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1、一种新型的车载导航终端设计与实现 研究与设计电子测量技术 。（）一卜（）（）（；第卷第期年月 一种新型的车载导航终端设计与实现 张敬林王旭智万旺根 （上海大学通信与信息工程学院上海） 摘要：午载导航，台随着汽车的逐渐普及而越来越多的影响消费者的生活办式。本文改变传统的基于（）与半台的设计方式，没计丁一个高效只成本较低的解决方案，口在高性能。处理器与开源操作系统的平台下基于开源的图形用户接（；）、数据库、坐标转换等诸多成熟的解决方案，很好的提高了系统的性能，极人的降低，系统的成本和开发的时间。本文构架厂车载导航终端的实现框架，：最终取得了较好的演示效果。 关键词：，处理器；。操作系统；车载导航；
2、 中图分类号：文献标识码： （；，?） ：，。 ：。；。； 引言 随着汽车的迅速普及，基于卫星定位技术，地理信息系统和现代通信技术的智能导航系统在：常乍活中起着越来越重的作用。同，市面上的与车载导航系统相关的产品绝大部分是以作为操作系统，并辅以高性能处理器及对应的外设并在此基础上开发各种类型的车载终端程序。这一方面不可避免的造成严重的产品旧质化，另一方面，由于操作系统需要的授权费用和运行儒要的高配置硬件，使得系统的性价比降低。本文在综合考虑各种可能影响性能和成本的因素后，采用了开源的作为操作系统。并采用在移动通信领域广泛使用的的处理器。充分的发挥了操作系统的开源优势和高效的运行效率，并结合高性
3、能的架构处理器进行基于车载应用的导航软件开发，并最终在图形领域和最优路径算法的实现上对系统进行了优化，取得较好的实验效果。系统总体设计 如图所示，本套系统主要由软件部分和硬件部分组成。其中硬件部分主要包括信号接收大线、基带处理模块、电平转换模块、触摸屏、存储器以及串口、等外围接辅助而成。通过天线将高频信号接收，然后经过基带芯片处理后输出符合日际通标准（）的数据码流（主要含有时间、经纬度、：期、星历数据等），然后通过串几或并传输剑存储器中，处理器在操作系统的控制依照应用程序的需求完成对信号数据的自效处理和最终绘制。 软件部分主要由系统软件和用，软件构成，主要包含了与用户体验切身相关的热点查询、最
4、优路径选择、自动与半自动佗置查询与检索等车载导航需要的基本功能和多媒体视听支持与无线数据传输等辅助功能。首先，用户软件邸分即需要实现对天线接收的数据中的与地理位置、时间、相对速度等有关数据进行解算，并将解算后的数据通过坐标转换程序与实验用的矢量地图进行匹配，并 基金项目：上海巾教委。电路与系统”晕点学科建设项（）网家自然科学肇会资助项（）；上海大学研究乍创新基金资助项（） ? 张敬林等：一种新型的车栽导航终端设计与实现第期 卜？ ；车载导航软件多媒体软件：工其懒件 ，、。 ，、”，州 嵌入式璺形片，、接（） 嵌入式操作系统核 嵌入式处理器 一一一。：一。一 ， 二气竺芒牙？ 图系统总体框图 通
5、过关键信息来实现热点杏询、最优路径选择、信息提取、 更新显示等功能，并最终通过调用，系统层将数据渲染 到上并同时支持用户进行数据检索和多媒体数据处 理功能。其次，系统软件主要实现串口、触摸屏、键 盘等外设的硬件驱动，同时也包含与操作系统有关的内核 与系统引导程序的定制。在这巾，对蓝牙或等无 线传输没备的支持和对多媒体广播系统，如、 等设备的支持是系统软件设计所必须要考虑的。 最终，所有的任务信将通过基丁高性能的嵌入式处理 器的操作系统进行任务分配、涮度和运算，并最终通过可 视化方式与用户进行交互。 系统硬件部分设计 如图所示为系统的硬件结构框图。基丁这个框图 的硬件平台可以实现流畅的多媒体播放
