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文章 24
原创 24
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原创高德导航、路径规划运用在单片机及APP上，快速开发导航应用项目

 2024-10-28 08:20  427 0 分类: MCU/ 嵌入式文集: 教程

前言

（一）在当今这个瞬息万变的数字化时代，导航技术已经深入到我们生活的方方面面，从日常出行到物流配送，再到应急救援，无不彰显其重要性。

随着智能手机和物联网技术的飞速发展，对于导航系统的需求不再仅仅局限于简单的路线指引，而是更加追求精准性、实时性和智能化。在此背景下，将高德导航的路径规划算法高效应用于单片机系统及移动APP中，不仅是对传统导航技术的一次革新，更是推动智慧城市、智能交通系统建设的关键一环。

（二）单片机，作为嵌入式系统的核心，凭借其体积小、功耗低、集成度高等特点，在车载设备、智能家居、工业自动化等领域发挥着不可替代的作用。

将高德导航的路径规划功能集成到单片机上，意味着可以实现更为紧凑、低功耗的导航解决方案，为车辆自主导航、无人机路径规划等应用场景提供强有力的技术支持。这不仅要求算法在保持高精度的同时，还需进行深度优化以适应单片机有限的计算资源和存储能力。

（三）所以本文将给大家分享一下，我将高德开放平台的导航、路径规划功能运用到单片机及APP上，从而可以快速开发导航类、规划类的项目。当然方法有非常多种，我本次分享的仅仅是高德的冰山一角，高德提供的API，甚至可以让单片机不需要APP支持，独立运行导航、路径规划等项目

本文末尾，有项目所有代码的下载地址

效果展示

（一）APP展示

由于是快速开发，所以没有任何美化，仅是实现功能。APP开发平台：App Inventor

图：设定目的地后，会自动规划最近的路线，然后实时定位导航

（二）单片机展示

单片机：ESP32

图：APP开始导航后，将导航信息发送到ESP32

项目大纲

APP设定目的地→→地理编码API→→APP定位经纬度→→坐标转换API→→路径规划API→→APP显示静态图→→提交单片机显示

为了不泄露信息，最好对高德API进行封装，然后通过自己的API来操作。同时APP和单片机的通信也用到API。http://api.xemowo.top

（一）获取高德开放平台API

①路径规划API：https://lbs.amap.com/api/webservice/guide/api/direction

对步行、公交路径规划，返回从原地到目的地的信息（方向，距离，时间，步行指示等）

②地理编码API：https://lbs.amap.com/api/webservice/guide/api/georegeo

将地址信息，转化为经纬度等信息。如：中山市港口镇政府，返回信息："location" :"113.384324,22.584733"

③坐标转换API：https://lbs.amap.com/api/webservice/guide/api/convert

将用户输入的非高德坐标（GPS 坐标、mapbar 坐标、baidu 坐标）转换成高德坐标。

④静态地图：https://lbs.amap.com/api/webservice/guide/api/staticmaps

项目可以不用静态地图，因为路径规划API也会返回带有标记的静态图

（二）封装API（因人而异，后面我会放出PHP源码）

①地址查询经纬度：http://api.xemowo.top/api/gaode/chaxun.php

文档：http://api.xemowo.top/api/chaxun.html

②坐标转换：http://api.xemowo.top/api/gaode/gps.php

文档：http://api.xemowo.top/api/GPS.html

③路径规划：http://api.xemowo.top/api/gaode/walk.php

文档：http://api.xemowo.top/api/walk.html

④单片机接收信息：http://api.xemowo.top/api/gaode/esp_walk.php

文档：http://api.xemowo.top/api/esp_walk.html

（三）制作APP

App Inventor，Android编程工具https://www.17coding.net/

采用图形化积木式的拖放组件，完全在线开发的Android编程环境，无需复杂的软件安装，可以通过浏览器直接访问并进行编程。

（四）单片机编程

Arduino IDE，内置很多库函数，对编程极其方便，速成项目，并且资料很多，对初学者帮助非常大

高德API

（一）注册高德开放平台的账号https://lbs.amap.com/

（二）应用管理----创建新应用

（三）添加key，选择web服务（请勿泄露key）

（四）寻找所需的API，本期项目我们需要4个高德API

注意个人用户调用的限量，企业用户会多一些，超过限量可能被禁止使用

①路径规划API：https://lbs.amap.com/api/webservice/guide/api/direction

对步行、公交路径规划，返回从原地到目的地的信息（方向，距离，时间，步行指示等）

②地理编码API：https://lbs.amap.com/api/webservice/guide/api/georegeo

将地址信息，转化为经纬度等信息。如：中山市港口镇政府，返回信息："location" :"113.384324,22.584733"

