基于全球衛星導航系統的固定路線規劃系統的設計

王燚堂

（北京衛生職業學院 北京市 102402）

隨著中國社會經濟的發展，對應線路規劃和導航的應用越來越廣泛與重要，相對固定區域內的路線規劃與導航的需求越來越多，傳統的人工取卡、指揮停車的模式已不能滿足人們的需求，設計一個有著廣泛應用場景的“固定路線規劃系統”有著現實應用作用，實現快速的路線指引與導航、出入口記錄等功能，最終實現無人化、智能化的趨勢發展?！肮潭肪€規劃系統”可實現特定區域內的車輛快速停車目標建議、路徑規劃及導航引導，可以大幅提高區域內的交通效率。固定路線規劃系統如圖1所示。

1 系統功能分析

基于衛星定位技術的路線規劃系統，配合輔助定位設備。對小區域內相對固定的路線進行規劃，達到指引人員、車輛、設備等運動的目標。本系統的設計應用為路線相對固定的小區域內，例如大型停車場、公園、智能交通場地等。系統設計當車輛進入某區域內時，通過有衛星定位功能的智能設備掃描二維碼，輔助攝像頭或感應裝置等，得到當前位置信息及區域內地圖，然后在地圖內輸入需要到達的目的點或系統建議的目的點。系統根據當前位置與目的地之間的情況，規劃用時最短的路線或距離最短的路線，然后利用衛星定位實時判斷智能設備是否移動及是否在規劃的路線上，如果偏離路線則提醒并規劃新路線。如此實時判斷，直至到達目的點。

系統功能分為路線分析、路線規劃、導航引導三個主要部分。重點為路線規劃與導航，主要包括路線規劃、行進引導、規劃新路線。

系統實體關系圖設計，如圖2所示。

圖2：系統實體關系圖

2 系統整體設計

根據系統功能需求進行系統詳細設計，首先制作某區域內電子路網平面圖，并記錄各個目的地位置及坐標，建立路線導航數據庫，當智能設備掃碼后，通過自身定位系統與電子地圖進行匹配，識別當前位置。通過在APP內輸入目的點地址，系統進行路況流量判斷，判斷后，在電子地圖上對當前兩點間路線進行規劃，規劃距離最短路線或用時最短路線。在智能設備移動過程中，動態刷新當前位置及指引路線。當偏離當前路線時，進行提醒。當前位置與目的地所在位置坐標重合時，表示已經到達目的地，結束路線導航。如圖3所示。

圖3：路線規劃

路線規劃是根據衛星定位后，與電子地圖進行道路匹配，確定當前位置,然后輸入或在地圖上選擇目的地位置，當確定當前位置與目的地位置后，系統進行路線規劃。一般情況下的路線規劃有3種方案：路線最短；用時最短；費用最少。本系統優先采用路線最短方案。

從某一個頂點出發到達另一個頂點的所經過的邊的權重和最小的一條路徑，稱為最短路徑。本系統使用Dijkstra來規劃最短路線，該算法為按路徑長度遞增的次序產生最短路線的算法，該算法把頂點分成兩組，第1組是已確定最短路線的節點的集合，第2組是尚未確定最短路線的節點的集合。按路線長度遞增次序逐個把第2組的頂點放到第1組中，設求從起始點到其它各頂點的最短路線。Dijkstra算法適用于求一個節點到其他節點的最短路徑，主要特點是通過廣度搜索（由近及遠、層層擴展）來遍歷其他所有需要計算花費的點的思想來解決最短路徑問題。如圖4所示。

圖4：最短路徑

使用回溯法，自后向前回溯。第1步，找到圖的終點E，它是最短路徑的終點。第2步，通過數據存儲表中頂點E找到對應上一最短距離C。C就為E的前置定點。第3步，通過數據存儲表中頂點找到C對應上一最短距離A。如此重復，得到原點。通過Dijkstra算法，每次找到離源點（圖4中的源點A）最近的一個頂點，然后以該頂點為中心進行擴展，最終得到源點到其余所有點的最短路徑，我們就能確定兩點之間的最短路徑了。

根據系統功能設計系統結構如圖5所示。

圖5：系統結構

3 系統應用與展望

固定區域內相對固定線路的導航，對智能交通的發展有著重要的補充作用，有效的提高了車輛的通過效率，降低了人工管理成本。可以應用于大型單位、醫院、學校、景區、住宅區等多種場所，根據固定區域內的路線規劃導航，提高停車效率、改善停車環境，有助于車輛進出的現代化管理，同時對于物聯網技術及智慧社區的建設提供了支撐。