基于智能化的汽车导航研究与设计

庞小兰

（广东理工学院，广东 肇庆 526100）

基于智能化的汽车导航研究与设计

庞小兰

（广东理工学院，广东 肇庆 526100）

在现有汽车导航的基础上设计智能导航升级系统，实现随时随地更新导航系统，同时在最优路线规划方面提出硬件和软件的设计方案。减少车辆在行驶过程中因前方施工或事故等因素造成的拥堵，提高行车的安全性和快捷性。

汽车导航；智能升级系统；最优路线规划

近几年，汽车导航系统在中国已基本实现普及，出行有汽车导航的指引给驾驶者提供了很大的方便。但是由于现有的汽车导航升级更新费时费力，导致行车过程中驾驶员走错路线的事情时常发生，而且车辆在行驶过程中无法预知前方的道路畅通情况，从而使很多车主的汽车导航成为摆设。因此，本文从导航智能升级系统和最优路线的规划两方面来优化汽车导航的设计。

1 汽车导航智能升级系统设计

1.1 汽车导航升级系统现状

众所周知，车载定位导航系统要求具备高可靠性、良好的扩展性和兼容性［1］，汽车导航的信号来自全球卫星定位系统，实际的道路情况每一段时间都在发生不同的变化。因此，汽车导航需要进行定期的升级更新数据信息，以保证行车中导航的规划路线精准。现有导航的升级方法是：专业工作人员根据导航升级软件和标准操作程序数据包内的编号，来识别导航的供应商，然后再依据对应汽车导航的相同供应商版本来进行升级更新。在实际升级更新操作时，因为汽车导航型号和版本的复杂性，导致无法对应升级的现象时有发生，从而影响驾驶员的正常使用。

1.2 汽车导航升级系统硬件设计

在现有汽车导航系统的基础上设计USB接口，该接口称为“母接口”。同时在汽车导航升级控制器上设计与其相匹配的USB接口，该接口称为“公接口”。中间通过数据线直接把车载导航和导航升级系统连接起来。

在汽车导航升级系统结构中，信号采集装置分别是导航软件版本识别模块、车型识别模块、供应商识别模块、触摸显示屏模块以及导航升级模块。设计一个核心元件——处理器。该元件需要接收导航软件版本识别模块、车型识别模块、供应商识别模块、触摸显示屏模块以及导航升级模块的信息，然后计算、分析、发出指令，通过USB接口输出，见图1。

1.3 汽车导航升级系统软件设计

图1 汽车导航升级系统结构图

Android操作系统的智能手机现已普及应用。该系统与软件免费，并且功能多。因此把Android操作系统作为汽车导航升级系统的应用平台，更贴近消费者。

在汽车导航升级系统的设计过程中，利用了Android软件平台其中的2个功能模块，他们分别是在应用程序层利用Android的各种组件API接口，开发了针对汽车导航升级模块和电子地图的Java应用程序。本文重点从无线网络连接方面来进行设计。

进入系统时，系统会自动检测网络是否连接；如果连接超时，系统将停留在首页。此时，可以向左滑动系统界面进入地图页面；如果联网成功，则自动进入地图页面［2］。检查网络连接部分关键代码如下：

*检查网络连接情况

网络连接成功后，进入Android操作系统的数据库进行升级更新。

2 汽车导航最优路线规划设计

开车出门，计划的行车时间常常由于无法预料的交通事故或道路施工等造成的堵塞而产生比较大的影响，现有的汽车导航系统都无法避开前方堵车的路段。

本文设计的汽车导航最优路线规划方案能避开这些因素，给驾驶者节省时间和成本。下面从硬件和软件两方面来说明汽车导航最优的路线规划设计。

2.1 汽车导航最优路线规划硬件设计

图2 汽车导航最优规划硬件设计结构

该系统组成如图2所示。图2中信息输入装置用于输入目的地信息。GPS模块用于接收卫星所传递的信息。无线通信模块用于在输入目的地信息时，从网络终端收集路况交通信息，并每隔第一预定时间段重新收集路况交通信息。车载计算机用于计算汽车当前位置，计算所述当前位置与所述目的地间的第一最短路径，确定从所述当前位置到所述目的地的路径策略，并在无线通信模块每次收集动作完成后重新计算汽车当前位置，重新确定路径策略。所述路径策略为：判断所述第一最短路径的长度是否超过第一距离参数值。若是，则提供第一最短路径和避开与当前位置的最短路径小于第二距离参数值的交通堵塞路口，且避开与当前位置的最短路径小于第三距离参数值地点的N条路径供驾驶员选择；若否，则按正常导航模式进行导航，N为数量参数值。显示装置用于显示从汽车当前位置到目的地的路径。

