基于android的车载多媒体系统研究与实现

硕士学位论文 基于Android 的车载多媒体系统研究与实现

王 健

学 科 门 类： 工 学 学 科 名 称： 计算机应用技术

指

导 教 师： 周红芳 教授 申 请 日 期： 2013年6月

目录

目录

1 引言 (1)

1.1 研究背景与意义 (1)

1.2 国内外研究现状 (1)

1.3本论文的主要研究内容 (1)

1.4 本文的组织结构 (2)

2 基于Android的车载多媒体系统需求分析与总体设计 (5)

2.1 Android操作系统介绍 (5)

2.1.1 Android体系结构介绍 (5)

2.1.2 应用程序框架 (5)

2.1.3 广播机制 (7)

2.2 系统需求概述 (8)

2.2.1 系统功能需求 (8)

2.2.2 系统性能需求 (9)

2.2.3 系统安全需求 (10)

2.3 系统总体设计 (10)

2.4 本章小节 (12)

3 车载多媒体系统文件远程升级更新控制 (13)

3.1 远程文件多线程断点续传下载 (13)

3.1.1 多线程断点续传下载实现原理分析 (13)

3.1.2 多线程断点续传下载具体实现 (14)

3.2 系统应用的升级控制 (15)

3.2.1 以Launcher方式实现应用开机自启 (16)

3.2.2 Apk静默安装 (18)

3.3 本章小节 (22)

4 车载多媒体系统数据保密以及流量防火墙控制 (23)

4.1 数据保密 (23)

4.1.1 数据存储保密 (23)

4.1.2 数据传输保密 (24)

4.2 流量防火墙分析 (24)

4.2.1 iptables简介 (25)

4.2.2 防火墙的实现 (27)

4.3 本章小节 (30)

5 基于Android车载多媒体系统的实现 (31)

西安理工大学硕士学位论文

5.1 多媒体播放模块设计与实现 (31)

5.1.1 信息播放功能的设计与实现 (33)

5.1.2 信息内容下载的设计与实现 (34)

5.1.3 信息上传功能的设计与实现 (35)

5.2 控制监测模块设计与实现 (37)

5.2.1 自启动功能的设计与实现 (38)

5.2.2 控制播放模块的设计与实现 (38)

5.3 实际运行效果图 (40)

5.4 本章小节 (41)

6 总结与展望 (43)

6.1 工作总结 (43)

6.2 工作展望 (43)

致谢 (45)

参考文献 (47)

引言

1 引言

1.1研究背景与意义

车载多媒体系统是指运行于车辆上、依靠车辆动力系统供电、为乘客或者驾驶员提供多媒体服务、具有网络互联功能的系统[1,2]。

据国家工信部统计，2012年全国累计生产汽车1927.18万辆，同比增长4.6%，销售汽车1930.64万辆，同比增长4.3%，产销同比增长率较2011年分别提高了3.8%和1.8%[3]。伴随着国内汽车持有量的迅速增长，信息化技术的高速发展，车联网已经成为物联网应用的第一领域。车载移动终端作为车联网的媒介，犹如互联网中的计算机、移动互联网中的手机，是车联网系统中最为关键的一个环节[4]。

而在当前，国内的车载多媒体系统终端仍然处于起步的阶段。国内大多数终端系统平台不够开放、智能。参看智能手机领域来看，Google的Android系统，源代码完全开放，可以方便的裁剪定制，众多的开发者厂商基于Android开发了各式各样的特色应用[5]。反观WINCE相对封闭的系统，很难有进一步发展的空间。因此，从目前来看，Android将会成为车联网终端系统的主流操作系统。研究基于Android开发车载多媒体系统具有很重大的现实意义。

