基于大数据分析的电子地图数据驱动系统设计
张秀清 刘教民 于国庆
摘 要： 为了提高电子地图数据的响应和调度效率，设计电子地图数据驱动系统。针对当前的半主动标签驱动模型进行电子地图数据驱动设计对大数据信息处理的实时性不好的问题，提出一种基于大数据分析与信息融合的电子地图数据驱动系统模型设计方案。在驱动系统的串口操作界面通过多线程技术读取和写入电子地图数据，选用CC2530作为驱动系统的主控芯片，使用开源版本的Qt建立驱动系统的开发编译环境，在增强型的X86总线中进行大数据融合处理，实现电子地图数据驱动系统优化设计。实验结果表明，采用该系统进行电子地图数据驱动与信息调度的实时性较高，数据的召回率高于传统模型。
关键词： 大数据分析； 电子地图数据； 驱动系统； CC2530
中图分类号： TN99?34； TP311 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）16?0019?03
Abstract： In order to improve the response and scheduling efficiency of electronic map data， the drive system of the electronic map data was designed. Since the current semi?active tag driving model has no good real?time performance for big data information processing of electronic map data drive design， a design scheme of an electronic map data drive system model based on large data analysis and information fusion is put forward. The electronic map data is read and written in the serial interface of the drive system by means of multi?threading technology. CC2530 is selected as the main control chip of the drive system. The open source version Qt is used to establish a development compiling environment of the drive system. The large data fusion processing is performed in the enhanced x86 bus to realize the optimization design of electronic map data driving system. The experimental results show that the system has higher real?time performance and higher data recall rate than the traditional model for electronic map data drive and information scheduling.
Keywords： large data analysis； electronic map data； driving system； CC2530
随着移动APP终端的广泛应用，以百度地图、高德地图以及百度导航等电子地图及导航系统为代表的电子地图数据管理系统广泛应用在人们的生活和旅游中。电子地图数据是该类地图导航系统的基础数据库，电子地图数据集成了城市及道路的各种信息，包括道路交通信息、道路设施信息以及餐饮、酒店、加油站等信息，电子地图数据规模庞大，集成度较高，需要进行电子地图数据库的优化驱动设计，提高APP地图导航系统的响应和精准调度能力[1]。在对电子地图数据的大数据分析的基础上，研究电子地图数据驱动系统，在优化地图导航系统设计方面具有重要意义，本文提出一种基于大数据分析与信息融合的电子地图数据驱动系统模型设计方案，进行电子地图数据驱动系统的软件开发设计，取得了较好的设计效果。
1 系统体系构架
1.1 电子地图数据驱动方法
首先分析电子地图数据驱动系统总体设计构架并进行功能模块组件分析和介绍，采用大数据分析技术进行电子地图数据的信息调度和数据融合处理，电子提取数据的驱动系统建立在移动APP终端的地图管理和导航系统基础上，通过大数据信息采样，对城市道路交通和地理信息进行初始信息集成和数据管理。在电子地图信息管理系统中安装Android操作系统，在嵌入式Android操作系统环境下进行电子地图数据驱动系统的开发。在电子地图驱动过程中，利用优化的动态分级式复制方法构建资源调度器，通过数据目录更新和任务提交方法计算资源和数据集的网格调度程序[2]。在电子数据驱动区域r中，采用地图导航模拟平台搭建电子数据驱动的任务提交区域，令[LFN]为可用的电子地图数据文件的总大小，有：
[RCr=β×LFN] （1）
式中，[β]是资源的成本和数据驱动的内存开销，反映并行度。首先确定分配任务的位置，计算[RCr]并选择最佳区域，通过查询资源信息服务得到最大的[RC]值分布区域。
