基于QTE的嵌入式GPS_GIS车载导航系统设计与实现

1、洳专：、硕士学位论文丫浙江大学硕士毕业论文摘要摘要本文研究和设计的基于的嵌入式车载导航系统利用全球定位系统实现对车辆的实时自主定位功能，同时与地理信息系统相结合，配合城市电子地图，实时为车辆提供导航信息。针对市场上车载导航系统价格昂贵的特点，本嵌入式车载导航系统核心硬件采用高性价比的￥芯片，设计软件采用开源系统和，并且专门为嵌入式导航系统设计了一种地理信息系统，旨在提供一种廉价、实用的车载导航系统。论文首先介绍了车载导航的背景，以及目前国内外的发展状况，并对导航系统所采用的软硬件平台进行了分析和选择。论文的重点内容是基于操作系统和的导航系统应用软件设计。从分析整个软件的功能框架入手，根据这个框

2、架，应用软件需要解决三大方面难题，即系统开发、最短路径算法设计以及图形用户界面设计。对于小型嵌入式系统开发，本文首先介绍了基于！的地图数据库访问工具类设计，然后在讨论了矢量电子地图格式和投影坐标变换的基础上，详细地阐述了矢量电子地图的绘制方法，最后设计和实现了系统的缩放、漫游和测距等基本功能；最短路径算法部分，首先重点解决了城市道路网的矢量地图表达、网络拓扑结构的提取和构建等关键问题，然后在分析经典的最短路算法原理及优缺点基础上，提出了一种使用二叉堆优化的启发式搜索算法，最后对它进行了设计和实现，经过实际电子地图和简单网络测试，该算法的速度和效率比最短路径算法都有明显的提高：图形用户界面编程也

3、是非常重要的一部分，本文详细介绍了整个设计过程，从开发环境的建立、编程到用户界面的设计实现。最后，文章对嵌入式车载导航系统的改进与升级做了展望。关键字：、，车载导航，最短路径算法，电子地图丫浙江大学硕士毕业论文，（）（）（），姐，￥，孤：，曲臼，船。锄砖呻，：，糟，目恤，瑚“，砸她删，自扫，：，一丫浙江大学硕士毕业论文第一章绪论第一章绪论【摘要】本章主要介绍了车载导航系统研究意义、发展历程以及国内外发展状况。最后给出了课题的主要研究内容以及论文章节安排。引言自上世纪六十年代开始，许多国家就开始了对导航和定位技术的研究。开始初期，这些研究主要用于军事目的，如导航系统就是冷战时期的产物。但是随着现

4、代技术的不断发展，定位导航系统开始向小型化、低廉化方向发展，同时也开始由原来的军用逐步转化成民用。从最初简单的定位设备，到现在车载导航定位系统，导航定位技术已经越来越成熟。车辆导航定位也由原来简单的航位推算系统、惯性导航系统转化成现在应用广泛的导航系统。自从年由美国国防部发布系统以来，导航技术在民用市场的发展速度远远超出了系统设计者的想象，尤其是近些年，随着微电子技术的迅速发展和的芯片制造成本迅速下降，导航技术的应用己经扩展到各个领域。随着地理信息系统、信息技术和通信技术的发展，以导航和地图数据匹配技术为基础的汽车导航产品开始进入市场，并高速增长，目前己成为最大的消费市场。随着俄罗斯的系统和欧

5、盟伽利略系统的不断开发和完善，加上中国自己的北斗定位系统开发，导航产品的成本也必将越来越低，市场也将越来越广泛】国内外研究现状嵌入式车载导航系统是集卫星定位技术（）、她理信息系统（）、嵌入式技术、通信技术等为一体的综合应用系统。该系统以接收机为地面接收系统，城市电子地图为基础数据库，以实时操作系统、可视化开发语言、软件为开发平台，并通过或者无线通信模块来获得实时路况信息，只需司机给出一些简单的指令，就可通过系统的协同工作来显示城市电子地图和车辆所在位置，并且可以实时地规划出一条最佳旅行代价路线。车载导航系统一经问世，即显示出强大的生命力和广阔的应用前景，并产生了巨大的社会和经济效益。由于巨大的

