MapInfo格式的地图数据在嵌入式导航系统中的应用.pdf

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1、!#$%#计算机工程与应用 工程与应用!%引言所谓嵌入式导航系统（&()*)*+,-./,0.12 3450)，简称&+3），是指将导航定位设备深藏于工业系统、武器系统或一些机电仪表设备、消费电子类产品内部，以完成包含导航定位在内的一种或多种功能的特殊系统6%，!7。譬如，将导航定位设备嵌入到手机、89:和汽车中为用户提供便捷的导航定位服务，时下正逐渐成为嵌入式导航系统应用的一个新点，该文所指的嵌入式导航系统主要是指将导航定位系统嵌入到现有的武器装备中，更好地发挥现有武器系统的协调和作战能力，很明显，在世界格局日趋复杂的今天，对这一技术进一步研究的重要意义无疑是不言而喻。电子地图则是整个嵌入式

2、导航系统中除了导航定位设备本身外，系统最为重要的组成部分，它的设计好坏将直接影响到嵌入式导航系统最终的使用效果，可以说它的设计是整个嵌入式导航系统设计的一个重要环节。!面向嵌入式导航系统的电子地图构架面向嵌入式导航系统的电子地图，除了具有与面向普通导航系统的电子地图所具有的地图缩放、漫游、行驶轨迹实时显示、路径规划、地图匹配等基本特征外，还有它自身的特点由于硬件资源系统的适应性，性能价格比等限制，所以各种资源相对紧张，其中最为明显的是存贮空间极度受限6%，!7，这决定了在设计面向嵌入式导航系统的电子地图时，不可能再使用一些经典的基于8;的桌面地理信息平台处理（像2?1或:AB2?1等），而必须

3、另外构建，以适应特殊的导航需求，根据实际导航要求，依据电子地图的基本原则，特提出嵌入式导航系统的构架示意图如下6#7：图%面向嵌入式导航系统的电子地图构建简图图%中的地图数据源可以通过键盘、扫描仪或数字化仪等输入设备获得，也可以由其它数据源转化而来。一般说来，采用前者相对耗时费力，而且精度较低；后者基于一些流行格式精度较高的电子地图，比较容易得到（最为典型的就是2?1格式的地图数据），即便有些没有，也可以比较容易地通过特定的转换工具从其它格式的数据源获得，所以，该文主要探讨如何将已有的2?1格式的地图数据，在嵌入式导航系统中加以应用。#2?1地图数据的两种存贮格式为了更好地对2?1格式的地图数

4、据加以利用，有必要!#$%&格式的地图数据在嵌入式导航系统中的应用李杰付梦印邓志红（北京理工大学自动控制系，北京%C%）&D,.E：FGHI%J51KL$A1摘要该文结合实际应用，针对嵌入式导航系统的特点，分析了2?1地图数据的两种存贮格式，探讨了2?1格式的地图数据在嵌入式导航系统中的应用，为构架面向嵌入式导航系统的电子地图提供了一种较好的思路。关键词嵌入式导航系统2?1数据格式电子地图数据结构文章编号%!DC#%D（!#）%#D!%MDM文献标识码:中图分类号N8#%(%(#)*+,*%&!#-,.*,/!#$%&012,*%32456656 78*9,*%:;*50?!5%9;*%-5%

5、9/*/%9（9)=0$1?:L01,0.A;1201E，O).P.2/250.0L0)1?N)AK21E1/4，O).P.2/%C#）(4,1+,：;1(.2.2/0K),A0L,E,=E.A,0.12,2*,.2/,0 0K)?),0L)1?)()*)*2,-./,0.12 5450)，NQ1 5,-.2/?1,0 1?0K)2?1,=9,0,),2,E4R)*.2 0K)=,=)，,2*.05,=E.A,0.12.2)()*)*2,-./,0.12 5450).5,E51*.5AL55)*，:/11*Q,4 12?,.2/*./.0,E,=?,A.2/0K)()*)*2,-./,0.12

