貨車導航系統設計

2017-04-18 18:04:59羅小龍喻江波

科技視界 2017年2期

羅小龍　喻江波

【摘要】近年來，城市道路交通問題成了阻礙城市發展的一大難題，由貨車帶來的交通堵塞、噪音污染和道路破壞等問題，也導致各地進一步升級“限貨”政策。貨車導航，是指安裝在貨車上面，引導駕駛者從指定路線從一點運動到另一點的設備。貨車司機的業務不限于特定的地方，因此，經常出現迷路，進入限行、限高及限重的路段，對貨車司機的正常業務帶來很大的不便，因此，文章研究的目的在于以武漢市為例采取GIS在海量數據管理方面的優勢來解決這一問題。

【關鍵詞】車輛導航；限行路徑分析；空間屬性數據查詢

0 引言

貨車限行，主要是因為全國各地城市都面臨交通的壓力，而且隨著近年來對于各方面的要求的增加，各地對于貨車限行的命令也進一步的升級。中國人口密集，人群數量龐大，因此通過對貨車進行限行來提高道路的通行力度也是一個最主要的手段[1-4]。

武漢作為一個大型的交通樞紐城市，每年貨車交通違規案例數不勝數。一方面原因是武漢交通便利，多數貨車從此經過，司機對于武漢限行路段不可能很熟悉，另一方面就是武漢市道路擁堵，人口眾多，因此政府對于貨車限行路段規定嚴格，稍不注意就會走入禁區。貨車導航系統設計就是以武漢市為藍本，來研究探討關于貨車導航系統的設計與實現，給貨車司機進行在未知地域的正確線路導航，實現限行路段繞行的導航功能。

1 貨車導航系統使用現狀

而我們常見的普通的導航系統如在PC端的導航系統（如谷歌地圖）、基于Android的一些手機地圖（如百度地圖、老虎地圖等）的導航系統，都只能提供簡單的線路導航，而不能給貨車司機指明正確的線路導航，不能規避禁行區，因此并不能滿足貨車司機的要求，不能用來對貨車進行導航[5-6]。對于貨車司機來說，到達一個陌生的地域，沒有正確的導航，誤入禁區從而產生高額罰款和大幅度扣分的情況屢屢發生，由此給自己帶來不必要的損失，貨車導航系統由此而生[7-8]。

2 貨車導航系統的用戶需求

本系統主要的針對人群是貨車司機和系統管理員。

2.1 貨車司機

對于貨車司機來說，能快速的找到所要到達目的地的最短路徑，就是此系統所需要實現的具體目標，系統能幫助貨車司機快速定位基礎設施站和基本的線路導航，快速、實時地反映當前的武漢市內的各種貨車限行規定。

2.2 管理員

管理員主要是對于后臺數據庫的數據維護，主要是為了保證后臺的數據的現勢性。本系統設計給管理員提供了這方面功能的模塊，便于管理員對數據進行更新。

3 貨車導航系統總體設計

3.1 系統設計的原則

1）完備性原則。系統應具有一般應用型GIS 都具備的功能，包括數據的采集、管理、編輯、顯示、繪圖、處理、查詢、分析、輸出等功能，而且還應具有針對圖像的查詢和處理分析功能。2）標準化原則。系統使用和輸出的數據類型、編碼、圖示符號應符合國家地質標準及相關規定，軟件工程和數據庫建設符合行業規范。3）系統性原則。屬性數據庫、圖像數據庫及應用模型有機的結合為一體，各種參數可以相互進行傳輸，形成了一個高效而有組織的整體。4）先進性原則。包括硬件設備、軟件和技術方法的先進性。5）可靠性原則。包括數據的可靠性和系統運行的可靠性。6）實用性原則。包括，系統能夠做到解決用戶所關心的問題，為生產實踐服務；系統的流轉過程實現無紙化；界面設計盡量模擬人的工作習慣，隨時提示；最好少用或不用鍵盤。7）可擴充性原則。系統設計應采用模塊化結構設計，模塊的獨立性強，模塊增加、減少或修改均對整個系統的影響很小，便于對系統進行改進和擴充，使系統處于不斷完善的過程中。

3.2 系統的總體框架設計

本次系統的實現是一個比較傳統的C/S體系架構，根據現在所有能了解到的貨車導航系統為藍本，對本次設計的具體實施提出如下設想方案。

該設想方案的總體思路是：建立一個大型數據庫系統，用來存儲涉及貨車行駛所需的所有數據，其中包括基礎設施的基本空間信息（如所在地域）、屬性信息（包括設施類別、設施工作時間等相關信息）、空間屬性信息（城市道路可行、限行、橋梁限重、限高等相關信息）。在該數據庫的基礎上開發方便的存取、查詢、線路設計等。

數據庫設計，使用微軟公司的SQL SERVER數據庫管理系統，是一個大型的數據庫管理系統，在數據庫的并發操作、聯機處理、分布式處理等方面都提供很好的支持。并且我們學習使用該數據庫也有一定的經驗。因此以該軟件系統來進行此次系統設計的數據庫建庫軟件。

因整個系統涉及到很多空間信息，而ESRI公司的ArcGIS系統軟件則具有較強的數據圖形處理能力，而且因為學習專業的關系我們對該軟件的操作比較熟練，具有較強的動手操作能力，所以此次貨車導航系統設計采用ArcGIS Server10.2處理圖形，通過ArcGIS Engine搭建系統的組件框架，使用我們學過的C#語言進行程序的編寫以便于能較完滿的完成該系統的設計。由該思路產生系統的技術路線則見圖1。

在此基礎上，結合貨車導航系統的具體內容，建立系統的整體框架。主要功能包括多源數據管理和方便查詢，即數據管理模塊和查詢模塊，數據管理模塊實現多源數據的導入；查詢模塊實現各種查詢（圖2）。

導航功能作為本系統最主要的功能，所需要用到的就是網絡分析方法[9-10]。網絡分析方式中的路徑分析可以用來做系統的導航功能的實現。具體操作如下：首先講武漢市矢量圖的道路要素，即線要素提取，然后創建一個線要素數據集的幾何網絡，之后通過設置障礙節點和障礙邊的方式來實現對限行路線的導航規避。

4 結語

本系統采用軟件工程的思想進行設計，認真地進行了貨車導航系統前期的需求分析、調研與論證，根據軟件設計的原則完成了后續相關工作。貨車導航系統主要面向非武漢市當地的貨車司機，旨在解決其對于地域不熟悉導致行車困難的問題，同時也為城市交通減輕壓力。

圖2 貨車導航系統功能設計

【參考文獻】

[1]吳海鋒，袁彥玲，張寶杰.GPS在車輛定位導航系統中的應用研究[J].科技信息，2011，22：341-342.

[2]趙亦林著，譚國珍譯.車輛定位與導航系統[M].北京：電子工業出版社，1993.

[3]張一珂，劉鴻劍，朱志斌.基于車輛導航的一種改良動態最短路徑算法[J].科技廣場，2009，05：26-28.

[4]溫惠英，邢康，沈芬.基于物流信息平臺的配送車輛導航系統設計[J].交通與計算機，2007，04：61-64+69.

[5]滕文.車載導航系統最優路徑搜索算法研究[J].自動化與儀器儀表，2016，12： 1-2.

[6]溫凱峰.基于GPS的智能車載導航系統的設計與實現[J].自動化技術與應用，2016，08：75-79.