6、市场潜力和不可估量的发展前景，日本几乎所有的汽车生产厂家都参加了这一高科技角逐。车辆导航系统最早是在日丫浙江大学硕士毕业论文第一章绪论本独树一帜地发展起来的，接着欧洲也开始大规模地出现爆发性的增长，来势比日本启动时还猛，而且北美又紧追其后，很快出现了产业化发展势头。而更值得人们一提的是出现了一种新产品：车辆信息系统，它实际上把车辆的导航和监控功能合二为一，最简捷的方法是利用、（或）和相结合，既利用车载电子地图进行自主导航，也能利用无线移动通信系统与控制中心或其它信息服务部门实现双向通信。导航系统的发展经过了一段比较长的时期，从开始的航位推算系统、惯性导航系统到现代化的导航系统，导航功能已经越来

7、越强大，精度也越来越高。下面简单介绍一下导航系统发展历程中的各种导航系统。早期船员们常常通过船只的已知航向和速度，然后利用数学公式来推算出自己船只的当前位置，这种技术称为估计推算法（），它的现代定义由提出，称为航位推算（，），是一种非常原始的自主式车辆定位系统。该系统定义为从一个已知的坐标位置开始根据运动载体在该点的航向航速和航行时间推算下一时刻的坐标位置的导航过程。通常来说，航位推算系统是利用罗盘仪、速率仪、里程仪等传感器测量运动车辆的行驶距离、速度和方位，然后通过数学计算来获得当前的位置。它在运行的短时间内精度较高，并且可以实现车辆的自主导航。但是它需要车辆原始位置的注入，而惯性器件的漂移

8、误差将随着时间的推移逐步累积，随着推算时间的延长推算准确性就会降低。因此系统不能长时间单独使用【】。导航系统发展到中期段出现了惯性导航系统（，），它是一种不依赖任何外界信息，不受天然和人为的干扰，完全依靠自身的惯性敏感元器件测量导航系统参数的系统，是一种完全自主式导航系统。但是它和航位推算系统一样，在长时间工作以后，会产生不同程度的误差累积，因而需要增加其它的辅助定位才能准确完成任务，并且该系统造价比较高，一般不适用于普通的车辆导航系统。全球定位系统（，）是美国从上世纪年代开始研制，历时年，耗资近亿美元的第二代卫星导航系统。其特点是全天候、高精度，是迄今为止最好的导航定位系统。该系统具有在海、

9、陆、空进行全方位实时导航与定位的功能，已经发展成为应用最广泛、最实效的全球导航系统羽。导航技术使用非常方便，一般只需要一个接收器就能够在汽车、飞机、丫浙江大学硕士毕业论文第一章绪论轮船中使用上导航系统了。系统起初是由美国海陆空三军共同研制开发的，因此在军用上导航定位精度非常高，而在民用上却受到了非常大的限制。自从美国自年取消了选择可用性（）技术之后，目前民用的精度得到了大大的提高，定位精度已经达到左右。但是同样有其自身的缺陷，由于它是一种无线电卫星导航系统，需要至少观测到四颗卫星才能确定车辆的准确位置，也就是说需要车辆本身有对卫星的直接可观测性，因此当汽车行驶在高楼区、涵洞等地方时可能导致信号

10、的暂时中断，从而暂时的失去导航定位能力。在车辆导航系统中，电子地图是除了车辆定位导航设备之外的最基本和最重要的组成部分，因为车辆导航系统中的绝大部分的功能，例如车辆的位置信息、最优路径信息以及各种查询功能等，都需要在电子地图上加以显示，因此高质量的电子地图以及操作显示电子地图的软件，就成为车辆导航系统成功与否的关键】。条件下的电子地图数据库为车辆导航系统提供了存放和管理导航信息的一个可视化载体。在车辆导航系统中的应用研究将会成为智能运输系统的发展方向之一。目前应用车载导航系统大致有三种方案：电子地图（）、航位推算（）、航位推算电子地图（）。第一种方案系统结构简单只需要接收机和电子地图就可以构成

11、，因此成本较低，但是系统在信号丢失时无法正常工作，使得系统的可靠性降低。系统可靠性得到提高，但是车辆无法利用电子地图匹配技术对定位信息和航位推算的定位信息作进一步校正和显示，因此一般不采用这种系统。偶系统，不但具有较高的可靠性，而且在使用相对较低成本的基础上能够获得较高的定位与导航精度，因此它是陆地车辆导航采用的一种较佳方案。但是由于第一种方案比较简便实用，以及抗干扰性能的提高，目前仍是陆地车辆导航采用的主要方案之一。本文首先设计处理和操作电子地图的系统，然后再结合定位系统，旨在设计一种低成本、高实用性的车辆导航定位系统。本系统还能够直接接上模块，通过无线网络从道路监控中心获得实时的路况信息，

