基于Android的車載導(dǎo)航系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)

摘要：為了縮短嵌入式車載導(dǎo)航系統(tǒng)開發(fā)進(jìn)程，提高系統(tǒng)維護(hù)和升級(jí)能力，研究了Android平臺(tái)的特點(diǎn)及車載導(dǎo)航系統(tǒng)的性能需求。建立以Android操作系統(tǒng)、GPS技術(shù)為核心的車載導(dǎo)航系統(tǒng)終端軟件。此軟件對系統(tǒng)平臺(tái)的實(shí)時(shí)路徑獲取、地圖匹配算法校正定位模塊的誤差、地圖的顯示更新以及采用Dijkstra算法實(shí)現(xiàn)最短路徑的導(dǎo)航規(guī)劃都進(jìn)行了詳細(xì)的分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，開發(fā)人員基于Android的通用框架編寫的車載系統(tǒng)的應(yīng)用軟件，便于在不同平臺(tái)間移植和升級(jí)。
關(guān)鍵詞：Android；車載導(dǎo)航；全球定位系統(tǒng)；電子地圖；Dijkstra算法

引言
近年來隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，公路交通的復(fù)雜性和擁擠度與日俱增，現(xiàn)有的交通運(yùn)輸管理與服務(wù)手段已不能適應(yīng)交通運(yùn)輸?shù)男枨?，這已成為長期以來困擾發(fā)展中國家和發(fā)達(dá)國家的問題。因此，車載導(dǎo)航應(yīng)運(yùn)而生．在一些發(fā)達(dá)國家，車載導(dǎo)航已成為大眾生活的輔助品。但是在中國由于技術(shù)、資金以及成本等原因，我國的車載導(dǎo)航市場還是處于發(fā)展初期。車載導(dǎo)航系統(tǒng)是集中應(yīng)用了自動(dòng)定位技術(shù)、地理信息系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、無線通信技術(shù)的高科技綜合系統(tǒng)。目前國內(nèi)市場上的車載終端技術(shù)不夠完備，市場化程度低，真正達(dá)到消費(fèi)者要求的并不多見。隨著對導(dǎo)航系統(tǒng)信息服務(wù)能力要求的進(jìn)一步提高、終端硬件成本的不斷下降以及操作系統(tǒng)的不斷升級(jí)，選擇一款易于開發(fā)、維護(hù)和升級(jí)，并且兼容性強(qiáng)的操作系統(tǒng)來支撐終端硬件系統(tǒng)的運(yùn)行就顯得異常重要。
由嵌入式Linux和Java虛擬機(jī)構(gòu)成的Android操作系統(tǒng)，為嵌入式移動(dòng)設(shè)備帶來全新的開放系統(tǒng)解決方案。本文在眾多的操作系統(tǒng)中選擇Android作為車載導(dǎo)航的系統(tǒng)終端軟件，因?yàn)锳ndroid是開源的操作系統(tǒng)，有利于開發(fā)人員理解平臺(tái)框架，降低移動(dòng)終端設(shè)備的價(jià)格，同時(shí)也便于軟件的開發(fā)、維護(hù)和升級(jí)。

1 Android操作系統(tǒng)介紹
Google公司于2007年11月發(fā)布的Android操作系統(tǒng)，是一款建立在Linux操作系統(tǒng)2．6版本內(nèi)核之上的手機(jī)操作系統(tǒng)平臺(tái)。Google公司是這樣定義Android操作系統(tǒng)的，它是首個(gè)專門為移動(dòng)終端打造的真正意義上的開源且系統(tǒng)完整的移動(dòng)平臺(tái)，而且不存在不同設(shè)備上的兼容性問題。
Android平臺(tái)由操作系統(tǒng)、中間件、用戶界面和應(yīng)用軟件組成。Linux內(nèi)核層用來提供系統(tǒng)的底層服務(wù)，位于硬件和其他軟件層之間，采用YAFFS2文件系統(tǒng)。Android運(yùn)行庫包含一組核心庫和Dalvik虛擬機(jī)，Android提供豐富的類庫支持且大部分為開源代碼，如采用嵌入式數(shù)據(jù)庫SQLite。應(yīng)用框架層為Android開發(fā)人員提供了訪問框架應(yīng)用程序接口的全部權(quán)限，采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)簡化了組件之間的重用。在應(yīng)用程序?qū)樱珹ndroid本身附帶了一些核心的應(yīng)用程序，大大簡化了Android應(yīng)用程序的開發(fā)。
因此，利用Android操作系統(tǒng)作為車載導(dǎo)航終端的應(yīng)用平臺(tái)，由于操作系統(tǒng)與軟件免費(fèi)，導(dǎo)航終端更便宜；同一平臺(tái)克服格式問題，功能更多元化；使用者決定功能，比個(gè)人電腦更人性化、更貼近消費(fèi)者。

2 系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)是一款以三星公司的S3C6410處理器為核心的嵌入式開發(fā)板，先開發(fā)Bootlader引導(dǎo)程序，接著在此基礎(chǔ)上移植Linux內(nèi)核，然后制作Android文件系統(tǒng)；在移植好Androld操作系統(tǒng)后，進(jìn)行車載導(dǎo)航功能的開發(fā)，任務(wù)集中在通過GPS實(shí)時(shí)獲取路徑，使用地圖匹配算法校正定位模塊的定位誤差，采用最短路徑導(dǎo)航規(guī)劃算法進(jìn)行導(dǎo)航，通過語音提示實(shí)現(xiàn)路徑的引導(dǎo)，并且通過電子地圖配合Android系統(tǒng)軟件的API接口，同時(shí)它還具有不斷升級(jí)的地圖庫，并能按照用戶的需求進(jìn)行各種信息查詢，真正實(shí)現(xiàn)一個(gè)體積小、耗電少、成本低并且人機(jī)界面友好的嵌入式操作系統(tǒng)平臺(tái)。系統(tǒng)框架圖如圖1所示。