基于新經濟下北斗定位的“最美路徑”規(guī)劃管理系統(tǒng)

王敬茹

（山東科技大學泰安校區(qū)，山東 泰安 271000）

“十三五”時期，中國將吸引“一帶一路”沿線國家8,500 萬人次游客來華旅游，到 2020 年，旅游市場總規(guī)模達到 67 億人次，對于游客而言，地圖導航已成為旅行必不可少的工具。目前的地圖導航系統(tǒng)大多基于定位數據，選取兩點間最短路徑作為“最優(yōu)路徑”。然而人們對“最優(yōu)路徑”的選擇已不僅僅局限于路線最短、時間最少，而對景區(qū)、路線視覺等的需求越來越高。現有地圖程序在起點和終點之間得到的最短路徑，通常僅針對趕時間的用戶，而難以滿足外出休閑娛樂的用戶，如逛街、旅游等。外出休閑娛樂的用戶不考慮路徑長短，而關注起點到終點途中，是否可瀏覽美景、美食與商場等。因此為滿足用戶不同出行需求，設計出一種“最美路徑”的規(guī)劃系統(tǒng)十分必要。

一、基于北斗系統(tǒng)的 “最美路徑”導航系統(tǒng)實現方案總體設計

利用BDS定位數據，結合實際條件與用戶需求進行算法分析，建立模型解算出多條 “最美路徑”，供用戶選擇；此外，用戶選擇路徑的各種瀏覽記錄數據由系統(tǒng)收集并反饋到用戶需求分析部分，進而更確切的制定滿足用戶需求的 “最美路徑”。

（一）系統(tǒng)主體設計

系統(tǒng)設計分三部分，分別為對嵌入式終端、服務器端與瀏覽端的設計，最后將這三部分集成為該系統(tǒng)軟件系統(tǒng)。

1、嵌入式終端：該部分為導航終端軟件部分（車載導航、手機導航）。

基本功能：實現電子地圖瀏覽、讀取BDS數據、BDS數據顯示（即當前位置顯示）、路徑選擇、BDS數據上傳至服務器數據庫等。

2、服務器端模塊：主要完成用戶端BDS數據讀取管理。

基本功能：讀取并存儲終端上傳的BDS數據，支持對用戶端BDS數據進行檢索查詢等、實時反映終端當前位置、歷史軌跡查詢需求。

3、瀏覽端模塊：完成用戶端位置信息瀏覽等基本功能。

基本功能：在用戶界面（手機屏幕等）上顯示用戶當前位置、移動軌跡、歷史軌跡等。

用戶端使用終端GSM模塊向移動蜂窩網絡發(fā)送數據包，當附近的基站獲取數據信息時，網絡向移動終端提供包括各種定位輔助信息。利用這些信息，終端可快速捕獲北斗衛(wèi)星信號，接收北斗衛(wèi)星測量信息。然后客戶端將測量信息通過無線網絡發(fā)送給網絡中的定位服務中心，由服務中心基于測量信息解算用戶當前位置。終端接受用戶所在地的地理信息后，客戶端迅速完成地圖匹配，實時顯示地圖與地物信息。進而依據優(yōu)化的Dijkstra算法生成 “最美路徑”。

（二）系統(tǒng)實現

1、數據準備

（1）遙感影像配準，將配準好的圖像導出。（2）建立數據庫（地圖數據庫、用戶需求數據庫、反饋信息數據庫等）。（3）制作地圖，設計系統(tǒng)插件。（4）發(fā)布地圖服務。

2、應用界面設計

本系統(tǒng)應用界面分瀏覽、路徑規(guī)劃與導航部分，界面分為瀏覽界面、路徑規(guī)劃界面與導航界面。瀏覽界面主要為用戶在查找瀏覽相關地理信息的過程中提供交互服務。路徑規(guī)劃界面主要根據用戶需求，利用模型與算法對用戶的出行路線進行規(guī)劃。導航界面主要將當前的位置在導航地圖中顯示出來；并在實時定位過程中為用戶提供一些關于導航服務方面的交互提示。三種界面之間可實時地進行切換，以便為用戶充分人性化服務。

用戶輸入起點與終點后，應用界面默認的初始界面為“最短路徑”，此時用戶可點擊界面右上角“路徑選擇”按鈕，隨后界面會彈出選項欄，用戶根據需求選擇后應用界面會按要求重新規(guī)劃，圖中會高亮顯示滿足用戶需求的 “最美路徑”。

二、“最美路徑”規(guī)劃算法設計

路徑的智能規(guī)劃是導航軟件的主要功能之一。本規(guī)劃系統(tǒng)根據地理信息數據庫以及用戶需求，實時智能地給出用戶所在地與目的地之間的一條 “最美路徑”。路徑規(guī)劃的原則是在保證路徑經濟性與可行性的基礎上，設計出最可滿足用戶需要的路徑。實現“最優(yōu)路徑”分析的算法主要為Dijkstra 算法。Dijkstra算法是一種圖形搜索算法，其基本思路是將道路網節(jié)點劃分為紅藍點兩個點集。每次求出當前紅點與藍點集中所有節(jié)點的距離，將最短距離的節(jié)點置于紅點集中。當所有節(jié)點置于紅點集時，迭代完成。本文改進傳統(tǒng)的Dijkstra 算法，引入逛街、旅行等權值，并計算決策加權平均值結果，即可輸出節(jié)點與節(jié)點之間的索引，隨后追溯回到起點。

三、總結

（一）本文基于已建成的北斗三代衛(wèi)星定位系統(tǒng)提供的高精度特色定位數據，為優(yōu)化現有地圖導航在路徑規(guī)劃問題中只考慮“路徑最短”的不足，提出了滿足用戶休閑娛樂的“最美路徑”規(guī)劃系統(tǒng)，該系統(tǒng)兼?zhèn)洳樵優(yōu)g覽與定位導航的功能，這是本系統(tǒng)的創(chuàng)新所在。

（二）在查詢和導航方面，采用了成熟可行的算法，保障了系統(tǒng)的可行性。同時在數據處理方面，考慮了定位精度和路徑規(guī)劃的問題，使軟件提供的結果具有高的可靠性。

（三）本系統(tǒng)一旦得以實現，將對我國地圖導航領域產生積極的影響及巨大的經濟效益。同時，國外地圖導航系統(tǒng)在看到本系統(tǒng)諸多優(yōu)點后也會應用本系統(tǒng)作為其地圖導航的一部分，促使使各國達到對北斗系統(tǒng)的依賴性，增強我國導航定位主動性和發(fā)言權。本系統(tǒng)經過改進后可用于航空、陸地等領域，應用前景廣泛。