如何开发定位导航系统？

<P align=center><b>如何开发定位导航系统？</b>
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　作者：公安部第一研究所</P>
<TABLE cellSpacing=1 cellPadding=1 width=517 bgColor=#999999 border=0>

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<TD class=main width=513 bgColor=#e9e9e9 height=83>
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<TABLE height=81 cellSpacing=0 cellPadding=0 width=489 border=0>

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<TD class=main width=489 height=81>　　随着嵌入式设备的发展，GIS逐步进入PC发展阶段，嵌入式GIS应用不断增加，迫切需要基础性开发平台，嵌入式GIS是满足这一市场需求的基础性软件，利用它可以为嵌入式设备快速地开发和构建各种GIS/GPS应用系统，如PDA上的GIS应用和卫星导航终端应用等……</TD></TR></TABLE></DIV></TD></TR></TABLE>
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　　随着科技的发展，移动技术的不断成熟，定位导航应用开辟了一个重要的新兴市场。据欧盟预测，到2008年左右，定位导航服务占据卫星定位应用的70％。为适应这一趋势，我们承担了国家“十五”攻关项目：车载定位导航信息装置的开发，该系统在充分利用现有GPS定位系统的基础上，融合多种空间定位技术，兼容多种用户终端，成为面向超大规模用户群的定位导航设备。目前，车载信息设备在我国是最主要的卫星导航应用领域，用户数量最大。所以，本项目的实施将会带动我国卫星导航应用产业的发展。随着社会信息化发展的不断深入，车辆对车载信息设备的需求也越来越迫切，通过车载信息设备向客户提供越来越多的综合信息服务将是社会信息化的一个组成部分，是一个很有发展前途的新领域。


<b>1、关键技术</b>

　　车载定位导航信息装置所采用的技术包括：智能交通系统技术（ITS）全球卫星定位技术（GPS）、移动通讯技术（GSM、GPRS、CDMA等）)、地理信息系统技术（GIS），嵌入式技术、互联网（IE）与数据处理技术等，由于这些关键技术大都为发展迅速的高新技术，所以定位导航系统的发展也始终处在飞速发展之中。
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<FONT size=2>1.1智能交通系统（IT）

　　将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、电子控制技术以及计算机处理技术等应用于传统的道路交通系统，建立起一个安全、快速、舒适、高效、环保的交通运输和管理系统。它可以充分发挥出现有交通基础设施潜力，改善交通安全，提高运输效率和经济效益。

　　1.2地理信息系统（GIS）

　　GIS是ITS应用的重要支撑平台。它是采集、处理、分析、表现和存储管理与空间地理信息有关的空间信息系统，它与其它信息系统的主要区别是其空间特性。GIS在各种信息处理、分析和决策支持系统中得到了广泛的应用。地理信息系统所特有的对空间数据描述与组织的数据模型、空间数据分析算法、多尺度多时态多种信息源的集成显示与存储管理，以及支持网络信息发布功能，都为智能交通，车辆导航提供了技术支持。

　　1.3全球卫星定位技术（GPS）

　　GPS定位技术是一种最直接、最经济、最可靠和最成熟的技术，随着卫星定位系统技术的发展和各种政策、措施的推进，使得民用定位、测速、时间精度得到改善。借助于GIS技术，可得到车辆在三维空间中的运动轨迹，即所谓四维航迹，不但可准确获得车辆的准确位置，还可得到车辆的速度、运动方向等数据，为交通运输管理提供了动态监测和导航的工具，是智能交通的重要组成部分。

　　1.4GPRS技术

　　GPRS是通用分组无线业务（General Packet Radio Service）的英文简称，是在现有GSM系统上发展出来的一种新的承载业务，目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务。GPRS是介于第二代和第三代之间的一种技术，通常称为2.5G，因为它是一个混合体，采用TDMA方式传输语音，采用分组的方式传输数据。

　　1.5嵌入式系统及嵌入式操作系统

　　嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。

　　嵌入式操作系统是嵌入式产品的核心。如果说PC机的发展带动了整个桌面软件的发展，那么嵌入式产品的广泛普及必将为嵌入式软件产业的蓬勃发展提供无穷的推动力。从八十年代起，国际上就有一些IT组织、公司，开始进行商用嵌入式系统和嵌入式操作系统的研发。这其中涌现了一些著名的嵌入式操作系统：如Windows CE，VxWorks，pSOS，Palm OS等。