假设[Ji=F1，F2，…，Fm]是地图数据驱动系统总任务[i]请求的[m]个文件， 且满足：[URFij]等于站点j中任务i请求的不可用的数据文件大小之和；[loadj=QjSj]。其中，[Qj]和[Sj]分别是地图数据驱动节点[x]和[y]之间的网络距离。在地图导航系统访问的站点[j]中，对电子地图数据的副本放置位置进行网格区域划分，构建一组副本管理的LRU排序列表[3]。基于大数据分析与信息融合方法进行电子地图数据驱动，則驱动系统的访问延迟[T1]可由式（2）计算得到：
[T1=FileSizeStorageSpeed] （2）
1.2 系统模块化设计结构体系
在上述电子地图数据驱动系统的设计原理分析基础上，进行系统的模块化总体设计构架。本文采用一种基于大数据分析与信息融合的电子地图数据驱动系统模型设计方案。系统的模块化设计主要包括硬件设计和软件设计两大部分。在驱动系统的串口设计中，采用四线数据模式传输构建SPI接口，进行电子地图数据驱动系统的外围设备控制[4]。在驱动系统的串口操作界面通过多线程技术读取和写入电子地图数据，在SD模式下通过1位/4位数据总线模式驱动方法构建驱动系统的SDI引脚，得到系统的引脚定义描述见表1。
表1 电子地区数据驱动系统的引脚定义
根据表1所示的串口设计，进行电子地图数据驱动系统的功能模块化设计。根据TCP服務进程，构建LRU排序列表进行电子地图数据驱动资源排序，设置奇偶校验位。选用CC2530作为驱动系统的主控芯片进行UART接口设计，通过系统时钟转换模式将驱动系统输出信号的TTL电平转换成RS 232电平；在RS 485网络中进行总线调度，调用设备驱动程序进行大数据信信息处理和大数据分析平台设计。通过A/D信息采样和数/模转换，执行电子地图数据驱动信息的时钟转换。使用Visual DSP++集成编译方式进行电子地图数据驱动系统的模块化组件编译[5]，执行库文件、脚本、配置文件的功能配置操作。电子地图数据驱动系统的功能模块主要有信息采集模块、USB主机控制模块、通信模块和缓存控制模块等。系统的总体设计体系构架如图1所示。
2 系统设计与实现
根据上述电子地图数据驱动系统的总体设计构架体系描述，进行驱动系统的模块化设计，通过对系统的硬件设计和软件开发，实现电子地图数据驱动系统的大数据分析与信息融合。选用CC2530作为驱动系统的主控芯片进行系统的硬件部分设计，电子地图数据驱动系统的硬件模块主要包括时钟模块、系统复位模块、A/D模块[6]，分别描述如下：
（1） 时钟模块。电子地图数据驱动系统的时钟模块是实现地图信息的时钟采样功能，采用16位分辨率、双路电流输出型时钟电路[7]，系统的电压输入/输出关系为[VOUT=-VREF·D65 536]。通过多线程技术读取和写入电子地图数据，在通过同步多片AD5545进行特征阻抗，使源端的输出偏移最小，电子地图数据驱动系统的时钟电路设计如图2所示。
（2） 系统复位模块。系统复位模块采用CC2530作为电子数据驱动系统的主控芯片。系统复位模块具有VCC检测功能，使用低电压复位以及手动复位，程序采用16位打包模式，WDO引脚直接从地址0x20000000执行TWI存储功能，读取地址0x20000000处的电子地图驱动程序，以实现自引导的用户程序调度功能[8]。
（3） A/D模块。A/D模块是实现电子地图数据驱动系统的交流耦合，对电子地图数据的A/D采样结果通过并行外设接口（PPI）连接到VREF和SENCE，在增强型的X86总线中进行电子地图数据融合，实现多样化的数据捕捉和传送。驱动系统采用半双工形式进行PPI控制寄存器设置[9]，实现电子地图数据的无帧同步传输与部触发，A/D模块设计结果如图3所示。
3 系统软件开发及测试分析
电子地图驱动系统使用开源版本的Qt建立驱动软件和大数据信息处理的开发编译环境。在驱动系统的串口操作界面通过多线程技术读取和写入电子地图数据，综合考虑系统的技术指标、系统性能进行电子地图数据驱动系统的模块化组件设计与软件开发。在ARM平台中采用交叉编译方式进行应用程序加载，执行“Make menuconfig” 运行编译器的全路径驱动程序，实现系统软件开发，最后以电子地图数据驱动的时间开销和数据召回率为测试指标，采用不同的驱动模型，得到对比结果如图4所示。分析得知，采用本文设计的系统进行电子地图数据驱动和信息调度实时性较高，数据的召回率高于传统模型。
4 结 语
本文提出一种基于大数据分析与信息融合的电子地图数据驱动系统模型设计方案。在驱动系统的串口操作界面通过多线程技术读取和写入电子地图数据，选用CC2530作为驱动系统的主控芯片，使用开源版本的Qt建立驱动系统的开发编译环境，在增强型的x86总线中进行大数据融合处理，实现电子地图数据驱动系统优化设计。测试得知，采用该系统进行电子地图数据驱动与信息调度的实时性较高，数据的召回率高于传统模型，实验结果表明本文设计系统具有优越性。
参考文献
[1] 曹玉林，王小明，何早波.移动无线传感网中恶意软件传播的最优安全策略[J].电子学报，2016，44（8）：1851?1857.
[2] 张志文，袁久兴.基于EPGA和AVR单片机的惯组电源板信号检测[J].国外电子测量技术，2014，33（2）：78?83.
[3] 陈文庆，程雪颖.云计算环境下的资源调度和优化方法[J].激光杂志，2016，37（6）：115?118.
[4] 房延鹏，高泽华，亢雄伟.基于RFID技术安全保障系统的设计与实现[J].物联网技术，2015，5（7）：76?79.