③坐标转换API：https://lbs.amap.com/api/webservice/guide/api/convert

将用户输入的非高德坐标（GPS 坐标、mapbar 坐标、baidu 坐标）转换成高德坐标。

④静态地图：https://lbs.amap.com/api/webservice/guide/api/staticmaps

项目可以不用静态地图，因为路径规划API也会返回带有标记的静态图

制作API

搭建API（网站）需要一台服务器，并且需要开发环境

我这里的环境如下：

系统：Orange Pi 1.0.2 Jammy (aarch64)

WEB平台：OpenResty

PHP：PHP-72

域名：API.XEMOWO.TOP

（一）坐标转换API （http://api.xemowo.top/api/GPS.html）

示例：http://api.xemowo.top/api/gaode/gps.php?gps=113.38472,22.59476&photo=0

php
error_reporting(0);//屏蔽报错

$photo=$_GET["photo"];

$gps=$_GET["gps"];
if($gps==""){exit("GPS地址为空");}

$apiKey = 'xxxxxxxxxxxxxxxxxxx';  //高德API密钥

$html = file_get_contents("https://restapi.amap.com/v3/assistant/coordinate/convert?locations=".$gps."&coordsys=gps&output=json&key=".$apiKey."");  //高德坐标转换

$arr = json_decode($html, true);    // 将获取到的 JSON 数据解析成数组

$status = $arr["status"];
$info = $arr["info"];
$infocode = $arr["infocode"];
$locations = $arr["locations"];

//https://restapi.amap.com/v3/staticmap?location=".$gps."&zoom=15&size=400*400&markers=mid,,A:".$gps."&key=".$apiKey."

if($photo == 1)
{
  
// 构建图片URL  
$gps=$_GET["gps"];
if($gps==""){exit("GPS地址为空");}
  $apiKey = 'xxxxxxxxxxxxxxxxxxx';  
  $ip = $location;
  $savePath = 'gps_map.png'; // 例如 'images/map.png'  
  $imageUrl = "https://restapi.amap.com/v3/staticmap?location=".$locations."&zoom=15&size=400*400&markers=mid,,A:".$locations."&key=".$apiKey."";  
  
// 使用file_get_contents获取图片内容  
$imageContent = file_get_contents($imageUrl);  
// 使用file_put_contents将图片内容保存到文件  
$saveResult = file_put_contents($savePath, $imageContent);  

$map = file_get_contents("http://api.xemowo.top/api/gaode/gps_map.png");  //保存图片
  
// 将图像数据转换为 Base64 编码  
$base64 = base64_encode($map);  
  
// 嵌入到 img 标签中  
echo ''" width="400" height="400" />'; //给图片加上base64，让图片刷新
               exit();
}
  

$data = array(
'status' => $status,
'info' => $info,
'infocode' => $infocode,
'locations' => $locations,
);


echo json_encode($data, JSON_UNESCAPED_UNICODE);
          
exit();

file_get_contents函数读取API信息，json_decode函数将获取的API转成JSON，然后获取JSON的信息保存在变量内

如果photo=1时，则网页返回图片，图片地址在http://api.xemowo.top/api/gaode/gps_map.png

构建图片采用高德静态图的API：https://lbs.amap.com/api/webservice/guide/api/staticmaps

注意，末尾的echo输出，一定要用到base64编码，否则在输出时，图片可能没有变化

（二）地址查询经纬度（http://api.xemowo.top/api/chaxun.html）

示例：http://api.xemowo.top/api/gaode/chaxun.php?address=广东省珠海市香洲区中山大学&photo=0

php
error_reporting(0);//屏蔽报错

$photo=$_GET["photo"];
$address=$_GET["address"];

$apiKey = 'xxxxxxxxxxxxxxx';  



if($address==""){exit("地址为空");}

$html = file_get_contents("https://restapi.amap.com/v3/geocode/geo?address=".$address."&output=json&key=".$apiKey."");

