嵌入式車載導(dǎo)航電子地圖的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

摘要 針對(duì)車輛遠(yuǎn)程終端儀中車載導(dǎo)航的硬件構(gòu)成和GIS軟件開發(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(duì)嵌入式電子地圖的體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)管理等進(jìn)行了論述。同時(shí)介紹了在MapXMobile下進(jìn)行二次集成開發(fā)的過程。此系統(tǒng)在上海泛亞汽車技術(shù)有限公司實(shí)驗(yàn)用車上運(yùn)行了兩年，實(shí)際證明系統(tǒng)運(yùn)行可靠，能滿足生產(chǎn)的基本需求。
關(guān)鍵詞 SH7764；GIS；MapX Mobile；GPS

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(duì)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(duì)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(duì)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(chǔ)功能包括NAND閃存控制器和存儲(chǔ)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。

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(chǔ)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(duì)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(duì)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(huì)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(duì)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(duì)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(tái)提供的管理功能測(cè)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。