嵌入式车辆导航地图显示引擎设计与研究

论文摘要

电子地图的显示是车载导航系统非常重要的组成部分,是人机界面的基础。地图基本图形引擎和地图符号库系统是电子地图系统中不可缺少的功能模块。基本图形引擎和地理信息符号库的设计与实现是地理信息正确快速地显示的基础。目前己有的通用型符号库软件不能满足嵌入式车辆导航系统的要求,因此需要自行研制一款地图显示引擎。本文根据导航地图的特点,设计并实现了最基本的2D图形库。其中画线算法是实现线状符号的理论基础。本文在研究经典画线算法的基础上设计实现了不同线宽及不同线型的画线算法,并针对原始算法提出了快速的改进算法,解决了绘制线状符号的几个关键问题。多边形填充算法是实现面状符号的关键技术。作者在深入研究扫描线填充算法的基础上,针对不同的面状符号设计并实现了相应的填充方法,并对算法进行了优化,达到了比原算法更快的执行效率。从实现结果分析及实现效果上看,本文提出的算法是有效的。在深入研究点状符号、线状符号、面状符号的特点及构造原理基础上,给出了地图符号库的定义。结合嵌入式系统的要求,设计并实现了适合嵌入式车辆导航系统的地图符号库。重点研究了实现线状符号及面状符号的快速算法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 电子地图显示引擎研究的重要意义
• 1.2 电子地图显示引擎研究的现状
• 1.3 车辆导航系统的组成及涉及的关键技术
• 1.4 电子地图显示的质量要求
• 1.5 嵌入式地图显示引擎的特点及设计要求
• 1.6 论文的主要工作
• 1.7 论文的组织
• 2 导航地图显示引擎基本框架与接口设计
• 2.1 导航地图显示引擎总体设计思想与原则
• 2.1.1 导航地图显示引擎总体设计思路
• 2.1.2 导航地图显示引擎总体设计原则
• 2.2 导航地图显示引擎总体结构设计
• 2.3 图形库底层接口设计
• 2.3.1 2D 图形库设计要求
• 2.3.2 2D 图形库总体设计
• 2.3.3 2D 图形库接口设计
• 2.4 地图符号库接口设计
• 2.4.1 符号库设计原理
• 2.4.2 符号库接口总体设计
• 2.4.3 地图符号库接口设计
• 2.5 本章小结
• 3 导航地图显示引擎关键算法
• 3.1 画线算法
• 3.1.1 概述
• 3.1.2 画线算法数学基础
• 3.1.3 对称双步画线算法
• 3.1.4 对称双步算法的改进
• 3.2 等距线算法
• 3.2.1 概述
• 3.2.2 原始的折线等距线算法
• 3.2.3 新的折线等距线算法
• 3.3 铁路线的绘制算法
• 3.4 多边形填充算法
• 3.5 多边形填充算法优化
• 3.6 本章小结
• 4 导航地图符号库设计与实现
• 4.1 点状符号库的设计与实现
• 4.1.1 点状符号库的设计方法
• 4.1.2 点状符号库的实现
• 4.2 线状符号库的设计与实现
• 4.2.1 线状符号的绘制方法
• 4.2.2 线状符号库的实现
• 4.3 面状符号库的设计与实现
• 4.3.1 面状符号的构造原理
• 4.3.2 面状符号库实现
• 4.4 本章小结
• 5 导航地图显示引擎性能分析
• 5.1 代码优化技术
• 5.1.1 定点运算优化技术
• 5.1.2 查找表优化技术
• 5.1.3 内存优化技术
• 5.1.4 汇编语言优化技术
• 5.2 测试平台及测试环境
• 5.3 接口函数性能分析
• 5.3.1 画线算法性能分析
• 5.3.2 等距线算法性能分析
• 5.3.3 填充算法性能分析
• 5.4 引擎总体性能分析
• 5.5 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录