孫健

摘要： 本文主要介紹了一種基于GPS技術(shù)和電子海圖進(jìn)行結(jié)合并且導(dǎo)入現(xiàn)有嵌入式Linux導(dǎo)航圖的船舶導(dǎo)航系統(tǒng)，并且討論了船舶導(dǎo)航基于電子海圖數(shù)據(jù)的預(yù)處理及相關(guān)專業(yè)技術(shù)存在的問題，并針對(duì)目前的技術(shù)問題提出相應(yīng)的解決方案。

關(guān)鍵詞： GPS;船舶導(dǎo)航;電子海圖;嵌入式;Linux

中圖分類號(hào)： U666?? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A?? ?文章編號(hào)： 1672-9129（2018）09-0080-01

Absrtact： ?this paper mainly introduces a ship navigation system based on GPS technology and electronic chart， which can import the existing embedded Linux navigation chart. The problems of ship navigation based on electronic chart data preprocessing and related professional technology are discussed， and the corresponding solutions to the current technical problems are put forward.

Keywords： GPS;ship navigation;electronic chart;embedded Linux

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，與科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，人們的足跡也從陸地逐漸擴(kuò)展到海洋上，因此船舶運(yùn)行就顯得尤為重要。在船舶的安全運(yùn)行中，導(dǎo)航成為其控制方向的核心技術(shù)備受人們關(guān)注，而以GPS和電子海圖為技術(shù)核心的船舶導(dǎo)航系統(tǒng)，能夠?yàn)榇疤峁┍貍涞暮D、風(fēng)向、風(fēng)力等各方面因素，因此在全世界的船舶業(yè)得到非常廣泛的應(yīng)用，極大的提升了船舶出海的安全性，并且為全部導(dǎo)航技術(shù)開拓了新領(lǐng)域。

就目前船舶導(dǎo)航系統(tǒng)而言，大概分為三類，即PC系統(tǒng)/單片機(jī)系統(tǒng)及嵌入式系統(tǒng)，通過以上三種方式來實(shí)現(xiàn)船舶的導(dǎo)航系統(tǒng)。PC船舶導(dǎo)航系統(tǒng)采用的是windows環(huán)境下的GPS系統(tǒng)，其系統(tǒng)具有較高的功能豐富性、響應(yīng)速度較快、人機(jī)互交界面設(shè)計(jì)優(yōu)化等特點(diǎn)，但因?yàn)槠湓O(shè)計(jì)成本較高、集成圖像能力較差的缺點(diǎn)，不適合作為專業(yè)的導(dǎo)航使用。單片機(jī)電子海圖應(yīng)用主要是，對(duì)于處理器CPU要求較高，并且能夠傳輸?shù)男畔⒂邢?，支持網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)代化的導(dǎo)航較為困難，并且將圖像界面轉(zhuǎn)化為用戶使用界面系統(tǒng)還不成熟，近年來已經(jīng)逐步被人們所拋棄。而嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，電子海圖應(yīng)用有了非常廣闊的選擇，在嵌入式32位處理系統(tǒng)時(shí)能夠保證其實(shí)現(xiàn)集成度較高，硬件成本低等特點(diǎn)，近幾年來在更多的系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，并且在其軟件相對(duì)開發(fā)過程中，語(yǔ)言環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定，能夠提供較為穩(wěn)定的導(dǎo)航服務(wù)而備受人們喜歡。

1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)與軟件開發(fā)平臺(tái)

