徐伯健北京卫星导航中心



可移植嵌入式导航平台关键技术探讨

徐伯健
北京卫星导航中心

摘要：基于当前导航系统应用功能与范围的拓展，使得各种新型的应用模块随之诞生，基于嵌入式导航系统平台下，要想实现这一导航系统结构的完善搭建，则就需要明确将嵌入式与导航系统进行结合下相应可移植性的设计问题。跨平台设计的实现需要明确整合系统相互间的关系与硬件管理需求，定位相应关键技术以实现这一可移植软件的有效开发。本文针对可移植嵌入式导航平台下相应关键技术问题进行了研究与探讨，以供参考。

关键词：可移植嵌入式；导航平台；关键技术；探讨

前言

基于信息化时代下，导航系统的诞生与广泛应用给使用者带来了极大的便利，但是，也真实基于技术的不断发展，对现有导航系统的性能等提出了更高的要求。为了实现基于可移植嵌入式导航系统平台的搭建，则就需要从这一系统的特殊性着手，以相应关键技术的明确定位来实现这一导航系统的完善开发与应用。而要想明确该系统平台所涉及到的关键技术内容，则就需要首先明确这一系统设计下所提出了实际需求，并对相应技术特征进行分析。

1、可移植嵌入式导航平台的构成与所呈现出的特点

1.1导航平台的结构组成

当前，主要应用的嵌入式导航系统模型主要有如下三种：单机模型、无线网络模型以及混合模型，而这三个常用导航模型中，当前整体性能最佳则是混合型模型，其融合了单机模型与无线网络模型二者的所具备的优点，进一步满足了用户的实际需求特点。而无论是哪一种模型，都并非是一个单纯的部分功能集成系统，而是一个相对完善的嵌入式系统，能够提供各项服务如数据管理、人机交互以及智能导航分析等，这一集成性综合嵌入式系统的模块构成为：系统抽象层、数据存储层、信息显示层、人际交互、智能分析、智能导航以及行业拓展共7个模块。而本文在研究的过程中，目的是为了实现能够适用于不同领域下的嵌入式导航软件的开发，所以则就需要从底层设计开展直至顶层，实现层次模型的搭建，以将各模块与导航系统相连，系统应该具备应用层、应用服务层、地图服务层、系统服务层以及驱动与硬件层。

1.2所呈现出的特点

主要表现在如下几点：第一，系统抽象层。其作为该系统软硬件的接口层，承担着正确使用系统通信接口，并实现对硬件系统的驱动以及文化数据的访问等。基于该系统所具备的可裁剪性特点，所以要实现统一接口的设计；第二，数据存储。基于该系统下数据存储业务的需求，要针对数据分析、解压以及检索等内容进行这一系统的设计；第三，数据管理。需要实现对导航系统内部数据的统一管理，进而提供综合导航服务功能，并能够为实现数据的更新等提供相应服务；第四，信息显示。即以可视化功能提供来显示导航终端服务信息，需要以显示终端机制的建立来确保引擎功能的实现；第五，人机交互。以人机接口的设置来实现交互性操作，在接收用户请求信息的同时系统进行处理后，将结果进行反馈，并要以相应的管理机制来支撑人机交互功能的实现；第六，路径规划与智能导航。其中路径规划提供的是系统路线规划功能，智能导航是按照所提供的规划路线引导驾驶员按照这一路线行车；第七，行业扩展。嵌入式导航系统能够为车辆、使用者以及较广系统提供相应的数据信息，进而使得整个交通网路的安全性与流畅性得以提升。

2、可移植嵌入式导航平台所涉及到的关键技术定位

2.1硬件技术

整个硬件系统作为物理保障层，因在实际应用的过程中能够借助多种终端设备进行应用，如智能手机等，进而使得硬件结构的会存在一定的差异性，所以这就需要基于可移植角度下，对处理器与存储设备等所涉及到的关键技术进行分析。第一，微处理器。针对这一内容，首先要明确微处理器的选型，采用RISC处理器能够在提高指令效率的基础上，降低功耗，进而促使整个成本降低，加以采用基于32位RISC处理下，进而借助这一处理器的功能来解决系统移植问题。第二，存储设备。基于这一导航系统下，一般以NANDFlash这一存储介质为主，能够为满足地图数据下大量信息存储之需，其存储密度高，且反应速度灵敏，方便操作处理，提高了嵌入式设备的整体性能。

2.2软件技术

第一，微内核结构。在整个操作系统中，一般最少会存在内核层与用户层这两个层次，其中，内核层是提供基础服务功能的，而操作系统的引入后使得内核系统随之拓展，此时就会导致系统资源管理问题凸显。因此，在设计这一可移植嵌入式导航系统平台的过程中，以微内核结构来进行设计，借助其调度管理简单化的性能来解决系统资源管理问题。第二，任务调度。基于这一系统下，其能够支撑多种任务，并根据任务的优先级设计来进行优先反应，进行实现调度的操作，在设计中采用占式调度法来满足不同优先级任务操作请求之需，并以时间片轮转调度法来满足同等优先级下这一调度任务之需。第三，内存管理。基于MMU下一般采用的是虚拟存储，而在嵌入式系统下，是以实际物理存储为主要形式，以实现直接管理，在此过程中需要以完善的内存管理机制来确保系统的安全可靠运行。

2.3相应开发技术分析

在进行可移植嵌入式导航系统平台搭建的过程中，为了确保可移植性的实现，可将Linux系统下相应交叉编译这一开发方式进行应用，其能够有效满足该系统平台的实际需求。借助GNU的功能，能够实现对不同语言需求的支撑，借助这一编译器，实现对目标代码的转换；同时基于GNU下的Gdb等工具。

3、总结

综上，在实现基于可移植嵌入式导航平台设计与开发的过程中，要想实现这一平台的完善构建，则就需要以明确关键技术内容为基础。嵌入式导航系统是借助GIS技术、通过导航电子地图来实现对导航数据信息的分析，将相应反馈信息提供给用户，在设计这一平台的过程中，要实现软硬件设计以及开发技术的明确定位，确保能够支撑嵌入式导航平台可移植性功能的实现，进而为实现该导航系统功能的不断完善以满足实际应用需求奠定基础。

参考文献：

[1]宋扬.嵌入式移动导航系统的关键技术研究[D].大连理工大学,2010.

[2]赵艳霞.基于嵌入式的车载导航系统及其软件开发[D].河北工业大学,2011.

[3]雷红卫.嵌入式操作系统移植技术研究与实践[D].电子科技大学,2014.

[4]曾喆.嵌入式移动导航系统的研究与设计[D].中国科学院研究生院（测量与地球物理研究所）,2014.