車載導航系統設計思路

張立國，張鑫齡，叢聯宇

（國家測繪地理信息局第二大地測量隊，哈爾濱150081）

車載導航系統設計思路

張立國，張鑫齡，叢聯宇

（國家測繪地理信息局第二大地測量隊，哈爾濱150081）

隨著社會經濟的不斷發展，現代信息技術飛速進步，公路交通系統的擁擠度和復雜性逐漸引起人們的關切。在這樣一種大環境下，智能地理信息系統在交通運輸領域應運而生。作為交通地理信息系統的核心，車載導航系統成為當前研究的核心熱點。

地理信息交通系統；車載導航；車載導航系統

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

1　車載導航系統硬件組成模塊

一套功能完整的導航系統通常由以下功能模塊中的部分或全部組成：

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

像電子地圖數據庫包就是以地圖數字化數據為基礎存儲的各種地圖內容要素的數字信息文件庫存儲在計算機中，其中包含商業居民、交通規則和公路等級區等信息，通常采用矢量數據的格式存儲。

規劃最佳的路線協助在汽車行駛過程中行駛最短的距離，這個過程也是根據計算機中存儲的矢量地圖模塊所提供的電子地圖，已經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計，其目的是通過（4G/3G網絡）無線通信技術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

這個功能的出現是為了GPS出現誤差時修正誤差，或者沒有按照設計導航線路行駛時，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，為車輛導航實現定位的功能。

2.5道路自動規劃功能

自動優化設置出發點和目的點位之間的最優化線路，提供給駕駛者最短的行駛路程。

3　車載導航系統的軟件實現

3.1地圖上直線和折線量距的實現

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

此處的實現需要兩個基本部分系統組成，一個是GPS的信息接收部分，另一個是GPS信息在GIS系統中的動態顯示部分。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

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，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

最短路徑的問題就是在網格中找出隨意的兩點間最短距離的路徑。本系統中基于迪克斯特經典Dijkstra算法，這套算法優點是非常適合計算兩點間最短路徑問題，只要路權為正，就能找到兩點間的最短路徑，但是算法受到圖形的存儲結構的影響，節點越多（圖的存儲空間大）會嚴重影響該算法的效率，為此本系統采用一種改進型的Dijkstra算法DIKB（Dijkstra's algorithm implemented with Buckets）作為此系統的最短路徑分析的算法。此套算法的優點是犧牲一定的計算機存儲空間產生大量數據對節點進行分類，將分類后的數據結構來維護臨時標記節點集，從而形成一種桶型的數據結構，數據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。

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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，主要從事土地調查、GIS、規劃房產、地形測繪等方面的工作。

TN966

A

1674-8646（2016）14-0008-02

2016-04-19