車載導航系統(tǒng)設(shè)計思路

張立國，張鑫齡，叢聯(lián)宇

（國家測繪地理信息局第二大地測量隊，哈爾濱150081）

車載導航系統(tǒng)設(shè)計思路

張立國，張鑫齡，叢聯(lián)宇

（國家測繪地理信息局第二大地測量隊，哈爾濱150081）

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，現(xiàn)代信息技術(shù)飛速進步，公路交通系統(tǒng)的擁擠度和復雜性逐漸引起人們的關(guān)切。在這樣一種大環(huán)境下，智能地理信息系統(tǒng)在交通運輸領(lǐng)域應運而生。作為交通地理信息系統(tǒng)的核心，車載導航系統(tǒng)成為當前研究的核心熱點。

地理信息交通系統(tǒng)；車載導航；車載導航系統(tǒng)

交通是關(guān)系到國家和民生的重大社會發(fā)展的前進體系。自改革開放后，我國的經(jīng)濟始終持續(xù)著高速增長，使得我國汽車市場增長將穩(wěn)步向前保持一個不斷增長的趨勢。由于汽車數(shù)量增長速度高于道路規(guī)劃和其他交通建設(shè)設(shè)施的增長速度，導致我國各地每天都會發(fā)生交通擁堵甚至堵塞的現(xiàn)象，交通的堵塞會產(chǎn)生城鄉(xiāng)環(huán)境污染嚴重和交通事故頻繁等現(xiàn)象。為此智能化地理信息交通系統(tǒng)應運而生，而車載導航系統(tǒng)作為系統(tǒng)的核心得到了廣泛的研究。

1　車載導航系統(tǒng)硬件組成模塊

一套功能完整的導航系統(tǒng)通常由以下功能模塊中的部分或全部組成：

圖1　車載導航系統(tǒng)組成模塊Fig.1 Composition modules of vehicle navigation system

像電子地圖數(shù)據(jù)庫包就是以地圖數(shù)字化數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)存儲的各種地圖內(nèi)容要素的數(shù)字信息文件庫存儲在計算機中，其中包含商業(yè)居民、交通規(guī)則和公路等級區(qū)等信息，通常采用矢量數(shù)據(jù)的格式存儲。

規(guī)劃最佳的路線協(xié)助在汽車行駛過程中行駛最短的距離，這個過程也是根據(jù)計算機中存儲的矢量地圖模塊所提供的電子地圖，已經(jīng)利用最短路徑法分析出最短可行路徑的距離。

此外，一個增強型用戶體驗的模塊設(shè)計，其目的是通過（4G/3G網(wǎng)絡(luò)）無線通信技術(shù)將接收到實時的交通信息和通報，增強了用戶對當前路況信息的了解。

2　車載導航系統(tǒng)基本功能

2.1瀏覽的地圖功能

其中包括對計算機地圖在平面上縮小、放大和位置變化的移動；折線、直線的距離測量。

2.2坐標定位功能

GPS接收到的車輛位置信息，顯示車輛的位置在電子地圖中，并伴隨著位置的不斷變換更新車輛的位置信息，再顯示出汽車的位置在電子地圖中，并顯示出車輛相應經(jīng)度、緯度、速度等信息。

2.3信息查詢功能

通過查詢的功能迅速找到導航的目的地，將目的地信息以高亮顯示在顯示屏幕上，并實現(xiàn)地名的、位置的查詢功能。

2.4自動匹配功能

這個功能的出現(xiàn)是為了GPS出現(xiàn)誤差時修正誤差，或者沒有按照設(shè)計導航線路行駛時，可能車輛脫離導航路線，可以將偏離道路的車輛進行自動匹配重新顯示并重新回到地圖上來，為車輛導航實現(xiàn)定位的功能。

2.5道路自動規(guī)劃功能

自動優(yōu)化設(shè)置出發(fā)點和目的點位之間的最優(yōu)化線路，提供給駕駛者最短的行駛路程。

3　車載導航系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)

3.1地圖上直線和折線量距的實現(xiàn)