$arr = json_decode($html, true);    // 将获取到的 JSON 数据解析成数组


$formatted_address = $arr["geocodes"][0]["formatted_address"];
$location = $arr["geocodes"][0]["location"];
$level = $arr["geocodes"][0]["level"];

$data = array(
'level' => $level,
'formatted_address' => $formatted_address,
'location' => $location,
);



  

if($photo == 1)
{
// 构建图片URL  
$ip = $location;
$savePath = 'chakan_map.png'; // 例如 'images/map.png'  

$apiKey = 'xxxxxxxxxxxxxxx';  
$imageUrl = "https://restapi.amap.com/v3/staticmap?location=".$location."&zoom=15&size=400*400&markers=mid,,A:".$location."&key=".$apiKey."";  
  
// 使用file_get_contents获取图片内容  
$imageContent = file_get_contents($imageUrl);  
// 使用file_put_contents将图片内容保存到文件  
$saveResult = file_put_contents($savePath, $imageContent);  

$map = file_get_contents("http://api.xemowo.top/api/gaode/chakan_map.png");  
  
// 将图像数据转换为 Base64 编码  
$base64 = base64_encode($map);  
  
// 嵌入到 img 标签中  
echo ''" width="400" height="400" />';
   exit();
               
}
echo json_encode($data, JSON_UNESCAPED_UNICODE);
          
 exit();

地址查询和坐标转换的JSON解析数据差不多，但是注意3项数据都在geocodes下，所以JSON取值在["geocodes"][0]

如果photo=1时，则网页返回图片，图片地址在http://api.xemowo.top/api/gaode/chakan_map.png

构建图片采用高德静态图的API：https://lbs.amap.com/api/webservice/guide/api/staticmaps

注意，末尾的echo输出，一定要用到base64编码，否则在输出时，图片可能没有变化

（三）路径规划（http://api.xemowo.top/api/walk.html）

示例：http://api.xemowo.top/api/gaode/walk.php?origin=113.388247,22.589615&destination=113.388317,22.587233&mark=1&photo=0

php
error_reporting(0);//屏蔽报错
$photo=$_GET["photo"];
$oled=$_GET["oled"];
$all=$_GET["all"];
$esp32=$_GET["esp32"];
$mark = $_GET["mark"];

if($esp32 == 1)
{
  if (file_exists($filename)) {  
    // 读取文件内容  
    $content = file_get_contents($filename);  
    $aa = mb_substr("".$instruction."",0,10,'utf-8');
    $bb = mb_substr("".$instruction."",10,10,'utf-8');
    $cc = mb_substr("".$instruction."",20,10,'utf-8');
    $dd = mb_substr("".$instruction."",30,10,'utf-8');

$data = array(

    'content' => $content,
    'oled_a' => $aa,
    'oled_b' => $bb,
    'oled_c' => $cc,
    'oled_d' => $dd,
  
       );
  
  
  echo json_encode($data, JSON_UNESCAPED_UNICODE);
 
    exit();
  }
  
}

$origin=$_GET["origin"];
if($origin==""){exit("起点origin地址为空");}

$destination=$_GET["destination"];
if($destination==""){exit("目的地destination地址为空");}

$apiKey = 'xxxxxxxxxxxxxxx';  

if($all == 1)
{
$html = file_get_contents("https://restapi.amap.com/v3/direction/walking?origin=".$origin."&destination=".$destination."&key=".$apiKey."");

echo $html;
exit();
}

$html = file_get_contents("https://restapi.amap.com/v3/direction/walking?origin=".$origin."&destination=".$destination."&key=".$apiKey."");
$arr = json_decode($html, true);    // 将获取到的 JSON 数据解析成数组

$distance = $arr["route"]["paths"][0]["distance"];//步行距离
$duration = $arr["route"]["paths"][0]["duration"];//步行预计
$instruction = $arr["route"]["paths"][0]["steps"][0]["instruction"];//路段步行指示
$orientation = $arr["route"]["paths"][0]["steps"][0]["orientation"];//方向
$polyline = $arr["route"]["paths"][0]["steps"][0]["polyline"];//坐标点

if($mark == 1)
{

// 定义文件名  
$filename = "walk.txt";  
  
// 使用文件写入模式打开文件。如果文件不存在，会自动创建  
$file = fopen($filename, "w");  
  
// 检查文件是否成功打开  
if ($file) {  
    // 将文本写入文件  
    fwrite($file, $instruction);  
      
