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針對車(chē)輛遠程終端儀中車(chē)載導航的硬件構成和GIS軟件開(kāi)發(fā)進(jìn)行了探討。給出了以Renesas Electronics公司SH7764微處理器為核心的電路圖，對嵌入式電子地圖的體系結構、數據管理等進(jìn)行了論述。同時(shí)介紹了在MapXMobile 下進(jìn)行二次集成開(kāi)發(fā)的過(guò)程。此系統在上海泛亞汽車(chē)技術(shù)有限公司實(shí)驗用車(chē)上運行了兩年，實(shí)際證明系統運行可靠，能滿(mǎn)足生產(chǎn)的基本需求。 車(chē)輛遠程診斷儀的主要功能是導航。導航功能的重點(diǎn)是行車(chē)路線(xiàn)設計、自動(dòng)車(chē)輛定位、綜合信息服務(wù)、路徑引導服務(wù)等。導航功能是GIS技術(shù)、通訊技術(shù)、嵌入式技術(shù)和GPS定位等技術(shù)相結合的綜合應用系統。系統通過(guò)對GPS定位全天候、高精度、實(shí)時(shí)性強的特點(diǎn)，可實(shí)現對車(chē)輛準確實(shí)時(shí)的跟蹤，通過(guò)應用GLS技術(shù)，則可在電子地圖上顯示車(chē)輛的定位信息，明確用戶(hù)所在的準確位置。文中在介紹了典型的導航系統軟硬件構成的基礎上，重點(diǎn)探討了車(chē)載導航電子地圖設計和實(shí)現，對于車(chē)載導航的進(jìn)一步優(yōu)化具有現實(shí)意義。 1 車(chē)載導航電子地圖的體系結構 1.1 系統硬件設計方案 嵌入式系統作為電子地圖的載體時(shí)，硬件系統需采用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據和流暢的運行操作系統。硬件系統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，所選取的操作系統應具有信息數據庫和地圖數據庫的管理功能。 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583MI／S的處理性能。FPU支持單、雙精度運算，可實(shí)現 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。外設執行存儲功能包括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(xiàn)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控制器和數字RGB輸出功能提供的。 SH7764高速的數據處理性能和豐富的外設功能，使得SH7764處理器可以低廉的成本構成一個(gè)高性能的車(chē)載診斷處理系統。使用SH7764構成車(chē)載遠程診斷儀時(shí)，電路框圖如圖1所示。 
圖1 使用SH7764構成車(chē)載遠程診斷儀時(shí)的電路框圖 1.2 操作系統WinCE操作系統是一個(gè)功能強、可裁剪、易移植的系統，且具備了系統所必須的用戶(hù)信息數據庫和數字地圖數據庫的存儲及管理功能。 在WinCE操作系統中，虛擬專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )（Virtual Private Network，VPN）的操作性和適用性較強，其主要是利用公用網(wǎng)絡(luò )作為用戶(hù)信息傳輸的媒體，通過(guò)附加的隧道封裝、信息加密、用戶(hù)認證和訪(fǎng)問(wèn)控制等技術(shù)實(shí)現對信息傳輸過(guò)程的安全保護，從而向用戶(hù)提供類(lèi)似專(zhuān)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 )信息安全系統一般會(huì )采用復雜的密碼身份驗證機制，得以保證系統賬戶(hù)的安全。系統采用嚴格的權限管理，用以確保系統運行的安全性。 �。�1）網(wǎng)絡(luò )操作系統層：通過(guò)網(wǎng)絡(luò )和操作系統的管理機制并借助相應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 )，對重要的數據和傳輸的數據進(jìn)行加密處理，防止非法人員登錄數據庫和應用系統，保障在網(wǎng)絡(luò )環(huán)境下的各項業(yè)務(wù)順利進(jìn)行。 �。�2）數據庫系統層：通過(guò)數據庫操作系統ORACLE等管理機制和相應的管理軟件，實(shí)現對登錄數據庫用戶(hù)的檢驗，數據各種操作權限的控制，數據及時(shí)備份和歷史數據的管理。 �。�3）系統應用層：主要是系統平臺提供的管理功能測試，有功能權限設置、數據權限設置、時(shí)間權限設置、應用控制機制和操作日志管理。 1.3 GIS軟件設計 GIS軟件的設計基礎在于數據結構以及數據庫結構的定義兩方面，其直接決定了系統的穩定性、合理性、功能完整性、可擴充性等方面。GIS軟件所具備的查詢(xún)檢索功能、圖像功能、分析功能均依次為基礎來(lái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)的。 1.3.1 電子地圖的文件格式與數據組織 在電子地圖地理信息系統中，實(shí)行屬性數據與空間數據的分開(kāi)儲存。其中，空間數據以電子地圖的自身格式在文件中進(jìn)行保存，而屬性則以數據鏈形式在一份表中實(shí)現儲存。且兩者利用一定索引機制便可有效地關(guān)聯(lián)。電子地圖以土層為依據進(jìn)行地理管理。每個(gè)圖層均由屬性數據表結構文件、屬性數據文件、交叉索引文件、空間數據文件多個(gè)基本文件構成�？臻g數據包括空間對象的顏色信息、坐標信息、幾何類(lèi)型等，當用戶(hù)對索引字段加以規定后，索引文件便會(huì )在地理信息系統中自動(dòng)生成。 電子地圖通過(guò)“Table”的形式來(lái)建立屬性數據與空間實(shí)體間的對應關(guān)系，并以此為基礎建立起電子地圖的查詢(xún)檢索系統。通過(guò)定義空間數據結構，對空間實(shí)體類(lèi)型進(jìn)行確定。數據庫關(guān)系模型選用一組邏輯嚴密、結構簡(jiǎn)單的二維平面表為操作對象，Table中嚴禁重復存儲，從而保障空間內唯一的實(shí)體記錄。