一種嵌入式車載導(dǎo)航信息系統(tǒng)研究

車載導(dǎo)航電子地圖一般采用小液晶顯示屏顯示。為了實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航，顯示的畫面內(nèi)容應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單明了，所以矢量圖形將數(shù)據(jù)分層組織，在圖形元素的基類中設(shè)有表示元素所處圖層的信息。除了將元素分類為不同的顯示圖層，簡(jiǎn)化顯示內(nèi)容，基類還可設(shè)置該元素是否顯示標(biāo)志位，這樣可提高顯示速度，節(jié)省資源。例如。在同一圖層元素，如果有些元素不在當(dāng)前顯示窗口，可以不進(jìn)行與顯示有關(guān)的后臺(tái)操作(坐標(biāo)變換等)。DPtoVP和VPtoDP方法是實(shí)際坐標(biāo)(地理坐標(biāo))和圖形坐標(biāo)相轉(zhuǎn)換。通過(guò)矢量化得到的圖形元素的位置數(shù)據(jù)一般是某種坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值，而本系統(tǒng)用戶可見(jiàn)的顯示坐標(biāo)范圍為從(0，0)至(640，480)，所以需進(jìn)行坐標(biāo)變換。每個(gè)圖形元素都需Draw(繪制)方法，但不同元素的繪制方法各不相同，為了方便Draw方法使用，在基類中將Draw定義為純虛函數(shù)，在子類中重載時(shí)再具體賦以不同繪制內(nèi)容。

　　2．2 矢量圖形系統(tǒng)優(yōu)化

　　嵌入式車載導(dǎo)航系統(tǒng)硬件平臺(tái)一般采用低功耗設(shè)計(jì)，運(yùn)算能力有限。但導(dǎo)航電子地圖顯示畫面往往含有大量圖形元素，圖形顯示一次需花費(fèi)大量時(shí)間。如果采用每次全部繪制所有電子地圖內(nèi)容并直接輸出到畫面，則會(huì)導(dǎo)致畫面刷新慢和重繪閃爍明顯。因此需優(yōu)化矢量圖形的繪制方法。

　　2．2．1 提高圖形的顯示速度

　　一般繪圖方法是繪制所有圖形元素，而這樣嚴(yán)重影響繪圖速度。為了加快繪圖速度，在顯示一個(gè)圖形元素前，先判斷該圖形元素是否在當(dāng)前視圖屏幕中，如果不在，則無(wú)需繪制，從而節(jié)省繪制時(shí)間州。而判斷一個(gè)圖形元素是否在當(dāng)前視圖屏幕．需計(jì)算判斷圖形元素與當(dāng)前視圖屏幕矩形是否相交，但此方法需大量計(jì)算，影響顯示速度。采用的判斷圖形元素是否需要繪制的方法應(yīng)允許不太嚴(yán)密，但要計(jì)算簡(jiǎn)單。在每次重繪圖形元素前，首先判斷元素是否顯示，并只繪制所需部分。這樣就大大加快繪圖速度，并能滿足導(dǎo)航電子地圖系統(tǒng)顯示要求。