    // 关闭文件  
    fclose($file);  

}  

}







if($photo == 1)
{
  
// 构建图片URL  
  $apiKey = 'xxxxxxxxxxxx';  
  $ip = $location;
  $savePath = 'walk_map.png';  
$imageUrl = "https://restapi.amap.com/v3/staticmap?zoom=16&size=400*400&paths=10,0x0000ff,1,,:".$polyline."&key=".$apiKey."";  

// 使用file_get_contents获取图片内容  
$imageContent = file_get_contents($imageUrl);  
// 使用file_put_contents将图片内容保存到文件  
$saveResult = file_put_contents($savePath, $imageContent);  

$map = file_get_contents("http://api.xemowo.top/api/gaode/walk_map.png");  
  
// 将图像数据转换为 Base64 编码  
$base64 = base64_encode($map);  
  
// 嵌入到 img 标签中  
echo ''" width="400" height="400" />';
               exit();
}


//适配oled
if($oled == 1)
{
    $aa = mb_substr("".$instruction."",0,10,'utf-8');
    $bb = mb_substr("".$instruction."",10,10,'utf-8');
    $cc = mb_substr("".$instruction."",20,10,'utf-8');
    $dd = mb_substr("".$instruction."",30,10,'utf-8');

$data = array(
    'distance' => $distance,
    'duration' => $duration,
    'instruction' => $instruction,
    'orientation' => $orientation,
    'polyline' => $polyline,

    'oled_a' => $aa,
    'oled_b' => $bb,
    'oled_c' => $cc,
    'oled_d' => $dd,

     );


echo json_encode($data, JSON_UNESCAPED_UNICODE);

  exit();
  
}else{


$data = array(
    'distance' => $distance,
    'duration' => $duration,
    'instruction' => $instruction,
    'orientation' => $orientation,
    'polyline' => $polyline,


     );


echo json_encode($data, JSON_UNESCAPED_UNICODE);

  exit();


}

此段为测试适配屏幕的代码，用在单片机显示上，在walk_esp的api上

all=1会返回所有高德api的数据，用于测试

如果使用单片机，或者搭配walk_esp使用的话，就需要让make=1，将数据写入到walk.txt文本中

（四）单片机数据（http://api.xemowo.top/api/esp_walk.html）

示例：http://api.xemowo.top/api/gaode/esp_walk.php?esp32=1

"esp32"];
$mark = $_GET["mark"];
$filename = "walk.txt";  
if($esp32 == 1)
{
  if (file_exists($filename)) {  
    // 读取文件内容  
    $content = file_get_contents($filename);  
    $aa = mb_substr("".$content."",0,10,'utf-8');
    $bb = mb_substr("".$content."",10,10,'utf-8');
    $cc = mb_substr("".$content."",20,10,'utf-8');
    $dd = mb_substr("".$content."",30,10,'utf-8');

$data = array(

    'content' => $content,
    'oled_a' => $aa,
    'oled_b' => $bb,
    'oled_c' => $cc,
    'oled_d' => $dd,
  
       );
  
  
  echo json_encode($data, JSON_UNESCAPED_UNICODE);
 
    exit();
  }
  
}

此单片机API，需要walk.php的make=1，然后读取walk写入到wake.txt的内容

并且将数据转换成0.96OLED屏幕适配的数据，oled_a代表屏幕第一行，以此类推

制作APP

如果要速成一个APP，快速实现功能，那么我推荐用app Inventor，使用拖拽式、搭积木式编程，对没开发过APP的师傅，就非常合适

目前app Inventor有几个版本，官方版http://code.appinventor.mit.edu，社区版http://ai2.17coding.net/?locale=zh_CN，各种私人版本（收费）

