龐小蘭

（廣東理工學(xué)院，廣東 肇慶 526100）

基于智能化的汽車導(dǎo)航研究與設(shè)計(jì)

龐小蘭

（廣東理工學(xué)院，廣東 肇慶 526100）

在現(xiàn)有汽車導(dǎo)航的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)智能導(dǎo)航升級(jí)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地更新導(dǎo)航系統(tǒng)，同時(shí)在最優(yōu)路線規(guī)劃方面提出硬件和軟件的設(shè)計(jì)方案。減少車輛在行駛過程中因前方施工或事故等因素造成的擁堵，提高行車的安全性和快捷性。

汽車導(dǎo)航；智能升級(jí)系統(tǒng)；最優(yōu)路線規(guī)劃

近幾年，汽車導(dǎo)航系統(tǒng)在中國(guó)已基本實(shí)現(xiàn)普及，出行有汽車導(dǎo)航的指引給駕駛者提供了很大的方便。但是由于現(xiàn)有的汽車導(dǎo)航升級(jí)更新費(fèi)時(shí)費(fèi)力，導(dǎo)致行車過程中駕駛員走錯(cuò)路線的事情時(shí)常發(fā)生，而且車輛在行駛過程中無(wú)法預(yù)知前方的道路暢通情況，從而使很多車主的汽車導(dǎo)航成為擺設(shè)。因此，本文從導(dǎo)航智能升級(jí)系統(tǒng)和最優(yōu)路線的規(guī)劃兩方面來優(yōu)化汽車導(dǎo)航的設(shè)計(jì)。

1 汽車導(dǎo)航智能升級(jí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 汽車導(dǎo)航升級(jí)系統(tǒng)現(xiàn)狀

眾所周知，車載定位導(dǎo)航系統(tǒng)要求具備高可靠性、良好的擴(kuò)展性和兼容性［1］，汽車導(dǎo)航的信號(hào)來自全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，實(shí)際的道路情況每一段時(shí)間都在發(fā)生不同的變化。因此，汽車導(dǎo)航需要進(jìn)行定期的升級(jí)更新數(shù)據(jù)信息，以保證行車中導(dǎo)航的規(guī)劃路線精準(zhǔn)?，F(xiàn)有導(dǎo)航的升級(jí)方法是：專業(yè)工作人員根據(jù)導(dǎo)航升級(jí)軟件和標(biāo)準(zhǔn)操作程序數(shù)據(jù)包內(nèi)的編號(hào)，來識(shí)別導(dǎo)航的供應(yīng)商，然后再依據(jù)對(duì)應(yīng)汽車導(dǎo)航的相同供應(yīng)商版本來進(jìn)行升級(jí)更新。在實(shí)際升級(jí)更新操作時(shí)，因?yàn)槠噷?dǎo)航型號(hào)和版本的復(fù)雜性，導(dǎo)致無(wú)法對(duì)應(yīng)升級(jí)的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，從而影響駕駛員的正常使用。

1.2 汽車導(dǎo)航升級(jí)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

在現(xiàn)有汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)USB接口，該接口稱為“母接口”。同時(shí)在汽車導(dǎo)航升級(jí)控制器上設(shè)計(jì)與其相匹配的USB接口，該接口稱為“公接口”。中間通過數(shù)據(jù)線直接把車載導(dǎo)航和導(dǎo)航升級(jí)系統(tǒng)連接起來。

在汽車導(dǎo)航升級(jí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，信號(hào)采集裝置分別是導(dǎo)航軟件版本識(shí)別模塊、車型識(shí)別模塊、供應(yīng)商識(shí)別模塊、觸摸顯示屏模塊以及導(dǎo)航升級(jí)模塊。設(shè)計(jì)一個(gè)核心元件——處理器。該元件需要接收導(dǎo)航軟件版本識(shí)別模塊、車型識(shí)別模塊、供應(yīng)商識(shí)別模塊、觸摸顯示屏模塊以及導(dǎo)航升級(jí)模塊的信息，然后計(jì)算、分析、發(fā)出指令，通過USB接口輸出，見圖1。

