基于新经济下北斗定位的“最美路径”规划管理系统

2022-09-11

“十三五”时期,中国将吸引“一带一路”沿线国家8, 500万人次游客来华旅游,到2020年,旅游市场总规模达到67亿人次,对于游客而言,地图导航已成为旅行必不可少的工具。目前的地图导航系统大多基于定位数据,选取两点间最短路径作为“最优路径”。然而人们对“最优路径”的选择已不仅仅局限于路线最短、时间最少,而对景区、路线视觉等的需求越来越高。现有地图程序在起点和终点之间得到的最短路径,通常仅针对赶时间的用户,而难以满足外出休闲娱乐的用户,如逛街、旅游等。外出休闲娱乐的用户不考虑路径长短,而关注起点到终点途中,是否可浏览美景、美食与商场等。因此为满足用户不同出行需求,设计出一种“最美路径”的规划系统十分必要。

一、基于北斗系统的“最美路径”导航系统实现方案总体设计

利用BDS定位数据,结合实际条件与用户需求进行算法分析,建立模型解算出多条“最美路径”,供用户选择;此外,用户选择路径的各种浏览记录数据由系统收集并反馈到用户需求分析部分,进而更确切的制定满足用户需求的“最美路径”。

(一)系统主体设计

系统设计分三部分,分别为对嵌入式终端、服务器端与浏览端的设计,最后将这三部分集成为该系统软件系统。

1、嵌入式终端:该部分为导航终端软件部分(车载导航、手机导航)。

基本功能:实现电子地图浏览、读取BDS数据、BDS数据显示(即当前位置显示)、路径选择、BDS数据上传至服务器数据库等。

2、服务器端模块:主要完成用户端BDS数据读取管理。

基本功能:读取并存储终端上传的BDS数据,支持对用户端BDS数据进行检索查询等、实时反映终端当前位置、历史轨迹查询需求。

3、浏览端模块:完成用户端位置信息浏览等基本功能。

基本功能:在用户界面(手机屏幕等)上显示用户当前位置、移动轨迹、历史轨迹等。

用户端使用终端GSM模块向移动蜂窝网络发送数据包,当附近的基站获取数据信息时,网络向移动终端提供包括各种定位辅助信息。利用这些信息,终端可快速捕获北斗卫星信号,接收北斗卫星测量信息。然后客户端将测量信息通过无线网络发送给网络中的定位服务中心,由服务中心基于测量信息解算用户当前位置。终端接受用户所在地的地理信息后,客户端迅速完成地图匹配,实时显示地图与地物信息。进而依据优化的Dijkstra算法生成“最美路径”。

(二)系统实现

1、数据准备

(1)遥感影像配准,将配准好的图像导出。(2)建立数据库(地图数据库、用户需求数据库、反馈信息数据库等)。(3)制作地图,设计系统插件。(4)发布地图服务。

2、应用界面设计

本系统应用界面分浏览、路径规划与导航部分,界面分为浏览界面、路径规划界面与导航界面。浏览界面主要为用户在查找浏览相关地理信息的过程中提供交互服务。路径规划界面主要根据用户需求,利用模型与算法对用户的出行路线进行规划。导航界面主要将当前的位置在导航地图中显示出来;并在实时定位过程中为用户提供一些关于导航服务方面的交互提示。三种界面之间可实时地进行切换,以便为用户充分人性化服务。

用户输入起点与终点后,应用界面默认的初始界面为“最短路径”,此时用户可点击界面右上角“路径选择”按钮,随后界面会弹出选项栏,用户根据需求选择后应用界面会按要求重新规划,图中会高亮显示满足用户需求的“最美路径”。

二、“最美路径”规划算法设计

路径的智能规划是导航软件的主要功能之一。本规划系统根据地理信息数据库以及用户需求,实时智能地给出用户所在地与目的地之间的一条“最美路径”。路径规划的原则是在保证路径经济性与可行性的基础上,设计出最可满足用户需要的路径。实现“最优路径”分析的算法主要为Dijkstra算法。Dijkstra算法是一种图形搜索算法,其基本思路是将道路网节点划分为红蓝点两个点集。每次求出当前红点与蓝点集中所有节点的距离,将最短距离的节点置于红点集中。当所有节点置于红点集时,迭代完成。本文改进传统的Dijkstra算法,引入逛街、旅行等权值,并计算决策加权平均值结果,即可输出节点与节点之间的索引,随后追溯回到起点。

三、总结

(一)本文基于已建成的北斗三代卫星定位系统提供的高精度特色定位数据,为优化现有地图导航在路径规划问题中只考虑“路径最短”的不足,提出了满足用户休闲娱乐的“最美路径”规划系统,该系统兼备查询浏览与定位导航的功能,这是本系统的创新所在。

(二)在查询和导航方面,采用了成熟可行的算法,保障了系统的可行性。同时在数据处理方面,考虑了定位精度和路径规划的问题,使软件提供的结果具有高的可靠性。

(三)本系统一旦得以实现,将对我国地图导航领域产生积极的影响及巨大的经济效益。同时,国外地图导航系统在看到本系统诸多优点后也会应用本系统作为其地图导航的一部分,促使使各国达到对北斗系统的依赖性,增强我国导航定位主动性和发言权。本系统经过改进后可用于航空、陆地等领域,应用前景广泛。

摘要:本文基于北斗卫星定位系统 (BDS) 提供的高精度特色定位数据, 利用优化的Dijkstra算法, 建立模型解算出起点至终点间符合用户需求的“最美路径”, 进而更精准的处理路径规划问题。此外, 系统设计包含浏览查询、导航定位和“最美路径”推荐的移动导航系统, 并对其系统层次结构、功能模块与原理和用户界面进行了详细的介绍, 制定出满足用户不同出行需求的“最美路径”规划系统。实验结果表明, 本文构建的“最美路径”规划系统通过有效利用BDS定位数据, 可完善现有地图导航系统的功能, 具有实用性、人性化、可靠性、用户体验效果最佳等特点, 有一定的研究价值和广泛的应用前景。

关键词:路线最美,BDS优化的Dijkstra算法,最美路径

参考文献

[1] 余建斌.人民日报客户端.中国北斗系统今天开始提供全球服务, [EB/OL].15:02[2018-12-30][2018-12-27].

[2] 姚君延.基于深度增强学习的路径规划算法研究[D].电子科技大学, 2018.

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