6、 5450).5=1=15)*$A5;.16：&()*)*2,-./,0.12 5450)，2?1，9,0,?1,0，9./.0,E,=，9,0,50LA0L)基金项目：国防预研项目作者简介：李 杰（%SHID），男，博士生。付梦印（%SIMD），男，教授，博士生导师。邓志红（%SHMD），女，博士后。!%M计算机工程与应用!#$%#对&()*+,地图数据的存贮格式作进一步的分析。&()*+,对地图数据的存贮主要采用两种格式：-./格式和&)0格式123，当然，根据实际需要，也可以将&()*+,的地图数据以分界.45)的纯文本格式、.67,5.8 890格式或:/;)*+,的前两种数据格式予以

7、介绍。#$%-./格式1?3&()*+,是美国&()*+,公司的一个注册商标，由于商用原因，截至现在为止，&()*+,公司一直没有向外界公布它原始的以矢量形式存贮的文件格式，即-./的格式，这就加大了直接利用&()*+,原始数据的难度，然而，由于这种格式存贮方式的紧凑高效及具有良好的拓扑关系，使得有很多人一直对这种存贮格式进行探讨和研究，下面是一些相关的研究成果。在&()*+,中，地图的存贮与管理是通过分层实现的，每一层又被称作一个表，每个原始的表一般都包括带以下扩展名的几个文件：（%）$-./文件：当中包含了以.45)码形式存贮的表的结构信息（每个表都有）（!）$8.-文件：当中包含了以二进

8、制格式存贮的表的数据（每个表都有）（#）$&.文件：当中包含了以二进制格式存贮的地图对象（可选）（2）$)8文件：它是连接$&.文件的一个可选文件（当$&.文件存在时必须有）（?）$)A8文件：包含了以二进制格式存贮的索引字段数据（该文件也属可选）当中&()*+,的$8.-文件与:/;)B的数据格式十分相似，$)8文件的数据是以#!位整型的形式存贮，它的每个值都分别指向对象定义块里的一个对象，当中记录的顺序与$8.-文件里记录的顺序完全相同（例如CDE)8），$)A8文件则主要是为了空间数据库的查询方便而建的一个索引文件，$&.文件是其中最重要的文件，它以块的方式组织，每个块通过第一个字节（相

9、当于一个关键字）来识别，每个$&.文件都由以下F种类型的块组成：GH.8HC/ID5J（/ID5J)8）当中主要包括了表的坐标系和内在结构的信息；)A8H9/ID5J（/ID5J)8%）当中主要包括用来定位在对象定义块里定义的地图对象的索引；D/KH5-8H0)A)-)DA/ID5J（/ID5J)8!）当中主要是一些有关地图对象定义的基本信息；5DDC8)A.-H 8H0)A)-)DA/ID5J（/ID5J)8#）当中保存的是地图对象的坐标信息；8HIH-H8/ID5J（/ID5J)8 2）当中保存的主要是用来表明哪些地图对象是可以再要的信息；CH4DLC4H/ID5J（/ID5J)8?）当中

10、保存的主要是一些有关表的笔、刷子、字体及符号等资源的列表。所有的地图对象都有两种访问方式：一种是通过$)8文件里的偏移量来访问，另一种是通过循环遍历$&.文件里的索引块，来获得有关对象定义块的所有信息，由于这种存贮格式的细节比较繁多，限于篇幅，此处不作介绍。#$!&)0格式123&)0格式（&()*+,)*7MNO*P 0,MQ7）是&()*+,公司提供的一种与外界交换数据的机制，它的优点是空间数据以.45)方式保存，容易生成且可编辑，缺点是所存贮的空间数据不具有拓扑关系，所以要建立满足特殊需求的导航电子地图（比如可以进行路径规划等），还必须在此基础上选取合适的数学模型和建立合适的数据结构，这

11、里对此不作介绍。&()*+,地图以&)0格式存贮时，每个表的数据都以两个文件保存：一个是扩展名为$&)0的文件，它主要用来保存空间对象的几何数据，另一个是扩展名为$&)8的文件，它主要用来保存与几何数据相对应的属性数据，通常这些属性数据以特殊的定界符分隔，每条记录各占一行，末尾加回车换行符。每个$&)0文件包括两部分：文件头和数据区，文件头中主要是对&()*+,如何将这种格式的地图数据生成电子地图的一些说明信息，数据区则主要是几何对象的定义，下面主要对$&)0文件的格式加以简要说明。$&)0文件的文件头注：下面方括号内的内容均属可选项BHC4)DA*5OM;7RNOMN7M47AQR18HI)