12、形成一个智能化车载导航系统。丫浙江大学硕士毕业论文嵌入式导航系统基本理论第一章绪论所谓嵌入式系统（）就是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适用于系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统，主要由硬件和软件两大部分组成。硬件部分包括微处理器、存储器及外设器件和端、图形控制器等；软件部分大致包括操作系统软件（一般要求实时和多任务操作）和应用程序编程软件。在系统设计的时候，设计人员有时会把这两种软件组合在一起嘲。目前，嵌入式系统的应用领域非常广泛，已经成为当今时代热门技术之一，它的应用涉及到移动计算平台（）、家庭信息环境（数字电视）、通讯计算平台（媒体手机）、车载计算

13、平台（导航仪）、智能商业设备（机）、电子商务平台（智能卡）和信息家电等，还可广泛应用于与相联接的一切接入设备。嵌入式操作系统及其应用软件的共同特点是：）软件要求固化存储在存储器芯片或单片机本身中，而不是存储于磁盘等载体中，近年随着技术广泛应用和卡的普及，嵌入式系统也越来越多的与这些存储设备关联在一起；）软件代码要求高质量、高可靠性来保证嵌入式设备的正常运转；）系统软件的高实时性和多任务操作要求。信息技术日新月异的发展，使嵌入式导航系统研制和应用需要的各种设备和相关技术日渐成熟和完善。各种掌上电脑产品的推出，实时嵌入式操作的频频出现，微型嵌入式技术、卫星定位技术、无线通信、卫星通信技术的日趋成熟

14、并进入实用化阶段，使嵌入式的设计与实用化所要求的关键技术已经得到了解决【。本文所设计的基于的嵌入式车载导航系统是将技术、技术、矢量电子地图技术、无线通信技术与嵌入式操作系统结合起来。在该导航系统中利用了的全天候覆盖连续性、定位高精度性、强抗干扰能力、高保密性等优点，加上由矢量电子地图提供的比较精确的城市交通信息，最终结合操作系统和无线通信技术等，使得本文所设计出的导航系统具有成本低、体积小、可靠性高等特点，从而充分满足了车载导航环境的要求。技术，即全球定位系统（），是美国开发研制的迄今为止最好的应用最广泛的第二代卫星导航系统。丫浙江大学硕士毕业论文第一章绪论系统实际需要三部分组成，即空间部分、

15、地面监控部分和用户设备部分。空间部分是指工作卫星星座，由颗卫星组成，其中颗工作卫星，颗备用卫星，均匀分布在个轨道上，并且进行特定的时空配置，最终保证地球上任何地点、任何时刻均能至少观测到颗卫星，从而满足地面用户实时全天候的精密导航和定位服务。空间部分主要功能是接收地面指令、给用户发送导航电文和提供精密的时间标准。地面监控部分由个主控站、个注入站、个监控站组成，主要任务是：给系统提供时间标准、调整轨道卫星偏差、监控系统运行情况并进行调整。用户设备部分就是接收机，主要功能是接收卫星发射导航电文，经过精密的数据处理和加工实现准确的导航和定位。自从年美国取消了选择可用性（）技术之后，目前民用的精度得到

16、了大大的提高，定位精度已经达到米左右。近年美国为了开发的商业潜力，又对系统进行了一系列的更新，如：增强民用信号、采用更加稳定的频段和提高抗干扰能力等。使得的民用市场又得到了大大的拓广，虽然受到来自如欧盟的伽利略系统、俄罗斯的系统的冲击，但其垄断地位一时还是难以打破。棚谜，即地理信息系统（删），是一种基于计算机的可以对地理信息进行成图和分析的工具。技术把地图这种独特的视觉化效果、地理分析功能和一般的数据库操作（例如查询和统计分析等）集成在一起。本文针对电子地图在嵌入式设备中的应用，设计了一种小型的基于饥妇习和的地理信息系统，本文称为系统，它主要实现电子地图的数据读取、描绘、检索、漫游、放大和缩小

