基于嵌入式系统的车载导航实时空间数据模型研究

摘要

地理信息系统（GIS）是专门用于采集、贮存、管理、分析和表达空间数据的信息系统，而嵌入式地理信息系统是指在嵌入式设备上运行的GIS。随着嵌入式计算机技术的飞速发展和社会需求的快速推动，嵌入式GIS技术已经在城市智能交通信息系统（ITS）、汽车电子系统（AES）、个人位置服务系统（LBS）和数字化武器装备（DWES）等系统中等得到了广泛应用，实现了易移动、大范围的地图浏览、路径分析和信息检索等功能，经济和社会效益显著。 GrIS中最重要的是空间数据模型，特别是在嵌入式系统中。数据模型关注的重点是空间数据，其自身的组织形式和对它的调度模式直接影响着系统数据流速，决定着系统整体的性能，一些对实时性有较高要求的应用更是如此。 车载导航系统作为汽车电子系统的重要组成部分，建立在嵌入式系统基础之上，集成了卫星定位系统和地理信息系统的主要功能，能够为驾驶者提供定位和引导服务。导航系统的核心是电子地图，对它的管理要通过嵌入式GIS来完成。由于嵌入式设备资源紧缺，因此必须考虑如何合理利用资源，尽量减少消耗，比如CPU运算量、内存的占用量等，以提高效率，为此必须设计并建立满足这种要求的嵌入式空间数据模型，以达到对空间数据的高效管理，为上层应用提供服务。 本文主要围绕嵌入式实时空间数据模型进行研究，首先介绍了嵌入式系统、地理信息系统及车载导航系统的概念、特点和应用，其次引入嵌入式实时空间数据模型的概念，从空间数据概念模型、数据结构、逻辑模型等方面详细地分析了构成空间数据模型的因素，接着研究了导航地图数据格式与标准、嵌入式空间数据索引、多级缓存的设计等构建空间数据模型的关键要素，具体分析了导航系统的整体数据需求，采用面向对象思想，通过UML建模工具给出了一个嵌入式实时空间数据模型的设计方案，最后将该方案应用于一个车载导航系统实例中，并给出了详细的系统设计方案和运行结果。

目录

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英文文摘

声明

第一章绪论

1.1选题背景及意义

1.2国内外研究现状

1.2.1嵌入式实时空间数据模型研究现状

1.2.2车载导航系统研究现状

1.3研究思路与方法

1.4本文所做的工作

1.5本文组织结构

第二章嵌入式GIS与车载导航系统

2.1嵌入式系统简介

2.1.1基本概念

2.1.2特点和应用

2.2地理信息系统概述

2 2.1基本概念

2.2.2发展状况

2.2.3嵌入式地理信息系统

2.3车载导航系统介绍

2.3.1概述

2.3.2关键技术

第三章嵌入式实时空间数据模型

3.1概述

3.1.1模型与建模

3.1.2数据模型

3.1.3嵌入式实时空间数据模型

3.2数据模型分析

3.2.1地理空间和地理空间数据

3.2.2空间概念数据模型

3.2.3空间数据结构

3.2.4空间逻辑数据模型

3.2.5空间物理数据模型

3.3数据模型设计与构建

3.3.1导航数据及其标准

3.3.2空间数据索引

3.3.3多级缓存设计

3.3.4建模结论

第四章车载导航系统数据管理模块的设计与实现

4.1系统环境

4.1.1硬件环境

4.1.2软件环境

4.2系统需求分析

4.2.1车载导航系统总体需求

4.2.2数据管理模块需求

4.2.3系统用例模型

4.3系统总体设计

4.3.1系统结构设计

4.3.2数据管理模块详细设计

4.4系统实现

4.4.1运行结果

4.4.2系统测试

4.4.3性能分析

第五章总结与展望

5.1全文总结

5.2研究展望

参考文献

致 谢

附录A攻读硕士学位期间发表的论文和参加的主要科研项目