1.3 汽車導(dǎo)航升級(jí)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

圖1 汽車導(dǎo)航升級(jí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

Android操作系統(tǒng)的智能手機(jī)現(xiàn)已普及應(yīng)用。該系統(tǒng)與軟件免費(fèi)，并且功能多。因此把Android操作系統(tǒng)作為汽車導(dǎo)航升級(jí)系統(tǒng)的應(yīng)用平臺(tái)，更貼近消費(fèi)者。

在汽車導(dǎo)航升級(jí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，利用了Android軟件平臺(tái)其中的2個(gè)功能模塊，他們分別是在應(yīng)用程序?qū)永肁ndroid的各種組件API接口，開發(fā)了針對(duì)汽車導(dǎo)航升級(jí)模塊和電子地圖的Java應(yīng)用程序。本文重點(diǎn)從無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接方面來進(jìn)行設(shè)計(jì)。

進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)是否連接；如果連接超時(shí)，系統(tǒng)將停留在首頁(yè)。此時(shí)，可以向左滑動(dòng)系統(tǒng)界面進(jìn)入地圖頁(yè)面；如果聯(lián)網(wǎng)成功，則自動(dòng)進(jìn)入地圖頁(yè)面［2］。檢查網(wǎng)絡(luò)連接部分關(guān)鍵代碼如下：

*檢查網(wǎng)絡(luò)連接情況

網(wǎng)絡(luò)連接成功后，進(jìn)入Android操作系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行升級(jí)更新。

2 汽車導(dǎo)航最優(yōu)路線規(guī)劃設(shè)計(jì)

開車出門，計(jì)劃的行車時(shí)間常常由于無(wú)法預(yù)料的交通事故或道路施工等造成的堵塞而產(chǎn)生比較大的影響，現(xiàn)有的汽車導(dǎo)航系統(tǒng)都無(wú)法避開前方堵車的路段。

本文設(shè)計(jì)的汽車導(dǎo)航最優(yōu)路線規(guī)劃方案能避開這些因素，給駕駛者節(jié)省時(shí)間和成本。下面從硬件和軟件兩方面來說明汽車導(dǎo)航最優(yōu)的路線規(guī)劃設(shè)計(jì)。

2.1 汽車導(dǎo)航最優(yōu)路線規(guī)劃硬件設(shè)計(jì)

圖2 汽車導(dǎo)航最優(yōu)規(guī)劃硬件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)組成如圖2所示。圖2中信息輸入裝置用于輸入目的地信息。GPS模塊用于接收衛(wèi)星所傳遞的信息。無(wú)線通信模塊用于在輸入目的地信息時(shí)，從網(wǎng)絡(luò)終端收集路況交通信息，并每隔第一預(yù)定時(shí)間段重新收集路況交通信息。車載計(jì)算機(jī)用于計(jì)算汽車當(dāng)前位置，計(jì)算所述當(dāng)前位置與所述目的地間的第一最短路徑，確定從所述當(dāng)前位置到所述目的地的路徑策略，并在無(wú)線通信模塊每次收集動(dòng)作完成后重新計(jì)算汽車當(dāng)前位置，重新確定路徑策略。所述路徑策略為：判斷所述第一最短路徑的長(zhǎng)度是否超過第一距離參數(shù)值。若是，則提供第一最短路徑和避開與當(dāng)前位置的最短路徑小于第二距離參數(shù)值的交通堵塞路口，且避開與當(dāng)前位置的最短路徑小于第三距離參數(shù)值地點(diǎn)的N條路徑供駕駛員選擇；若否，則按正常導(dǎo)航模式進(jìn)行導(dǎo)航，N為數(shù)量參數(shù)值。顯示裝置用于顯示從汽車當(dāng)前位置到目的地的路徑。

2.2 汽車導(dǎo)航最優(yōu)路線規(guī)劃軟件設(shè)計(jì)

根據(jù)2.1的硬件設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)的軟件控制流程如圖3所示。

圖3 汽車導(dǎo)航最優(yōu)路線規(guī)劃軟件設(shè)計(jì)流程

根據(jù)控制流程圖，采用路徑分析的基本方法SetPath進(jìn)行最優(yōu)路徑規(guī)劃設(shè)計(jì)。在具體的工程項(xiàng)目中，可以從SetPath派生出一個(gè)自定義路徑分析類和重載Distance方法，然后在該方法中根據(jù)具體的規(guī)則，求出記錄集中當(dāng)前記錄的正向距離和反向距離，即可模擬道路真實(shí)狀況。或者根據(jù)具體的需要設(shè)定最優(yōu)分析的屬性字段和權(quán)重規(guī)則，以完成最優(yōu)路徑分析［3］。