2.2 汽车导航最优路线规划软件设计

根据2.1的硬件设计，该系统的软件控制流程如图3所示。

图3 汽车导航最优路线规划软件设计流程

根据控制流程图，采用路径分析的基本方法SetPath进行最优路径规划设计。在具体的工程项目中，可以从SetPath派生出一个自定义路径分析类和重载Distance方法，然后在该方法中根据具体的规则，求出记录集中当前记录的正向距离和反向距离，即可模拟道路真实状况。或者根据具体的需要设定最优分析的属性字段和权重规则，以完成最优路径分析［3］。

1）SetPath：Analyse方法Long Analyse（long iD1，long iD2，CDArray iDs1，double length，CDArrayiDs2）

说明：路径分析成功返回值大于0，否则返回－1或0；iDs1存储路径的各个弧段iD，次序为：开始弧段→终止弧段依次存储；iDs2存储路径的各个节点iD，次序为：开始节点→终止节点依次存储。

2）SetPath：Distance方法bool Distance（CSeR-ecordsetprArc，longiD1，longiD2，longiD3，dou-bleend，doublestart）；

说明：根据实际规则返回节点间的距离；成功返回true，否则返回false。节点间的距离保存在end和start变量中。

当用户进行目的地导航搜索时，用户只需要在起始地址和目的地址导航搜索框键入相应的地址，程序开始读取数据并进行地址解析，然后将起始地址和目的地地址的路径在地图上标注出来，同时计算出距离［4］。

3 系统测试

汽车导航的升级系统在Android操作系统（V2.2版本）环境下使用。经过实际应用后反映良好，数据升级速度快、操作方便、运行稳定可靠、浏览地图流畅，达到了随时随地更新导航的目的。测试最优规划路线系统：从广东肇庆出发，通过大约350km路程到达广东惠州。沿途经过广州，通过该系统的导航语音提示，成功自动避开了堵车路段，经过大约3.5h顺利到达目的地。说明该系统基本能达到最优化的路线规划目的。

4 结束语

通过无线通信网络接入，实现了基于Android操作系统汽车导航升级系统的设计，从而为汽车导航提供了高效、快捷的升级方法。同时对原有的车载导航系统进行最优路线规划设计，驾驶者通过导航系统能及时了解前方的道路通畅情况，从而避开堵车路段，拓展了导航的功能。

［1］农丽萍，王力虎，黄一平．Android在嵌入式车载导航系统的应用研究［J］．计算机工程与设计，2010，3（11）：73-76．

［2］徐兵，廖友成，刘文杰，等．基于Android平台的车载导航系统研究［J］.计算机测量与控制，2014，22（2）：601-603．

［3］范耀祖.车辆定位导航系统的发展状况和趋势［J］.中国会展，2003（12）：17-19.

［4］应文健．自主车导航中提高目标行为预测能力的新方法［J］．计算机测量与控制，2012（8）：2048-2050．

（编辑 张每文）

Research and Design of Intelligent GPS

PANG Xiao-lan

（Guangdong Polytechnic College，Zhaoqing 526100，China）

In this article，an new intelligent GPS system is updated based on the current model，which will provide updated service anytime and anywhere.At the same time，the design scheme of hardware and software is presented in the optimal route planning，so that the vehicle automatically avoids traffic jam caused by accidents or road construction，which improves traffic safety and efficiency.

GPS；intelligent updating system；optimal route planning

U463.675

A

1003－8639（2017）02－0064－03

2016-07-21；

2016-11-11

庞小兰（1982-），女，河南人，工程硕士，车辆工程讲师，主要研究方向是汽车电子技术。