使用PolyToolUsed軟件，單擊地圖任意起始位置，其坐標被標記，單擊下一個位置，終點的坐標也被標記，然后使用Ruler工具計算兩點間的距離。

3.2車輛顯示功能的實現(xiàn)

此處的實現(xiàn)需要兩個基本部分系統(tǒng)組成，一個是GPS的信息接收部分，另一個是GPS信息在GIS系統(tǒng)中的動態(tài)顯示部分。第一部分是靠著解讀GPS接收機信號獲得的；第二部分是通過GPS的點圖元利用MapX的快速動態(tài)圖層，快速刷新GPS定位信息。代碼如下：

3.3信息查詢功能的實現(xiàn)

信息查詢主要涉及兩種：一種是給定的地名進行搜索，還有一種是給定類別對地圖進行搜索。首先介紹第一種給定地名搜索的實現(xiàn)，一個標準的電子地圖是由各種圖層組成，將這些圖層疊加在一起就形成了我們使用的電子地圖，因為每個圖元中都有name這個屬性，主要使用Find.Search方法搜索其名稱，最后將會返回FindFeature中。代碼如下：

其中，string是查找對象的地址和街區(qū)的字符串，采用查詢模糊字符串所以添加的“%”號。

3.4道路最短距離的實現(xiàn)

最短路徑的問題就是在網(wǎng)格中找出隨意的兩點間最短距離的路徑。本系統(tǒng)中基于迪克斯特經(jīng)典Dijkstra算法，這套算法優(yōu)點是非常適合計算兩點間最短路徑問題，只要路權(quán)為正，就能找到兩點間的最短路徑，但是算法受到圖形的存儲結(jié)構(gòu)的影響，節(jié)點越多（圖的存儲空間大）會嚴重影響該算法的效率，為此本系統(tǒng)采用一種改進型的Dijkstra算法DIKB（Dijkstra's algorithm implemented with Buckets）作為此系統(tǒng)的最短路徑分析的算法。此套算法的優(yōu)點是犧牲一定的計算機存儲空間產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)對節(jié)點進行分類，將分類后的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來維護臨時標記節(jié)點集，從而形成一種桶型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)按照排列順序進行組織，通過犧牲相應的存儲空間來達到較高的運算效率。

［1］楊佩昆.智能交通運輸系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)［M］.上海：同濟大學出版社，2001.

［2］陳明杰，李殿璞.車載智能通訊系統(tǒng)的研究［J］.應用科技，2002，（02）：35-38.

［3］章健，譚立華.GPS智能交通引導系統(tǒng)［J］.導航，1998，（09）：31-37

［4］李德仁.論RS，GPS與GIS集成的定義、理論與關(guān)鍵技術(shù)［J］.遙感學報，2007，（02）：64-65.

［5］李滿春.GIS設(shè)計與實現(xiàn)（第二版）［M］.北京：科學出版社，2011.

［6］胡偉.基于認知心理學理論對車載導航系統(tǒng)人機界面的研究［D］.西安:西安建筑科技大學，2013.

［7］趙艷霞.基于嵌入式的車載導航系統(tǒng)及其軟件開發(fā)［D］.天津:河北工業(yè)大學，2007.

［8］姜宇.車載導航系統(tǒng)智能查詢與路徑規(guī)劃的研究與實現(xiàn)［D］.西安:西安電子科技大學，2008.

Design ideas of vehicle navigation system

ZHANG Li-guo，ZHANG Xin-ling，CONG Lian-yu
（National Administration of Surveying，Mapping and Geoinformation No.2 Land Surveying Team，Harbin 150081，China）

With the continuous development of social economy，modern information technology has rapidly improved，the complexity and crowding of road transport system have attached people's concern.Intelligent geographic information system has emerged in the sector of transportation.As the core of transportation geographic information system，vehicle navigation system has become a core focus of current research.

Geographic information transportation system；Vehicle navigation；Vehicle navigation system

張立國（1980-），男，學士，中級工程師，主要從事土地調(diào)查、GIS、規(guī)劃房產(chǎn)、地形測繪等方面的工作。

TN966

A

1674-8646（2016）14-0008-02

2016-04-19