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基于地理信息的交通管理论文 篇1：
基于GIS 的车辆管理系统设计与实现
摘要：该文介绍了一种基于GIS的车辆管理系统，该系统利用地理信息系统的直观性，结合GPS系统的定位功能，以及管理信息系统对数据资料的管理能力，能够有效地降低车辆的运输成本，提高管理效率，同时基于GIS平台，对路径搜索算法进行改进，综合考虑了各方面的影响因素，使车辆的行驶路径规划更科学合理，具有较好的实用价值。
关键词：GIS；车辆管理系统
车辆管理不同于一般的管理信息系统，它需要对车辆实体进行管理，所以在大多数的应用中都需要依靠硬件提供支撑。目前出现的射频卡、道闸、车牌识别器等广泛应用于区域车辆管理中；而GPS定位装置、防偷盗装置、胎压实时监测设备等是安装于车辆中。不同的设备完成一定的管理功能，而多套设备相互关联，并与软件系统相结合，则可以实现对车辆的高效管理。
基于gis的车辆管理系统将地理信息系统gis作为车辆管理系统的基础平台，充分利用了该技术的空间直观性，实现对车辆的实时监控，对车辆空间数据的复杂处理，空间位置的自动搜索和智能路径规划等，从而达到对车辆的高效管理。
1 系统架构设计
1.1系统功能架构
基于GIS的高校车辆管理系统的功能架构分为五大功能模块，分别是车辆数据管理模块、驾驶员管理模块、车辆调度派遣模块、车辆实时监控模块、系统管理模块。其中车辆数据管理模块主要是实现对车队中所有车辆静态和动态数据的管理功能；驾驶员管理模块主要是实现对车辆驾驶人员静态和动态数据的管理功能；车辆调度派遣模块主要是实现车辆的网上申请、审批，出车任务的自动分配，车辆派遣信息的自动发布等功能；车辆实时监控模块主要是在车辆运行过程中实现对车辆行驶路径等信息的监控功能，主要包括地理信息相关功能、路径规划功能、报警功能；系统管理模块主要是为系统管理员实现对系统参数的配置调整等应用提供支持，主要包括用户管理功能、权限配置功能、参数配置功能、数据库管理功能。
1.2系统物理架构
系统物理架构即系统的部署架构，主要是用于描述系统的网络架构体系设计方案，以及系统的具体部署位置方案，如图1：
系统采用的是基于浏览器/服务器的架构模式，将系统的主要功能部署于服务器端，而客户端则通过浏览器实现对系统功能的调用。系统的各个功能模块部署于应用服务器上，对外开发访问地址。Web服务器上部署的是系统的网站，该网站调用应用服务器上的系统功能，为客户提供所需要的服务。地理信息服务器上部署地图服务模块，为网站提供地图数据以及与地图相关的各类功能服务。数据库系统由空间数据库系统和关系数据库系统构成，空间数据库系统中存储着地图信息数据、与地图相关的各类目标对象属性数据、地图与目标对象的关联数据等，为地理信息服务器提供数据资源。关系数据库系统存储和管理与车辆、驾驶人员、车辆申请与派遣等事务相关的关系数据，这些数据都记录到数据表中，以便于统计、查询等后继处理。需要指出的是，车辆管理系统的Web应用服务器与办公自动化网络相连接，从而实现车辆申请信息的获取和审批，同时也可以把车辆派遣信息发布到办公自动化系统中。此外，系统还与门禁系统相连接，使车辆派遣信息以及车辆的信息可以直接发送到门禁系统中，从而实现智能放行。
1.3系统数据架构设计
系统数据架构设计主要是根据车辆管理系统的应用需求，对系统的数据库系统数据表进行设计。根据系统的功能设计要求，本系统所包括的数据表主要有：车辆静态数据表、车辆动态数据表、驾驶员动态数据表、车辆派遣数据表、车辆行驶路径数据表等，以下将以车辆行驶路径数据表为例加以说明。车辆行驶路径数据表用来记录车辆实际的行驶轨迹信息，一方面是与规划路径相对比，检查车辆是否出现偏离的情况，另一方面将车辆的空间位置点保存到数据库中，以便于有必要时回溯检查。数据表结构设计如表1所示：