17、等基本功能。地理信息系统外观上，表现为计算机软件系统：其内涵却是由计算机程序和地理数据组织而成的地理空间信息模型，一个逻辑上缩小的、高度信息化的地理系统，从视觉上、计量上和逻辑上对地理信息系统的功能进行模拟，信息的流动及其结果完全由计算机程序的运行和数据的仿真来实现。电子地图技术电子地图是将传统的字纸地图进行数字化，可以方便的实现地图的检索、管理、放大缩小等一系列功能，为导航提供了最有力的支持。丫浙江大学硕士毕业论文第一章绪论电子地图按照数据存储方式，可以分为栅格电子地图、矢量电子地图等。矢量电子地图是以矢量图形式存储的电子地图，矢量图也叫面向对象绘图，是用数学方式描述的曲线及曲线围成的色块制

18、作的图形，在计算机内部表示成一系列的数值而不是像素点，这些值决定了图形如何在屏幕上显示。因此矢量电子地图最大的优势在于可以自由地改变对象的位置、形状、大小和颜色嗍。同时，由于这种保存图形信息的办法与分辨率无关，因此无论放大或缩小多少，都具有相同的平滑边缘、视觉细节和清晰度。矢量电子地图有非常多的格式，如的、格式、的格式、格式等。本系统主要使用的格式电子地图。本文研究主要内容及章节安排基于的嵌入式车载导航系统旨在满足车载导航定位基本要求的前提下，结合当前的技术水平和研究现状，开发出一种成本较低、实用性强的嵌入式导航系统。能迅速、准确、全天候地为车辆提供定位导航信息，而电子地图则提供比较精确的城市

19、交通信息，将二者结合起来并采用基于设计的系统将电子地图信息准确呈现给用户，再加上最短路径寻优算法与无线通信模块，这样系统就能够实时有效地为车辆提供智能化导航定位功能。开发这样一个实用的导航系统需要大量的工作，首先需要设计一个硬件平台，然后选择合适的操作系统以及开发工具，最后完成导航系统所需的各种算法和软件工作。本文主要研究内容包括：实现：主要设计一个下基于的嵌入式系统。通过开放的库来读取电子地图数据，然后经过一定的封装和处理来提供各种地图浏览和地图信息查询功能。实现了地图的漫游、放大和缩小、多层图的任意调用、地图信息检索等多种功能，为电子地图在嵌入式中的应用提供了有力的支持。路径分析功能：由用

20、户通过基于的用户界面交互程序，拖动鼠标或指定地名的方法在窗口中指定起点和终点，由计算机软件按照要求自动计算最短行驶路线，并在地图窗口中予以显示。定航定位功能：利用接收器和电子地图数据实时显示车辆的位置，并丫浙江大学硕士毕业论文能实时跟踪目标移动，保证目标显示在地图的中央。第一章绪论地图检索与地图匹配：地图检索主要是由用户通过界面交互程序输入感兴趣的关键字，系统就能搜索到相关的地理信息，并由用户进行选择显示。地图匹配算法主要用来修正接收器位置信息的偏差，从电子地图中选择最佳道路来与当前位置进行匹配，使得导航定位更加准确。距离测算与轨迹回放：轨迹回放能够保存车辆运行轨迹，并在用户需要的时候进行回放

21、。距离测算能够完成任意两点之间的距离计算。本文各章节主要内容安排如下：第一章主要介绍了车载导航系统的国内外研究现状、基本理论以及本文主要研究内容与章节安排。第二章简要介绍了基于的嵌入式车载导航系统软硬件平台，概括的讲述了嵌入式导航系统的应用软件框架。第三章主要介绍了导航系统的核心基础部分系统，并详细的阐述了系统的设计思路和实现方法。第四章介绍嵌入式车载导航系统图形化用户交互界面的设计与实现。第五章主要讲述了车载导航系统中的最短路径算法的设计，首先概述了经典的算法原理及优缺点，然后设计和实现了基于二又堆优化的最短路搜索算法。第六章主要对课题今后的深入研究方向作了展望，并总结了本文的工作。丫浙江大

