李紫艷 劉奇付

（漯河食品職業(yè)學(xué)院，河南 漯河 462300）

基于誘導(dǎo)線描畫算法的車載導(dǎo)航系統(tǒng)的研究

李紫艷 劉奇付

（漯河食品職業(yè)學(xué)院，河南 漯河 462300）

車載導(dǎo)航系統(tǒng)中，D r a w是實現(xiàn)地圖描畫和控制的主要模塊。地圖和m a r k的描畫工作都由D r a w來實現(xiàn)。具有誘導(dǎo)方向表示功能的誘導(dǎo)線，我們將其作為一種特殊的m a r k來描畫。其主要功能分為：誘導(dǎo)線的表示控制、誘導(dǎo)線的數(shù)據(jù)取得、誘導(dǎo)線的描畫實行。

車載導(dǎo)航；地圖描畫；誘導(dǎo)方向；誘導(dǎo)線

1 引言

汽車導(dǎo)航是由GPS定位功能、路徑引導(dǎo)功能，以及將信息通知給汽車司機的地圖顯示器構(gòu)成。

本文設(shè)計的汽車導(dǎo)航系統(tǒng)是由集GPS天線和接收器于一體的GPSECU，陀螺儀傳感器，車速傳感器，DVD-ROM，DVD ECU，以及導(dǎo)航ECU構(gòu)成的。定位技術(shù)使用了混合航法。這個混合導(dǎo)航法是由以下內(nèi)容構(gòu)成：

(1)使用推測航法，通過陀螺儀傳感器算出車輛的相對方位，通過車速傳感器算出距離。

(2)對照通過推測導(dǎo)航法取得的車輛軌跡和地圖DVDROM內(nèi)的道路形狀數(shù)據(jù)，求得當(dāng)前行駛中的道路，并和地圖匹配。

(3)防止車輛的軌跡和道路形狀數(shù)據(jù)之間的誤差被積累，致使當(dāng)前位置被誘導(dǎo)到錯誤的道路上。

2 功能說明

本文主要采用誘導(dǎo)線功能來滿足用戶要求，實現(xiàn)導(dǎo)航系統(tǒng)的功能。

誘導(dǎo)線的作用是在用戶設(shè)定目的地后，將現(xiàn)在地和目的地連接起來，用來提示用戶目的地在用戶的哪個方向。而這條連接線被稱為“誘導(dǎo)線”。對于誘導(dǎo)線有如下規(guī)定：

（1）誘導(dǎo)線用黃色表示，它以直線的形式描畫在地圖上；

（2）誘導(dǎo)線的長度和方向會隨著自車的行走、目的地的添加、變更和刪除而變化；

（3）用戶可以沿著誘導(dǎo)線找到目的地和自車Mark。

3 系統(tǒng)設(shè)計

3.1 模塊的劃分

描畫模塊是實現(xiàn)地圖描畫和控制的主要模塊。功能是收集、整理描畫地圖所需信息和控制地圖描畫動作。描畫模塊與外部模塊通過Message進行信息交互，當(dāng)描畫模塊接收到外部Message后，將其映射到相應(yīng)的Event。描畫任務(wù)內(nèi)部各子模塊之間的協(xié)調(diào)通過內(nèi)部Event來實現(xiàn)。描畫任務(wù)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 MapDraw模塊結(jié)構(gòu)圖

為了實現(xiàn)任務(wù)之間的通信功能，ITRON提供了郵箱，我們在程序中也是主要使用消息進行任務(wù)間的通信。但在任務(wù)內(nèi)，則采用Event調(diào)用方式。即為任務(wù)定義一個Msg到達的Event，將該任務(wù)發(fā)送消息變?yōu)镸ailBox+發(fā)送Msg到達Event。則任務(wù)可以等待Msg的到達，也可以等待其他Event,在接收到了Event后，才調(diào)用事件處理函數(shù)。

因此，誘導(dǎo)線的描畫可以作為一種Mark來進行管理，誘導(dǎo)線的生存周期與其它Mark有相似性，與目的地Mark關(guān)系緊密，在目的地存在的情況下，對誘導(dǎo)功能設(shè)定后，誘導(dǎo)線將與目的地Mark有相同的生命期。同時，目的地Mark子模塊可以提供誘導(dǎo)線所需要的描畫線端點數(shù)據(jù)。而自車的位置定位是一個單獨的模塊，我們也比較容易獲得誘導(dǎo)線的另一個端點的數(shù)據(jù)信息。