车辆行驶路径数据表中，TaskID字段为与当前记录相关联的车辆派遣任务标识，为外键；CurTime为记录位置信息时的时间点，另两个参数为位置点的经度和纬度数值。
1.4 路径规划算法设计
对于车辆的路径规划功能是系统的主要功能，目的是根据当前的道路交通情况找到一条最佳的行程路径，指导车辆驾驶人员最快地到达目的地，少走弯路，少堵车，尽可能地提高出车效率。车辆的路径规划算法涉及多个方面的因素，其基本理论和技术是Dijstra算法，后来又出现了更为高效的A*算法。但上述算法都是静态的算法，在车辆动态行进过程中的使用并不适合，同时，算法的本身也由于复杂度等问题较为耗时。因此，论文对传统的车辆路径规划算法进行了改进，主要是根据车辆动态路径规划的要求和特点，对算法自身的运算复杂度，以及对动态变化情况的处理能力进行改进，提出了一种A#算法。
A#路径搜索算法总体的改进思路是：优化A*算法运算过程，充分利用上一次的搜索运算结果，提高运算效率。传统的A*最优路径搜索算法针对于每一个待处理的节点，采用启发式估价函数计算其费用值。如下式所示：
[f（n）=g（n）+h（n）]
上式中，[g（n）]表示从直到一直到当前节点n所消耗的花费，对于以时间作为度量标准的车辆动态路径规划，该值为所消耗的时间，[h（n）]为当前n节点到终点的预估值，此处为n到终点之间的距离，除以平均时速。
设道路拓扑网络中所有的节点集合为[N]，当前处理的节点为[n]，则[succ（n）∈N]表示[n]所有的后继节点，[pred（n）∈N]表示当前节点[n]所有的前驱节点。[n′]是[n]的前驱节点中的一个节点，则定义从[n′]到[n]所消耗的花费为[cost（n′，n）]，对于车辆路径规划搜索问题，一般采用时间作为花费的计算标准，则对于每一个节点，其消耗的花费计算公式下所示：
[g*（n）=0，if（n=nstart）minn′∈pred（n）（g*（n′）+cost（n′，n）），others]
上式中，如果n为起始点，则其花费为0；否则，n点的花费为其前驱节点[n′]的花费，加上[n′]点到[n]点所消耗的花费。
在一次最优路径的搜索过程中，如果[g]值与[g*]相同，则表明该路段的花费并没有发生改变，可以直接使用上一次的搜索结果；而如果不一致，则表明[n′]点到[n]点所消耗的花费发生了变化，需要重新进行处理。
根据上述的分析，新的A#算法首先利用常规的A*算法进行处理，得到第一次路径搜索的结果并保存。在后继的最优路径调整过程中，经过一定的时间间隔获取路段的实时花费信息，再与上一次的规划结果相比对，如果发生了较大的变化，则需要对该路段的规划方案进行更新。
以上是A#算法对路段花费动态变化因素的处理结果，而在车辆规划过程中还需要考虑的是车辆当前位置的变化情况。驾驶人员在行驶过程中有可能因为各种原因并非有意识地偏离规定的行驶路线，此时车辆管理系统应能够根据当前车辆位置的信息重新规划最优路径方案。
在对车辆的行驶路径进行最优化规划处理时，还要注意到车辆当前位置的变化信息，在计算过程中不需要考虑车辆已经行驶过程的路径，也就是说新的路径规划是从车辆当前的位置开始的。按照以上的算法，当队列中的某个路径节点已经失效（即车辆已经行驶过），则将该点从队列中除去，其余的步骤不变。
2 车辆管理系统的实现
基于GIS的车辆管理系统包括多个功能模块，本文将着重对其中的行车路径实时规划功能的实现进行介绍。
行车路径实时规划功能是车辆管理系统中的主要应用功能，可以在车辆行驶过程中，由系统控制端自动根据车辆当前的位置情况，以及实时的路况信息，对车辆的路径进行实时的规划，并将规划完成后的路径信息发送给车辆导航系统。