12、&)-HCRSNTR31LA)ULH*，*$31)A8H9*，*$315DDC84V4$31-C.A40DC&$35DIL&A4*S*QTS7W(TS*QTS7W(T$8.-.说明：BHC4)DA子句是用来说明该$&)0文件是从&()*+,里什么文件导出的，例如BHC4)DA#表明该文件是从-./文件导出的；5OM;7子句表明创建文件时所采用的字体；8XYQY7M子句用来说明所使用的定界字符，例如8HI)&)-HC“；”表明定界符是分号，缺省的定界符是-Z，所以如果没有这一行，表明&)0文件使用的是缺省分界符“；”。L*Y6子句表明唯一字段所在的列，它通常在创建两个相关的表时用到；)*:子句用

13、来表明表里的索引字段所在的列；5,M:4W;子句用来表明数据不是以缺省的经度纬度方式存贮的，而是采用特定的坐标系，如果没有该子句，则表明采用的是默认的经度纬度表示方式，比如5,M:4W;HM7O M,N7Y,*%，%2说明坐标系采用的是E_4a2的大地坐标。&)0文件的数据区$&)0文件的数据区跟在G:M区后面，而且必须以在单独一行上的8.-.关键词开头，&)0文件的数据区一般都保存着数目不定的原始几何数据，每个都对应一个几何对象，同时&)8文件与它对应，即&)0文件里的每个对象都顺序地对应&)8文件里的一个属性数据，如果&)8文件里没有对应的属性数据，则以空占位符填充。&)0文件里可以指定的

14、几何对象有：,Y*7IY*,XWXY*CPY,*!%?!#$%#计算机工程与应用&()*+,-*(,./01*-23/4*4*(,./01*511678*931,6726/,:211*(,62/当中用的较多的是;26/,、;21?)对象：一个;26/,对象带两个参数：坐标和A坐标，作为选项，有时也通过BCD218子句为;26/,对象指定它的形状、颜色和大小，如果没有该字句，则表明该;26/,采用当前的8?)+?5对象：一个;G?5对象通常包括一个或多个部分，如有多个部分，则会用9KG);G5关键词表明它有几部分，对每一部分则通过一个/3C7,8参数指明在这部分里的节点数，然后跟着每个节点的+L

15、?5E9KG);G5/3C8*(,62/8J/3C7,8%!%!：E/3C7,8!%!J：E;5?（M64,H，7.,*/，(212）JEB9=)NJ-5O=?对象：一个-*062/对象通常也是包括一个或几个多边形，这由跟在-*062/后的/3C72102/8参数来指定，每个多边形则再通过/3C7,8参数来表明该多边形中的节点数，然后跟着每个节点的+L=?/3C721/P2格式的地图数据在嵌入式导航系统中的应用要在嵌入式导航系统中利用9.7/P2格式的地图数据，首先需要将其中的几何数据及属性数据准确无误地读到预先定义好的数据结构中，以便在此基础上进行其它操作，结合实际，设计中为点对象、线对象及

16、区域对象等分别定义了如下的结构，并采用基于该结构的链表来保存所读取的数据，即链表中的数据项都是指向相应结构的指针，有关该数据结构的特点，详情请参考文献ESJ：B,3(,3*;26/,T=DU L L点对象结构VP12.,12/06,34*；P12.,1./,6,34*；6/,8H.7*；6/,(212；6/,86I*；$L L属性数据WB,3(,3*;21G6/*T=DU L L多线对象结构V6/,726/,/3C；P12.,X 12/06,34*；P12.,X 1./,6,34*；6/,7*/M64,H；6/,7*/7.,*/；6/,7*/(212；$L L属性数据WB,3(,3*-*062

17、/T=DU L L区域对象结构V6/,726/,/3C；P12.,X 12/06,34*；P12.,X 1./,6,34*；6/,7*/M64,H，7*/7.,*/；12/0 7*/(212；6/,D38H7.,*/；12/0 P2*(212，D.(Q(212；P12.,(*/+，(*/P2中所显示的北京市海淀区道路层图层的对比图。图!9.7/P2中所显示的道路层!%S计算机工程与应用!#$%#（上接!%#页）（%）&()*+,-./01（%!）2&+!3 3456+77；（%#）&()*3()68)+3268 3,-9 9扫描事务数据库,-更新:;%7./01中各元素的支持数（%）2&+!3