1.2国内外研究现状

在国外，车联网以及车载多媒体系统的相关研究一直是车载设备的重点研究对象。如宝马公司牵头的webinos是欧盟重点支持的车联网计划，它致力于创建一个开源平台，并为移动设备、个人电脑、家庭多媒体、车载设备的网页应用提供软件要素，以实现各种设备之间的互联。在国内，于2010年10月28日在无锡举办的中国国际物联网（传感网）博览会暨中国物联网大会也明确指出了“车联网”将形成巨大的新兴产业，指引了车联网的发展方向[6]。

反观车联网的关键媒介车载移动终端设备的发展，相对来说则比较滞后，尤其是国内。在国外，已经有一些具有雄厚技术积累的厂商，基于Android系统研制出了较为完善开放的车载多媒体移动终端，具有影音观赏、上网冲浪、游戏娱乐等功能，但是开放的同时，其安全性却考虑不足[7]。在国内，车载多媒体的发展则更为落后，大多数的厂商还在生产基于WINCE的车载设备，功能也只是较为单一的导航功能，与车联网的发展要求严重脱节，因此本课题致力于研究一套基于Android的车载多媒体系统，希望为车联网的发展带来突破。

1.3本论文的主要研究内容

本课题是在Android系统上研究具有普适性的车载多媒体终端，此终端为车联网的发展奠定了基础。在开发本系统的过程中主要研究的内容有：

（1）操作系统的选择及研究

西安理工大学硕士学位论文

本课题选择了Android作为平台，研究Android系统框架、应用程序的框架、系统启动过程、Android应用程序的安装等内容。

（2）多媒体播放管理系统的设计实现

按照模块设计高内聚低耦合的要求，从车载实际环境出发，结合Android系统的特性，将系统设计成两个模块，多媒体播放模块和控制监测模块。其中多媒体播放模块负责实现系统的前端功能，包括多媒体展示，多媒体资源下载更新以及系统运行日志记录文件回传服务器的功能；控制监测模块负责多媒体播放模块的启动、更新、监测，并且负责系统的安全性。其中多媒体播放模块负责完成与用户的交互功能，提供视频播放等多媒体功能；负责多媒体影音文件的更新和信息回传服务器的功能。控制监测模块负责更新监测多媒体模块的正常工作。

（3）远程文件的高效下载实现

根据车载设备高速移动造成的网络不稳定的状况，设计开发了Android上的多线程断点续传下载功能，在网络畅通的状况下可以高速的下载所需要的资源；下载过程中遇到网络中断等状况，可以保存文件断点，并且监听网络状况，在下次网络畅通的情况下可以从断点开始完成下载。

（4）多媒体系统的升级与保护

根据Android操作系统的特性，实现了应用程序的自启动，以及应用程序的静默升级。并且组建了防火墙，保护3G流量。

1.4 本文的组织结构

本文内容共分为六章。第一章是引言，介绍了本文的研究背景与意义，详细分析了车载多媒体终端目前的发展现状。

第二章中首先分析了Android平台的系统架构与应用程序的架构，并分析了Android 系统的相关机制，在此基础上得出了以Android系统作为车载多媒体移动终端的载体的可行性。然后讨论了基于Android的车载多媒体系统的功能性需求、性能性需求以及安全性需求。最后给出了系统的总体设计方案。

第三章提出了一种远程更新系统模块Apk的方法。具体首先设计实现了一个在Android环境下的多线程断点续传下载模型；接着通过分析Android系统启动Home Launcher的流程与Apk的安装方式，实现了应用程序的自启动与Apk的静默安装。

第四章从系统安全性需求的角度出发，首先介绍了系统运行过程中的数据安全以及流量安全。针对数据安全，提出了一种基于异或加密、加减加密相结合的简单有效的加密方法。接着分析了Linux下的iptables防火墙，组建了一个Android平台上基于iptables的防火墙，实现了阻隔网络连接和控制3G流量的功能。

第五章是基于Android的车载多媒体系统在出租车上的一个实例应用，该应用使用了前文介绍的系统框架，开发了多媒体播放模块和控制监测模块两个Apk。通过实际运行检