该功能的实现主要包括四个步骤，一是当前路况信息的实时获取，二是最优路径规划方案的生成，三是控制中心与车载导航系统之间的通信，四是车场值班室对于指定车辆位置信息的监控与报警。
当前路况信息实时获取是车辆路径规划的前提，最优路径规划方案是以道路网络的权值为依据的，而道路权值主要是指道路的通行情况以及交通流量问题，这些信息都可以从交通管理部门的实时交通信息服务中得到。
系统首先连接道路交通信息服务，连接成功后开启定时器，经过一定的时间间隔，利用服务接口发送交通信息查询消息，消息主要是指明需要查询的路段标识，交通信息服务解析查询指令，将信息返回给车辆管理系统，系统接收到信息后，用最新的交通流量情况以及通告情况更新道路权值矩阵。
最优路径规划方案的生成利用上面讨论的动态路径规划A#算法实现，算法的输入为当前车辆的地理位置信息，以及从当前位置到目的地的路网矩阵信息，矩阵中的权值为最新更新的道路交通通行信息，输出为车辆的最优路径规划，利用Initialize（）函数用以对输入的参数以及算法中所使用到的临时参数进行初始化。然后使用经典的A*算法，对起始状态下的静态最优路径进行规划，得到最优路径方案。然后开始定时器，间隔一定的时间，利用UpdateVertex（）函数对路网信息进行更新，按照A#算法的思想，将有改动的路径节点添加到列表中，并调用SortVertex（）进行排序，最后调用OptimizationPath（）函数输出最终的最优路径结果。
在完成了最优路径的规划后，需要将最优路径方案信息传输到车载导航设备中，利用GPRS无线通信网络可以完成这一功能。首先要通过向GPRS网关发送网络通信的相关配置信息，并通过协商以后，确定系统是否已经与GPRS网关相连接。如果连接成功，则系统将最优路径规划方案发送到GPRS网关处，并指定接收的车辆导航装置编号，由GPRS网关实现对最优路径信息的发送。车载导航设备接收到方案数据后进行加载，指导驾驶人员的行驶。
车场的值班人员可以基于地理信息系统实现对指定车辆的位置信息的监控，首先系统采用Connect连接Google Earth服务器，如果连接不成功则发出报警信息。连接成功后通过GetTargetCar（）函数获取需要监控的车辆对象，添加到列表中，开启定时器，间隔一定的时间通过GPRS网络向车载导航系统的GPS模块发送查询当前位置信息的指令，并采用异步的方式获取反馈信息，分解出当前车辆的地理经纬度信息，并在Google Earth上显示。系统在监控车辆位置信息变化的同时，根据车辆行驶的路径，以及间隔的时间，计算得到车辆的即时速度，并与该路段的限速信息相比对，一旦出现超速的情况，系统立即发出报警信息。
3 结束语
本系统的主要创新点是基于GIS平台，对A*路径搜索算法进行改进，综合考虑了各方面的影响因素，使车辆的行驶路径规划更科学合理。当然本系统还有许多需完善的地方，使之能更适合于实际情况的使用，提高车辆管理水平。
参考文献：
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作者：陈贤
基于地理信息的交通管理论文 篇2：
高速公路场景下基于跨层协作的车载自组织网络路由协议
【摘要】 本论文介绍了一种高速公路场景下基于跨层协作的车载自组织网络路由协议（CCR），着重介绍了针对消息不同的优先级的跨层协作与分发机制，该路由协议利用了车辆的地理位置和速度信息，并保证了1）车联网中不同类型消息具有不同的QoS要求；2）跨层协作的自适应路由机制。最后，本论文应用NS3网络模拟软件和ViSSIM交通流仿真软件，对CCR协议进行仿真。结果表明，CCR路由协议较其他路由协议性能有较好的性能表现。
【关键词】 高速公路 跨层协作 自适应