18、 3456+77；（%?）（,-7:;）./01!；9 9赋初值（%A）&()*+（,-./01#:;%7./01）9 9确定事务数据库,-7:;中的所有频繁项目集（%B）2&（+$8CDD(3$8）3456（%E）（,-7:;）./01（,-7:;）./01#+；算法比较与实现算法F0GF性能的提高主要体现在寻找事务数据库,-7:;中的频繁项目集时只需要扫描事务数据库,-两次，远低于算法/GHIJ扫描事务数据库,-的次数，因此，从理论上讲，算法F0GF的性能应优于算法/GHIJ。图!算法执行时间比较为了进一步验证该算法优越性，文章给出了该算法与/GHIJ算法的比较。实现环境是基于K26:L8

19、（D(&58826)*）平台，内存?M，+DC为H5632CN 000.MOP。实现环节所采用的语言为：Q-$。所采用的数据集为：江苏省扬州市某中等规模的商业企业销售事务数据库，在过去的几年中，积累了大量的原始数据，预处理后该数据库共有B%!%条记录和E%种属性。为了使数据具有代表性，随机从该数据库中抽取了几组不同的记录分别对F0GF及/GH算法进行测试，实验结果如图!所示，由此可见F0GF算法是有效和实用的，比/GH算法快#倍左右。图中执行时间为当,-中的所有频繁项目集已知时求,-7:;中的所有频繁项目集所需时间。（:;中的事务数为!条）结束语该文就关联规则的增量式更新进行了探讨，提出了一种

20、实用的关联规则增量式更新算法F0GF（)6)DD*25:26+(5N563)*CD:)326R)*R(234N）。理论与实验结果表明，该算法比/GHIJ也可提供借鉴。（收稿日期：!年#月）参考文献%$FR()L)*S，1(2T)63 S$/)83)*R(234N8&(N2626R)88+2)326(C*58IUJ$06：H(+55:26R8&345!34 2635(6)326)*U6&5(56+5 6 Q5(V W)(R5,)3);)858，1)632)R，U42*5，%EE：BA=EE!$FR()L)*S，X U$H)()*5*N2626R&)88+2)326(C*58：:582R6，2ND

21、*5N563.)326，)6:5YD5(256+5ISJ$0-M S585)(+4 S5D(3 SX%：%A=%B?$,)Z2:K U45C6R，X2)L52 O)6，Q26+563 R，U _ K6R$M)26356)6+5&,28+Z5(5:F88+2)326 SC*58 26 W)(R5,)3);)858：F6 06+(5N563)*GD:)326R 5+462C5IUJ$06：H(+55:26R8&345%!340635(6)326)*U6.&5(56+5 6,)3)a6R2655(26R，5L(*5)68，WC282)6)，%EE?：?=%$FR()L)*S，1(2T)63 S$M2

22、626R 85C5632)*D)335(6IUJ$06：H(+55:26R8&345%830635(6)326)*U6&5(56+5 6,)3)a6R2655(26R，)2D52，%EE：#=%结束语构架面向嵌入式导航系统的电子地图是研究嵌入式导航系统中的一个重要内容，对它的研究不但在嵌入式导航系统的开发中比较重要，对设计普通的电子地图也有积极的意义，该文所介绍的这种方法是笔者在构架面向嵌入式导航系统的电子地图时的一点心得和体会，供大家参考。（收稿日期：!#年%月）参考文献%$许汝峰$#!位嵌入式系统IMJ$中国电力出版社出版社，!%：%=%B!$孔祥营等$QYK(T8嵌入式实时操作系统及其开发环境(6):IMJ$中国电力出版社，!%：%=E#$张其善$智能车辆定位导航系统及其应用IMJ$科学出版社，!$F6882 XC382625N2，S;5(3 a:L)(:8$M)D06&)32Z5);*5/(N)3$!：%=%!?$黄国瑜，叶乃箐$数据结构IMJ$北京：清华大学出版社，!%：=B?A$(V$M)D06&H(&58826)*S5&5(56+5 C2:5IMJ$M)D06&U(D()326，%EEB：%#A=%!%A