22、学硕士毕业论文第二章嵌入式导航系统简介第二章嵌入式导航系统简介【摘要】本章首先简要介绍了嵌入式导航系统运行时的拓扑结构。然后分别介绍了导航系统硬件平台、软件平台、以及导航系统应用软件实现架构。导航系统简介嵌入式车载导航系统采用定位系统来获得车辆的经纬坐标信息，并辅助以电子地图信息来确定车辆的准确道路位置信息。车载导航系统运行时，首先通过接收机收到导航电文确定经纬坐标，然后通过软件读取电子地图数据，调用地图匹配算法，在地图中搜索出准确的道路与车辆位置匹配，并将此位置在地图中显示给用户。用户可以通过导航系统用户交互界面输入相关的命令，完成诸如地图信息检索、最优路径分析、距离测算和车辆运行轨迹回放等

23、功能。导航系统还可以根据用户命令，使用模块连接无线网络获得最新的路况信息，对最优路径进行调整，及时避开拥挤路段。同时车辆监控中心也能通过无线网络获得车辆的各种信息，对出行车辆进行监控【】。车载导航系统运行时，系统拓扑结构如图所示。器器器豁车载导航系统车辆监控中心图导航系统拓扑图鉴于嵌入式系统专用性强、可靠性高、软硬件可裁剪、成本低等特点，车载导航系统采用了嵌入式设计方法。主要由三部分构成：硬件平台部分、软件平台部分和导航应用软件部分。硬件平台部分主要包括处理器、接收机以及各种丫浙江大学硕士毕业论文第二章嵌入式导航系统简介外围设备。软件平台部分主要包括嵌入式实时操作系统、用户图形户界面软件等。导

24、航应用软件部分是实现导航系统功能的所有软件以及算法。下面将分节来简要介绍各个部分。导航系统硬件平台导航系统在设计时采用了基于舢（锄）的嵌入式硬件平台，由于系统对核心处理器的性能要求较高，因此本系统采用了高性价比的芯片￥。近些年来，随着计算机技术、微电子技术的快速发展，在位微控制器成熟技术的基础上，为适应一些对性能、存储要求更高的场合，一些大公司开发了位微处理器。而微处理器正是其中的佼佼者，由于在位嵌入式领域内有着广泛的影响，它已成为位微处理器领域中的首选。系列微处理器具有较高的性能，主要表现在其体系结构是基于流水线架构，它的指令系统和相关译码机制比那些采用复杂指令系统的计算机（）简单得多【。这

25、种简化主要有三个优点：提高指令的吞吐率；具有有效的实时中断响应；具有体积小、性价比高的处理器宏单元。系列相对于系列性能又更佳，它提供：级整数流水线，的哈佛结构，支持位指令集和位指令集，支持位的高速总线接口，全性能的，支持操作系统埘。除此核心处理器外，导航系统硬件平台还包括：接收机、带触摸屏的显示器、存储设备和通信模块等。系统的硬件架构大致如下图所示。、等多种主流嵌入式图导航系统硬件平台￥是韩国公司的一款基于内核的位丫浙江大学硕士毕业论文第二章嵌入式导航系统简介嵌入式微处理器，主要面向手持式设备以及高性价比、低功耗的应用。￥集成了丰富的内部控制器和外部接口，为导航系统硬件平台设计带来了极大的便利

26、。￥集成了一个控制器（支持和带有触摸屏的液晶显示屏）、控制器、个通道的、个通道的、个具有功能的计时器和一个内部时钟。还有很多大量的外部接口，例如触摸屏接口、总线接口、两个主机接口、一个设备接口、两个接口、卡接口等，几乎具备了一台机所有的外围接口【。本文中采用的是夏普可显示屏，在分辨率下可提供位彩色显示。￥通过本身集成的控制器连接显示屏。对于接收机采用了市场上高精度接收器，通信模块采用了公司生产的无线通信模块，通过接口实现与它们的连接。同时系统扩展了字节的内存、字节的和字节的存储，并且系统硬件设计时配备一个标准卡接口。这样硬件平台就充分满足了嵌入式操作系统和车载导航系统软件要求，而且电子地图数据

