CN100504304C - 具有徒步路线导引功能的导航系统和徒步路线导引的方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种具有徒步路线导引功能的导航系统和徒步路线导引的方法。该系统包括山地地图数据库，用于存储关于山地徒步路线和建筑物的山地地图数据；高度测量单元，用于测量高度；全球定位系统模块，用于接收每个位置信号，计算自身位置，测量方向，并输出关于所述自身位置和方向的信息；以及控制器，用于接收位置、方向和高度的信息，将所接收到的信息进行地图匹配，接收目的地，搜寻从计算出的位置到接收到的目的地的路径，匹配搜寻到的路径，以及沿着所搜寻到的路径执行徒步路线导引。

Description

具有徒步路线导引功能的导航系统和徒步路线导引的方法
技术领域
本发明涉及一种导航系统，并且尤其涉及一种在登山时具有徒步路线(hiking trail)导引到山地目的地的功能的导航系统以及一种徒步路线导引的方法。
背景技术
一般的，导航系统安装在行驶在道路上的车辆上，并且周期性测量当前位置，搜寻从测量到的位置到目的地的路径，并沿着搜寻到的路径执行道路导引。
近年来，随着导航系统投入市场，给步行者执行道路导引的便携式导航系统也投入市场。但是，这种便携式导航系统仍使用与传统的以车辆为中心的导航系统相同的地图数据。
因此，传统的导航系统显示的地图并没有包括关于车辆不能行驶的道路的信息，即关于山地徒步路线的信息。
如上所述，传统的导航系统具有不能针对山地徒步路线提供导引的缺陷。
因此，由于对徒步路线的忽略，徒步初学者常迷路，或对于他/她必须同熟悉徒步路线的登山者一同登山感觉不便。此外，缺陷还在于，甚至曾经攀登过几次特定山的登山者也仅沿着熟悉的徒步路线攀登该山。
发明内容
因此，本发明设计了一种具有徒步路线导引功能的导航系统，以及一种徒步路线导引的方法，基本克服现有技术中的一个或多个局限和缺点。
本发明的一个目标是提供一种在登山时具有徒步路线导引到山地目的地的功能的导航系统，以及一种徒步路线导引的方法。
本发明的其他优点、目标和特征在下面的描述中部分给出并且部分在本领域普通技术人员考察下述说明书后是显而易见的，或者可以通过本发明的实施而了解。本发明的目标和其他优点可以通过书面说明书和权利要求书以及附图中特别指出的结构而实现和获得。
为了实现上述以及其他目标和优点，并且根据在此实施并广泛描述的本发明的意图，提供一种具有徒步路线导引功能的导航系统，该系统包括：山地地图数据库，用于存储关于具有经度、纬度和高度信息的山地徒步路线和建筑物的山地地图数据；高度测量单元，在预定控制信号下运行并测量距地平线的高度；GPS(全球定位系统)模块，用于接收来自多个GPS卫星的每个位置信号，计算自身位置，测量方向，并输出关于所述自身位置和方向的信息；以及控制器，用于当设置为徒步路线导引模式时接收关于位置、方向和高度的信息，将所接收到的信息与山地地图数据进行地图匹配(map-matching)，接收目的地，搜寻从计算出的位置到接收到的目的地的路径，将搜寻到的路径匹配到山地地图数据，以及沿着所搜寻到的路径执行徒步路线导引。
根据本发明的另一方面，提供一种在导航系统中徒步路线导引的方法，所述导航系统包括山地地图数据库，用于存储关于具有经度、纬度和高度信息的山地徒步路线和建筑物的山地地图数据；高度测量单元，用于测量距地平线的高度；以及GPS(全球定位系统)模块，用于接收来自多个GPS卫星的每个位置信号、计算自身位置、测量方向以及输出关于所述自身位置和方向的信息，该方法包括以下步骤：在徒步路线导引模式下测量当前位置；当测量到的当前位置处于山地时，通过GPS(全球定位系统)模块和高度测量单元测量所述位置、方向和高度；将测量到的位置、方向和高度地图匹配到山地地图数据；接收目的地，搜寻从所述位置到接收到的目的地的路径，并且将搜寻到的路径匹配到山地地图数据；以及沿着搜寻到的路径执行徒步路线导引。
应当理解，本发明的前面的概述和下面的详细描述仅是示例性的，并且仅具有解释目的。