车载自组织网络（Vehicular Ad hoc Network，VANET）是移动自组织网络（Mobile Ad hoc Networks，MANET）的一个新兴研究分支，基本思想是在一定通信范围内的车辆可以相互交换各自的速率、位置等信息，并自动建立一个移动的网络。在VANET中，利用大规模计算和无线网络通信，可以实现车辆与车辆之间（Vehicle to Vehicle， V2V），车辆与路边基础设施之间（Vehicle to Infrastructure，V2I）的多跳无线通信，并为车辆提供了各种安全应用（如碰撞预警、协助交通管理等）以及非安全应用（如路况指示，娱乐等）。
一、研究背景
在车联网中，路由协议的优劣和自适应程度，直接影响了网络中的整体性能。由于VANET对于路由协议的研究并没有给出一个标准或是研究方向，路由的设计还是一个很开放的课题。它们在发现路由、建立路由以及通信的初期阶段往往有不错的性能表现，但随着节点的移动，网络拓扑的快速变化导致路由链路的断裂，性能往往会急剧下降。随着车载全球定位系统（Global Position System，GPS）的广泛运用，借助GPS获取的地理位置信息而设计的位置路由（Geographic Routing，GR）逐渐发展起来。由于重大交通事故发生的场合主要是在高速路上，所以如何保证高速公路上安全消息的可靠传递显得至关重要。一个好的路由协议的使用，保证数据传输的成功率和时延要求，并控制整个网络的负载开销，才能保证应用能够稳定可靠的实现。但是传统的车联网分层结构对路由协议的设计，仅仅依靠单一层次，很难在各种变化的网络环境下达到安全消息极其严格的传递要求，有必要采用跨层设计，上层协议必须与下层进行有效的状态信息交互以配合分配好网络资源，满足实时性和可靠性的要求。本文在此基础上本文提出了一种跨层的结构设计，用以满足车联网信息传输中实时性和可靠性的要求。
二、CCR算法设计
根据车联网中不同的通信需求所需的Qos不同，车联网中的消息可以划分为2个等级（1和2）：等级越高，表示对Qos的需求越高，消息的优先程度也就越高。
首先，在车联网中，不同的消息种类对通信提出了不同的需求，对于高优先级消息（优先级为2的消息），如车辆碰撞预警、防追尾等，这类消息往往与交通安全甚至人生安全息息相关，因此，实时性对于这类消息至关重要，需要进行快速、可靠的分发。但对于低优先级的消息（优先级为1的消息），如位置导航、地图下载、车载娱乐互动等消息，这类消息对实时性的要求并没有像高优先级消息那样苛刻，因此，只需尽力传输即可。基于跨层协作的路由协议（CCR），通过传输层与网络层的协作，根据不同的优先级，选择不同的路由策略，从而保证了消息能够得到适当的处理。
CCR转发机制
（1）需要发送消息的源车辆节点的应用层产生一个message，并在每个packet中的头部的Destination_Priority字段标记数据包的优先级。按照CCR的优先级分类，可以标记为1或2，等级越高，消息的优先级越高。
（2）邻居车辆节点接收到message后，将该message传输到网络传输层，传输层的分类器通过查询头部的Destination_Priority字段，判断该消息所处的优先级，根据不同的优先级采取不同的转发策略
（3）若Destination_Priority为2，则该packet放入高优先级队列，若队列没有满，则进行洪泛广播，若队列满，则溢出，由于高优先级消息对实时性有很苛刻的要求，所以，队列满后，最后到达的数据包被直接丢弃；若Destination_Priority为1，则放入低优先级队列进行排队，如果该队列满，则进行暂存，最后到达的数据包将会被放入一个缓存池里，待低优先级队列的有空隙时，缓存池里的消息按照先进先出的原则依次进入低优先级队列，排队等待发送。
（4）当高优先级队列和低优先级队列中都有packet时，则高优先级队列中的packet将会被优先发送出去，以确保高优先级的安全消息被及时处理，保证行车安全。
