Разработка GPS-навигатора для смартфона

Когда-то люди ориентировались по звездам. Сейчас все гораздо проще — достаточно достать из кармана телефон, вбить в «Яндекс.Карты» нужный адрес и они проложат маршрут.

Еще в самом начале появления и распространения Интернета огромной популярностью пользовались картографические сервисы. С течением времени технологии развивались, отображение и функционал карт менялись. Появилось множество приложений для удобной навигации.

Все это стало возможным благодаря использованию, изначально военной, технологии GPS в навигаторах, а в дальнейшем, и в смартфонах. Данная технология позволяет в любом месте Земли (исключая приполярные области), почти при любой погоде, а также в околоземном космическом пространстве определять местоположение и скорость объектов. Основной принцип использования системы — определение местоположения путём измерения моментов времени приёма синхронизированного сигнала от навигационных спутников антенной потребителя.

На данный момент GPS – навигаторы для смартфона являются наиболее популярным продуктом. Существует множество приложений «на любой вкус и цвет».

Принцип работы GPS

Спутниковая система навигации — комплексная электронно-техническая система, состоящая из совокупности наземного и космического оборудования, предназначенная для определения местоположения (географических координат и высоты) и точного времени, а также параметров движения (скорости и направления движения и т. д.) для наземных, водных и воздушных объектов.

Постановка задачи

Необходимо разработать GPS-навигатор для смартфона.

Основными функциями являются:

• Определение местоположения пользователя
• Поиск по карте
• Построение маршрута в точку назначение
• Функция поиска попутчиков

При создании проекта будут использованы следующие языки программирования:

• HTML5
• C# (ASP.NET)
• LINQ
• JavaScript
• CSS
• WebSocket

Клиент навигатора должен состоять из одной HTML страницы.

Страница должна содержать карту местности, сцентрированную на положении пользователя, а также необходимый набор пользовательских элементов управления для осуществления необходимого функционала:

• Строка поиска местности
• Кнопка определения местоположения пользователя
• Кнопка просмотра полного маршрута
• Изображение следующего действия пользователя (поворот налево, разворот и т.п.)
• Отображение местоположения пользователя
• Отображение местоположения попутчиков

Основные аспекты взаимодействия клиент – сервер

1. Команды, с помощью которых выполняются основные функции, определены на стадии проектирования, в виде строковых команд:
   • HI – вход пользователя
   • WONNA – поиск водителей
   • TAKE – поиск попутчиков
   • takeID – взятие попутчика
   • ping – системная команда, обновление времени соединения клинта с сервером
2. Взаимодействие между клиентом и сервером происходит путем отправки JSON сообщений через технологию WebSocket. Сообщение, посылаемое от клиента серверу, состоит из четырех частей:
   • cl_id – уникальный идентификационный номер клиента, сгенерированный при входе пользователя
   • cmd – команда (основная часть представлена в п. 1)
   • msg – сообщение
   • gp – координаты местоположения пользователя
   • rEnd – координаты конца маршрута пользователя
   • segments – координаты сегментов пути пользователя
3. Сообщение, посылаемое от сервера клиенту, состоит из трех частей:
   • cmd – команда (основная часть представлена в п. 1, спостфиксом “_ANS”)
   • msg - сообщение
   • res – результат выполнения команды (0 – неуспешно, 1 - успешно)

Алгоритм синхронизации с Яндекс.Карты

В API включена возможность определения местоположения пользователя (геолокация). Для работы с гео локацией используется статический объект geolocation. Доступно три режима определения местолоположения пользователя:

• по ip-адресу по данным Яндекса (как правило, этот метод имеет точность до города или региона);
• с использованием Geolocation API (этот метод точнее на мобильных устройствах, но пользователь должен явно разрешить веб-странице получить сведения о его местоположении);
• вызов обоих методов с выбором более точного результата.

Выбор метода геолокации осуществляется путём указания опции 'provider' - перечисленным методам соответствуют значения 'yandex', 'browser' и 'auto' соответственно. По умолчанию используется метод 'auto'

Результаты геолокации будут возвращены в том же виде, что и результаты геокодирования — коллекция геообъектов с единственной меткой, соответствующей местоположению пользователя. По умолчанию координаты пользователя автоматически подвергаются обратному геокодированию, т.е. автоматически определяется адрес, город и регион пользователя (это поведение можно отключить, задав опции 'autoReverseGeocode' значение false).

Технологии клиента

1. CSS – формальный язык описания внешнего вида документа, написанного с использованием языка разметки. Преимущественно используется как средство описания, оформления внешнего вида веб-страниц, написанных с помощью языков разметки HTML и XHTML, но может также применяться к любым XML-документам, например, к SVG или XUL.
2. JavaScript — прототипно-ориентированный сценарный язык программирования. Является диалектом языка ECMAScript. JavaScript обычно используется как встраиваемый язык для программного доступа к объектам приложений. Наиболее широкое применение находит в браузерах как язык сценариев для придания интерактивности веб-страницам.
3. WebSocket — протокол полнодуплексной связи поверх TCP-соединения, предназначенный для обмена сообщениями между браузером и веб-сервером в режиме реального времени. В настоящее время в W3C осуществляется стандартизация API Web Sockets. Черновой вариант стандарта этого протокола утверждён IETF.

Технологии сервера

1. ASP.NET – технология создания веб-приложений и веб-сервисов от компании Майкрософт. Она является составной частью платформы Microsoft .NET и развитием более старой технологии Microsoft ASP. На данный момент последней версией этой технологии является ASP.NET 4.5.1.
2. ASP.NET MVC Framework – фреймворк для создания веб-приложений, который реализует шаблон Model-view-controller. Данный фреймворк добавлен Microsoft в ASP.NET.

В апреле 2009 года исходный код ASP.NET MVC был опубликован под лицензией Microsoft Public License . 27 марта 2012 года лицензия была изменена на Apache License 2.0

3. Language Integrated Query (LINQ) – проект Microsoft по добавлению синтаксиса языка запросов, напоминающего SQL, в языки программирования платформы .NET Framework. Ранее был реализован в языках C# и Visual Basic .NET.

LINQ выпущен вместе с Visual Studio 2008 в конце ноября 2007 года. Для быстрого создания и отладки запросов LINQ существует специализированная утилита LINQPad.

Список литературы:

1. Адам Фримен, Стивен Сандерсон. ASP.NET MVC3 Framework с примерами на C# для профессионалов. Пер. с англ. – М.: ООО «И.Д. Вилиамс», 2011. – 672 с.: ил.
2. Брайан Хоган. HTML5 и CSS3. Веб-разработка по стандартам нового поколения. Пер. с англ. – М. : Издательство «Питер», 2012. – 271 с.: ил.
3. Alan B. Johnston, Daniel C. Burnett. WebRTC: APIs and RTCWEB Protocols of the HTML5 Real-Time Web. М: Издательство «Digital Codex LLC» 2-ое издание, 2013 – 274 с.: ил.