6、（、 等）和具有较快响应速度的导航功能，同时提供较多 的外部扩展端丁以满足不用户差异性消费需求，有利于 系统的进一步升级和更新，以及开发过程中进行跟踪和调 试等需求”。 “、嚣沼。畿 ） 幽墨墨盎霉墨墨啼声 篙 二剀、 、一 啪淼芯掣 。 图系统硬件结构框图 由以上框图可以看出，系统主要由处理器、外嗣接口、 音频设备、视频设备、存储模块组成，以下将对各组成部分 进行简单的阐述。 ）处理器 处理器作为整个系统的核心，需要满足系统对多媒体 业务进行操作交互。响应地图载入、定位、绘制等高密度计 算等需求。在本系统中采用主频高达的 架构的处理器。遵从架构 指令集并采用编程模式阳，其多媒体协处理器加强
7、了无线指令来加速爵频视频等多媒体信 息处理过程，此外，这款处理器还包含片上引导和一 个尤线可信处理技术单元实现灵活的安全引导加载 特性以及丰富的外设接口支持，主要面向手持设备、， 定位系统、智能电活等应用的低功耗高性能集成芯片，在 本系统测试过程中，可以流畅播放、等视听 文件。其较高的处理器主频对高速率、大密度数据运算提 供了较好的保证。 ）存储器 系统的存储器主要包含内存和外存两部分，分别采 用了）人和的，。 一方面由于系统在运行的时候会根据任务的性质对文件 和进程进行调度从而带来的频繁的对内存读写操作。根 据测试，的内存可以在保证速度的提下尽可能的 降低成本。另一方面，在系统进行调试过程巾
8、，经常需要 将所开发的软件做成镜像集成到系统中，而用户需求的 不断增加和软件的小断完善造成镜像的文件容量的不断 增加，为了便于系统调试和尽町能的提高动态资源访问 所需要耗费的资源，采用一个较大容馈的是完全 有必要的。 ）模块：采用。公司的一模块 ，公司的模块是一个高性能、低耗电 的智慧型卫星接收引擎，采用公司没计的第三代卫 星定位接收芯片，是一个具备全方位功能。能满足专业定 位的严格要求与个人的消费需求，具有较高的性价比的产 品。具有高灵敏度、低功耗、体积小、可以最多跟踪路卫 星信号等特点，目前多用于车用导航、航海导航、自动驾驶 等产品中。 该模块输出的数据符合版本，并且输 出以符合电平的扣数
9、据格式进行数据传输。由于 在硬件系统巾采用了符合串行通信标准的接口，因 此只要通过一个点评转换芯片将，电平转换为 格式的电平就可以满足需求，在系统中，采用了 芯片来实现电平的转换。 系统软件设计 如图所爪为系统的软件框图。主要思想为，将导航 程序所需要的接口函数做成系统层，将此层集成 ? 蒸登 第卷电子测量技术 到操作系统中，然后在上层应用程序巾根据徭要调用对应的函数，所调用的函数在操作系统内核的调度下通过驱动程序访问底层硬件，将接收到的数据信息最终转换成我们所需要数据格式。然后进行进一步的处理“。软件系统主要包含以下几个部分： 图系统软件设计 矢量地图解析模块 在本系统中，采用基于欠量数据的
10、电子地冬。欠量地图采用点、线、面等基本数据将所要描述的数据进行分层，并建寺点、线、面之间建立拓扑关系用以实现项目实施过程中说需要的路径引导、规划、检索。在智能交通系统中的电子矢量地图包含了精确反应道路具体信息（形状、位置、附属信息等）的道路形状数据、包含了植被、公共场所（公园、广场等）信息的背景信息以及反应电子地图之问相互关系的拓扑数据组成。这些数据可以分成道路层、兴趣点层、文本层等数据，方便检索和实时绘制。 在系统巾，需要建寺对应的引擎，来对地图数据中的文件头、索引域，地图数据区进行解析，使得地冬在屁示的时候只需要读取那些通过数据索引区索引查找到的地图数据块“。部分代码如： ，）；地图文件表
11、示 ；地图版本； ）（）；地图大小； （）；索引区域大小； （）；城市数遗 ）；索引偏移 ；地理名称 ，；一级索引，二级索引； 导航数据解析模块 本文的模块采用（）公司推出的一模块，该模块输出的信口符合信号传输标准。该标准广泛应用丁航海、航运方面自父的数宁信号传递标准，并定义了电子信号传输所需要的传输的济议、传输数据时间，并且指明传输信息格式需要一个串行数据接。符合标准的数据主要由帧头、帧内数据和帧和帧结束符组成，不的数据帧是靠帧头信息束区分的。帧头主要有“￥”、“￥”、“（；”以及“”等，处理流程如图所示。 实现；口设置并处理模块接受数据进数据解析的部分代码如： 图，导航信号处理流程 （）
