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        基于全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)的固定路線規(guī)劃系統(tǒng)的設計

        2021-09-22 06:13:48王燚堂
        電子技術與軟件工程 2021年15期
        關鍵詞:目的地頂點路線

        王燚堂

        (北京衛(wèi)生職業(yè)學院 北京市 102402)

        隨著中國社會經(jīng)濟的發(fā)展,對應線路規(guī)劃和導航的應用越來越廣泛與重要,相對固定區(qū)域內的路線規(guī)劃與導航的需求越來越多,傳統(tǒng)的人工取卡、指揮停車的模式已不能滿足人們的需求,設計一個有著廣泛應用場景的“固定路線規(guī)劃系統(tǒng)”有著現(xiàn)實應用作用,實現(xiàn)快速的路線指引與導航、出入口記錄等功能,最終實現(xiàn)無人化、智能化的趨勢發(fā)展?!肮潭肪€規(guī)劃系統(tǒng)”可實現(xiàn)特定區(qū)域內的車輛快速停車目標建議、路徑規(guī)劃及導航引導,可以大幅提高區(qū)域內的交通效率。固定路線規(guī)劃系統(tǒng)如圖1所示。

        1 系統(tǒng)功能分析

        基于衛(wèi)星定位技術的路線規(guī)劃系統(tǒng),配合輔助定位設備。對小區(qū)域內相對固定的路線進行規(guī)劃,達到指引人員、車輛、設備等運動的目標。本系統(tǒng)的設計應用為路線相對固定的小區(qū)域內,例如大型停車場、公園、智能交通場地等。系統(tǒng)設計當車輛進入某區(qū)域內時,通過有衛(wèi)星定位功能的智能設備掃描二維碼,輔助攝像頭或感應裝置等,得到當前位置信息及區(qū)域內地圖,然后在地圖內輸入需要到達的目的點或系統(tǒng)建議的目的點。系統(tǒng)根據(jù)當前位置與目的地之間的情況,規(guī)劃用時最短的路線或距離最短的路線,然后利用衛(wèi)星定位實時判斷智能設備是否移動及是否在規(guī)劃的路線上,如果偏離路線則提醒并規(guī)劃新路線。如此實時判斷,直至到達目的點。

        系統(tǒng)功能分為路線分析、路線規(guī)劃、導航引導三個主要部分。重點為路線規(guī)劃與導航,主要包括路線規(guī)劃、行進引導、規(guī)劃新路線。

        系統(tǒng)實體關系圖設計,如圖2所示。

        圖2:系統(tǒng)實體關系圖

        2 系統(tǒng)整體設計

        根據(jù)系統(tǒng)功能需求進行系統(tǒng)詳細設計,首先制作某區(qū)域內電子路網(wǎng)平面圖,并記錄各個目的地位置及坐標,建立路線導航數(shù)據(jù)庫,當智能設備掃碼后,通過自身定位系統(tǒng)與電子地圖進行匹配,識別當前位置。通過在APP內輸入目的點地址,系統(tǒng)進行路況流量判斷,判斷后,在電子地圖上對當前兩點間路線進行規(guī)劃,規(guī)劃距離最短路線或用時最短路線。在智能設備移動過程中,動態(tài)刷新當前位置及指引路線。當偏離當前路線時,進行提醒。當前位置與目的地所在位置坐標重合時,表示已經(jīng)到達目的地,結束路線導航。如圖3所示。

        圖3:路線規(guī)劃

        路線規(guī)劃是根據(jù)衛(wèi)星定位后,與電子地圖進行道路匹配,確定當前位置,然后輸入或在地圖上選擇目的地位置,當確定當前位置與目的地位置后,系統(tǒng)進行路線規(guī)劃。一般情況下的路線規(guī)劃有3種方案:路線最短;用時最短;費用最少。本系統(tǒng)優(yōu)先采用路線最短方案。

        從某一個頂點出發(fā)到達另一個頂點的所經(jīng)過的邊的權重和最小的一條路徑,稱為最短路徑。本系統(tǒng)使用Dijkstra來規(guī)劃最短路線,該算法為按路徑長度遞增的次序產(chǎn)生最短路線的算法,該算法把頂點分成兩組,第1組是已確定最短路線的節(jié)點的集合,第2組是尚未確定最短路線的節(jié)點的集合。按路線長度遞增次序逐個把第2組的頂點放到第1組中,設求從起始點到其它各頂點的最短路線。Dijkstra算法適用于求一個節(jié)點到其他節(jié)點的最短路徑,主要特點是通過廣度搜索(由近及遠、層層擴展)來遍歷其他所有需要計算花費的點的思想來解決最短路徑問題。如圖4所示。

        圖4:最短路徑

        使用回溯法,自后向前回溯。第1步,找到圖的終點E,它是最短路徑的終點。第2步,通過數(shù)據(jù)存儲表中頂點E找到對應上一最短距離C。C就為E的前置定點。第3步,通過數(shù)據(jù)存儲表中頂點找到C對應上一最短距離A。如此重復,得到原點。通過Dijkstra算法,每次找到離源點(圖4中的源點A)最近的一個頂點,然后以該頂點為中心進行擴展,最終得到源點到其余所有點的最短路徑,我們就能確定兩點之間的最短路徑了。

        根據(jù)系統(tǒng)功能設計系統(tǒng)結構如圖5所示。

        圖5:系統(tǒng)結構

        3 系統(tǒng)應用與展望

        固定區(qū)域內相對固定線路的導航,對智能交通的發(fā)展有著重要的補充作用,有效的提高了車輛的通過效率,降低了人工管理成本??梢詰糜诖笮蛦挝弧⑨t(yī)院、學校、景區(qū)、住宅區(qū)等多種場所,根據(jù)固定區(qū)域內的路線規(guī)劃導航,提高停車效率、改善停車環(huán)境,有助于車輛進出的現(xiàn)代化管理,同時對于物聯(lián)網(wǎng)技術及智慧社區(qū)的建設提供了支撐。

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