該嵌入式系統(tǒng)整體分為以下幾部分：系船舶導(dǎo)航軟件處理系統(tǒng)、圖形庫(kù)系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)內(nèi)核、嵌入式處理器等，其中嵌入式處理器的組成包括嵌入式處理核其具有75兆赫茲的頻率，能夠具有非常強(qiáng)大的數(shù)字處理功能，并且通過通信技術(shù)對(duì)其進(jìn)行項(xiàng)目?jī)?yōu)化來確保其能夠完成航海過程中的導(dǎo)航任務(wù)。在對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理時(shí)，所有的信息將通過液晶顯示屏向使用者展示出來，同時(shí)外接鍵盤鼠標(biāo)能夠?qū)ζ渲械年P(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行定點(diǎn)標(biāo)注。該操作系統(tǒng)是基于c++語(yǔ)言環(huán)境下進(jìn)行開發(fā)的，該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于將其移植到不同的平臺(tái)，是能夠與不同平臺(tái)有良好的兼容性，采用c++語(yǔ)言對(duì)其進(jìn)行編程能夠?yàn)槠湓O(shè)定特殊信號(hào)，并且當(dāng)面向相關(guān)使用者，是能夠以非常良好的用戶界面展現(xiàn)在使用者面前，具有簡(jiǎn)單操作易上手的特點(diǎn)。并且該系統(tǒng)有16種國(guó)家語(yǔ)言的版本，能夠供不同國(guó)籍的船員進(jìn)行操作。該系統(tǒng)從全球GPS定位系統(tǒng)的失量圖中進(jìn)行圖庫(kù)的建立，保證了地圖的準(zhǔn)確性，同時(shí)還能通過鼠標(biāo)操作確保海圖的精確度，并且?guī)椭瑔T進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)查詢時(shí)，能夠做到簡(jiǎn)單迅速反應(yīng)。

2 電子海圖數(shù)據(jù)處理

因?yàn)樵摯皩?dǎo)航系統(tǒng)具有良好的兼容性和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存功能，可以將現(xiàn)有的多種海圖保存在同一張圖像上，進(jìn)行不同的疊加對(duì)數(shù)據(jù)源文件進(jìn)行比例尺、基準(zhǔn)經(jīng)緯度等相關(guān)信息的換算，能夠?qū)⑺械膱D層文件整合到同一張圖形中，既在搜索過程中能夠起到了簡(jiǎn)明扼要及時(shí)反饋的目標(biāo)。其中包含多種要素能夠及時(shí)進(jìn)行在菜單欄的快捷搜索。在一幅船舶導(dǎo)航海圖中大概包括130多個(gè)文件，每個(gè)文件中又包括260多兆的字節(jié)，因此在嵌入式系統(tǒng)中其儲(chǔ)存空間要比PC機(jī)和單片機(jī)要大的多，以提高通過對(duì)圖片的壓縮和簡(jiǎn)化，能夠提升其反應(yīng)速度。同時(shí)由于該設(shè)計(jì)趨于人性化，因此在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)界面用戶界面時(shí)，對(duì)其進(jìn)行操作具有保留路徑和對(duì)管理航線的功能。并且能夠?qū)︼L(fēng)速、風(fēng)向、雨季天氣等信息進(jìn)行自動(dòng)收集，進(jìn)行分析并提出合理化的航行路線，避免能遇到極端惡劣天氣，提高了船舶在運(yùn)行過程中的安全性。

3 系統(tǒng)算法分析

因?yàn)樵撓到y(tǒng)是基于c++語(yǔ)言環(huán)境下所作出的系統(tǒng)編程，因此該系統(tǒng)具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力。能夠?qū)τ诤D算法模塊進(jìn)行定點(diǎn)編程，實(shí)現(xiàn)各種算法的相互轉(zhuǎn)化，例如將地圖坐標(biāo)、摩卡投影坐標(biāo)及屏幕坐標(biāo)之間進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換，點(diǎn)與點(diǎn)、點(diǎn)與線點(diǎn)、線段長(zhǎng)度、多邊形周長(zhǎng)等問題，在圖像上的體現(xiàn)，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化和實(shí)時(shí)變化性，為船舶的導(dǎo)航提供了更加科學(xué)的數(shù)據(jù)支持。

4 小結(jié)

隨著我國(guó)衛(wèi)星及航天技術(shù)的不斷發(fā)展，導(dǎo)航的技術(shù)也會(huì)隨之豐富，嵌入式船舶導(dǎo)航技術(shù)也會(huì)隨之進(jìn)行不斷的技術(shù)革新。相信在不久的將來，船舶導(dǎo)航系統(tǒng)的構(gòu)建將會(huì)有更多的選擇。本文提供了一種基于GPS和電子海圖的嵌入式船舶導(dǎo)航系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有海圖查詢、航行管理、規(guī)劃航線、預(yù)測(cè)天氣信息等豐富的功能，并且因?yàn)槠湫詢r(jià)比較高、操作簡(jiǎn)便、反應(yīng)迅速、兼容性較好等特點(diǎn)，在船舶導(dǎo)航業(yè)具有非常廣泛的應(yīng)用。

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