　　Microsoft Windows CE是从整体上为有限资源的平台设计的多线程、完整优先权、多任务的操作系统。它的模块化设计允许它对从掌上电脑到专用工业控制器用户的电子设备进行定制。操作系统的基本内核需要至少200K的ROM。

　　还有的操作系统是高性能的实时操作系统，专为嵌入式微处理器设计，提供一个完全多任务环境，在定制的或是商业化的硬件上提供高性能和高可靠性。可以让开发者根据操作系统的功能和内存需求定制成每一个应用所需的系统。开发者可以利用它来实现从简单的单个独立设备到复杂的、网络化的多处理器系统。

　　1.6 嵌入式地理信息系统

　　随着嵌入式设备的发展，GIS逐步进入PC发展阶段，嵌入式GIS应用不断增加，迫切需要基础性开发平台，嵌入式GIS是满足这一市场需求的基础性软件，利用它可以为嵌入式设备快速地开发和构建各种GIS/GPS应用系统，如PDA上的GIS应用和卫星导航终端应用等。嵌入式GIS功能强大，性能卓越，可广泛应用于通讯、测量、交通、军事、消防、医疗等多种领域，是开发嵌入式GIS应用、GPS前端产品和位置服务（LBS）的理想选择。

　　北京超图地理信息技术有限公司推出的eSuperMap可以全面满足各类嵌入式GIS应用的需要，该产品结构清晰，功能强大，二次开发灵活。除地图放大、缩小、漫游等常规的GIS功能外，还具有许多特色功能，例如地图旋转、路径分析和自动导航等。二次开发商或最终用户可以用它快速构建具有自己特色的GIS应用系统，如PDA电子地图、车载GPS导航产品、机顶盒电子地图等。

　　特别指出的是，与国内外同类嵌入式电子地图类产品相比，eSuperMap是目前市场第一款真正意义的嵌入式GIS开发平台，目前市场上的嵌入式GIS产品主要为GIS嵌入式应用，功能不强的同时而且用户不能进行自己的扩充和定制，相对这些应用eSuperMap在提供强大GIS功能同时，给予了用户开发自己专用嵌入式GIS系统的方便，所以eSuperMap的推出可以说是对嵌入式GIS市场一次全新的产品革新，使用户第一次可以很轻松地建立自己的嵌入式GIS系统。eSuperMap还具有占用资源少、运行速度快、适应硬件范围广等众多优点。

</FONT><P><FONT size=2><b>2、基于eSuperMap 软件开发平台的导航系统
</b>
　　经过市场调研，我们对国内外几家主要GIS开发商的嵌入式GIS平台行了比较，最后选中了北京超图地理信息技术有限公司的eSuperMap。

　　2.1系统体系结构

　　从图1所示的系统体系结构可以看出，系统结构紧凑、精炼，适合在资源紧缺的嵌入式设备上使用，它把图形数据及其属性数据、地图数据、符号库、线型库整合到一个文件中，进行一体化管理。文件紧凑，逻辑结构清晰，方便管理，而且不依赖于任何数据库技术，可移植性强。通过对不同的操作系统SDK的编译，能产生不同的静态和动态库与之相对应。

　　目前我们已将eSuperMap与三种不同的SDK进行编译，分别生成了各自的动态连接库和静态连接库。利用类库提供的数据组织/数据访问相关类、基本地图实体的几何相关类、地图显示与操作类、路径分析与自导航类、GPS 应用相关类，地图投影相关类完成了地图放大、缩小、平移、地图旋转、专题地图制作、地图投影、GPS接收、最佳/最短路径分析、移动导航、查询分析（图文互查/缓冲分析）等功能。系统支持复杂线型、支持矢量符号和栅格符号、支持文字注释以固定大小、固定颜色显示、支持数据加密保护功能等等。

　　系统层次关系清晰、结构简练、容易理解、开发灵活，此外还支持eMbedded Visual C++等开发工具，代码效率高。
</FONT></P><P align=center><FONT size=2><img src="http://www.gisforum.net/magazine/images/picgcyy01.gif"></FONT></P><P>

<FONT size=2>　　2.2导航系统开发环境

　　开发嵌入式地理信息系统，主要用于具有内存小、存储空间小特点的车载信息装置。开发所使用的软硬件环境为：

</FONT><FONT color=#0066ff size=1>　　</FONT><FONT color=#0066ff size=1>◆</FONT><FONT size=2> 软件环境：Windows 2000 Sever ；Microsoft eMbedded Visual C++ 4.0；嵌入式设备的STANDARD SDK（软件模拟仿真器）；eSuperMap开发平台、SuperMap格式地图。

