基于大數(shù)據(jù)分析的電子地圖數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張秀清　劉教民　于國慶

摘 要： 為了提高電子地圖數(shù)據(jù)的響應(yīng)和調(diào)度效率，設(shè)計(jì)電子地圖數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。針對當(dāng)前的半主動(dòng)標(biāo)簽驅(qū)動(dòng)模型進(jìn)行電子地圖數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)對大數(shù)據(jù)信息處理的實(shí)時(shí)性不好的問題，提出一種基于大數(shù)據(jù)分析與信息融合的電子地圖數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)方案。在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的串口操作界面通過多線程技術(shù)讀取和寫入電子地圖數(shù)據(jù)，選用CC2530作為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主控芯片，使用開源版本的Qt建立驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的開發(fā)編譯環(huán)境，在增強(qiáng)型的X86總線中進(jìn)行大數(shù)據(jù)融合處理，實(shí)現(xiàn)電子地圖數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用該系統(tǒng)進(jìn)行電子地圖數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)與信息調(diào)度的實(shí)時(shí)性較高，數(shù)據(jù)的召回率高于傳統(tǒng)模型。

關(guān)鍵詞： 大數(shù)據(jù)分析； 電子地圖數(shù)據(jù)； 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)； CC2530

中圖分類號： TN99?34； TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2017）16?0019?03

Abstract： In order to improve the response and scheduling efficiency of electronic map data， the drive system of the electronic map data was designed. Since the current semi?active tag driving model has no good real?time performance for big data information processing of electronic map data drive design， a design scheme of an electronic map data drive system model based on large data analysis and information fusion is put forward. The electronic map data is read and written in the serial interface of the drive system by means of multi?threading technology. CC2530 is selected as the main control chip of the drive system. The open source version Qt is used to establish a development compiling environment of the drive system. The large data fusion processing is performed in the enhanced x86 bus to realize the optimization design of electronic map data driving system. The experimental results show that the system has higher real?time performance and higher data recall rate than the traditional model for electronic map data drive and information scheduling.

Keywords： large data analysis； electronic map data； driving system； CC2530

隨著移動(dòng)APP終端的廣泛應(yīng)用，以百度地圖、高德地圖以及百度導(dǎo)航等電子地圖及導(dǎo)航系統(tǒng)為代表的電子地圖數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)廣泛應(yīng)用在人們的生活和旅游中。電子地圖數(shù)據(jù)是該類地圖導(dǎo)航系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，電子地圖數(shù)據(jù)集成了城市及道路的各種信息，包括道路交通信息、道路設(shè)施信息以及餐飲、酒店、加油站等信息，電子地圖數(shù)據(jù)規(guī)模龐大，集成度較高，需要進(jìn)行電子地圖數(shù)據(jù)庫的優(yōu)化驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，提高APP地圖導(dǎo)航系統(tǒng)的響應(yīng)和精準(zhǔn)調(diào)度能力[1]。在對電子地圖數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，研究電子地圖數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，在優(yōu)化地圖導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面具有重要意義，本文提出一種基于大數(shù)據(jù)分析與信息融合的電子地圖數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行電子地圖數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的軟件開發(fā)設(shè)計(jì)，取得了較好的設(shè)計(jì)效果。

1 系統(tǒng)體系構(gòu)架

1.1 電子地圖數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法

首先分析電子地圖數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)構(gòu)架并進(jìn)行功能模塊組件分析和介紹，采用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)進(jìn)行電子地圖數(shù)據(jù)的信息調(diào)度和數(shù)據(jù)融合處理，電子提取數(shù)據(jù)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)建立在移動(dòng)APP終端的地圖管理和導(dǎo)航系統(tǒng)基礎(chǔ)上，通過大數(shù)據(jù)信息采樣，對城市道路交通和地理信息進(jìn)行初始信息集成和數(shù)據(jù)管理。在電子地圖信息管理系統(tǒng)中安裝Android操作系統(tǒng)，在嵌入式Android操作系統(tǒng)環(huán)境下進(jìn)行電子地圖數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的開發(fā)。在電子地圖驅(qū)動(dòng)過程中，利用優(yōu)化的動(dòng)態(tài)分級式復(fù)制方法構(gòu)建資源調(diào)度器，通過數(shù)據(jù)目錄更新和任務(wù)提交方法計(jì)算資源和數(shù)據(jù)集的網(wǎng)格調(diào)度程序[2]。在電子數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)區(qū)域r中，采用地圖導(dǎo)航模擬平臺搭建電子數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的任務(wù)提交區(qū)域，令[LFN]為可用的電子地圖數(shù)據(jù)文件的總大小，有：