27、库还能通过卡进行大规模的更新或者替换。导航系统软件平台既然导航系统采用嵌入式设计，必然需要嵌入式实时操作系统（）的支持。同时导航系统具有丰富的图形界面和用户交互界面，因此需要在嵌入式操作系统上移植一个图形界面编写软件（即软件）。这两个同时构成了嵌入式导航系统的应用软件平台。下面来分别介绍一下和的选择和使用。嵌入式实时操作系统选择随着微处理器的产生，价格低廉、结构小巧的和外设连接提供了稳定可靠的硬件架构。从世纪年代开始，市场上陆续出现了一些针对嵌入式的实时操作系统，比较著名的有、和等。目前嵌入式实时操作系统正处于高速发展阶段，未来几年，这种发展和竞争将愈演愈烈。嵌入式操作系统、捆绑工具以及相关服

28、务的市场也将越来越大，其中以亚太地区的增长最为迅猛。这些操作系统都有各自的特点和应用领域，下面简要介绍之。）：它是一个典型的时实操作系统。目前流行的是第个版本，即浙江大学硕士毕业论文第二章嵌入式导航系统简介。它的特点是：源代码公开，代码结构清晰、明了，注释详细，组织有条理，可移植性好，可裁减，可固化。内核属于抢占式，最多可以管理个任务。但是它不支持时间片轮转，不支持优先级继承，不支持大型的，同时由于它可以直接操作底层设备，驱动简单，因此它比较适合于小型的嵌入式应用。）（：它是公司专门为实时嵌入式系统设计开发的操作系统软件，为程序员提供了高效的实时任务调度、中断管理、实时的系统资源以及实时的任务

29、间通信。系统的可移植性好，并且可以得到该公司的技术支持。应用程序员可以将尽可能多的精力放在应用程序本身，而不必再去关心系统资源的管理。这是一个非常优秀的实时操作系统，但它是一个纯粹的商业化产品，面向的也是高端用户，缺点是价格太昂贵。因此它基本上是大公司开发较大型嵌入式设备的一种选择。）：它是一种位的嵌入式操作系统，多用于掌上电脑。它运行在一个抢占式的多任务内核之上，同时刻用户界面仅仅允许一个应用程序被打开，与同步结合可以使掌上电脑与上的信息实现同步，把台式机的功能扩展到手掌上。与其他嵌入式操作系统相比，具有更大的灵活性和移动性，是一款非常流行的掌上电脑操作系统。）：它是家族中最新的成员，专门设

30、计给掌上型电脑所使用的电脑环境。这样的作业系统可使便携式技术与现有的桌面技术完美的整合起来。它是微软公司为了抢占嵌入式操作系统市场，推出的一款专门应用在嵌入式设备上的小型操作系统。它从整体上为有限资源的平台设计了多线程、完整优先权、多任务的操作系统。采用模块化设计，并允许它对从掌上电脑到专用的工控电子设备进行定制。同样，它是市场出现的商业化产品，价格比较昂贵，对于小型用户只能另投它主了。）：在所有的嵌入式操作系统中，发展最快、应用最广泛。它是一个和相似、完全内存保护、多任务多线程的操作系统翻。嵌入式操作系统的特点如下：开放源码，丰富的软件资源。系统价格低廉，结构灵活，适用面广。精简的内核，性能

31、高、稳定性好，真正的多任务操作系统。同时支持多种体系结构，如、等。丫浙江大学硕士毕业论文第二章嵌入式导航系统简介提供了完善的嵌入式图形化用户界面，如忸，。提供强大的语言编译器、十等和完整的开发工具及。支持大量的周边硬件设备。完善的内存管理机制，安全高效。嵌入式操作系统以功能强大、价格低廉又易于移植而得到了众多商家和软件开发人员的青睐，纷纷转向了嵌入式方面的开发和研究。现已成为嵌入式操作系统的理想选择。免费的无疑是系统发展如此之快的主要原因之一，在激烈的市场竞争中，只拥有先进的技术远远不够，如何减少产品的投入也是需要重点考虑的问题，特别是对于经济实力不强的小公司来说。由上文的介绍可知，嵌入式实时

32、操作系统种类繁多，有些是免费开源的，有些功能齐全但价格昂贵。本文综合考虑了系统开发成本、可移植性、可利用资源以及系统可定制能力等众多因素之后，决定采用嵌入式操作系统。因此嵌入式车载导航系统在核心处理器￥上移植了版本为的操作系统。图形化用户界面选择图形用户接（，是计算机与使用者之间的交互接口。通过它使用者可以通过菜单、工具条、鼠标等方便地进行操作，是计算机系统的重要组成部分。嵌入式系统的代表有、以及。这些系统在体系结构、功能特性等方面存在着很大的差别。）：是一个开放源码的项目，目前由美国公司主持开发。是一个基于典型客户服务器体系结构的系统，基本分为三层。最底层是面向图形输出和键盘、鼠标或触摸屏的

