GPS车辆定位导航系统中电子地图的设计

近年来GPS和GIS技术迅速发展，尤其是美国政府己于2000年5月1日起取消了SA政策，GPS单点定位精度可以达到17m~25m，减少了应用GPS的障碍，使其具有更加美好的发展前景。但要想得到良好的效果，却离不开一个丰富完善的矢量电子地图和相应监控软件的支持。矢量地图与普通的栅格图相比具有占用存储空间小、可任意放大缩小而不影响地图的显示效果等优点。

1系统设计需求用户需求是电子地图设计的目的，是检验设计结果好坏的尺度。在设计GPS车辆定位导航用的电子地图时，首先要了解用户对该系统的详细要求，然后进行系统的总体设计。

用户对电子地图的要求是：把GPS获取的车辆位置、速度等信息，以图形的方式显示在电子地图上，需要时可以用文本方式显示详细的信息。

主机收到的GPS数据应可以连续存储，并在需要时可以回放回放速度可自行设定，回放的显示方式与跟踪在电子地图上显示的车辆应可以设置其显示符号、文本和运行轨迹式样及颜色，轨迹应根据需要可分成多种形式显示当前状态地图的比例尺，并可对图上的距离进行测量。

电子地图是在MapInfo支持下的矢量地图，应能为用户提供任意放大、缩小、漫游、分层等基本功能，并同时以菜单和图标方式给出。

应具有联机帮助，包括对系统各项功能与使用方法的说明。

2系统的总体设计2.1系统构成系统由GPS接收机。GPS天线。通信控制器。计算机。电源'操作系统（中文Wldows95/98>支撑软件（Maplfo）和GPS监控软件及底层通信控制软件构成其中，GPS接收机选用美国RockWell公司的Jubiterll型GPS接收机数据更新率为1次/s，以NMEA~0183格式输出；电子地图监控软件是在MapInfo软件的平台上自行开发的。

2.2系统硬件基本结构和处理流程系统硬件的基本结构如所示（见下页）。在此硬件结构的基础之上，系统按照以下流程来处理信息（如箭头3电子地图监控软件的设计1电子地图的矢量化首先，把纸质的原始地图通过扫描仪制作成TIF*格式的光栅图，然后，在计算机中借助AutoCAD软件将光栅图自动矢量化自动矢量化可以完成矢量化工作的6（%~10%左右，之后，还要进行人工编辑和修正至此，矢量化的工作算是基本完成但为了编制监控软件的需要，还要在MapInfoprofessional的软件平台上，确定地图的坐标，并形众所周知，地球表面是一个不可展平的球面，而地图则是一个平面，因此，如果想把地球表面上的对象标识到平面坐标地图上去，就必需建立从球面到平面的某种对应关系，这种对应关系就是地图投影。地图投影的目的在于将地球椭球面上的经纬线的交点表示在平面坐标系内，并能在平面坐标系内计算这些点之间的距离和方向。

在全球定位系统中，卫星被视为位置己知的高空观测目标v因此，为了确定用户接收机的位置，根据GPS卫星的瞬时位置，将其换算到统一的地球坐标系上目前全球定位系统采用一个经过改进了的、更为准确的全球坐标系世界协议大地坐标系（WorldGeodeticSystem似）简称WGS-84系。它近似于协议地球坐标系。

要在电子地图中选择几个点（一般34个就可以），并按要求的坐标系给出这几个点的准确坐标，例如，按照WGS~84坐标系给出点的经纬度，一张平面直角坐标系下的电子地图就转换成了经纬度坐标系下的电子地图。

然后，根据需要，对电子地图进行了分层，形成不同的MapInfotable，在实际工作中，根据需要共分成了道路、旅游景点、区县边界、行政地名、主要地名等共计20层编程，电子地图的矢量化及编程前的基础工作就全部就绪了。

3.2电子地图监控软件系统功能与结构根据电子地图的特点和开发过程中的体会，设计出如下功能：对系统显示目标的目标样式、标注样式和轨迹样式分别独立进行设定，对显示目标形成的轨迹可按不显示轨迹、显示全轨迹和按指定的点数显示轨迹三种方式显示根据需要对通信控制器与计算机的通信端口进行设置。

