基于微处理器的车载导航电子地图的设计和实现

　　摘要: 针对车辆远程终端仪中车载导航的硬件构成和GIS软件开发进行了探讨。给出了以Renesas Electronics公司SH7764微处理器为核心的电路图，对嵌入式电子地图的体系结构、数据管理等进行了论述。同时介绍了在MapXMobile 下进行二次集成开发的过程。此系统在上海泛亚汽车技术有限公司实验用车上运行了两年，实际证明系统运行可靠，能满足生产的基本需求。

　　车辆远程诊断仪的主要功能是导航。导航功能的重点是行车路线设计、自动车辆定位、综合信息服务、路径引导服务等。导航功能是GIS技术、通讯技术、嵌入式技术和GPS定位等技术相结合的综合应用系统。系统通过对GPS定位全天候、高精度、实时性强的特点，可实现对车辆准确实时的跟踪，通过应用GLS技术，则可在电子地图上显示车辆的定位信息，明确用户所在的准确位置。文中在介绍了典型的导航系统软硬件构成的基础上，重点探讨了车载导航电子地图设计和实现，对于车载导航的进一步优化具有现实意义。

　　1 车载导航电子地图的体系结构

　　1.1 系统硬件设计方案

　　嵌入式系统作为电子地图的载体时，硬件系统需采用32位的微处理器，工作频率在400 HMz以上，以便能够处理大量的数据和流畅的运行操作系统。硬件系统需能够支持多媒体功能，支持LCD触摸屏输入、具有大容量SD卡的加载功能，所选取的操作系统应具有信息数据库和地图数据库的管理功能。

　　SH7764作为诊断仪的核心处理器，其最高工作频率为324MHz，可实现583MI／S的处理性能。FPU支持单、双精度运算，可实现 2．3GFLOPS的最高性能。并具有丰富的硬件资源，包括硬件音频解码功能、正玄／余玄操作以及向量元算操作功能。外设执行存储功能包括NAND闪存控制器和存储卡控制器、以太网控制器（10／100BASE—T）、USB接口（全速／高速）、I2C总线接口、带有FIFO的串行通讯接口，显示支持功能是由2D图形引擎、LCD控制器和数字RGB输出功能提供的。

　　SH7764高速的数据处理性能和丰富的外设功能，使得SH7764处理器可以低廉的成本构成一个高性能的车载诊断处理系统。使用SH7764构成车载远程诊断仪时，电路框图如图1所示。

　　
图1 使用SH7764构成车载远程诊断仪时的电路框图

　　1.2 操作系统

　　WinCE操作系统是一个功能强、可裁剪、易移植的系统，且具备了系统所必须的用户信息数据库和数字地图数据库的存储及管理功能。

　　在WinCE操作系统中，虚拟专用网络（Virtual Private Network，VPN）的操作性和适用性较强，其主要是利用公用网络作为用户信息传输的媒体，通过附加的隧道封装、信息加密、用户认证和访问控制等技术实现对信息传输过程的安全保护，从而向用户提供类似专用网络的安全性能。相对而言安全性大幅提升，因此这种基于网络信息安全系统一般会采用复杂的密码身份验证机制，得以保证系统账户的安全。系统采用严格的权限管理，用以确保系统运行的安全性。

　　（1）网络操作系统层：通过网络和操作系统的管理机制并借助相应的管理软件和防火墙技术，防止病毒和黑客入侵企业的信息管理网络，对重要的数据和传输的数据进行加密处理，防止非法人员登录数据库和应用系统，保障在网络环境下的各项业务顺利进行。

　　（2）数据库系统层：通过数据库操作系统ORACLE等管理机制和相应的管理软件，实现对登录数据库用户的检验，数据各种操作权限的控制，数据及时备份和历史数据的管理。

　　（3）系统应用层：主要是系统平台提供的管理功能测试，有功能权限设置、数据权限设置、时间权限设置、应用控制机制和操作日志管理。

　　1.3 GIS软件设计

　　GIS软件的设计基础在于数据结构以及数据库结构的定义两方面，其直接决定了系统的稳定性、合理性、功能完整性、可扩充性等方面。GIS软件所具备的查询检索功能、图像功能、分析功能均依次为基础来进行开发的。

　　1.3.1 电子地图的文件格式与数据组织

　　在电子地图地理信息系统中，实行属性数据与空间数据的分开储存。其中，空间数据以电子地图的自身格式在文件中进行保存，而属性则以数据链形式在一份表中实现储存。且两者利用一定索引机制便可有效地关联。电子地图以土层为依据进行地理管理。每个图层均由属性数据表结构文件、属性数据文件、交叉索引文件、空间数据文件多个基本文件构成。空间数据包括空间对象的颜色信息、坐标信息、几何类型等，当用户对索引字段加以规定后，索引文件便会在地理信息系统中自动生成。

电子地图通过"Table"的形式来建立属性数据与空间实体间的对应关系，并以此为基础建立起电子地