sPointName ;  / / 观测地点   CSt ring sObserData ;  / / 观测日期   CSt ring sObser Time ;  / / 观测时间   CSt ring sObserName ;  / / 观测人员   CSt ring sRecordName ;  / / 记录人员   CSt ring sObser Temp ;  / / 当时温度   CSt ring sObser Press ;  / / 当时气压   int nSightDegree ;  / / 视线状况 02良好 12 一般 22差 32极差 ……   int nRecord Type ;  / / 记录模式 02手工 12 电缆传输     ⁝ }; (4) 限差类 规范规定的测量时的限差数据 。根据不同仪器 分别定义 。如对于测角仪器 : st ruct Angle Inst ruErr  / / 测角仪器限差 {   float f MicNum ;  / / 两次读数差   float f Close Err ;  / / 半测回归零差   float f2CErr ;  / / 一测回 2C 互差   float fDir Err ;  / / 同一方向值互差   int nCircle ;  / / 测回数   int nDirNum ;  / / 方向数     ⁝ }; 4. 性能设计 1. 可靠性 。要求系统在遇到故障和用户处理 不当的情况下有较高的控制干扰能力和纠错 、容错 能力 。 2. 通用性 。系统面对的是多种多样的仪器 ,能 够根据用户选择或联机测试进行辨别 。电子仪器联 机数据记录要能兼容大部分主要仪器 。  36                  测  绘  通  报            2006 年  第 4 期 3. 安全性 。测量原始数据绝对不容更改 。提 示用户记录时严格按照操作步骤进行 ,严格执行限 差规定 ,提示重测 、补测 。保存的数据特殊加密 ,不 能随意改变 。后台系统设置密码权限 ,保证数据库 的安全可靠 。 4. 易于维护 。数据库能够方便更新 ,系统升级 应简单易行 。 5. 可操作性 。界面简洁 , 既保留传统记录习 惯 ,又结合电脑优势 ,便于操作 。对于电子仪器 ,能 做到自动测量记录 。如图 3 是保留了传统手簿特点 的数据记录界面 。 图 5  常数测定 ———数据 、结果显示 图 3  具有手簿特点的数据记录界面   四 、开发和展望 笔者采用 eVC 作为开发平台 ,用 Access 数据库 作为系统数据核心 ,利用 List Control 等控件为后 盾 ,搜集整理常用仪器的数据特性 ,开发了基于 Windows CE 的仪器检校软件的前台模块 ,实现了 大部分功能 ,如数据采集计算 、仪器分类归档 、数据 联机录入 、数据成图分析等 。图 4 、图 5 、图 6 显示了 测距仪仪器常数测定及回归计算的操作界面和计算 结果 。 系统的后台空间以 VC + + 6. 0 为开发平台 ,数 据管理结合 Access 和 Power Builder 的优势 ,实现了 预期的功能 ,能满足设计要求 。 图 6  常数测定 ———数据计算分析   当今社会是信息化的时代 ,充分利用现有的科 技优势 ,继承传统的技术成果 ,把信息电子技术与测 绘行业有机结合 ,走科技发展的道路是未来发展的 趋势 。 掌上电脑作为划时代的产物 ,已经在军事和民 用领域崭露头角 ,发挥了巨大的作用 。把它简便快 捷 、方便易用 、灵活机动的优势充分利用起来 ,必将 开拓出一片广阔天地 。   参考文献 : [ 1 ]  国家技术监督局. 国际计量检定规程[ M ] . 北京 :中国 计量出版社 , 2001. [ 2 ]  张海藩. 软件工程导论 [ M ] . 北京 :清华大学出版社 , 1998. [ 3 ]  MU ENCH C. Windows CE 权威指南 [ M ] . 北京 :中国 电力出版社 , 2001. 图 4  常数测定 ———选择基线

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