（5）若高优先级队列中无packet，则低优先级队列中按照先进先出的原则发送队列中的数据包，由于在高速公路场景下，优先级为2的数据包发送的概率相比与优先级为1的数据包相对较低，如此，采用CCR既可以保证高优先级的消息可以及时转发，又兼顾了低优先级的消息稳定持续的进行路由。
在本文设计的CCR（cross-layer cooperation routing）协议中，一个基本假设是车联网中的车辆都配有车载射频发射机和接收机，能够通过装载在车辆上的GPS获得自身的位置、速率等相关信息。并且规定了每个车辆节点都需要维护一个邻居节点历史移动信息数据库，同时也必须通过周期性地向邻居节点广播beacon消息来刷新自己的速度信息和位置坐标信息。当节点收到邻居节点广播的beacon消息后，根据时间戳在历史移动信息数据库中更新鄰居节点的移动信息。
节点通过周期性广播的beacon消息交换当前所处状态信息，beacon消息所包含的信息如下：<类型，节点ID，生存时间，位置信息，速度信息，状态>，类型指明该消息数据包类型为beacon信息，每一个车辆节点都有其唯一的节点ID，生存时间是数据包存在的时间值，位置信息包含车辆节点的位置（x， y， z），是指其GPS坐标值，速度信息是节点的速度大小v及运动方向?，状态表明该节点是否处于繁忙状态，若有数据包需要转发，则繁忙，否则空闲。
历史移动数据库主要包含以下内容
在CCR中，假设车辆的通信范围为R，则在固定通信范围R内的一对节点被认定为处于可连通状态。但由于这两个车辆节点具有不同的行驶速率以及不同的行驶方向，随着两个车辆节点的移动，两个节点的位置也处于相对变化中，在未来的某一时刻，两个节点间的距离将超过车辆节点覆盖的通信范围R，由此，这一对节点变为不连通状态。这一段从可连通状态到不可连通状态的时间预测，即双方连通性的预测。
车辆节点a和车辆节点b相距距离为r。两点有各自不同的位置信息和速度信息。节点a位于（xa，ya，ta）处，移动速度为；节点b位于（xb，yb，tb），移动速度为。这里ta和tb分别表示节点a和节点b位置更新时刻。R为两节点的通信距离。当r小于R时，两节点处于连通状态。t为当前时刻。在短时间内，节点的移动速度变化较小，为计算方便，我们假定车辆节点匀速行驶，即保持匀速行驶。则两节点间距离r是关于时间t的函数r（t）。由于ta和tb并不相同，两节点的位置信息更新时刻不同步，所以需要经过同步修正后使用。经同步修正后，两节点均在ta时刻进行后续计算。
（1）低优先级消息分发机制
如图2所示，在双向四车道的场景下，节点S有5个邻居节点，分别为N1，N2，N3，N4，N5。在传输层对消息进行分类后，若判定为低优先级消息（优先级为1的消息），则进行如图所示的转发过程，启动贪婪算法选择的结果会试图选择靠近通信边缘的节点作下一跳。这样带来一个问题，处于通信边缘的节点是不稳定状态。如图中节点N5所示情况一样，它即将在短时间内移出之前中继节点的通信范围。而该中级节点无法及时知道这种情况，仍然会选择这个“存在”的节点N5传輸，这样，在传输过程中，就会出现持续丢包情况。
低优先级转发算法要求每个节点维护了一个邻居节点历史移动数据库，连通时间由式（6）计算得出，如图中中继节点给出示例。考虑到传统MANET路由信标周期在1S左右，即在1S内邻居节点发送的位置变化，是难以获知的。所以设置CT值可信阈值下线为1S。CT值不足1S的邻居节点将视为不可靠节点，意味着会在短时间内有很高的可能性移出通信范围。
（2）高优先级消息分发机制
在高速公路场景下，车辆能够以较高的期望速率行驶，车流密度相对较小，传输层对数据包的优先级进行分类后，为了能够获得较低的时延，以及较高的可靠性，将高优先级消息（优先级为2）的数据包直接采取洪泛的方式进行广播。由于在高速公路场景下，车辆密度相对较低，采用洪泛广播的方式反而降低了发生广播风暴的可能性，提高了数据包传输的及时性与可靠性。
