嵌入式导航系统中空间信息数据模型研究

论文摘要

2003年3月-2004年12月，公司申获并完成了基于组件的嵌入式地理信息系统（国家863）项目，扩大了GIS的应用范围，与此同时，移动通讯设备，尤其是智能终端设备和GPS设备的迅速发展为GIS的应用提出了更高的要求：无线网络环境中，实现移动对象空间信息的实时、动态管理和交互。基于卫星的定位技术（GPS）是空间位置服务应用中实现最早、相对成熟的一种重要定位技术。其原理是通过在太空固定轨道上绕地球运行的若干颗卫星，连续向地面发送关于时间和自身位置的精确信息，地面的接收装置可利用这组数据到达的时间差来计算该点相对卫星的距离，并以此来确定该点的相对位置，从而达到定位的目的，为了能够使得嵌入式和GPS系统协调统一的发展，研究表明：在嵌入式设备中，GPS必须和GIS紧密地联结起来才能更好的发挥GPS的作用。鉴于嵌入式系统的各种特点和限制，大量的空间地理信息存储在嵌入式的设备中非常的不现实，在如今的应用中，主要有两种模式的嵌入式信息应用系统：一种是以服务器存储所有的空间信息，嵌入式设备只是进行基本的运算，所有需要的空间信息是通过无线互联网来传输，结合GPS信息来实现的应用系统；另一种模式是，空间信息存储在嵌入式设备中，不需要中间服务器的支持，不需要空间无线互联网作为传输媒介，空间信息由供应商统一发布，结合GPS信号来实现的应用系统。在模式一的应用模式中，空间数据主要存储在服务器端，数据是实时的通过无线互联网来获取，客户端没有太大的计算需求，整个过程都是向服务器发送计算请求，然后服务器把计算之后的结果以数据流的方式传输给客户端。客户端的主要作用是对服务器的计算结果进行解释。因此，在设计和实现技术上面没有太大的难点。模式二的应用跟模式一有着很大的区别，空间数据本身是存放在了客户端之中，其数据量是非常的大，无论是计算还是解释都是通过客户端来进行，嵌入式设备本身在存储和计算上面的限制非常大，因此，客户端的复杂度会非常高，到目前为止我们并没有非常好的模型来解决这个问题。本文主要探讨并研究了模式二应用系统中涉及到的问题，以移动对象为运动载体，空间信息为运算本体的存储计算模型，分为了3个大的部分来阐述嵌入式设备中大容量空间信息的合理组织和调配计算，为空间移动对象的合理应用提供基本的计算和存储模型，为以后的应用系统提供基本的实验室模型。论文第一部分是对嵌入式系统的基本描述，第二部分探讨了空间数据存储模型的方式，第三部分是对整个存储模型的辅助设计部分的说明，在第四部分给出以此存储模型下的应用模型作为理论的验证和应用模型支持。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 嵌入式系统
• 1.2 移动位置服务系统
• 1.3 导航系统的发展和现状
• 第二章 导航系统数据模型研究
• 2.1 MGIS导航系统数据模型概述
• 2.2 GDF导航数据模型概述
• 2.3 Kivi导航数据模型概述
• 2.4 NavTech导航数据模型概述
• 第三章 导航系统数据模型设计
• 3.1 四分树模式下的存储结构
• 3.1.1 基本几何数据组织
• 3.1.2 基本几何数据间关系
• 3.1.3 四分树模式下系统数据组织
• 3.2 分层模式下的存储结构
• 3.2.3 基本几何数据组织
• 3.2.4 基本几何数据间关系
• 3.2.5 分层模式下系统数据组织
• 3.3 两种模式下的缓冲结构
• 3.4 两种模式执行效率对比
• 3.5 POI据存储模型
• 第四章 导航数据库实现关键技术和问题
• 4.1 目前的主要定位方式
• 4.1.1 全球定位系统（Global Positioning System-PS）
• 4.1.2 传感器融合
• 4.2 GPS信号和地图的匹配
• 4.2.1 基本地图匹配算法
• 4.2.2 可信度推理模糊逻辑匹配算法
• 4.3 导航系统实现问题
• 4.3.1 GIS系统中精度计算问题
• 4.3.2 字节顺序与对齐
• 4.3.3 嵌入式系统编码处理
• 4.4 导航系统应用模型
• 第五章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献