附图说明
结合附图以帮助理解本发明，并且附图被包含并组成本申请的一部分，显示了本发明的实施方式并且与详细描述一起用于解释了本发明的原理。在附图中：
图1显示了根据本发明的具有徒步路线导引功能的导航系统；
图2为显示根据本发明的在导航系统中徒步路线导引的方法的流程图；
图3显示了根据本发明的基于高度的徒步路线地图匹配的概念。
具体实施方式
现在详细参考本发明优选实施方式，其示例显示在附图中。在可能的情况下，在整个附图中使用相同的参考数字来指示相同或相似部件。
本发明提供一种能为登山者甚至在山地上导引徒步路线的导航系统。
本发明包括山地地图数据库，用于存储关于具有纬度、经度和高度信息的徒步路线和关于位于徒步路线附近的诸如避难所和休息处等建筑物的山地地图数据。所述山地地图数据的徒步路线在环境改变的地点提供节点。所述节点具有关于徒步路线的分支点或者危险点(例如悬崖)的信息。考虑到位置测量的误差，危险点的节点最好位于实际危险点的前面。
另外，考虑到山地的特性，登山者所处位置的山地的高度，即高度信息，是需要的并且因此提供了高度测量单元。
此外，在本发明中，当所测量的当前位置被地图匹配到徒步路线时，如果两个相邻的徒步路线在高度上不同，则利用测量的高度执行地图匹配，并且如果两个相邻的徒步路线在高度上相同，则以通常的地图匹配方法执行地图匹配，即地图匹配到距测量到的位置较近的徒步路线的方法。
下面，参考附图描述具有徒步路线导引功能的导航系统的构造和操作。
图1显示了根据本发明的具有徒步路线导引功能的导航系统。
参考图1，本发明的导航系统包括控制器10、存储单元20、地图数据库(DB)30、山地地图DB 35、输入单元40、触摸屏50、全球定位系统(GPS)模块60以及高度测量单元70。
所述控制器10控制具有徒步路线导引功能的导航系统的总体操作。
所述存储单元20包括用于存储控制导航系统的操作的控制程序的区域、用于临时存储执行所述控制程序时产生的数据的区域以及用于存储用户设置的各种设置值的区域。
所述地图DB 30存储关于除了山地地形之外的一般地形的地图数据。在该地图数据中，地形、道路以及建筑物根据经度和纬度信息排列。
所述山地地图DB 35存储关于山地地形的地图数据。在该地图数据中，山地地形、徒步路线以及位于山地和徒步路线附近的诸如休息处和避难所等建筑物利用纬度、经度和高度信息根据纬度、经度和高度排列。
所述输入单元40包括多个按键，用于控制导航系统的操作或者输入字符，并且所述输入单元40产生关于按键的按键数据并将产生的按键数据输出到控制器10。
所述触摸屏50在诸如液晶显示屏(LCD)的显示设备的屏幕上提供有与显示设备集成的用户图形界面单元，并且产生和输出用户按压点的坐标数据到控制器10。
所述GPS模块60接收来自至少三个GPS卫星的位置信号，从接收到的位置信号中计算自身位置，通过陀螺仪测量前进方向，并将关于测量的前进方向的信息与关于计算出的自身位置的信息一起输出到控制器10。
所述高度测量单元70测量基于地平线的高度，并将测量到的高度输出到控制器10。
图2为显示根据本发明的在导航系统中徒步路线导引的方法的流程图，并且图3显示了根据本发明的基于高度的徒步路线地图匹配的概念。参考图1至图3将进行详细说明。
在步骤201中，控制器10判断是否从输入单元40或触摸屏50接收到设置徒步路线导引模式的坐标数据或按键数据。
当在步骤201中接收到设置徒步路线导引模式的坐标数据或按键数据时，在步骤203中，控制器10通过GPS模块60测量当前位置，并且在步骤205中，判断测量到的当前位置是否处于山地地形中。通过步骤205，可以防止尽管不在山地地形中而运行徒步路线导引模式。
如果确定判断结果为当前位置在山地地形中，则在步骤207中，控制器10运行高度测量单元70，并通过GPS模块60和高度测量单元70测量位置、前进方向和高度。在步骤209中，控制器10将测量到的位置、前进方向和高度地图匹配到山地地图数据。