1）SetPath：Analyse方法Long Analyse（long iD1，long iD2，CDArray iDs1，double length，CDArrayiDs2）

說明：路徑分析成功返回值大于0，否則返回－1或0；iDs1存儲(chǔ)路徑的各個(gè)弧段iD，次序?yàn)椋洪_始弧段→終止弧段依次存儲(chǔ)；iDs2存儲(chǔ)路徑的各個(gè)節(jié)點(diǎn)iD，次序?yàn)椋洪_始節(jié)點(diǎn)→終止節(jié)點(diǎn)依次存儲(chǔ)。

2）SetPath：Distance方法bool Distance（CSeR-ecordsetprArc，longiD1，longiD2，longiD3，dou-bleend，doublestart）；

說明：根據(jù)實(shí)際規(guī)則返回節(jié)點(diǎn)間的距離；成功返回true，否則返回false。節(jié)點(diǎn)間的距離保存在end和start變量中。

當(dāng)用戶進(jìn)行目的地導(dǎo)航搜索時(shí)，用戶只需要在起始地址和目的地址導(dǎo)航搜索框鍵入相應(yīng)的地址，程序開始讀取數(shù)據(jù)并進(jìn)行地址解析，然后將起始地址和目的地地址的路徑在地圖上標(biāo)注出來，同時(shí)計(jì)算出距離［4］。

3 系統(tǒng)測(cè)試

汽車導(dǎo)航的升級(jí)系統(tǒng)在Android操作系統(tǒng)（V2.2版本）環(huán)境下使用。經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用后反映良好，數(shù)據(jù)升級(jí)速度快、操作方便、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、瀏覽地圖流暢，達(dá)到了隨時(shí)隨地更新導(dǎo)航的目的。測(cè)試最優(yōu)規(guī)劃路線系統(tǒng)：從廣東肇慶出發(fā)，通過大約350km路程到達(dá)廣東惠州。沿途經(jīng)過廣州，通過該系統(tǒng)的導(dǎo)航語(yǔ)音提示，成功自動(dòng)避開了堵車路段，經(jīng)過大約3.5h順利到達(dá)目的地。說明該系統(tǒng)基本能達(dá)到最優(yōu)化的路線規(guī)劃目的。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)接入，實(shí)現(xiàn)了基于Android操作系統(tǒng)汽車導(dǎo)航升級(jí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，從而為汽車導(dǎo)航提供了高效、快捷的升級(jí)方法。同時(shí)對(duì)原有的車載導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行最優(yōu)路線規(guī)劃設(shè)計(jì)，駕駛者通過導(dǎo)航系統(tǒng)能及時(shí)了解前方的道路通暢情況，從而避開堵車路段，拓展了導(dǎo)航的功能。

［1］農(nóng)麗萍，王力虎，黃一平．Android在嵌入式車載導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用研究［J］．計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2010，3（11）：73-76．

［2］徐兵，廖友成，劉文杰，等．基于Android平臺(tái)的車載導(dǎo)航系統(tǒng)研究［J］.計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2014，22（2）：601-603．

［3］范耀祖.車輛定位導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r和趨勢(shì)［J］.中國(guó)會(huì)展，2003（12）：17-19.

［4］應(yīng)文健．自主車導(dǎo)航中提高目標(biāo)行為預(yù)測(cè)能力的新方法［J］．計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2012（8）：2048-2050．

（編輯 張每文）

Research and Design of Intelligent GPS

PANG Xiao-lan

（Guangdong Polytechnic College，Zhaoqing 526100，China）

In this article，an new intelligent GPS system is updated based on the current model，which will provide updated service anytime and anywhere.At the same time，the design scheme of hardware and software is presented in the optimal route planning，so that the vehicle automatically avoids traffic jam caused by accidents or road construction，which improves traffic safety and efficiency.

GPS；intelligent updating system；optimal route planning

U463.675

A

1003－8639（2017）02－0064－03

2016-07-21；

2016-11-11

龐小蘭（1982-），女，河南人，工程碩士，車輛工程講師，主要研究方向是汽車電子技術(shù)。