【導(dǎo)讀】隨著經(jīng)濟(jì)的不斷提升，汽車也越來越年輕化，而導(dǎo)航也受到大多數(shù)人的追捧。導(dǎo)航功能可以解決以往繞路、碰撞等問題，文中主要在車載導(dǎo)航的軟硬件的優(yōu)化上進(jìn)行了一番探討，使車載導(dǎo)航更能方便人們的生活。
車輛遠(yuǎn)程診斷儀的主要功能是導(dǎo)航。導(dǎo)航功能的重點(diǎn)是行車路線設(shè)計(jì)、自動(dòng)車輛定位、綜合信息服務(wù)、路徑引導(dǎo)服務(wù)等。導(dǎo)航功能是GIS技術(shù)、通訊技術(shù)、嵌入式技術(shù)和GPS定位等技術(shù)相結(jié)合的綜合應(yīng)用系統(tǒng)。系統(tǒng)通過對GPS定位全天候、高精度、實(shí)時(shí)性強(qiáng)的特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)對車輛準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的跟蹤，通過應(yīng)用GLS技術(shù)，則可在電子地圖上顯示車輛的定位信息，明確用戶所在的準(zhǔn)確位置。文中在介紹了典型的導(dǎo)航系統(tǒng)軟硬件構(gòu)成的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)探討了車載導(dǎo)航電子地圖設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，對于車載導(dǎo)航的進(jìn)一步優(yōu)化具有現(xiàn)實(shí)意義。
1 車載導(dǎo)航電子地圖的體系結(jié)構(gòu)
1.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案
嵌入式系統(tǒng)作為電子地圖的載體時(shí)，硬件系統(tǒng)需采用32位的微處理器，工作頻率在400 HMz以上，以便能夠處理大量的數(shù)據(jù)和流暢的運(yùn)行操作系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)需能夠支持多媒體功能，支持LCD觸摸屏輸入、具有大容量SD卡的加載功能，所選取的操作系統(tǒng)應(yīng)具有信息數(shù)據(jù)庫和地圖數(shù)據(jù)庫的管理功能。
SH7764作為診斷儀的核心處理器，其最高工作頻率為324MHz，可實(shí)現(xiàn)583MI／S的處理性能。FPU支持單、雙精度運(yùn)算，可實(shí)現(xiàn)2．3GFLOPS的最高性能。并具有豐富的硬件資源，包括硬件音頻解碼功能、正玄／余玄操作以及向量元算操作功能。外設(shè)執(zhí)行存儲功能包括NAND閃存控制器和存儲卡控制器、以太網(wǎng)控制器（10／100BASE—T）、USB接口（全速／高速）、I2C總線接口、帶有FIFO的串行通訊接口，顯示支持功能是由2D圖形引擎、LCD控制器和數(shù)字RGB輸出功能提供的。
SH7764高速的數(shù)據(jù)處理性能和豐富的外設(shè)功能，使得SH7764處理器可以低廉的成本構(gòu)成一個(gè)高性能的車載診斷處理系統(tǒng)。使用SH7764構(gòu)成車載遠(yuǎn)程診斷儀時(shí)，電路框圖如圖1所示。
圖1 使用SH7764構(gòu)成車載遠(yuǎn)程診斷儀時(shí)的電路框圖
1.2 操作系統(tǒng)
WinCE操作系統(tǒng)是一個(gè)功能強(qiáng)、可裁剪、易移植的系統(tǒng)，且具備了系統(tǒng)所必須的用戶信息數(shù)據(jù)庫和數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫的存儲及管理功能。