对显示目标可以进行实时的跟踪，并连续记录跟踪的数据。

可对记录的跟踪数据进行回放回放分为开始、暂停、继续、结束四种状态，回放速度可自行设定。

系统允许电子底图无级缩放，并实现自动漫游，在漫游过程中显示目标总是被显示在屏幕中央显示当前状态地图的比例尺，并可对图上的距离进行测量。

根据需要以文字的方式显示当前显示目标的经度、纬度、速度、方向和时间，并对不合理的数据进行标i识实时显示图上光标所在位置的经、纬度信息格式的的文件语样就可忽接通过CM*后，把20层MapInfotable及由此组成的MapInfoworkspace―同转移到MapX的软件平台上，形成*.GST*调用它们，并进行具有联机帮助，包括对系统各项功能与使用方法的说明。电子地图监控软件的功能与结构设计图如：3.3电子地图监控软件的程序设计电子地图监控软件是在MapInfoMapX的软件平台上编制的，MapnfoMapX是**高效、强大的ActiveX组件，可以很方便地集成到使用标准可视化编程工具开发的商业应用中MapInfoMapX支持将地图功能添加到任何应用中，提供了一种高度可视化的方法，来显示和分析基于位置的数据。

MapInfoMapX支持开发者方便快捷地将地图功能集成到新的或己有的应用中。可以使用标准的编程语言一一VisualBasicVisualG+、DelphiPowerBuilder和OracleExpresObjects因此不需要学习新的或高难度的编程语言，开发者就可以快速展开工作，方便地设计和实现地图功能和特性。

MapInfoMapX提供了一个流线化的对象模型，大量的方法和事件，高效的属性页和默认值，以及其他向导，来帮助简化应用开发。

MapInfoMapX具有动态图层，可以存储数据并自动重绘移动的对象，支持开发者创建实时的GPS跟踪应用。具有良好的图层控制功能，允许用户管理多个图层的地理信息，例如图层对象样式、缩放设置、填充和可视性。同时，还可以快速地定位和显示任何地图对象，例如客户、街道、邮编等。

MapInfoMapx的这些技术特点对软件的编制构成了强有力的支持，使软件的开发不仅方便简单、效率高，而且也使编制的软件性能突出，运行稳定。

在程序中，定义了如下的头文件：StdAfx.cpp预编译处理文件ViewStyleDig.cpp显示式样对话框头现文件3.4电子地图监控软件的测试与改进本电子地图监控软件编制完成之后，进行了实际的测试除了在有一定障碍物的情况下，GPS接收到的数据会发生较大范围的跳变，软件的运行状况是令人满意的。

为了使显示目标在电子地图上的显示过程中，不让跳变的信息干扰正常显示的信息，对软件进行了改进，对GPS接收到的数据进行如下判断：如果GPS信息显示未定位（经纬度后的信息均没有，或短于正常信息）；如果移动目标的绝对速度大于某值；如果速度变化率（增减双向）超过某值。

则认为GPS接收到的数据为跳变信息，在以文本形式显示的相应信息的前面打上一个把它标识成伪数据。

在轨迹回放的时候，也把相对应的轨迹过滤（即不显示），让显示目标直接从下一个合理的坐标点开始重新显示，并将前后两个合理标点间用轨迹连接起来，不至于出现轨迹间隙。

4结束语在实际工作当中，深刻地认识到电子地图与传统的纸质地图相比，有着极其突出的优越性，无论是栅格方式还是矢量方式的电子地图都具有如下的优点：易于贮存，并保证了贮存中的不变性，从而提高了地图的使用精度；易于校正、编辑和更新，并可方便地根据用户要求改编地图，以增加地图的适应性、实用性和用户的广泛性。

容量大，只受计算机存储器的限制，因此可以包含比一般模拟地图多得多的地理信息由于电子地图的突出优势和MapInfoMapX的技术特点，使基于电子地图的GPS车辆导航系统的总体设计方案和电子地图的监控软件，结构简单、功能全面、安装和使用方便，为进一步在实际项目中的使用打下了良好的基础。由此，也可以清楚地看到基于电子地图的GPS车辆导航系统具有良好的使用性和发展前景。

总之，经过测试等过程，认为尽管应用中还有若干缺陷和不尽人意之处，但作为一种应用产品己经趋向成熟。

衷心希望我国的电子地图和GPS基础资料能尽快更新，实用性更好。那样的话，基于电子地图的GPS车辆导航系统在我国就会有更加广阔的发展前景尤其是在军事领域的应用中，无论是对战场信息的综合、指挥决策、进入战场、阵地转移和车辆导航等方面将发挥举足轻重的作用。ComPortDlg.cpp选择串口对话框实现文件MainFrm.cpp主框架文件MAPX.CPPMapX提供文件MapXGps.cpp主控文件MapXGpsDoc.cpp文档文件MapXGpsVie'w.cpp视图文件PositionlnfoDig.cpp定位信息对话框实现文件ReplayRateDlg.cpp回放速率选择对话框实现文件