NFC智能汽車輔助導航系統的設計開發

李嘉俊　王穎

摘 要：通過對NFC關鍵技術的研究，設計了基于NFC的智能汽車輔助導航系統，實現了在GPS導航信息不準確或網絡信號覆蓋較弱等情況下的智能輔助導航。利用手機NFC與車載嵌入式系統的近場通信方式，實現了地理信息請求、數據處理、數據反饋等過程。通過系統的順利實施應用，最終完成NFC智能汽車輔助導航系統NFC應用模塊的設計開發，實現車主地理信息的獲取，提升了出行體驗和出行效率。

關鍵詞：NFC 智能導航 近場通信 地理信息服務

Design and Development of NFC Smart Car Auxiliary Navigation System

Li Jiajun Wang Ying

Abstract：Through the research of NFC key technologies， an NFC-based intelligent car assisted navigation system is designed， which realizes the intelligent assisted navigation under the conditions of inaccurate GPS navigation information or weak network signal coverage. Utilizing the mobile phone NFC and the vehicle-mounted embedded system's near field communication method， the process of geographic information request， data processing， and data feedback are realized. Through the smooth implementation and application of the system， the design and development of the NFC application module of the NFC smart car assisted navigation system is finally completed， which realizes the acquisition of geographic information of the car owner， and improves the travel experience and travel efficiency.

Key words：NFC， intelligent navigation， near field communication， geographic information service

在信息技術日益社會化的今天，地理信息逐漸成為城市規劃、設施管理和工程建設的重要工具，同時助推了全球化地理信息應用的廣泛發展。本系統是為了改善人們的出行效率、針對人們駕駛車輛出行時無法獲取地理信息的情況下而設計的車輛輔助導航系統。

1 當前車載導航丞待解決的問題

隨著智能車輛網聯系統的高速發展，汽車也越來越人性化和智能化，但GPS車載導航系統仍然被人詬病，GPS車載導航系統主要存在幾個問題：一是系統卡鈍延遲的問題，原車自帶的GPS導航功能經常會出現系統卡頓、死機等情況;二是人機交互差，當用戶使用GPS車載導航搜索目的地時，需要先勾選一系列的前置選項，最后才是目的地名稱，如果中間環節點擊錯誤便要重新選擇，用戶體驗較差。三是地圖版本更新慢，GPS車載導航系統通常需要一個季度更新一次或更長的時間，在此更新周期內，很多城市的道路環境都有了巨大的變化，因此導航經常會導到錯誤的地方。四是導航升級貴，目前大多數車載導航地圖版本升級需要到4S店進行，相應的價格較高[1]。

由于GPS車載導航具有上述一系列問題的存在，因此目前大部分人群更傾向于使用智能手機的地圖應用來導航，但是在某些偏僻地區網絡信號覆蓋較弱或在其他情況下智能手機無法實現導航功能時，車主便無從獲取地理信息，因此設計一個NFC汽車輔助導航系統十分必要。

2 NFC智能汽車輔助導航系統設計

如圖1所示，NFC智能汽車輔助導航系統主要由用戶端NFC手機APP、車載終端的NFC模塊和主控模塊以及業務平臺組成[2]。

NFC手機與車載終端的信息交互過程中，將地圖查詢請求通過手機NFC模塊發送至車載終端，車載終端與業務平臺進行信息交互獲取地理信息后，再通過NFC模塊將地理信息傳輸至手機終端，整個過程不需要通過無線網絡傳輸。在設計總體模塊的同時，并對嵌入式車載終端以及NFC手機應用程序進行詳細設計。

1、主控模塊： 車載終端嵌入裝有linux系統的ARM芯片，能夠對數據信息進行編寫、解碼、反饋傳輸，同時具備可移植性。主控模塊實現了車載終端的信息存儲、運行、管理以及與業務平臺的信息交互。

2、NFC模塊：車載終端同時嵌入NFC模塊，是具有NFC功能的讀卡器或者開發板，實現與用戶手機端NFC設備的通信[3]。

業務平臺主要包括以下功能：

1、用戶信息管理：管理用戶的地理信息請求，記錄用戶的個性化信息和使用習慣等，便于管理用戶相關信息。

2、地理信息管理：管理地理方位信息、標簽信息;標簽信息可包含多媒體、圖片、文本等信息，文本信息通過NFC直接傳輸，圖片和多媒體只傳輸圖片和多媒體的URL移動終端再通過web方式獲取[4]。

3、查詢管理：接收查詢條件，進行智能查詢，向智能信息終端返回查詢結果。查詢條件解析接口，地圖接口。

4、密鑰管理：為了增強用戶身份證書的安全性，用戶手機終端和車載終端的密鑰需定期更新。

3 系統功能實現

基于NFC的智能信息推送系統需要完成指定信息查詢的功能，圖3所示為NFC信息交互過程：

具有NFC功能的智能通信終端：當用戶需要查詢某指定地圖信息時，可在其移動終端上通過客戶端軟件編輯NFC查詢請求信息，如圖4所示：

將攜帶編輯好的請求信息的移動終端靠近具有信息查詢功能的智能信息終端，智能終端首先從移動終端卡上讀取身份證書;當身份認證通過后，工作在“閱讀器”模式下的智能信息終端獲取到用戶的請求信息后終端循環顯示推送信息，并且向系統業務平臺發送請求進行信息查詢[5];業務平臺收到請求后進行數據處理，并將查詢結果反饋給智能信息終端;智能信息終端將查詢獲取的路線信息展示在顯示器上供用戶查看，如圖5所示：

用戶如需下載路線信息，即可通過移動終端向智能信息終端發送定向信息獲取請求，智能信息終端使用信息定向推送功能將路線信息推送到用戶移動終端上并存儲下來，發送至NFC手機客戶端軟件。

4 結論

NFC智能汽車輔助導航系統的設計使得車主能夠實現在特殊情況下地理信息的獲取，對人們的出行活動具有極大的改善作用，進而提高人們的生活質量。此外，通過研究這一輔助導航系統，可以為相關技術人員在今后智能汽車的研發制造中提供有效的參考建議和可行性依據[6]。

截止2019年末，我國機動車保有量已達3.4億輛，私家車保有量也接近2億。人們的出行意愿也隨著疫情的結束逐漸恢復，因此，改善出行體驗，提高出行效率也隨之成為汽車生產制造商追求的目標之一。NFC智能汽車輔助導航系統不僅能夠提供導航數據，能彌補現有車載導航所存在的問題，并且NFC芯片性能穩定、價格低廉，同時車載終端系統改造成本低，因此NFC汽車輔助導航系統將有巨大的發展空間，必然有廣泛的市場前景。

參考文獻：

[1]畢建濤，王雷.基于Web Service的地理信息服務研究[J].計算機科學，2004（01）.

[2]楊軍.NFC技術的應用、標準進展及測試[J].現代電信科技，2009，39（10）.

[3]趙衛鋒，李清泉，李必軍.利用城市POI數據提取分層地標[J].遙感學報，2011（05）.

[4]周林，步豐林.嵌入式瀏覽器中JavaScript和DOM的支持[J].計算機工程，2004（S1）.

[5]劉浩.基于NFC技術的近場通信應用探索[J].中國無線電.2010，（12）.

[6]杜啟宏，郭達.基于智能卡的NFC技術的研究[J].移動通信.2010，34（Z1）.