三、性能仿真及分析
3.1 VISSIM以及NS3仿真工具
VISSIM 是一种微观的、基于时间间隔和驾驶行为的仿真建模工具，不仅可以完善地模拟各种真实的交通场景，还可以生成可视化的交通运行状况，并且以文件的形式输出各种交通评价参数，是评价交通工程设计和城市规划方案的有效工具。
NS3是一个离散事件模拟器，是一款开源软件，由C++编写，C++语言作为前台，可以对网络性能进行仿真，并且能正确地处理节点上的多重接口，使用IP地址，与因特网协议和设计更一致，和更加详细的802.11模块等。
3.2 仿真结果
在仿真实验中，仿真结果展示了车辆在高速公路环境下路由的性能表现，由于我国交通法规的限制，高速公路上车速的限制在60km/h到120km/h之间，本文也据此进行了速率的设定，为了对提出的路由协议CCR进行性能分析，本文利用VISSIM生成交通流模型，并通过NS3仿真软件对路由协议的性能进行了分析。
三个路由协议在高速公路场景下的性能表现，通过仿真结果可以看出，CCR路由协议相比于AODV与GPSR有较高的传输成功率以及较低的端到端延时。这是由于在高速公路场景下，CCR采用了基于跨层协作的路由协议，使得高优先级与低优先级消息都能得到合理的处理，对于低优先级消息，对CT进行了估计，剔除了不可信点，减少了链路断裂的概率，对于高优先级消息，由于高速公路场景的特殊性，采取洪泛的广播，提高了数据包成功传输率，所以，CCR的数据包成功传输率远高于其它两种路由协议，平均的端到端延迟也小于GPSR、AODV协议，而且随着数据发包率的增加这种优势愈发明显。通过仿真结果表明，CCR较传统基于拓扑和基于地理信息的路由有更好的传输成功率，而且表现出更好的稳定性。
四、结语
综上所述，CCR算法重点在于通过传输层与路由层的跨层协作机制，针对不同的优先级采取了不同的路由策略。仿真结果表明，在高速公路场景下，针对车联网不同业务的Qos需求，CCR最大程度地利用了有限的网络资源，减少了数据传输延时，有效地满足了车联网各种业务的需求。
作者：张欢
基于地理信息的交通管理论文 篇3：
基于Android的通航航行资料电子包的设计与实现
摘 要：航行资料文件数量巨大，查找困难，在飞行使用中十分不便。本文提出了一种基于Android系统的航行资料电子包的设计与实现方法，将LBS服务和电子地图相结合，将地理位置信息写入XML文件，实现了航行资料文件的自动匹配，提高了航行资料文件的使用效率。该航行资料电子包已经过测试，性能良好，验证了本方案的可行性。
关键词：Android；航行资料；XML；电子地图
通用航空是民航事业的两翼之一，在国民经济中起着重要的作用。随着我国民航事业的发展和低空空域的开放，通用航空产业的发展前景巨大。航行情报服务是飞行服务中的重要组成部分。准确、及时地向机组提供航行情报服务是安全飞行的基础。通用航空作业具有很强的灵活性，机载设备相对简单，因此，在通用航空中对航行情报服务便捷性、易用性要求很高。而航行情报服务包括向飞行员提供航图、航行资料汇编及告知航行通告等多项内容[1]。特别地，航图和航行资料汇编文件是指飞行过程中需要使用到的规章手册、机场和航线资料等文件，数量大，内容繁杂。传统的航行资料分发方式是向机组提供大量纸质版文件，使用起来极为不便，不适用于通用航空。