33、驱动程序；中间层提供底层硬件的抽象接口，并进行窗口管理；最高层分别提供兼容于和的。它的主要特色在于提供了客户机服务器体系结构和相对完善的图形功能。但的图形引擎存在一些问题：无任何硬件加速能力；图形引擎中存在许多低效算法，同时未经任何优化；代码质量较差等。该项目的开发一度非常活跃，但自伍发布以来，该项目变得不太活跃，并长时间停留在版本。甲浙江大学硕士毕业论文第二章嵌入式导航系统简介）：是由北京飞漫软件公司主持，由许多自由软件开发人员支持的一个自由软件项目（遵循条款发布），其目标是为基于的实时嵌入式系统提供一个轻量级的图形用户界面支持系统。它是建立在比较成熟的图形引擎之上，其特点是小巧精致。它尽量

34、保持与的兼容，这样在应用的场合，也可以使用。的灵活性非常好，可以应用在包括手持设备、机顶盒、游戏终端等等在内的各种高端或者低端的嵌入式系统当中。但相比较而言，它的功能模块太少。）：是一个专门为嵌入式系统设计图形用户界面的工具包，提供了丰富的窗口小部件，并且还支持窗口部件的定制，因此可以为用户提供漂亮的图形界面，为带有轻量级窗口系统的嵌入式设备提供了标准的。桌面系统的就是基于库开发的。还有许多基于的程序可以非常方便地移植到版本上。可以帮助开发者为满足嵌入式系统小而快捷的要求开发稳定的应用程序。作为嵌入式平台的版本，具有一些其它的特点：节省内存，大小可定制。炬的设计特点保证了它可以高效的利用内存资

35、源。同时程序员可以根据开发环境的需要和内存资源的大小，对陇库进行裁剪。支持多种体系结构。可以方便地移植到系统支持的多种体系结构平台上。包括当前主流的嵌入式应用，例如、蒯、口以及等多种。优异的屏幕与色彩支持，功能完善的仿真环境。可以支持多种屏幕大小、分辨率和色深。实际上，是硬件独立的，可以在支持的处理器及图形卡的任意组合上正常工作。在使用开发嵌入式应用时，并不需要将所有的应用程序都下载到目标机才能进行仿真，而可以在宿主机上进行基本的调试。在综合分析和比较以上各种的特点之后，本文最终采用了图形化用户赛面软件作为嵌入式车载导航系统的。在选择了嵌入式车载导航系统的操作系统与图形化用户界面之后，导航系统

36、应用功能的实现主要是基于和上的应用程序和算法开发。应用程序与操作系统、的基本关系如图所示。丫浙江大学硕士毕业论文的应用程序图形事件服务系统底层驱动程序第二章嵌入式导航系统简介图应用程序与操作系统、的关系导航系统应用软件架构嵌入式车载导航系统主要功能由系统应用软件实现，主要包括定位数据获得、电子地图数据读取、电子地图基本操作实现、地图检索，路径寻优和轨迹回放、以及用户交互界面等功能的实现。导航系统应用层软件的大致结构如图所示。用户输入信息图应用层软件结构系统启动后呈现给用户整个地图，然后用户可以执行不同的操作来实现不同的功能，如用户可以漫游、放大缩小地图，也可以输入起始地点和目的地来查询最短路径

37、。系统通过集成的系统来读取和绘制电子地图。路径寻优主要通过前面介绍的算法来实现，同时优化数据结构，使路径寻优计算的时间和内存消耗达到一个较佳值。系统完成全部电子地图的基本操作，主要包括地图数据的读写、地图绘制、漫游、放大和缩小等基本功能。地图数据的读取通过库来实现，并且每次读取时根据显示区域的大小对地图数据进行过虑，从而避免一次操作的一浙江大学硕士毕业论文第二章嵌入式导航系统简介数据过多。但是为了防止系统响应过慢，即防止拖动时系统频繁重新读取地图数据，系统采用了一种折中的办法，即读取几倍于视窗大小的地图数据，这样导航系统漫游时的响应速度将得到大大的加快。地图的描绘是由系统通过使用（，）具来实现