在WinCE操作系統(tǒng)中，虛擬專用網(wǎng)絡(luò)（Virtual Private Network，VPN）的操作性和適用性較強(qiáng)，其主要是利用公用網(wǎng)絡(luò)作為用戶信息傳輸?shù)拿襟w，通過附加的隧道封裝、信息加密、用戶認(rèn)證和訪問控制等技術(shù)實(shí)現(xiàn)對信息傳輸過程的安全保護(hù)，從而向用戶提供類似專用網(wǎng)絡(luò)的安全性能。相對而言安全性大幅提升，因此這種基于網(wǎng)絡(luò)信息安全系統(tǒng)一般會采用復(fù)雜的密碼身份 驗(yàn)證機(jī)制，得以保證系統(tǒng)賬戶的安全。系統(tǒng)采用嚴(yán)格的權(quán)限管理，用以確保系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。
（1）網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)層：通過網(wǎng)絡(luò)和操作系統(tǒng)的管理機(jī)制并借助相應(yīng)的管理軟件和防火墻技術(shù)，防止病毒和黑客入侵企業(yè)的信息管理網(wǎng)絡(luò)，對重要的數(shù)據(jù)和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，防止非法人員登錄數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用系統(tǒng)，保障在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的各項(xiàng)業(yè)務(wù)順利進(jìn)行。
（2）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)層：通過數(shù)據(jù)庫操作系統(tǒng)ORACLE等管理機(jī)制和相應(yīng)的管理軟件，實(shí)現(xiàn)對登錄數(shù)據(jù)庫用戶的檢驗(yàn)，數(shù)據(jù)各種操作權(quán)限的控制，數(shù)據(jù)及時(shí)備份和歷史數(shù)據(jù)的管理。
（3）系統(tǒng)應(yīng)用層：主要是系統(tǒng)平臺提供的管理功能測試，有功能權(quán)限設(shè)置、數(shù)據(jù)權(quán)限設(shè)置、時(shí)間權(quán)限設(shè)置、應(yīng)用控制機(jī)制和操作日志管理。
1.3 GIS軟件設(shè)計(jì)
GIS軟件的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)在于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的定義兩方面，其直接決定了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、合理性、功能完整性、可擴(kuò)充性等方面。GIS軟件所具備的查詢檢索功能、圖像功能、分析功能均依次為基礎(chǔ)來進(jìn)行開發(fā)的。
1.3.1 電子地圖的文件格式與數(shù)據(jù)組織
在電子地圖地理信息系統(tǒng)中，實(shí)行屬性數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)的分開儲存。其中，空間數(shù)據(jù)以電子地圖的自身格式在文件中進(jìn)行保存，而屬性則以數(shù)據(jù)鏈形式在一份表 中實(shí)現(xiàn)儲存。且兩者利用一定索引機(jī)制便可有效地關(guān)聯(lián)。電子地圖以土層為依據(jù)進(jìn)行地理管理。每個(gè)圖層均由屬性數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)文件、屬性數(shù)據(jù)文件、交叉索引文件、 空間數(shù)據(jù)文件多個(gè)基本文件構(gòu)成。空間數(shù)據(jù)包括空間對象的顏色信息、坐標(biāo)信息、幾何類型等，當(dāng)用戶對索引字段加以規(guī)定后，索引文件便會在地理信息系統(tǒng)中自動(dòng)生成。