[5] 蒋欣，程博，张伟栋，等.基于FC总线协议和FTP协议的通用化FPGA配置方法[J].现代电子技术，2015，38（11）：57?60.
[6] 陈志锋，李清宝，张平，等.基于聚类分析的内核恶意软件特征选择[J].电子与信息学报，2015，37（12）：2821?2829.
[7] 林永峰，陈亮.面向安全性分析的嵌入式软件测试方法研究[J].现代电子技术，2016，39（13）：80?83.
摘 要： 为了提高电子地图数据的响应和调度效率，设计电子地图数据驱动系统。针对当前的半主动标签驱动模型进行电子地图数据驱动设计对大数据信息处理的实时性不好的问题，提出一种基于大数据分析与信息融合的电子地图数据驱动系统模型设计方案。在驱动系统的串口操作界面通过多线程技术读取和写入电子地图数据，选用CC2530作为驱动系统的主控芯片，使用开源版本的Qt建立驱动系统的开发编译环境，在增强型的X86总线中进行大数据融合处理，实现电子地图数据驱动系统优化设计。实验结果表明，采用该系统进行电子地图数据驱动与信息调度的实时性较高，数据的召回率高于传统模型。
关键词： 大数据分析； 电子地图数据； 驱动系统； CC2530
中图分类号： TN99?34； TP311 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）16?0019?03
Abstract： In order to improve the response and scheduling efficiency of electronic map data， the drive system of the electronic map data was designed. Since the current semi?active tag driving model has no good real?time performance for big data information processing of electronic map data drive design， a design scheme of an electronic map data drive system model based on large data analysis and information fusion is put forward. The electronic map data is read and written in the serial interface of the drive system by means of multi?threading technology. CC2530 is selected as the main control chip of the drive system. The open source version Qt is used to establish a development compiling environment of the drive system. The large data fusion processing is performed in the enhanced x86 bus to realize the optimization design of electronic map data driving system. The experimental results show that the system has higher real?time performance and higher data recall rate than the traditional model for electronic map data drive and information scheduling.
Keywords： large data analysis； electronic map data； driving system； CC2530
随着移动APP终端的广泛应用，以百度地图、高德地图以及百度导航等电子地图及导航系统为代表的电子地图数据管理系统广泛应用在人们的生活和旅游中。电子地图数据是该类地图导航系统的基础数据库，电子地图数据集成了城市及道路的各种信息，包括道路交通信息、道路设施信息以及餐饮、酒店、加油站等信息，电子地图数据规模庞大，集成度较高，需要进行电子地图数据库的优化驱动设计，提高APP地图导航系统的响应和精准调度能力[1]。在对电子地图数据的大数据分析的基础上，研究电子地图数据驱动系统，在优化地图导航系统设计方面具有重要意义，本文提出一种基于大数据分析与信息融合的电子地图数据驱动系统模型设计方案，进行电子地图数据驱动系统的软件开发设计，取得了较好的设计效果。
1 系统体系构架
1.1 电子地图数据驱动方法
首先分析电子地图数据驱动系统总体设计构架并进行功能模块组件分析和介绍，采用大数据分析技术进行电子地图数据的信息调度和数据融合处理，电子提取数据的驱动系统建立在移动APP终端的地图管理和导航系统基础上，通过大数据信息采样，对城市道路交通和地理信息进行初始信息集成和数据管理。在电子地图信息管理系统中安装Android操作系统，在嵌入式Android操作系统环境下进行电子地图数据驱动系统的开发。在电子地图驱动过程中，利用优化的动态分级式复制方法构建资源调度器，通过数据目录更新和任务提交方法计算资源和数据集的网格调度程序[2]。在电子数据驱动区域r中，采用地图导航模拟平台搭建电子数据驱动的任务提交区域，令[LFN]为可用的电子地图数据文件的总大小，有：