3.2 誘導(dǎo)線描畫算法

首先確定自車位置和目的地位置是否在顯示畫面上。

從描畫模塊獲取顯示畫面的兩個端點的坐標(biāo)（在此取左下點坐標(biāo)及右上點坐標(biāo)），并在模塊內(nèi)計算出自車與目的地在地圖中的坐標(biāo)，然后根據(jù)這兩個點的坐標(biāo)所定的范圍來確定自車(A)和目的地(G)是否在顯示畫面面上。

（1）兩點同時在顯示畫面中時：

將兩個點的坐標(biāo)以消息模式傳給描畫模塊，由描畫模塊描畫誘導(dǎo)線。

（2）兩點都不在顯示畫面中時：

①根據(jù)兩點坐標(biāo)計算出一條直線：ax+by+c=0；

②然后將平面對角線上兩個端點的坐標(biāo)分別代入這個直線公式，結(jié)果同時小于0或者同時大于0時，則表示誘導(dǎo)線與顯示畫面沒有相交，反之則有相交。

圖2 誘導(dǎo)線所在直線與畫面不相交示例

沒有相交：不需要畫誘導(dǎo)線。

相交：根據(jù)兩個端點坐標(biāo)和直線計算出兩個交點的坐標(biāo)，將兩交點的坐標(biāo)以消息模式傳給描畫模塊。

圖3 誘導(dǎo)線所在直線與畫面相交示例

（3）自車或者目的地有一者在畫面上時：

①根據(jù)兩點坐標(biāo)計算出一條直線：ax+by+c=0；

②然后根據(jù)四個端點的坐標(biāo)求出相交點的坐標(biāo)將兩點的坐標(biāo)以消息模式傳給描畫模塊。

圖4 誘導(dǎo)線所在直線與畫面相交示例

3.3 誘導(dǎo)線的描畫

誘導(dǎo)線的描畫是通過GuideLine_Draw()函數(shù)實現(xiàn)的，函數(shù)流程圖如圖5：

圖5 GuideLine_Draw()函數(shù)流程圖

3.4 誘導(dǎo)線描畫算法實現(xiàn)

對描畫數(shù)據(jù)有效性進行檢測，判定描畫數(shù)據(jù)的合法性，需要顯示平面的左下點坐標(biāo)和右上點坐標(biāo)，然后根據(jù)自車坐標(biāo)與目的地坐標(biāo)確定的直線與平面坐標(biāo)邊的交點獲得實際描畫線端點坐標(biāo)數(shù)據(jù)。在實際的誘導(dǎo)線描畫判定及處理過程中，我們將流程圖輸入數(shù)據(jù)判斷是否有效與誘導(dǎo)線的實行一起處理。

整個描畫模塊任務(wù)與其它任務(wù)的通信是通過消息來傳達的，然后將收到的消息映射為相應(yīng)事件來處理。所以，將誘導(dǎo)線的描畫作為一個事件，并將其放到Mark描畫模塊，我們只需要添加一個事件的消息映射，其它方面都不需要作改動，就可以完成軟件的功能擴展。

最后，經(jīng)過編碼、單體測試、集成測試和系統(tǒng)測試后，完成誘導(dǎo)線功能。

4 結(jié)束語

車載導(dǎo)航系統(tǒng)是實時嵌入式系統(tǒng)的又一成功應(yīng)用。隨著計算機的發(fā)展和應(yīng)用的普及，實時計算機系統(tǒng)已經(jīng)在工業(yè)、交通、能源、科學(xué)學(xué)習(xí)和科學(xué)實驗、國防等各個領(lǐng)域發(fā)揮著極其重要的作用。車載導(dǎo)航系統(tǒng)給人們的出行帶來各種便利，極大地改變著人們的生活方式。

[1]劉奇付，李紫艷．艦船磁定位算法實現(xiàn)及計算分析[J]．艦船科學(xué)技術(shù)，2 0 16，3 8(2)：10 7-110．

[2]李紫艷，劉奇付．基于VT K的圖像可視化研究[J]．信息系統(tǒng)工程，2 0 14(7)：13 6-13 8．

Research of Vehicle Navigation System Based on Induced Wire Drawing

Li Ziyan Liu Qifu
(Luohe Food Vocational College,Luohe 462300,Henan)

In vehicle navigation system,Draw is the main part of the map drawing and control.Map and mark drawing is realized by Draw.The induced wire shows the direction.We use it as a special mark drawing.Its main functions are induced wire control,data acquisition of induced wire and induced wire drawing practice.

vehicle navigation;map drawing;induced orientation;induced wire

U495

A

1008-6609(2016)11-0032-03

李紫艷（19 79-），女，河南漯河人，碩士，高校講師，研究方向為軟件技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)。

漯河食品職業(yè)學(xué)院2 0 15年重點科研攻關(guān)項目，項目編號：2 0 150 2 0 10。