徐伯健北京衛(wèi)星導(dǎo)航中心

?

可移植嵌入式導(dǎo)航平臺關(guān)鍵技術(shù)探討

徐伯健
北京衛(wèi)星導(dǎo)航中心

摘要：基于當(dāng)前導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用功能與范圍的拓展，使得各種新型的應(yīng)用模塊隨之誕生，基于嵌入式導(dǎo)航系統(tǒng)平臺下，要想實(shí)現(xiàn)這一導(dǎo)航系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的完善搭建，則就需要明確將嵌入式與導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合下相應(yīng)可移植性的設(shè)計問題?？缙脚_設(shè)計的實(shí)現(xiàn)需要明確整合系統(tǒng)相互間的關(guān)系與硬件管理需求，定位相應(yīng)關(guān)鍵技術(shù)以實(shí)現(xiàn)這一可移植軟件的有效開發(fā)。本文針對可移植嵌入式導(dǎo)航平臺下相應(yīng)關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行了研究與探討，以供參考。

關(guān)鍵詞：可移植嵌入式；導(dǎo)航平臺；關(guān)鍵技術(shù)；探討

前言

基于信息化時代下，導(dǎo)航系統(tǒng)的誕生與廣泛應(yīng)用給使用者帶來了極大的便利，但是，也真實(shí)基于技術(shù)的不斷發(fā)展，對現(xiàn)有導(dǎo)航系統(tǒng)的性能等提出了更高的要求。為了實(shí)現(xiàn)基于可移植嵌入式導(dǎo)航系統(tǒng)平臺的搭建，則就需要從這一系統(tǒng)的特殊性著手，以相應(yīng)關(guān)鍵技術(shù)的明確定位來實(shí)現(xiàn)這一導(dǎo)航系統(tǒng)的完善開發(fā)與應(yīng)用。而要想明確該系統(tǒng)平臺所涉及到的關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容，則就需要首先明確這一系統(tǒng)設(shè)計下所提出了實(shí)際需求，并對相應(yīng)技術(shù)特征進(jìn)行分析。

1、可移植嵌入式導(dǎo)航平臺的構(gòu)成與所呈現(xiàn)出的特點(diǎn)

1.1導(dǎo)航平臺的結(jié)構(gòu)組成

當(dāng)前，主要應(yīng)用的嵌入式導(dǎo)航系統(tǒng)模型主要有如下三種：單機(jī)模型、無線網(wǎng)絡(luò)模型以及混合模型，而這三個常用導(dǎo)航模型中，當(dāng)前整體性能最佳則是混合型模型，其融合了單機(jī)模型與無線網(wǎng)絡(luò)模型二者的所具備的優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)一步滿足了用戶的實(shí)際需求特點(diǎn)。而無論是哪一種模型，都并非是一個單純的部分功能集成系統(tǒng)，而是一個相對完善的嵌入式系統(tǒng)，能夠提供各項(xiàng)服務(wù)如數(shù)據(jù)管理、人機(jī)交互以及智能導(dǎo)航分析等，這一集成性綜合嵌入式系統(tǒng)的模塊構(gòu)成為：系統(tǒng)抽象層、數(shù)據(jù)存儲層、信息顯示層、人際交互、智能分析、智能導(dǎo)航以及行業(yè)拓展共7個模塊。而本文在研究的過程中，目的是為了實(shí)現(xiàn)能夠適用于不同領(lǐng)域下的嵌入式導(dǎo)航軟件的開發(fā)，所以則就需要從底層設(shè)計開展直至頂層，實(shí)現(xiàn)層次模型的搭建，以將各模塊與導(dǎo)航系統(tǒng)相連，系統(tǒng)應(yīng)該具備應(yīng)用層、應(yīng)用服務(wù)層、地圖服務(wù)層、系統(tǒng)服務(wù)層以及驅(qū)動與硬件層。

1.2所呈現(xiàn)出的特點(diǎn)

主要表現(xiàn)在如下幾點(diǎn)：第一，系統(tǒng)抽象層。其作為該系統(tǒng)軟硬件的接口層，承擔(dān)著正確使用系統(tǒng)通信接口，并實(shí)現(xiàn)對硬件系統(tǒng)的驅(qū)動以及文化數(shù)據(jù)的訪問等?；谠撓到y(tǒng)所具備的可裁剪性特點(diǎn)，所以要實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一接口的設(shè)計；第二，數(shù)據(jù)存儲。基于該系統(tǒng)下數(shù)據(jù)存儲業(yè)務(wù)的需求，要針對數(shù)據(jù)分析、解壓以及檢索等內(nèi)容進(jìn)行這一系統(tǒng)的設(shè)計；第三，數(shù)據(jù)管理。需要實(shí)現(xiàn)對導(dǎo)航系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，進(jìn)而提供綜合導(dǎo)航服務(wù)功能，并能夠?yàn)閷?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的更新等提供相應(yīng)服務(wù)；第四，信息顯示。即以可視化功能提供來顯示導(dǎo)航終端服務(wù)信息，需要以顯示終端機(jī)制的建立來確保引擎功能的實(shí)現(xiàn)；第五，人機(jī)交互。以人機(jī)接口的設(shè)置來實(shí)現(xiàn)交互性操作，在接收用戶請求信息的同時系統(tǒng)進(jìn)行處理后，將結(jié)果進(jìn)行反饋，并要以相應(yīng)的管理機(jī)制來支撐人機(jī)交互功能的實(shí)現(xiàn)；第六，路徑規(guī)劃與智能導(dǎo)航。其中路徑規(guī)劃提供的是系統(tǒng)路線規(guī)劃功能，智能導(dǎo)航是按照所提供的規(guī)劃路線引導(dǎo)駕駛員按照這一路線行車；第七，行業(yè)擴(kuò)展。嵌入式導(dǎo)航系統(tǒng)能夠?yàn)檐囕v、使用者以及較廣系統(tǒng)提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而使得整個交通網(wǎng)路的安全性與流暢性得以提升。

