车载GPS导航系统设计报告

《GPS车载导航系统》

设计报告

二Ｏ一0年十一月八日

一、课程设计目的

(1).初步了解UML语言的概念、结构、语义与表示方法；

(2).掌握UML建模工具Visual Paradigm for UML，VP-UML的使用方法；

(3).给出某个简单系统的模型，能够熟练地使用VP-UML工具表达；

二、基本要求

(1).根据所收集的功能需求，利用UML和VP-UML工具对系统进行建模；

(2).根据前述的问题陈述，进行架构建模，利用VP-UML绘制系统的类图；

(3).根据需求分析，进行需求建模，利用VP-UML绘制系统的用例图；

(4).根据类模型和用例分析，进行系统的动态建模，利用VP-UML绘制系统的顺序图；

三、成员分配

(1).王馨爽，组长，负责小组日常事务及设计报告的总结，个人负责GPS卫星定位子系统；

(2).闫任凯，负责电子地图打开子系统及相关报告的撰写；

(3).李兰，负责路径优化子系统及相关报告的撰写；

(4).陈晓娣，负责交通路况采集与指挥子系统及相关报告的撰写；

三、设计内容及步骤

3.1设计名称

分析设计《GPS车载导航系统》。

3.2设计目的

通过分析设计《GPS车载导航系统》并使用VP-UML绘制《GPS车载导航系统》的设计建模图，查阅GPS导航定位专业相关资料，理清《GPS车载导航系统》的设计思路，理解利用UML进行信息系统建模的一般原理，掌握运用UML及VP-UML进行信息系统建模的一般方法。

3.3设计内容及步骤

3.3.1问题陈述

车载GPS导航定位系统是通过GIS技术将电子地图显示在车载GPS导航仪上，由GPS系统的24颗卫星接受信号，获得车辆实时所在位置的经纬度信息，通过换算和地图匹配，在地图上得到现时的实际位置，并显示在用户的GPS导航仪上。该系统的用户主要包括：一、驾驶员；二、行人；三、游客；四、车管所;

五、指挥中心；六、监控中心。

驾驶员及其他用户打开GPS导航仪，系统自动将GPS系统使用的WGS—84坐标转换成为与电子地图格式匹配的坐标系，用户需要根据当前的地理坐标在GPS导航仪上显示实时电子地图，按需要的比例尺显示出来，并可以进行地图的缩放、查询等基本操作。系统开始导航，用户可以通过专题图或是屏幕菜单输入目标点，由系统计算出最优路径并在矢量地图上显示，其中备选的最优路径包括距离最优、时间最优、油耗最优及其环保最优路径。开始行进之后，在遇到突发事件的情况下，需要重新规划最优路径，由系统计算出新的最优路径，系统还可将行驶路线信息反馈给控制中心。由于卫星信号受外界干扰，GPS导航仪上需要显示实时动态定位精度。用户也可以通过导航仪查询当前位置的酒店信息、餐馆信息以及卫生间信息

当用户发生交通事故的时候，GPS导航系统进行事故报警，通过网络信息技术将信息传递给交警部门和救援中心，交警部门和救援中心的数据管理员得到了用户的具体地理位置，组织相关人员在第一时间赶赴现场，同时可启用交通路况采集与指挥子系统进行合理的交通疏导。

（1）GPS导航定位子系统：

驾驶员打开GPS导航仪端口，进入接受接的主界面，同时加载电子底图，接收机主控模块开始进行卫星信号的搜索，获取空中卫星的个数和卫星信号的强

弱，通过卫星个数和信号强弱综合评定地位精度，并将结果显示在接收机显示屏上；然后，系统自动读取GPS数据，同时获取电子地图的坐标类型，将GPS定位系统的WGS—84坐标系转换成为与电子地图格式匹配的坐标系，可以通过七参数、四参数或三参数进行坐标转换，用户需要根据坐标转换后解算的经纬度和坐标信息在GPS导航仪上显示车辆现实的电子地图，可以按需要的比例尺显示出来，并可进行地图的缩放、查询等基本操作。系统开始导航，用户可以通过专题图、屏幕菜单点击或是输入目标点进行信息查询和路径优化。

（2）电子地图打开子系统：

用户通过打开电子地图，把GPS获取的车辆位置、速度等信息，以图形的方式显示在电子地图上，需要时可以用文本方式显示详细的地图信息。电子地图打开后主要包括地图显示，信息查询，地图操作功能。在电子地图上显示的车辆应可以设置其显示符号、文本和运行轨迹式样及颜色，轨迹应根据需要可分为多种形式。信息查询主要包括地物查询、路线查询、经纬度查询、方向查询、以及区域查询。电子地图是在MapInfo支持下的矢量地图，应该能为用户提供任意放大、缩小、分层等基本功能，并同时以菜单和图标方式给出。

（3）路径优化子系统

路径分析是GIS中最基本且非常重要的功能，其核心是最优路径的求解，即路径优化。路径优化的任务是：根据道路当前的通行能力现势地修改网络分析中的权值信息，通过选择不同的路径方案及其算法，进而规划出合理的最佳行驶路线。最佳路径即是满足某种最优化条件的一条路径，这时的最“佳”可能是距离最短、时间最少、费用最小等。

路径优化分析方法：

1）最短路径：确定起点、终点和所要求经过的中间点，求出各条线段（弧段）长度之和。

2)静态最佳路径：由用户确定权值关系后，即给定每条弧段的属性，当需要求解最佳路径时，读出路径相关权重属性，求最佳路径。城市道路的通行能力是路面宽度、当前车流量、天气的晴雨等因素复合作用的结果。复合权值可以通过基于特定模型的函数来获得。

3)动态最佳路径：动态方法是指实际网络分析中权值是随着权值关系式变化的，而且可能会临时性出现一些障碍点，需要动态地计算最佳路径。例如，某些路段临时性的交通管制、突发性交通事故等造成禁止通行或不能通行等。

4)N条最佳路径：确定起点、终点，求代价较小的几条路程，因为实践中往往仅求出最佳路径还不能满足要求，可能因为某种因素不走最佳路径，而走近似最佳路径。

（4）交通路况采集与指挥子系统：

通过安装在道路上的电子警察（电子警察又分为数码相机和摄像机两种，其中数码相机主要用于采集驾驶员闯红灯信息，摄像机主要采集超速、逆行、违章停车等信息），监控平台能够实时获取路况信息，并将这种信息发送至指挥中心，指挥中心根据用户的请求将收集到的路况信息发布给用户，并能在用户手持设备上以电子地图形式显示出行驶道路的交通状况（红色表示路段堵塞，绿色表示交通畅通）。此外语音设备通过获取电子警察的位置，提醒用户减速慢性，并根据用户的行车路线提示用户车辆行驶策略（如遇路口可以提示驾驶员左右转信息，距前方路口的距离，以及应该行驶的车道）。当用户遇到紧急情况时能够发送消息到指挥中心，获取救援和帮助。指挥中心接到用户,请求由车管所数据库管理员调出车辆信息，同时还包括该路段的历史数据，以便采取行动。

3.3.2用例分析

(1)识别参与者

根据对GPS车载GPS导航定位系统需求的分析得到系统的参与者为：驾驶员、行人、游客、救援中心、监控中心。

(2)识别用例，绘制系统用例图

Name Documentation

驾驶员角色，打开GPS端口，进行基础操作

接收机角色，根据驾驶员发送请求显示主界面

电子地图角色，根据输入进行信息查询及路径优化

监控中心接受驾驶员的报警信息

打开GPS端口接受驾驶员的打开信息