　　2．2．2 解決畫面閃爍問(wèn)題

　　窗口圖形繪制包括：上次繪制、本次擦除、本次重繪。其中本次擦除操作是必須的。如果重繪時(shí)未清除原來(lái)繪制圖形，將導(dǎo)致新圖形和原圖形相疊加。而在新圖形繪制出前，在極短時(shí)間內(nèi)屏幕顯示一個(gè)空的矩形區(qū)域，圖形重繪完成后，窗口顯示區(qū)才開始有內(nèi)容顯示。所以擦除屏幕會(huì)出現(xiàn)閃爍，這與圖形復(fù)雜程度無(wú)關(guān)。采用雙緩存機(jī)制解決重繪閃爍。雙緩存就是在內(nèi)存中新開辟一個(gè)緩沖區(qū)，原來(lái)的顯示緩沖區(qū)作為前臺(tái)緩沖區(qū)．新開辟的緩沖區(qū)作為后臺(tái)緩沖區(qū)。如圖3所示，繪圖時(shí)先把輸出內(nèi)容寫入后臺(tái)緩沖區(qū)，繪圖完成后再把屏幕的當(dāng)前顯示緩沖區(qū)切換到這個(gè)包含新內(nèi)容的緩沖區(qū)。一旦把屏幕顯示緩沖指向后臺(tái)緩沖區(qū)，下一幀的輸出內(nèi)容就可寫入原緩沖區(qū)，再通過(guò)屏幕顯示。因?yàn)槭欠浅Ｒ?guī)整的內(nèi)存拷貝，所以前后臺(tái)的緩沖區(qū)切換速度非常快，幾乎看不到圖形的擦除過(guò)程。因此使用雙緩沖區(qū)取代單緩沖區(qū)可成功隱藏繪圖過(guò)程．避免閃爍。

3 導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　所謂數(shù)據(jù)庫(kù)即格式化(結(jié)構(gòu)化)的文件，用戶完全可自行設(shè)計(jì)所需格式文件，并提供操作函數(shù)。這里使用．dbf文件格式。因?yàn)樵摳袷奖槐姸鄶?shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)接受，處理方便。這樣實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)是一種平面文件數(shù)據(jù)庫(kù)。這種數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，開發(fā)周期短，但速度較慢。實(shí)踐表明，車載導(dǎo)航系統(tǒng)采用這種方法完全可以滿足要求。

　　本文使用16進(jìn)制閱讀工具h(yuǎn)ex32．exe分析dbf文件結(jié)構(gòu)。經(jīng)分析dbf文件具有以下特征：文件由文件結(jié)構(gòu)說(shuō)明區(qū)和文件數(shù)據(jù)區(qū)構(gòu)成；文件的結(jié)束標(biāo)志為lAH。文件數(shù)據(jù)區(qū)存放記錄(類似表格的一行)，每條記錄是等長(zhǎng)的；每條記錄以20H開始，按字段順序存放，沒(méi)有字段分隔符，也沒(méi)有記錄終止符；若刪除該記錄，則記錄的第1個(gè)字節(jié)標(biāo)記為2AH。文件結(jié)構(gòu)說(shuō)明區(qū)包括數(shù)據(jù)庫(kù)參數(shù)區(qū)和記錄結(jié)構(gòu)區(qū)。文件的前32個(gè)字節(jié)為數(shù)據(jù)庫(kù)參數(shù)區(qū)。記錄結(jié)構(gòu)區(qū)包括各個(gè)字段參數(shù)，其中每個(gè)字段占32個(gè)字節(jié)。本系統(tǒng)基本表的組織形式與dhf文件組織形式相同。

　　數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要函數(shù)與普通關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)接口類似，選擇使用必要的函數(shù)可以實(shí)現(xiàn)車載導(dǎo)航所需的基本操作。實(shí)現(xiàn)通用數(shù)據(jù)庫(kù)所支持的全部操作，系統(tǒng)具備較豐富的操作功能。用戶還可開發(fā)實(shí)現(xiàn)特定功能的其他操作，作為系統(tǒng)擴(kuò)展。

4 結(jié)束語(yǔ)

　　針對(duì)嵌入式車載導(dǎo)航信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，并重點(diǎn)討論導(dǎo)航電子地圖的實(shí)現(xiàn)。利用GIS組件實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航電子地圖和導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫(kù)的傳統(tǒng)方發(fā)法，以EVC(嵌入式VC)為開發(fā)工具，設(shè)計(jì)了電子地圖矢量圖形系統(tǒng)，并自主設(shè)計(jì)能滿足車載導(dǎo)航需要的基于文件系統(tǒng)的導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。實(shí)踐表明，本文建立的導(dǎo)航電子地圖系統(tǒng)具有較強(qiáng)的靈活性和可擴(kuò)展性，能方便移植于不同的軟硬件平臺(tái)，運(yùn)行可靠，適合嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，有一定的應(yīng)用和推廣價(jià)值。