所以我们用社区版就够了，可以实现大多数功能http://ai2.17coding.net/?locale=zh_CN

（一）做项目前，注意，每做一步大的步骤，就必须导出项目保存，因为内置的保存项目关闭浏览器后就没了！！！

然后继续做的时候，再导入项目，文件名不要中文

（二）建议下载调试软件----AI伴侣

下载地址：https://wwmg.lanzouj.com/iopRp2dlfrih

（三）拖拽组件

按照我的组件列表添加组件，并且按照自己喜欢的位置放置组件

（四）编写程序

①先读取输入框的内容，并且用地址查询经纬度API来将输入的地址转为经纬度信息

②APP读取手机的位置信息，将手机GPS信息转化为高德经纬度信息

③当地址查询经纬度和GPS信息都完成后，汇总一起到路径规划API内，然后访问路径规划API

顺便返回路径规划图，photo=1

此时web浏览款会实时显示导航信息，当手机定位发生变化时，就会改变地图

④软件使用示例

单片机接收导航信息

我这里使用ESP32，因为ESP32具有wifi功能，而且内存和性能也足够强大，可以完全加载中文库，很方便的显示中文路径信息

代码平台使用Arduino IDE，可以直接调用所需的库文件，用少量的代码就能完美的实现功能

屏幕使用0.96OLED，可以显示中文信息，而且API已经适配了此屏幕，显示更加完美

#include //wifi库
#include //json解析库
#include //http连接库
#include 

#include //u8g2oled库
#include 

#define BOARD_I2C_SCL   22
#define BOARD_I2C_SDA   21   
U8G2_SSD1306_128X64_NONAME_F_SW_I2C u8g2(U8G2_R0, /* clock=*/ BOARD_I2C_SCL, /* data=*/ BOARD_I2C_SDA, /* reset=*/ U8X8_PIN_NONE);   // All Boards without Reset of the Display

const char * ID = "XEMOWO_PC";//wifi账号
const char * PASSWORD = "1SUNjiajun";//wifi密码

const char*  one;//api第一行内容
const char*  two;//api第二行内容
const char*  three;//api第三行内容
const char*  four;//api第四行内容

String API = "";
String url_xinzhi = "";
String WeatherURL = "";


HTTPClient http;
String GitURL(String api)
{
  url_xinzhi =  "http://api.xemowo.top/api/gaode/esp_walk.php?esp32=1";//oled=1则表示使用oled专属格式
  return url_xinzhi;
}



void ParseWeather(String url)
{  
  
  http.begin(url);
 
  int httpGet = http.GET();
  if(httpGet > 0)
  {
    Serial.printf("HTTPGET is %d",httpGet);
    
    if(httpGet == HTTP_CODE_OK)
    {
      StaticJsonDocument<500> doc;    
      

      String json = http.getString();
      Serial.println("解析");
      Serial.println(json);
        
      deserializeJson(doc, json);
     one = doc["oled_a"]; // "人生就是一列开往坟墓"
     two = doc["oled_b"]; // "的列车，路途上会有很"
     three = doc["oled_c"]; // "多站，很难有人可以至"
     four = doc["oled_d"]; // "始至终陪着走完。\n"
      
    }
    else
    {
      Serial.printf("ERROR1!!");
       ParseWeather(WeatherURL);
    }
  }
  else
  {
    Serial.printf("ERROR2!!");


     ParseWeather(WeatherURL);

  }
  http.end();
}






void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  u8g2.setFont( u8g2_font_wqy12_t_gb2312 );//设置为中文字体
  u8g2.begin();
  u8g2.enableUTF8Print();

  Serial.begin(115200);
  Serial.println("Init u8g2 ....");
  Serial.println("WiFi:");
  Serial.println(ID);
  Serial.println("PASSWORLD:");
  Serial.println(PASSWORD);


  WiFi.begin(ID,PASSWORD);

    u8g2.setCursor (0, 10);
    u8g2.println("连接wifi中");
    u8g2.sendBuffer();
    
  while(WiFi.status()!=WL_CONNECTED)
  {

    delay(10000);//延迟大一点，不然联网连不上！
    Serial.println("正在连接...");

    u8g2.setCursor (0, 10);
    u8g2.println("连接wifi中");
    u8g2.sendBuffer();
    
  }
 
  Serial.println("连接成功！");
  //==================wifi连接==================
  u8g2.clearBuffer();
  WeatherURL = GitURL(API); 
  



  delay(100);
}

void loop() {
    ParseWeather(WeatherURL);
    Serial.println(WeatherURL);
    u8g2.clearBuffer();//清平
    delay(10);
    
    u8g2.setCursor (0, 10);
    u8g2.println(one);

    u8g2.setCursor (0, 25);
    u8g2.println(two);

    u8g2.setCursor (0, 40);
    u8g2.println(three);

    u8g2.setCursor (0, 55);
    u8g2.println(four);   

    u8g2.sendBuffer();//将内容上传到缓存区


  
  delay(5000);
}