12、（”。）（）：?（，）；一； 张敬林等：一种新型的车载导航终端设计与实现第期 ； ； 一； ； （，）； （，）； （，）； 坐标系转换模块 导航电子矢域地冬的原始数据都是经纬度的坐标信息，而建寺各种比例尺的地图，需要将这些含有经纬度的球面坐标上的各点按照一定规律投影到平面上，建立地球表面和乎面上点的函数关系，即需要通过坐标转换绘制出电子地图。在软件的开发过程中，还会根据需要进行平面坐标和球面坐标进行互相转换。在本系统设计中，采用著名的开源程序进行一在坐标系下进行坐标的转换。以下交叉编译指令用来编译出可以运行在处理器平台的头文件和对应的动态库文件。 ！ 。 一 一一 一 一 下面给出了常用的实
13、现各种常用功能的接口函数阳： （，）初始化投影坐标系。 （，）实现球面坐标到平面坐标的转换。 （，）实现平面坐标到球面坐标的转换。 数据匹配和结果渲染模块 使用进行定位会存在较多的误差：例如环境因素、系统精度、地冬误差、坐标转化等可能带来的各种误差等。数据匹配是针对误差修正的软方案，其基本思想就足将车辆的定位轨迹与导航电子地冬中的道路交通网络信息联系起来，并由此确定车辆相对地图的位置和形势路线。 对于一个具有良好交互方式的用户终端，具有简洁、清晰、功能强大的图形用户界面必不町少。因此，在本系统中选择的开源版本一呻。作为图形系统，图为图形系统的架构。 。 ， ， 明鼬妇”砌一 图模块 在操作系统
14、下使用以下的编译指令可以编译出在平台下能够使用的头文件以及动态库等资源。图是在常用系统中的对软件处理并最终形成的流程图。 ！ 。 一 一 一 一 ： 程序由（）主函数入口点开始执行，然后通过调用导航层程序读取各个地图分层数据的经纬度信息，将这些数据通过（）转换成平面坐标数据存储在一个容器内部，以后每次对地图的操作都需要重读所有的节点数据，并且根据显示比例和显示坐标中心点重画整 ? 幅地图，比较所有的道路节点数据找；本幅地皋的边界即 左右位置界限，创建做菜单的对象句柄等。使用一 个消息响应叫涮函数响廊不删的消息执行小同的功能，并 最终在基于的冬形系统上实现地皋的放大和缩 小、地图的上下序彳移动、
15、杏询兴趣点、查询道路状况、查 询地标情况、测量地图：两个基点的距离并接入信号 对当的位置进行定佗、最短路径规划、设置模拟导航的起 点和重点位蹬进行模拟导航的应用。 图系统软件处珲流程图 系统演示 结论经过测试，本套系统收到了较好的实验效果。测试结 果表明，基于陔平台的导航模块具自较灵敏的反应速度， 可以满足用户的基本需求但足仍然需要进一步的改进。 此外，该平台叮以流畅的播放多媒体，诸如、 等，具有一定的现实实用价值。如图为系统的台 演示效果；图为系统导航演示效果；图是系统的多媒体 演示效果。 ?图系统乎台演示效果 网系统导航演示效果 图系统多媒体演，效果 本没汁由于在：源、台上根据需求进行了定
16、制，可以 更有效的缩减开发周期与节约成本。在试验巾，导航、台 可以较好的响应用户的品求，者如缩放、模拟导航、定位等 功能。时岛速的具有多媒体指令集的处删器也为流畅的 播放多媒体应用奠定了基础。以验证。通过剥离接几 函数构建层，将导航程序模块化，有利于系统扩展。 目丽已经在系统巾集成了多媒体播放模块，数字广播模块 等乍载娱乐终端所岳要的必要组成部分，使得平台具仃高 效、低成本、功能中富等优点，具自较好的发展前景。 感谢 本项目的完成得益丁上海市教委“电路与系统”重点 学科建设项目（）；【日家自然科学基金项几（） ）；上海大学研究牛创新基金项目（ ）的支持。 参考文献 王体昌。褚金夸饶水南基偏振光