[RCr=β×LFN] （1）

式中，[β]是資源的成本和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的內(nèi)存開銷，反映并行度。首先確定分配任務(wù)的位置，計(jì)算[RCr]并選擇最佳區(qū)域，通過查詢資源信息服務(wù)得到最大的[RC]值分布區(qū)域。

假設(shè)[Ji=F1，F(xiàn)2，…，F(xiàn)m]是地圖數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)總?cè)蝿?wù)[i]請求的[m]個(gè)文件， 且滿足：[URFij]等于站點(diǎn)j中任務(wù)i請求的不可用的數(shù)據(jù)文件大小之和；[loadj=QjSj]。其中，[Qj]和[Sj]分別是地圖數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)[x]和[y]之間的網(wǎng)絡(luò)距離。在地圖導(dǎo)航系統(tǒng)訪問的站點(diǎn)[j]中，對電子地圖數(shù)據(jù)的副本放置位置進(jìn)行網(wǎng)格區(qū)域劃分，構(gòu)建一組副本管理的LRU排序列表[3]?；诖髷?shù)據(jù)分析與信息融合方法進(jìn)行電子地圖數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，則驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的訪問延遲[T1]可由式（2）計(jì)算得到：endprint

[T1=FileSizeStorageSpeed] （2）

1.2 系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)體系

在上述電子地圖數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理分析基礎(chǔ)上，進(jìn)行系統(tǒng)的模塊化總體設(shè)計(jì)構(gòu)架。本文采用一種基于大數(shù)據(jù)分析與信息融合的電子地圖數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)方案。系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)主要包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩大部分。在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的串口設(shè)計(jì)中，采用四線數(shù)據(jù)模式傳輸構(gòu)建SPI接口，進(jìn)行電子地圖數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的外圍設(shè)備控制[4]。在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的串口操作界面通過多線程技術(shù)讀取和寫入電子地圖數(shù)據(jù)，在SD模式下通過1位/4位數(shù)據(jù)總線模式驅(qū)動(dòng)方法構(gòu)建驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的SDI引腳，得到系統(tǒng)的引腳定義描述見表1。

表1 電子地區(qū)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的引腳定義

根據(jù)表1所示的串口設(shè)計(jì)，進(jìn)行電子地圖數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的功能模塊化設(shè)計(jì)。根據(jù)TCP服務(wù)進(jìn)程，構(gòu)建LRU排序列表進(jìn)行電子地圖數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)資源排序，設(shè)置奇偶校驗(yàn)位。選用CC2530作為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主控芯片進(jìn)行UART接口設(shè)計(jì)，通過系統(tǒng)時(shí)鐘轉(zhuǎn)換模式將驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)輸出信號的TTL電平轉(zhuǎn)換成RS 232電平；在RS 485網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行總線調(diào)度，調(diào)用設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行大數(shù)據(jù)信信息處理和大數(shù)據(jù)分析平臺設(shè)計(jì)。通過A/D信息采樣和數(shù)/模轉(zhuǎn)換，執(zhí)行電子地圖數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)信息的時(shí)鐘轉(zhuǎn)換。使用Visual DSP++集成編譯方式進(jìn)行電子地圖數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的模塊化組件編譯[5]，執(zhí)行庫文件、腳本、配置文件的功能配置操作。電子地圖數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的功能模塊主要有信息采集模塊、USB主機(jī)控制模塊、通信模塊和緩存控制模塊等。系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)體系構(gòu)架如圖1所示。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