</FONT><FONT color=#0066ff size=1>　　</FONT><FONT color=#0066ff size=1>◆</FONT><FONT size=2> 硬件环境：联想开天4600微型计算机；基于研华主板的定制嵌入式设备，GPS接收装置，GSM、GPRS通讯模块。如图2所示。</FONT></P><P align=center><FONT size=2><img src="http://www.gisforum.net/magazine/images/picgcyy01.jpg"></FONT></P><P><FONT size=2>2.3系统主要功能

　（1）显示矢量地图的功能：有完善的图形操作功能如放大、缩小、漫游，地图显示、根据比例尺动态切换图层的显示状态等；

　（2）本地信息查询功能：通过在图上点击图对象，查询显示属性信息；根据属性条件查询图上实体目标；根据空间条件查询图上实体，如某一区域范围内的单位、道路等。

　（3）地图量算功能：地图的运算包括点、线、面实体缓冲区分析，距离和面积量算（量算时提供精确的捕捉功能）。

　（4）设置图形旋转功能：按照司机开车的习惯，可始终保持行驶车方向指向上方，地图随运行方向任意角度旋转，也可指定任意角度旋转地图。

　（5）移动目标相关信息显示：移动目标运动时，在状态栏不断给出所处位置的相关信息，如速度、方向、地图视野范围、时间，及与GSM、GPRS GPS的连接状态等。

　（6）实时信息显示：将获取的定位信息、轨迹信息、车辆的简单信息（车牌号）显示在以矢量地图为背景的显示屏上。这些信息可通过设置指定显示哪些，不显示哪些。

　（7）轨迹显示、存储、历史轨迹回放显示功能：跟踪时可存储行驶轨迹并可回放显示。

　（8）最佳路径运算、显示功能：通过点击屏幕或输入地名，确定起点（或以当前GPS定位信息为起点）和终点，进行起点到终点的路径运算。并将所通过的道路高亮显示在地图上。

　（9）交通导航语音提示功能：当移动目标行驶在路口时，系统具有语音提示的道路自动引导功能。

　（10）接收由中心发送的导航、通知等文字信息，在任何时间只要接收到短信均应及时提醒用户，发出声音或其他提示。

　（11）GPS启动/停止功能：连接/断开GPS设备（支持NMEA0183协议），快速显示动态目标（GPS 点）的经纬度信息，以确定GPS工作是否正常。记录运动轨迹到本地简化的数据库中。

　（12）GPS信号的接收：通过串口直接接收从GPS装置得到的信息，或通过无线网等接收中心发送来的GPS实时信息。

　（13）移动数据终端的功能：可以通过无线传输系统访问和下载存储在远程监控中心的地图数据。对各种数据可进行查询提交。从监控中心获取所需要的结果

　（14）INTERNET 上网功能：能通过GPRS上网进行浏览和信息查询，能显示中心发来的各种信息。

　（15）车载信息装置各种参数设置功能：如设置GPS参数、中心ID、自检间隔、短信中心号、监听电话号等。对设置了的参数能进行返回检验。

　（16）GSM信号的发送：通过串口GSM摸块将报警信息和其他信息传送到车主的手机上和运营监控中心。

　（17）监控中心命令接受，可接受由监控中心发来的跟踪、停止跟踪、寻址超限区报警等命令，将命令对应的信息发送给中心。

　（18）定时向监控中心发送自检状态命令。对中心要求的各种信息（自检间隔，超限区范围）给与回应。
</FONT></P><P><FONT size=2><b>3、结语
</b>
　　车载导航信息设备的发展趋势是集车辆监控调度和车辆导航于一体的车载信息系统；车辆监控调度系统的发展趋势是由功能单一型、区域型向网络化服务型、大范围乃至全国联网发展；随着我国GPRS和CDMA系统的相继开通和完善，系统的数据传输速率也向高速发展，由此可见车载导航的发展具有巨大的潜能和诱人的前景。</FONT>

</P>

<P>好</P><img src="images/post/smile/dvbbs/em07.gif" />

<P>顶啊！ 车载导航仪酷比了。
</P>

如何获取车辆的位置？即车辆是通过什么将位置信息发射回监控中心？

<DIV class=quote><B>以下是引用<I>mwmsa</I>在2005-1-27 14:40:37的发言：</B>
如何获取车辆的位置？即车辆是通过什么将位置信息发射回监控中心？</DIV>
<P>移动通讯技术（GSM、GPRS、CDMA等）)</P>

谢谢友情提供！

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