38、。在分层读取到地图数据后，配上对应的颜色，分层绘制到设备上去。地图的搜索即根据输入关键字对地图数据进行匹配，将搜索结果显示给用户。系统采用了内存绘图的方法，每次都读取了几倍于视窗大小的地图数据，那么用户漫游时只要不达到边界，就可以直接将内存数据绘出，如超出范围则需要重新读取数据。放大和缩小通过响应鼠标获取比例尺、然后设定中心，读取相应的地图数据后显示给用户。下面各章节将分别介绍导航系统各功能的具体实现。丫浙江大学硕士毕业论文第兰章基于的系统实现第三章基于的系统实现【摘要】本章主要介绍了基于的嵌入式系统功能设计及其实现，主要包括矢量电子地图的读写、地图的绘制、地图的漫游、放大缩小、地图信息检索等

39、基本功能的实现。导航系统的一切其它服务均通过它来访问电子地图数据库。传统平台及其优缺点随着计算机技术和信息技术的发展，系统的应用也越来越广泛，发展也越来越快。在系统的发展过程中出现了大量的专业开发工具，这些专业工具各有特点，也各有适应领域。从系统的组成结构来看，大致可以分为：大型集成系统、组件式系统和曲系统。大型集成系统一般功能非常强大，集成了各种功能模块软件包，如公司推出的、公司推出的、公司推出的等都是大型的开发工具。大型集成系统优点就是它的各项功能已经形成一个完整独立的系统，使用方便，功能完善，但缺点是系统复杂、庞大、成本较高，并且难于与其它应用系统进行集成【。组件式系统代表了系统的一个发

40、展方向，它的基本思想是把的各大功能模块划分为几个控件，每个控件完成不同的功能。各个控件之问，以及控件与其它非控件之间，可以方便地通过可视化的软件开发工具自由、灵活的集成起来，形成最终的应用系统。控件如同一堆各式各样的积木，它们分别实现不同的功能（包括和非功能），根据需要把实现各种功能的“积木”搭建起来，就构成应用系统。由公司推出的（）就是一种组建式平台，基于技术，推出了控件技术，此控件已经成为当今可视化程序设计的标准控件，新一代的组件式平台都是采用了技术来实现的。基于的组件式产品代表作首推以及等。其中由全球最大的厂商（美国环境研究所）推出；由著名的桌面厂商美国公司推出。这类系统提供的是为完成系

41、统而推出的各种标准控件，使得系统开发者不必掌握专门的系统开发语言，只需熟悉基于平台的通用集成环境，熟悉组件式各种控件的属性，就可以利用常用的可视化编程语言实现系统。因此此类系统在使用方便性、系统的无缝集成性、丫浙江大学硕士毕业论文第三章基于的系统实现灵活性方面具有较大的优势。但其缺点就是这类基于控件技术的一般只能支持下的应用，而且对系统的资源和性能方面要求较高。是技术应用于开发的产物。通过功能得以扩展，真正成为一种大众使用的工到。从的任意一个节点，用户可以浏览站点中的空间数据、制作专题图，以及进行各种空间检索和空间分析，从而使进入千家万户。系统具有非常多的特点，如它具有全球化的客户，服务器应用

42、，它具有良好的可扩展性和跨平台性，它是真正的大众化。可以使用通用浏览器进行浏览、查询，额外的插件（）、控件和通常都是免费的，降低了终端用户的经济和技术负担，很大程度上扩大了的潜在用户范围。而以往的由于成本高和技术难度大，往往成为少数专家拥有的专业工具，很难推广。其唯一缺点是使用者必须拥有高速的网络，不然就无法获得这样强大的服务。上述这些专业平台虽然功能强大，可靠性高，但是这些平台要么只能使用在大型服务器上，要么限于应用领域和网络应用服务。因此很难将这些平台应用在嵌入式系统上，为了满足这方面的应用，本文设计了一种专门应用于嵌入式设备上的系统。它将成为开发嵌入式设备图形化地图软件的可选工具之一。由于是在基础上进行开发的，所以凡是适合移植的系统如、等均可以使用，同时也使得开发出来的地图软件体积小、并且相对于其它软件更具有价格优势【。用到的共享库介绍由于公司推出的矢量电子地图虽然得到了广泛的使用，但是由于种种原因