[RCr=β×LFN] （1）
式中，[β]是资源的成本和数据驱动的内存开销，反映并行度。首先确定分配任务的位置，计算[RCr]并选择最佳区域，通过查询资源信息服务得到最大的[RC]值分布区域。
假设[Ji=F1，F2，…，Fm]是地图数据驱动系统总任务[i]请求的[m]个文件， 且满足：[URFij]等于站点j中任务i请求的不可用的数据文件大小之和；[loadj=QjSj]。其中，[Qj]和[Sj]分别是地图数据驱动节点[x]和[y]之间的网络距离。在地图导航系统访问的站点[j]中，对电子地图数据的副本放置位置进行网格区域划分，构建一组副本管理的LRU排序列表[3]。基于大数据分析与信息融合方法进行电子地图数据驱动，則驱动系统的访问延迟[T1]可由式（2）计算得到：
[T1=FileSizeStorageSpeed] （2）
1.2 系统模块化设计结构体系
在上述电子地图数据驱动系统的设计原理分析基础上，进行系统的模块化总体设计构架。本文采用一种基于大数据分析与信息融合的电子地图数据驱动系统模型设计方案。系统的模块化设计主要包括硬件设计和软件设计两大部分。在驱动系统的串口设计中，采用四线数据模式传输构建SPI接口，进行电子地图数据驱动系统的外围设备控制[4]。在驱动系统的串口操作界面通过多线程技术读取和写入电子地图数据，在SD模式下通过1位/4位数据总线模式驱动方法构建驱动系统的SDI引脚，得到系统的引脚定义描述见表1。
表1 电子地区数据驱动系统的引脚定义
根据表1所示的串口设计，进行电子地图数据驱动系统的功能模块化设计。根据TCP服務进程，构建LRU排序列表进行电子地图数据驱动资源排序，设置奇偶校验位。选用CC2530作为驱动系统的主控芯片进行UART接口设计，通过系统时钟转换模式将驱动系统输出信号的TTL电平转换成RS 232电平；在RS 485网络中进行总线调度，调用设备驱动程序进行大数据信信息处理和大数据分析平台设计。通过A/D信息采样和数/模转换，执行电子地图数据驱动信息的时钟转换。使用Visual DSP++集成编译方式进行电子地图数据驱动系统的模块化组件编译[5]，执行库文件、脚本、配置文件的功能配置操作。电子地图数据驱动系统的功能模块主要有信息采集模块、USB主机控制模块、通信模块和缓存控制模块等。系统的总体设计体系构架如图1所示。
2 系统设计与实现
根据上述电子地图数据驱动系统的总体设计构架体系描述，进行驱动系统的模块化设计，通过对系统的硬件设计和软件开发，实现电子地图数据驱动系统的大数据分析与信息融合。选用CC2530作为驱动系统的主控芯片进行系统的硬件部分设计，电子地图数据驱动系统的硬件模块主要包括时钟模块、系统复位模块、A/D模块[6]，分别描述如下：
（1） 时钟模块。电子地图数据驱动系统的时钟模块是实现地图信息的时钟采样功能，采用16位分辨率、双路电流输出型时钟电路[7]，系统的电压输入/输出关系为[VOUT=-VREF·D65 536]。通过多线程技术读取和写入电子地图数据，在通过同步多片AD5545进行特征阻抗，使源端的输出偏移最小，电子地图数据驱动系统的时钟电路设计如图2所示。
（2） 系统复位模块。系统复位模块采用CC2530作为电子数据驱动系统的主控芯片。系统复位模块具有VCC检测功能，使用低电压复位以及手动复位，程序采用16位打包模式，WDO引脚直接从地址0x20000000执行TWI存储功能，读取地址0x20000000处的电子地图驱动程序，以实现自引导的用户程序调度功能[8]。
（3） A/D模块。A/D模块是实现电子地图数据驱动系统的交流耦合，对电子地图数据的A/D采样结果通过并行外设接口（PPI）连接到VREF和SENCE，在增强型的X86总线中进行电子地图数据融合，实现多样化的数据捕捉和传送。驱动系统采用半双工形式进行PPI控制寄存器设置[9]，实现电子地图数据的无帧同步传输与部触发，A/D模块设计结果如图3所示。
3 系统软件开发及测试分析
电子地图驱动系统使用开源版本的Qt建立驱动软件和大数据信息处理的开发编译环境。在驱动系统的串口操作界面通过多线程技术读取和写入电子地图数据，综合考虑系统的技术指标、系统性能进行电子地图数据驱动系统的模块化组件设计与软件开发。在ARM平台中采用交叉编译方式进行应用程序加载，执行“Make menuconfig” 运行编译器的全路径驱动程序，实现系统软件开发，最后以电子地图数据驱动的时间开销和数据召回率为测试指标，采用不同的驱动模型，得到对比结果如图4所示。分析得知，采用本文设计的系统进行电子地图数据驱动和信息调度实时性较高，数据的召回率高于传统模型。
4 结 语
本文提出一种基于大数据分析与信息融合的电子地图数据驱动系统模型设计方案。在驱动系统的串口操作界面通过多线程技术读取和写入电子地图数据，选用CC2530作为驱动系统的主控芯片，使用开源版本的Qt建立驱动系统的开发编译环境，在增强型的x86总线中进行大数据融合处理，实现电子地图数据驱动系统优化设计。测试得知，采用该系统进行电子地图数据驱动与信息调度的实时性较高，数据的召回率高于传统模型，实验结果表明本文设计系统具有优越性。
参考文献
[1] 曹玉林，王小明，何早波.移动无线传感网中恶意软件传播的最优安全策略[J].电子学报，2016，44（8）：1851?1857.
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[7] 林永峰，陈亮.面向安全性分析的嵌入式软件测试方法研究[J].现代电子技术，2016，39（13）：80?83.