17、传感器的组合导 航系统没汁电测量与仪器学报： 徐华中魏海年勇嵌入式系统在：载导航巾 的应用武汉大学学报：信息与管理程版? （）： （下转第页） 显而易见，为控制参数：当一时，系统在此非线性控制器的作用下由混沌运动状态进入稳定的周期一轨道，如图（）所，：；当值取一时，系统受控后仍为稳定的周期一轨道。当的取值山负变币后。即一时，控制后系统仍然足稳定的周期?轨道，对比丁冬（）和冬（），其方向发生了改变，卡图形状依然与它们相似；当是一时，受挖后系统依然是稳定的周期一运动轨道，相冬形状仍然很相似。由此可见，控制结果取决于控制强度，而与系统的初值和起控时刻无火，从而避免多种稳态解。 结论 外加耦合控制器控
18、制混沌的方法，通过改变控制器的控制参数，可以有效地控制混沌的结电路混沌系统到小同的稳定周期轨道或指定的平衡点。由于加入的控制作用很小，并没有改变原系统的动力学行为。加入控制作用后得到的是原系统同自的周期轨道，采用这种方法控制混沌，不需要改变原混沌系统的参数，易于：程实现， 采用非线性状态反馈，有效的实现了对混沌结电路的周期轨道的稳定控制。从相图中可以看，对于非线性控制器，不管系统的初值和起控时刻是否相同，只要控制强度的值根据理论分析的结果确定，则控制的结果就是唯一的，歧控制结果与系统的初值和起控时刻无关。 参考文献 （） 。： ， （）： 。（） ，（）： （），（） （）： 廖耀发，余守宪约
19、瑟犬森效应的初等阐述人学 物理，（）： 戴岭，于瑶，江洪建等约瑟夫森结非线性特性的计 算机模拟物理实验。，（）： 龚礼华一种外加耦合控制器控制混沌的方法华 中师范人学学报。，（）； 李小玲，罗晓曙，戎小戈，等利用脉冲非线性状态反 馈控制混沌科技通报，（）： 作者简介 苟向锋，粥，年月：生，博十生，副教授，主要研究方向为非线性动力学。 ： 卅，一?小“”一“”。“一州删一，一。一。一一“一”。一怕，删”。“州一一删（上接第页） 孙长清基于的嵌入式多媒体系统终端：一 设计青岛：青岛大学， 。一，： 谭林，戴瑜兴基于嵌入式的车载导航系统设计微计算机信息，： 史军良导航电子地图引擎设计与实现优秀硕士学
20、位论文全文数据库， ： ? 。： ： 瞿华山基于￥的嵌入式车载导航 平台设计与实现）上海：上海人学，： 作者简介 张敬林，男，研究生，主要研究方向为基下的嵌入式系统设计和医学图像处理。 心 口 二】 口 叩 口 瞒 一种新型的车载导航终端设计与实现 作者：张敬林， 王旭智， 万旺根， Zhang Jinglin， Wang Xuzhi， Wan Wanggen 作者单位：上海大学通信与信息工程学院,上海,200072 刊名： 电子测量技术 英文刊名：ELECTRONIC MEASUREMENT TECHNOLOGY 年，卷(期)：2022,32(12) 参考文献(10条) 1.瞿华山基于S3C
21、2410的嵌入式Linux车载导航平台设计与实现 2022 2.MiniGUI User Manual.page:45-47 3.MiniGUI Programming Guide.page:30-31 4.Cartographic Projection Procedures for the UNIX Environment.page:50-53 5.史军良导航电子地图引擎设计与实现 2022 6.谭林;戴瑜兴基于嵌入式LINUX的车载导航系统设计期刊论文-微计算机信息 2022 7.HOLUX GR-87,GPS Engine Board Users Guide Version A 8.孙长清基于PXA310的嵌入式多媒体系统终端设计 2022 9.徐华中;魏海;石勇嵌入式Linux系统在车载导航中的应用期刊论文-武汉大学学报(信息与管理工程版) 2022(02) 10.王体昌;禇金奎;饶永南基于偏振光传感器的组合导航系统设计期刊论文-电子测量与仪器学报 2022(z1)本文链接： /Periodical_dzcljs202212022.aspx