電子地圖通過“Table”的形式來建立屬性數(shù)據(jù)與空間實(shí)體間的對應(yīng)關(guān)系，并以此為基礎(chǔ)建立起電子地圖的查詢檢索系統(tǒng)。通過定義空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，對空間實(shí)體類型進(jìn)行確定。數(shù)據(jù)庫關(guān)系模型選用一組邏輯嚴(yán)密、結(jié)構(gòu)簡單的二維平面表為操作對象，Table中嚴(yán)禁重復(fù)存儲，從而保障空間內(nèi)唯一的實(shí)體記錄。在描述 空間實(shí)體類型的多種屬性時(shí)，將其進(jìn)行多個(gè)Table的分解，從而使其形成多重的鏈表關(guān)系，多個(gè)Table屬性信息同空間實(shí)體發(fā)生聯(lián)系，進(jìn)而構(gòu)成屬性數(shù)據(jù)同空間實(shí)體間多重對應(yīng)的關(guān)系。
1.3.2 電子地圖的數(shù)據(jù)索引機(jī)制
電子地圖數(shù)據(jù)索引機(jī)制的索引設(shè)計(jì)過程如下：當(dāng)從屬性信息中進(jìn)行空間信息的查詢時(shí)，電子地圖首先應(yīng)在屬性文件中找到數(shù)據(jù)庫中的相應(yīng)數(shù)據(jù)。此時(shí)就可在索引文件中選取相應(yīng)指針，其所指的地圖對象即為同數(shù)據(jù)庫記錄空間相對應(yīng)的對象。從而能夠在空間信息中進(jìn)行屬性信息的查詢。（如對于某一空間對象已在地圖上查 出，電子地圖便可在空間文件中讀出同空間信息相對應(yīng)的記錄號，以此為依據(jù)，便可實(shí)現(xiàn)該地圖對象底性信息在屬性數(shù)據(jù)文件中的查詢。）而MapInfo地理信息數(shù)據(jù)格式的應(yīng)用，則可較好地落實(shí)上述索引思路，且能夠按照土層間的疊加關(guān)系進(jìn)行存放與顯示。
1.3.3 電子地圖的圖層與圖元
在MapX中，對于MapInfo表的地圖標(biāo)示均是以圖層的形式進(jìn)行顯示的，這些圖層中除有地物元素位置外，默認(rèn)為透明。疊加圖層后，便可看到地圖的各種方面。圖元?jiǎng)t包括區(qū)域?qū)ο蟆Ⅻc(diǎn)對象、線對象。在MapX中，通過對Feature對象的利用便可實(shí)現(xiàn)對上述地圖對象的房問題，可完成創(chuàng)建、自定義、編 輯、顯示等操作。
1.3.4 應(yīng)用Geoset，實(shí)現(xiàn)地圖管理
對于滿意的地圖，便可進(jìn)行保存，在驅(qū)動(dòng)器中將其寫入Geoset文件當(dāng)中。將Geoset文件打開，全部地圖的設(shè)置和土層均為保存時(shí)狀態(tài)。此時(shí)，可應(yīng)用MapX自帶工具Geoset Manager可對．gst文件進(jìn)行管理，來對管理縮放級別、圖層、表和其他屬性進(jìn)行修改。
[page]
2 電子地圖模塊的二次開發(fā)
基于Active技術(shù)的MapX控件為開發(fā)人員的二次開發(fā)提供了方便。在VC++等可視化開發(fā)環(huán)境中，將MapX控件嵌入到窗體中即可進(jìn)行編程、設(shè)置屬性等操作，完成空間數(shù)據(jù)查詢，地理空間數(shù)據(jù)的可視化，編碼等地圖信息系統(tǒng)功能。
2.1 安裝MapX mobile
在MapX安裝完畢后，添加MapX空間便可對地圖進(jìn)行顯示。具體設(shè)計(jì)步驟為：建立標(biāo)準(zhǔn)exe于編程環(huán)境當(dāng)中，從“工程”菜單中選取“部件”，隨即將 “部分對話框打開”，于部件列表內(nèi)，將“MapX mobile V5．02”找到，完成復(fù)選后，點(diǎn)擊“確定”。隨后工具欄中便會將Map空間圖標(biāo)顯示出來，此時(shí)，單擊“控件”，便完成了工程中Map空間的引入。
2.2 地圖的基本操作
車載嵌入式車載導(dǎo)航中，主要通過DataSet對象和Layer對象操作來完成MapX地圖操作。對同此類型對象的應(yīng)用，仍可將地圖土層添加到應(yīng)用程序當(dāng)中。而屬性數(shù)據(jù)操作的完成，則可通過建立數(shù)據(jù)綁定、數(shù)據(jù)源設(shè)置的方式實(shí)現(xiàn)。而電子地圖的加載主要通過以下兩種設(shè)計(jì)形式實(shí)現(xiàn)。一是在MapX中加載一個(gè)Geoset對象，加載完成后，MapX將各個(gè)圖層自動(dòng)打開，在地圖窗口中進(jìn)行疊加，并對圖層屬性信息進(jìn)行設(shè)置。二是在MapX中加載一個(gè)圖層，該種方法是對一個(gè)MapInfo文件的直接加載，待圖層打開后，其將在地圖窗口內(nèi)完成自動(dòng)的疊加。