目前，国内外已经有很多厂商研制了使用在移动智能设备上的电子飞行包（Electronic Flight Bag system，EFB），將航图和航行资料汇编文件电子化，提升了使用的便捷性[2]。但这些厂商多为飞机制造商，如波音、空客等，具有很强的垄断性，因此，设备价格高昂，维护成本巨大。通用航空的作业成本较低，不具备广泛配备EFB的条件。为了向通用航空作业提供准确完整、便捷价廉的航行情报服务，本文提出了一种基于Android平台的便携式航行资料电子包的设计与实现方法，该电子包不仅实现了航图和航行资料汇编文件的电子化，并具有自动匹配实景文件的功能，解决了传统方式和现有的EFB中繁复地文件查找问题，并且设备价格低廉，十分适用于通用航空。
1 总体设计
航行资料数目繁多，一个完整的航行资料汇编按航线、导航台、机场等分为五个文件夹，每个文件夹又有三层以上的子文件夹结构，包含上千个文件。因此，查找起来十分不便。现有的EFB实现了航行资料的电子化，使“一堆”纸质文件转化为移动设备上按顺序排列的文件夹和文件。EFB的出现将航行资料完成了从纸质版到电子版的跨越。但是，EFB并没有对航行资料文件进行进一步的处理，依旧需要通过一层层的文件夹浏览才能找到飞行中需要的文件。因此，进一步的智能查找将是EFB的发展方向。
航行资料分为航线、导航台、机场等五种。经过分析和总结，可以发现，这些资料文件具有一个共同点：与地理信息相关，航线、导航台、机场等都可以通过经纬度信息进行区分。EFB运行在智能设备上，比如Android平板电脑。Android设备可以提供基于位置的服务（Location Based Service，LBS），即通过设备上的全球定位系统（Global Positioning System，GPS）模块获取用户的当前位置信息，并以此位置信息为依据提供相关的服务[3]。如上文所述，航行资料文件是对导航台、机场等的描述，具有图1中实线①描述的映射关系；而导航台、机场等地理信息可触发LBS服务，具有图1中实线②描述的映射关系。所以，航行资料文件的查找可利用导航台、机场等信息作为中介，利用LBS服务完成地理信息与文件的自动匹配，即通过①、②的映射关系实现图1中虚线③表示的映射关系。这样，航行资料的查找问题转化为：LBS服务的实现和航行资料文件的自动查找。
1.1 LBS服务的提供
Android设备上都配备有GPS模块，打开GPS定位功能即可自动搜索天空中的卫星进而获得用户当前的位置。Android平台提供了GPS信息的获取接口，调用系统函数就可获取用户当前位置信息[4]。LBS服务中需要的地理信息通过这种方式即可获得，而服务的提供方式是本文研究的重点之一。本文设计的航行资料电子包主要应用于通用航空中，为了实现航行资料服务的立体形象、便捷易用，设计使用电子地图来实时显示用户位置与速度信息，并同时在地图上标注关键的航路点、机场和导航台等内容。当用户点击电子地图上的标注图标时，软件可获得图标对应的地理信息，并触发LBS服务，进行航行资料文件的自动查找，同时转换到文件的阅读界面。即闲暇时使用电子地图进行地理信息的显示，当用户点击电子地图上的特殊地理点触发LBS服务时，启动相应的服务进程，进行航行资料文件的匹配查找与阅读。
1.2 航行资料文件的自动查找
如前文所述，航行资料文件与地理信息相关的，通过LBS服务可获得地理信息，则航行资料文件的自动查找要解决的就是文件与地理信息的匹配问题。本文采用的是配置文件的方式，来实现文件与地理信息的一一映射。Android平台中，常常采用XML（Extensible Markup Language）文件来记录系统中的关键信息[5]。航行资料电子包中即采用这种形式，自定义了两个XML配置文件来描述航行资料文件与地理信息间的映射关系。
其中，“AIPContent.xml”描述了航行资料文件的层次结构，“LocationToName.xml”描述了文件节点与地理信息间的关系，如图2所示。通过解析这两个XML文件即可完成文件与地理信息的匹配。这两个XML文件的内容一般不进行更改，必要的添加、修改等操作主要通过XML专业编辑工具如XML Spy进行，可以保证格式和内容的正确性。