在地图匹配中，如图3所示，存在第一徒步路线401和与其相邻的第二徒步路线403。如果测量到的位置处于位置411，则第一徒步路线401和第二徒步路线403在相同前进方向的垂直线上进行高度上的比较，并且判断是否在预定限度内相同。如附图中所示，第一徒步路线401为基于分支点的上坡路，而第二徒步路线403是基于分支点的下坡路。
如果第一徒步路线401和第二徒步路线403在高度上不同，控制器10接着比较所测量到的高度(174米)、第一徒步路线401的高度(180米)和第二徒步路线403的高度(140米)，并且地图匹配到具有较近高度的徒步路线，即图3的第一徒步路线401。
但是，如果第一徒步路线401和第二徒步路线402在高度上在预定限度内相同，则控制器10以一般的地图匹配方法执行地图匹配。
当所述方法执行完地图匹配时，在步骤211中，控制器10在触摸屏50上显示已按位置地图匹配的山地地图数据。
显示之后，在步骤213中，控制器10通过用户设置目的地，并在步骤215中，搜寻从当前位置到目的地的路径并沿着搜寻到的路径执行徒步路线导引。
如上所述，本发明的优点在于，由于登山者可以被导引甚至针对山地中的徒步路线，甚至初学登山者也可以设置不同的路径并登山。
尽管参考示例实施方式描述了本发明，但是本领域技术人员可以理解，可对其作出各种修改而不背离由所附权利要求书及其等价物所限定的本发明的实质和范围。

Claims (6)

1.一种具有徒步路线导引功能的导航系统，该系统包括：
山地地图数据库，用于存储关于具有经度、纬度和高度信息的山地徒步路线和建筑物的山地地图数据；
高度测量单元，在预定控制信号下运行并测量距地平线的高度；
全球定位系统模块，用于接收来自多个全球定位系统卫星的每个位置信号，计算自身位置，测量方向，并输出关于所述自身位置和方向的信息；以及
控制器，用于当设置为徒步路线导引模式时接收关于位置、方向和高度的信息，将所接收到的信息与山地地图数据进行地图匹配，接收目的地，搜寻从计算出的位置到接收到的目的地的路径，将搜寻到的路径匹配到山地地图数据，以及沿着所搜寻到的路径执行徒步路线导引。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，当对所述计算出的位置进行地图匹配时，如果两个相邻的徒步路线在高度上不同，则利用测量到的高度信息执行地图匹配到具有较近高度的徒步路线。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，如果所述两个相邻的徒步路线在高度上相同，则执行地图匹配到距计算出的位置较近的徒步路线。
4.一种在导航系统中徒步路线导引的方法，所述导航系统包括山地地图数据库，用于存储关于具有经度、纬度和高度信息的山地徒步路线和建筑物的山地地图数据；高度测量单元，用于测量距地平线的高度；以及全球定位系统模块，用于接收来自多个全球定位系统卫星的每个位置信号、计算当前位置、测量方向以及输出关于所述当前位置和方向的信息，该方法包括以下步骤：
在徒步路线导引模式下测量当前位置；
当测量到的当前位置处于山地时，通过全球定位系统模块和高度测量单元测量所述当前位置、方向和高度；
将测量到的当前位置、方向和高度地图匹配到山地地图数据；
接收目的地，搜寻从所述当前位置到接收到的目的地的路径，并且将搜寻到的路径匹配到山地地图数据；以及
沿着搜寻到的路径执行徒步路线导引。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，如果在进行地图匹配时两个相邻的徒步路线在高度上不同，则利用测量到的高度执行地图匹配到具有较近高度的徒步路线。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，如果所述两个相邻的徒步路线在高度上相同，则执行地图匹配到距所测量位置较近的徒步路线。
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