基于嵌入式Linux的车载自主导航软件的设计与实现

论文摘要

随着我国城市化进程的日益加快、私人汽车的保有量逐年增加,大城市的交通拥挤成为了一个棘手的问题。利用智能交通系统来缓解城市交通拥挤是一个在国际上普遍被采用的方案,而车载自主导航装置就是在这样的背景下所产生的一种智能化的产品。本课题选用嵌入式Linux操作系统,并选用Trolltech公司的Qt/Embedded作为开发平台,研究车载自主导航装置的实现方案,开发具有自主知识产权的车载自主导航装置。电子地图文件是车载自主导航装置重要的研究对象。本文首先对系统所使用的ArcInfo公司的Shapefile格式电子地图的数据结构进行了深入的研究;然后,本文将网格技术应用到电子地图的显示算法中,解决了在嵌入式设备上显示电子地图所产生的显示时间延迟较长这一问题;坐标系变换和地图投影算法是GPS导航的核心技术,本文分析了GPS坐标系转化的基本原理,研究了大地地心坐标系与空间直角坐标系的关系,并研究了从大地坐标系到空间直角坐标系的转换算法,并推导了相应的计算公式。本文主要完成了车载自主导航装置应用软件的设计和实现的工作。采用嵌入式软件的通用开发流程。首先,从需求分析入手,提取了系统所要实现的功能;然后,给出了软件的总体设计,根据功能需求划分了相应的功能模块,实现了模块化的设计;针对重要的几个模块,本文一一给出了各模块的详细设计;最后,文章给出了系统重要模块的实现过程,并解决了出现的一些问题。系统基本功能完成后,对系统的各模块进行了详细的测试。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 选题的背景和意义
• 1.2 车载自主导航发展状况
• 1.2.1 国外车载导航发展现状
• 1.2.2 国内车载导航发展状况
• 1.3 嵌入式系统发展状况
• 1.3.1 嵌入式系统概述
• 1.3.2 嵌入式操作系统
• 1.3.3 嵌入式图形用户界面
• 1.4 本文研究的内容
• 第2章 车载自主导航装置总体设计
• 2.1 功能分析
• 2.2 硬件设计方案
• 2.3 软件开发流程及方案设计
• 2.3.1 软件体系结构
• 2.3.2 嵌入式软件开发流程
• 2.3.3 嵌入式系统开发平台和工具的选择
• 2.4 软件总体设计
• 2.4.1 数据流分析
• 2.4.2 软件模块划分
• 2.5 本章小结
• 第3章 电子地图数据结构及关键算法研究
• 3.1 Shapefile格式电子地图的数据结构
• 3.1.1 电子地图
• 3.1.2 Shapefile文件结构
• 3.2 提高电子地图在嵌入式设备上显示速度的图形分割算法
• 3.3 坐标转换算法
• 3.3.1 WGS-84大地坐标系与空间直角坐标系之间的转化
• 3.3.2 WGS-84空间直角坐标系转化为北京54坐标系
• 3.4 本章小结
• 第4章 车载自主导航装置应用软件详细设计
• 4.1 地图显示模块设计
• 4.1.1 地图显示模块内部结构
• 4.1.2 地图图形数据管理子模块建模
• 4.1.3 地图处理子模块建模
• 4.1.4 地图显示缓冲模块建模
• 4.1.5 地图绘制子模块建模
• 4.2 人机界面模块设计
• 4.2.1 人机界面设计原则
• 4.2.2 人机交互界面设计
• 4.2.3 利用Qt Designer设计人机交互界面
• 4.2.4 人机界面模块类图建模
• 4.3 GPS模块设计
• 4.3.1 GPS模块类图建模
• 4.3.2 串口通信设置
• 4.3.3 GPS模块内部流程
• 4.4 轨迹管理模块设计
• 4.4.1 轨迹管理模块类图建模
• 4.4.2 轨迹管理模块内部实现流程图
• 4.5 本章小结
• 第5章 车载自主导航软件实现及测试
• 5.1 关键技术的实现
• 5.1.1 地图显示防闪烁技术的实现
• 5.1.2 对象通信机制的实现
• 5.2 车载自主导航装置主要功能实现
• 5.2.1 地图显示功能的实现
• 5.2.2 GPS定位功能的实现
• 5.2.3 轨迹回放功能的实现
• 5.2.4 地图局部放大功能的实现
• 5.3 车载自主导航装置应用软件测试
• 5.3.1 单元测试
• 5.3.2 集成测试
• 5.3.3 系统测试
• 5.3.4 测试结果分析
• 5.4 车载自主导航软件的移植
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