（a）AIPContent.xml文件举例
（b）LocationToName.xml文件举例
2 功能实现
2.1 LBS服务的实现
LBS服务的实现分为两部分：用户地理信息在电子地图上的显示和用户点击事件的触发与响应。
2.1.1 用户地理信息在电子地图上的显示
电子地图是利用计算机技术来数字式存储或访问的地图，目前常用的电子地图有Google地图和百度地图等[6]。在国内百度地图更加易于设置和开发，因此选择百度地图进行开发。百度地图API提供了GPS的接口，可以调用定位SDK获取位置信息，然后通过在百度地图上添加图层实现地理位置的显示。具体处理流程如图3所示。
2.1.2 用户点击事件的触发与响应
用户点击电子地图时，程序首先询问是否要进行航行资料的自动查找；若用户确认该选项，接着对电子地图坐标进行转换获得点击位置的地理信息；若地理信息获取成功，则向文件查找模块发送消息及坐标数据，发起文件的查找；当文件查找模块返回相应的信息后，则将匹配到的文件列表进行显示。具体处理流程如图4所示。
2.2 航行资料文件自动查找的实现
航行资料文件的自动查找过程即是对两个XML文件的解析过程。XML文件常用的解析器有：DOM、SAX和PULL这四种解析器[7]。因为DOM解析器是基于树形结构进行遍历，编码的时候逻辑清晰，并且所占的内存不大，所以本文采用DOM解析器进行XML文件的解析。解析的过程为：首先，读入“LocationToName.xml”中的内容，匹配用户坐标信息，获取对应的节点名称；然后，读入“AIPContent.xml”中的内容，匹配节点名称，从而获得该节点对应的文件信息，完成文件的自动匹配，具体处理流程如图5所示。
2.3 实际界面
图6是软件的实际运行时的主界面图。软件使用了若干标签页来划分功能界面，这里展示的是主要功能界面。如图6所示，软件在电子地圖上标注了关键的信息点，当用户点击图标时，触发LBS服务，软件自动查找文件，并将文件列表显示在主界面上。用户点击相应的文件名称时，则转换到文件显示界面，实现了文件的自动查找与阅读功能。
3 结束语
本文所设计的基于Android系统的航行资料电子包，利用Android平台的LBS服务实现了航行资料文件的自动查找，解决了文件繁多，查找困难的问题。该电子包已通过实际的测试，性能良好。除了文件自动查找的功能，该电子包还利用Android设备已有的资源实现了航线导航和偏航告警等功能。未来我们将对已有功能进行进一步的完善和改进，使其功能更加丰富，性能更加优良。
参考文献：
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[6]罗名海.电子地图与地理信息的公共服务[J].测绘工程，2007（06）：12-15.
[7]唐燕，田英爱，李宁，刘旭红.几种基于XML的流式文档访问方式分析[J].计算机工程与设计，2014（04）：1458-1464.
作者简介：吴恩森（1994-），男，江苏南京人，电子信息工程学院12级学生；陈钟玉（1992-），女，安徽亳州人，硕士研究生，研究方向：新一代空管自动化系统；屈景怡（1978-），女，河南新乡人，讲师，博士，主要研究方向：空管自动化、神经网络等；孙佳慧（1994-），女，内蒙古呼伦贝尔人，电子信息工程12级学生；李怡静（1994-），女，河北衡水人，电子信息工程12级学生。
作者单位：中国民航大学，天津 300300
基金项目：2014年大学生创新创业国家级项目（基于Android系统的便携式通用航空航行情报服务系统的研制，201410059007）和中国民航大学科研启动基金项目资助（项目编号：2012QD09X）。
作者：吴恩森 陈钟玉 屈景怡 孙佳慧 李怡静