2、可移植嵌入式導(dǎo)航平臺所涉及到的關(guān)鍵技術(shù)定位

2.1硬件技術(shù)

整個硬件系統(tǒng)作為物理保障層，因在實(shí)際應(yīng)用的過程中能夠借助多種終端設(shè)備進(jìn)行應(yīng)用，如智能手機(jī)等，進(jìn)而使得硬件結(jié)構(gòu)的會存在一定的差異性，所以這就需要基于可移植角度下，對處理器與存儲設(shè)備等所涉及到的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析。第一，微處理器。針對這一內(nèi)容，首先要明確微處理器的選型，采用RISC處理器能夠在提高指令效率的基礎(chǔ)上，降低功耗，進(jìn)而促使整個成本降低，加以采用基于32位RISC處理下，進(jìn)而借助這一處理器的功能來解決系統(tǒng)移植問題。第二，存儲設(shè)備?；谶@一導(dǎo)航系統(tǒng)下，一般以NANDFlash這一存儲介質(zhì)為主，能夠?yàn)闈M足地圖數(shù)據(jù)下大量信息存儲之需，其存儲密度高，且反應(yīng)速度靈敏，方便操作處理，提高了嵌入式設(shè)備的整體性能。

2.2軟件技術(shù)

第一，微內(nèi)核結(jié)構(gòu)。在整個操作系統(tǒng)中，一般最少會存在內(nèi)核層與用戶層這兩個層次，其中，內(nèi)核層是提供基礎(chǔ)服務(wù)功能的，而操作系統(tǒng)的引入后使得內(nèi)核系統(tǒng)隨之拓展，此時就會導(dǎo)致系統(tǒng)資源管理問題凸顯。因此，在設(shè)計這一可移植嵌入式導(dǎo)航系統(tǒng)平臺的過程中，以微內(nèi)核結(jié)構(gòu)來進(jìn)行設(shè)計，借助其調(diào)度管理簡單化的性能來解決系統(tǒng)資源管理問題。第二，任務(wù)調(diào)度?；谶@一系統(tǒng)下，其能夠支撐多種任務(wù)，并根據(jù)任務(wù)的優(yōu)先級設(shè)計來進(jìn)行優(yōu)先反應(yīng)，進(jìn)行實(shí)現(xiàn)調(diào)度的操作，在設(shè)計中采用占式調(diào)度法來滿足不同優(yōu)先級任務(wù)操作請求之需，并以時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度法來滿足同等優(yōu)先級下這一調(diào)度任務(wù)之需。第三，內(nèi)存管理?；贛MU下一般采用的是虛擬存儲，而在嵌入式系統(tǒng)下，是以實(shí)際物理存儲為主要形式，以實(shí)現(xiàn)直接管理，在此過程中需要以完善的內(nèi)存管理機(jī)制來確保系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。

2.3相應(yīng)開發(fā)技術(shù)分析

在進(jìn)行可移植嵌入式導(dǎo)航系統(tǒng)平臺搭建的過程中，為了確保可移植性的實(shí)現(xiàn)，可將Linux系統(tǒng)下相應(yīng)交叉編譯這一開發(fā)方式進(jìn)行應(yīng)用，其能夠有效滿足該系統(tǒng)平臺的實(shí)際需求。借助GNU的功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對不同語言需求的支撐，借助這一編譯器，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)代碼的轉(zhuǎn)換；同時基于GNU下的Gdb等工具。

3、總結(jié)

綜上，在實(shí)現(xiàn)基于可移植嵌入式導(dǎo)航平臺設(shè)計與開發(fā)的過程中，要想實(shí)現(xiàn)這一平臺的完善構(gòu)建，則就需要以明確關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容為基礎(chǔ)。嵌入式導(dǎo)航系統(tǒng)是借助GIS技術(shù)、通過導(dǎo)航電子地圖來實(shí)現(xiàn)對導(dǎo)航數(shù)據(jù)信息的分析，將相應(yīng)反饋信息提供給用戶，在設(shè)計這一平臺的過程中，要實(shí)現(xiàn)軟硬件設(shè)計以及開發(fā)技術(shù)的明確定位，確保能夠支撐嵌入式導(dǎo)航平臺可移植性功能的實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而為實(shí)現(xiàn)該導(dǎo)航系統(tǒng)功能的不斷完善以滿足實(shí)際應(yīng)用需求奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋揚(yáng).嵌入式移動導(dǎo)航系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究[D].大連理工大學(xué),2010.

[2]趙艷霞.基于嵌入式的車載導(dǎo)航系統(tǒng)及其軟件開發(fā)[D].河北工業(yè)大學(xué),2011.

[3]雷紅衛(wèi).嵌入式操作系統(tǒng)移植技術(shù)研究與實(shí)踐[D].電子科技大學(xué),2014.

[4]曾喆.嵌入式移動導(dǎo)航系統(tǒng)的研究與設(shè)計[D].中國科學(xué)院研究生院（測量與地球物理研究所）,2014.