王敬茹

（山東科技大學(xué)泰安校區(qū)，山東 泰安 271000）

“十三五”時(shí)期，中國(guó)將吸引“一帶一路”沿線國(guó)家8,500 萬(wàn)人次游客來(lái)華旅游，到 2020 年，旅游市場(chǎng)總規(guī)模達(dá)到 67 億人次，對(duì)于游客而言，地圖導(dǎo)航已成為旅行必不可少的工具。目前的地圖導(dǎo)航系統(tǒng)大多基于定位數(shù)據(jù)，選取兩點(diǎn)間最短路徑作為“最優(yōu)路徑”。然而人們對(duì)“最優(yōu)路徑”的選擇已不僅僅局限于路線最短、時(shí)間最少，而對(duì)景區(qū)、路線視覺(jué)等的需求越來(lái)越高。現(xiàn)有地圖程序在起點(diǎn)和終點(diǎn)之間得到的最短路徑，通常僅針對(duì)趕時(shí)間的用戶，而難以滿足外出休閑娛樂(lè)的用戶，如逛街、旅游等。外出休閑娛樂(lè)的用戶不考慮路徑長(zhǎng)短，而關(guān)注起點(diǎn)到終點(diǎn)途中，是否可瀏覽美景、美食與商場(chǎng)等。因此為滿足用戶不同出行需求，設(shè)計(jì)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(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案總體設(shè)計(jì)

利用BDS定位數(shù)據(jù)，結(jié)合實(shí)際條件與用戶需求進(jìn)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(shù)據(jù)由系統(tǒng)收集并反饋到用戶需求分析部分，進(jìn)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(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)分三部分，分別為對(duì)嵌入式終端、服務(wù)器端與瀏覽端的設(shè)計(jì)，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(dǎo)航終端軟件部分（車載導(dǎo)航、手機(jī)導(dǎo)航）。

基本功能：實(shí)現(xiàn)電子地圖瀏覽、讀取BDS數(shù)據(jù)、BDS數(shù)據(jù)顯示（即當(dāng)前位置顯示）、路徑選擇、BDS數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)等。

2、服務(wù)器端模塊：主要完成用戶端BDS數(shù)據(jù)讀取管理。

基本功能：讀取并存儲(chǔ)終端上傳的BDS數(shù)據(jù)，支持對(duì)用戶端BDS數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索查詢等、實(shí)時(shí)反映終端當(dāng)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(jī)屏幕等）上顯示用戶當(dāng)前位置、移動(dòng)軌跡、歷史軌跡等。

用戶端使用終端GSM模塊向移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)包，當(dāng)附近的基站獲取數(shù)據(jù)信息時(shí)，網(wǎng)絡(luò)向移動(dòng)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(hào)，接收北斗衛(wèi)星測(cè)量信息。然后客戶端將測(cè)量信息通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中的定位服務(wù)中心，由服務(wù)中心基于測(cè)量信息解算用戶當(dāng)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(shí)時(shí)顯示地圖與地物信息。進(jìn)而依據(jù)優(yōu)化的Dijkstra算法生成 “最美路徑”。

（二）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

1、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

（1）遙感影像配準(zhǔn)，將配準(zhǔn)好的圖像導(dǎo)出。（2）建立數(shù)據(jù)庫(kù)（地圖數(shù)據(jù)庫(kù)、用戶需求數(shù)據(jù)庫(kù)、反饋信息數(shù)據(jù)庫(kù)等）。（3）制作地圖，設(shè)計(jì)系統(tǒng)插件。（4）發(fā)布地圖服務(wù)。

2、應(yīng)用界面設(shè)計(jì)

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

用戶輸入起點(diǎn)與終點(diǎn)后，應(yīng)用界面默認(rèn)的初始界面為“最短路徑”，此時(shí)用戶可點(diǎn)擊界面右上角“路徑選擇”按鈕，隨后界面會(huì)彈出選項(xiàng)欄，用戶根據(jù)需求選擇后應(yīng)用界面會(huì)按要求重新規(guī)劃，圖中會(huì)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(shè)計(jì)

路徑的智能規(guī)劃是導(dǎo)航軟件的主要功能之一。本規(guī)劃系統(tǒng)根據(jù)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)以及用戶需求，實(shí)時(shí)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(jīng)濟(jì)性與可行性的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出最可滿足用戶需要的路徑。實(shí)現(xiàn)“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(wǎng)節(jié)點(diǎn)劃分為紅藍(lán)點(diǎn)兩個(gè)點(diǎn)集。每次求出當(dāng)前紅點(diǎn)與藍(lán)點(diǎn)集中所有節(jié)點(diǎn)的距離，將最短距離的節(jié)點(diǎn)置于紅點(diǎn)集中。當(dāng)所有節(jié)點(diǎn)置于紅點(diǎn)集時(shí)，迭代完成。本文改進(jìn)傳統(tǒng)的Dijkstra 算法，引入逛街、旅行等權(quán)值，并計(jì)算決策加權(quán)平均值結(jié)果，即可輸出節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間的索引，隨后追溯回到起點(diǎn)。

三、總結(jié)

（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(shù)據(jù)，為優(yōu)化現(xiàn)有地圖導(dǎo)航在路徑規(guī)劃問(wèn)題中只考慮“路徑最短”的不足，提出了滿足用戶休閑娛樂(lè)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(dǎo)航的功能，這是本系統(tǒng)的創(chuàng)新所在。

（二）在查詢和導(dǎo)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(shí)在數(shù)據(jù)處理方面，考慮了定位精度和路徑規(guī)劃的問(wèn)題，使軟件提供的結(jié)果具有高的可靠性。

（三）本系統(tǒng)一旦得以實(shí)現(xiàn)，將對(duì)我國(guó)地圖導(dǎo)航領(lǐng)域產(chǎn)生積極的影響及巨大的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，國(guó)外地圖導(dǎo)航系統(tǒng)在看到本系統(tǒng)諸多優(yōu)點(diǎn)后也會(huì)應(yīng)用本系統(tǒng)作為其地圖導(dǎo)航的一部分，促使使各國(guó)達(dá)到對(duì)北斗系統(tǒng)的依賴性，增強(qiáng)我國(guó)導(dǎo)航定位主動(dòng)性和發(fā)言權(quán)。本系統(tǒng)經(jīng)過(guò)改進(jìn)后可用于航空、陸地等領(lǐng)域，應(yīng)用前景廣泛。