2.3 地圖的刷新
MapX首先繪制動(dòng)態(tài)圖層以外的全部圖層，并在某一地方進(jìn)行存儲，當(dāng)其他圖層未變而動(dòng)態(tài)圖層發(fā)生變化時(shí)，便可通過已存儲的動(dòng)態(tài)圖層和數(shù)據(jù)來實(shí)施覆蓋處理，進(jìn)而現(xiàn)實(shí)處理結(jié)果。地圖的刷新過程設(shè)計(jì)為依次全部刷新的形式，從最小外界矩形窗口區(qū)域開始，來完成整合刷新過程。該方法的優(yōu)點(diǎn)是相比于整個(gè)地圖窗口的刷新形式要更加快速。同時(shí)，因受地圖刷新速度的影響，MapX難以同時(shí)完成多目標(biāo)的刷新，這時(shí)就可進(jìn)行統(tǒng)一刷新鬧鐘的設(shè)置，從而使每個(gè)一定時(shí)間間隔，目標(biāo)地圖便會自動(dòng)刷新一次。
2.4 地圖調(diào)用
首先，在工程中加入MaoX．cpp和MapX．h文件。在菜單“Project”中選擇“Files”命令，隨后將對話框打開選取 MaoX．cpp和MapX．h文件加入到MapX系統(tǒng)當(dāng)中。將MapX對象頭文件加入到視圖（包含MapX）中。針對MapX進(jìn)行一個(gè)資源ID的創(chuàng)建，通過“新建一名稱輸入”的操作來完成。進(jìn)行消息映射函數(shù)SIZE和CREATE的創(chuàng)建，在“視圖／類導(dǎo)向”中選擇視圖類，并將兩個(gè)信息在消息框中完成分別選擇，之后通過函數(shù)的條件，來對代碼進(jìn)行編輯，導(dǎo)入地圖。通過類向?qū)В瑏磉M(jìn)行SETFOCUS映射函數(shù)的創(chuàng)建，使得窗口在獲得焦點(diǎn)的同時(shí)，地圖空間也可獲取焦點(diǎn)。
2.5 圖層的控制
GIS軟件中，通常需對圖層屬性進(jìn)行設(shè)置，而通過對顯示圖層控制方法的應(yīng)用便可實(shí)現(xiàn)此項(xiàng)功能，借助于MapX中可選擇、可顯示、自動(dòng)標(biāo)注、可編輯的四種屬性設(shè)置來實(shí)現(xiàn)地理信息維護(hù)與查詢功能的發(fā)揮。
2.6 鷹眼圖的實(shí)現(xiàn)
鷹眼圖是基于嵌入式車載導(dǎo)航電子地圖的一項(xiàng)基本功能，其實(shí)現(xiàn)思路為：進(jìn)行一個(gè)無模式對話框的創(chuàng)建，確立HAWK為ID。建立MapX空間來對鷹眼圖進(jìn)行控制，并創(chuàng)建一新圖層于鷹眼圖中，以此添加矩形框，對主視圖中地圖作出表示，且該矩形框的位置和大小不隨主視圖邊界變化而發(fā)生變化。添加一個(gè)按鈕于對話框，依據(jù)按鈕下的相應(yīng)函數(shù)來操作鷹眼圖MapX空間，從而使其對Map空間的操作得以實(shí)現(xiàn)，且當(dāng)按下對話框按鈕后，便可對CLICK信息進(jìn)行發(fā)送。依靠此 設(shè)計(jì)程度的鷹眼圖可在EVC模擬器上運(yùn)行，并具備了車載導(dǎo)航電子地圖的基本功能。
3 結(jié)束語
嵌入式車載導(dǎo)航在車載導(dǎo)航領(lǐng)域中有廣泛的應(yīng)用，隨著社會信息化的發(fā)展，嵌入式車載導(dǎo)航電子地圖的功能必將進(jìn)一步完善。因此，嵌入式車載導(dǎo)航的應(yīng)用前景將十分廣闊。
相關(guān)閱讀：
基于Teseo II芯片的汽車導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)
http://www.longhushijia.cn/restify-art/80020932
村田車載用連接性模塊--銷量超過1300萬
http://www.longhushijia.cn/connect-art/80020900
2013原創(chuàng)設(shè)計(jì)鉅獻(xiàn)：車載，移動(dòng)與數(shù)字家庭
http://www.longhushijia.cn/cp-art/80020460