根據(jù)上述電子地圖數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)構(gòu)架體系描述，進(jìn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)，通過對系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件開發(fā)，實(shí)現(xiàn)電子地圖數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)分析與信息融合。選用CC2530作為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主控芯片進(jìn)行系統(tǒng)的硬件部分設(shè)計(jì)，電子地圖數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的硬件模塊主要包括時(shí)鐘模塊、系統(tǒng)復(fù)位模塊、A/D模塊[6]，分別描述如下：

（1） 時(shí)鐘模塊。電子地圖數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的時(shí)鐘模塊是實(shí)現(xiàn)地圖信息的時(shí)鐘采樣功能，采用16位分辨率、雙路電流輸出型時(shí)鐘電路[7]，系統(tǒng)的電壓輸入/輸出關(guān)系為[VOUT=-VREF·D65 536]。通過多線程技術(shù)讀取和寫入電子地圖數(shù)據(jù)，在通過同步多片AD5545進(jìn)行特征阻抗，使源端的輸出偏移最小，電子地圖數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)如圖2所示。

（2） 系統(tǒng)復(fù)位模塊。系統(tǒng)復(fù)位模塊采用CC2530作為電子數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主控芯片。系統(tǒng)復(fù)位模塊具有VCC檢測功能，使用低電壓復(fù)位以及手動(dòng)復(fù)位，程序采用16位打包模式，WDO引腳直接從地址0x20000000執(zhí)行TWI存儲(chǔ)功能，讀取地址0x20000000處的電子地圖驅(qū)動(dòng)程序，以實(shí)現(xiàn)自引導(dǎo)的用戶程序調(diào)度功能[8]。

（3） A/D模塊。A/D模塊是實(shí)現(xiàn)電子地圖數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的交流耦合，對電子地圖數(shù)據(jù)的A/D采樣結(jié)果通過并行外設(shè)接口（PPI）連接到VREF和SENCE，在增強(qiáng)型的X86總線中進(jìn)行電子地圖數(shù)據(jù)融合，實(shí)現(xiàn)多樣化的數(shù)據(jù)捕捉和傳送。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用半雙工形式進(jìn)行PPI控制寄存器設(shè)置[9]，實(shí)現(xiàn)電子地圖數(shù)據(jù)的無幀同步傳輸與部觸發(fā)，A/D模塊設(shè)計(jì)結(jié)果如圖3所示。

3 系統(tǒng)軟件開發(fā)及測試分析

電子地圖驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使用開源版本的Qt建立驅(qū)動(dòng)軟件和大數(shù)據(jù)信息處理的開發(fā)編譯環(huán)境。在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的串口操作界面通過多線程技術(shù)讀取和寫入電子地圖數(shù)據(jù)，綜合考慮系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)、系統(tǒng)性能進(jìn)行電子地圖數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的模塊化組件設(shè)計(jì)與軟件開發(fā)。在ARM平臺中采用交叉編譯方式進(jìn)行應(yīng)用程序加載，執(zhí)行“Make menuconfig” 運(yùn)行編譯器的全路徑驅(qū)動(dòng)程序，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)軟件開發(fā)，最后以電子地圖數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的時(shí)間開銷和數(shù)據(jù)召回率為測試指標(biāo)，采用不同的驅(qū)動(dòng)模型，得到對比結(jié)果如圖4所示。分析得知，采用本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行電子地圖數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和信息調(diào)度實(shí)時(shí)性較高，數(shù)據(jù)的召回率高于傳統(tǒng)模型。

4 結(jié) 語

本文提出一種基于大數(shù)據(jù)分析與信息融合的電子地圖數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)方案。在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的串口操作界面通過多線程技術(shù)讀取和寫入電子地圖數(shù)據(jù)，選用CC2530作為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主控芯片，使用開源版本的Qt建立驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的開發(fā)編譯環(huán)境，在增強(qiáng)型的x86總線中進(jìn)行大數(shù)據(jù)融合處理，實(shí)現(xiàn)電子地圖數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)。測試得知，采用該系統(tǒng)進(jìn)行電子地圖數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)與信息調(diào)度的實(shí)時(shí)性較高，數(shù)據(jù)的召回率高于傳統(tǒng)模型，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文設(shè)計(jì)系統(tǒng)具有優(yōu)越性。

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