在描述空間實(shí)體類(lèi)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)而構成屬性數據同空間實(shí)體間多重對應的關(guān)系。 1.3.2 電子地圖的數據索引機制 電子地圖數據索引機制的索引設計過(guò)程如下：當從屬性信息中進(jìn)行空間信息的查詢(xún)時(shí)，電子地圖首先應在屬性文件中找到數據庫中的相應數據。此時(shí)就可在索引文件中選取相應指針，其所指的地圖對象即為同數據庫記錄空間相對應的對象。從而能夠在空間信息中進(jìn)行屬性信息的查詢(xún)。（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的記錄號，以此為依據，便可實(shí)現該地圖對象底性信息在屬性數據文件中的查詢(xún)。）而 MapInfo地理信息數據格式的應用，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，默認為透明。疊加圖層后，便可看到地圖的各種方面。圖元則包括區域對象、點(diǎn)對象、線(xiàn)對象。在MapX中，通過(guò)對Feature對象的利用便可實(shí)現對上述地圖對象的房問(wèn)題，可完成創(chuàng )建、自定義、編輯、顯示等操作。 1.3.4 應用Geoset，實(shí)現地圖管理 對于滿(mǎn)意的地圖，便可進(jìn)行保存，在驅動(dòng)器中將其寫(xiě)入Geoset文件當中。將Geoset文件打開(kāi)，全部地圖的設置和土層均為保存時(shí)狀態(tài)。此時(shí)，可應用MapX自帶工具Geoset Manager可對．gst文件進(jìn)行管理，來(lái)對管理縮放級別、圖層、表和其他屬性進(jìn)行修改。 2 電子地圖模塊的二次開(kāi)發(fā) 基于A(yíng)ctive技術(shù)的MapX控件為開(kāi)發(fā)人員的二次開(kāi)發(fā)提供了方便。在VC++等可視化開(kāi)發(fā)環(huán)境中，將MapX控件嵌入到窗體中即可進(jìn)行編程、設置屬性等操作，完成空間數據查詢(xún)，地理空間數據的可視化，編碼等地圖信息系統功能。 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。具體設計步驟為：建立標準exe于編程環(huán)境當中，從“工程”菜單中選取“部件”，隨即將“部分對話(huà)框打開(kāi)”，于部件列表內，將“MapX mobile V5．02”找到，完成復選后，點(diǎn)擊“確定”。隨后工具欄中便會(huì )將Map空間圖標顯示出來(lái)，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(chē)載嵌入式車(chē)載導航中，主要通過(guò)DataSet對象和Layer對象操作來(lái)完成MapX地圖操作。對同此類(lèi)型對象的應用，仍可將地圖土層添加到應用程序當中。而屬性數據操作的完成，則可通過(guò)建立數據綁定、數據源設置的方式實(shí)現。而電子地圖的加載主要通過(guò)以下兩種設計形式實(shí)現。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(kāi)，在地圖窗口中進(jìn)行疊加，并對圖層屬性信息進(jìn)行設置。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(kāi)后，其將在地圖窗口內完成自動(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，當其他圖層未變而動(dòng)態(tài)圖層發(fā)生變化時(shí)，便可通過(guò)已存儲的動(dòng)態(tài)圖層和數據來(lái)實(shí)施覆蓋處理，進(jìn)而現實(shí)處理結果。地圖的刷新過(guò)程設計為依次全部刷新的形式，從最小外界矩形窗口區域開(kāi)始，來(lái)完成整合刷新過(guò)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)完成多目標的刷新，這時(shí)iju可進(jìn)行統一刷新鬧鐘的設置，從而使每個(gè)一定時(shí)間間隔，目標地圖便會(huì )自動(dòng)刷新一次。 2.4 地圖調用 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(huà)框打開(kāi)選取 MaoX．cpp和MapX．h文件加入到MapX系統當中。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(guò)“新建一名稱(chēng)輸入”的操作來(lái)完成。進(jìn)行消息映射函數SIZE和CREATE的創(chuàng )建，在“視圖／類(lèi)導向”中選擇視圖類(lèi)，并將兩個(gè)信息在消息框中完成分別選擇，之后通過(guò)函數的條件，來(lái)對代碼進(jìn)行編輯，導入地圖。通過(guò)類(lèi)向導，來(lái)進(jìn)行SETFOCUS映射函數的創(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)行設置，而通過(guò)對顯示圖層控制方法的應用便可實(shí)現此項功能，借助于MapX中可選擇、可顯示、自動(dòng)標注、可編輯的四種屬性設置來(lái)實(shí)現地理信息維護與查詢(xún)功能的發(fā)揮。 2.6 鷹眼圖的實(shí)現 鷹眼圖是基于嵌入式車(chē)載導航電子地圖的一項基本功能，其實(shí)現思路為：進(jìn)行一個(gè)無(wú)模式對話(huà)框的創(chuàng )建，確立HAWK為ID。建立MapX空間來(lái)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(huà)框，依據按鈕下的相應函數來(lái)操作鷹眼圖MapX空間，從而使其對Map空間的操作得以實(shí)現，且當按下對話(huà)框按鈕后，便可對CLICK信息進(jìn)行發(fā)送。依靠此設計程度的鷹眼圖可在EVC模擬器上運行，并具備了車(chē)載導航電子地圖的基本功能。 3 結束語(yǔ) 嵌入式車(chē)載導航在車(chē)載導航領(lǐng)域中有廣泛的應用，隨著(zhù)社會(huì )信息化的發(fā)展，嵌入式車(chē)載導航電子地圖的功能必將進(jìn)一步完善。因此，嵌入式車(chē)載導航的應用前景將十分廣闊。 |
