CN101097151B - 用于小区域导航的导航系统 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种用于小区域内导航的导航系统，其包括：复数个固定设置于区域内的指定位置的地标指示装置；可根据地标指示装置发送的数据包、电子地图和目的地信息生成导航信息的导航装置。其中，导航装置接收用户输入的、指示所要到达目的地的操作指令，并接收与导航装置距离最近的地标指示装置发送的属性信息，导航装置的处理模块根据该属性信息、所要到达的目的地、电子地图获得导航路径，并将该导航路径作为导航信息输出至导航信息输出部输出播放。本发明的导航系统可生成导航路径及指示用户在当前朝向时应前进方向的导航信息，从而实现在小区域内导航的效果。

Description

用于小区域导航的导航系统

【所属技术领域】

本发明涉及一种用于小区域内导航的导航系统，特别涉及一种利用用户携带的导航装置与固定位置设置的地标指示装置的信号传输定位用户所在位置，由导航装置根据该用户所在位置、电子地图、目的地生成并输出导航路径，从而实现在该区域内导航的导航系统。

【背景技术】

目前的定位导航技术一般是采用全球定位系统(GPS，GlobalPositioning System)，其是由美国国防部发射的二十四颗卫星组成的全球定位、导航及授时系统、这二十四颗卫星分布在高度为两万公里的六个轨道上绕地球飞行。每条轨道上拥有四颗卫星，在地球上任何一点、任何时刻都可以同时接受到来自四颗卫星的信号，卫星所发射的空间轨道信息覆盖着整个地球表面。GPS利用导航卫星进行测时和测距，使在地球上任何地方的用户，都能计算出他们所处的方位。定位精度高、使用范围广、可全天候应用、用户设备简单等优点使得GPS技术近十几年来得到了广泛的应用。

这样的定位导航系统覆盖区域广、定位精度高。GPS的覆盖区域是整个地球表面，且GPS单机定位精度在10米之内，但是其存在以下问题：

1、在小范围区域内使用时，定位导航要求相对更高的定位精度。

2、环境限制，GPS是通过卫星发射的信号跟单机通讯的，障碍物、建筑物、树木都会对卫星信号有阻挡，因此对于室内的定位导航而言，GPS就无用武之地了。

3、费用高昂。

针对现有技术所存在的问题，本发明申请人提出了一种新的用于小区域内的导航系统，其不需基于GPS系统，而且建网费用低，结构简单，适用于展馆、公园、超市，甚至适用在一定范围的城区街道中进行导航，其不仅适合普通人对导航的需要，而且适合盲人等特殊人群的导航需要。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种新的用于小区域内导航的导航系统，所要解决的技术问题是使导航装置通过与固定位置设置的地标指示装置的信号传输定位用户所在位置，并根据用户所在位置、电子地图、目的地信息生成指示用户前进路径的导航路径，从而对用户进行区域内的导航。

本发明的目的在于提供一种新的用于小区域内导航的导航系统，所要解决的技术问题是使导航装置通过与固定位置设置的地标指示装置的信号传输定位用户所在位置，并根据方向获取模块获取的用户朝向及电子地图、目的地信息生成指示用户在当前朝向时应前进的方向的导航信息，从而对用户进行区域内的导航。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据发明提出的一种用于小区域内的导航系统，其包括：复数个地标指示装置，固定设置于区域内的指定位置或具有提示意义的位置上，其包括：微控制模块，控制该地标指示装置的工作状态；存储器，与微控制模块连接，存储有该地标指示装置的属性信息；无线信号收发模块，与微控制模块连接，用于进行无线数据传输；电源，向地标指示装置的各部件供电；导航装置，包括：处理模块，控制导航装置的工作状态并进行数据处理；存储单元，与处理模块连接，用于存储数据，存储有包括地标指示装置的属性信息及地标指示装置间的路径的电子地图；用户控制单元，与控制模块连接，用于接收用户发出的控制信息；导航信息输出部，与处理模块连接，用于向用户输出导航信息；电源，用于向导航装置的各部件供电；无线信号收发模块，与处理模块连接，用于进行无线数据传输，其中，上述用户控制单元接收用户输入的、指示所要到达目的地的操作指令，并将该操作指令输出至处理模块，上述处理模块控制导航装置中的无线信号收发模块接收与导航装置距离最近的地标指示装置发送的属性信息，处理模块根据该属性信息、所要到达的目的地、电子地图获得导航路径，并将该导航路径作为导航信息输出至导航信息输出部输出播放。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的用于小区域内的导航系统，其中所述的导航装置还包括与处理模块连接的方向获取模块，用于测量导航装置的基准方向的朝向，并将该朝向转换为电信号输出至处理模块；所述的处理模块根据导航路径和表示导航装置基准方向的朝向的电信号生成指示用户在当前朝向时应前进方向的导航信息，处理模块将该导航信息输出至导航信息输出部输出。

前述的用于小区域导航的导航系统，其中所述的方向获取模块包括电子指南针。

前述的用于小区域内的导航系统，其中所述的导航信息输出部为影像输出模块和/或音频输出模块，影像输出模块用于将导航信息以图像形式显示，音频输出模块用于将音频形式的导航信息播放。

前述的用于小区域内的导航系统，其中所述的导航装置还包括方向指示部，用于作为指示导航装置的基准方向。

前述的用于小区域内的导航系统，其中所述的方向指示部为一设置于导航装置外壳上的突起或凹槽。

前述的用于小区域内的导航系统，其中所述的导航装置的处理模块根据地标指示装置发出信号的信号强度值判断距离最近的地标指示装置，并控制无线信号收发模块接收该最近地标指示装置的信号。

前述的用于小区域内的导航系统，其中所述的导航装置的处理模块将上一次获取的地标指示装置的属性信息作为一变量存储于存储单元，且处理模块根据该上一次获取的属性信息与新获取的属性信息获取用户的当前路径，处理模块根据当前路径生成适合从当前路径至目的地的导航路径。

前述的用于小区域导航的导航系统，其中所述的处理模块将根据导航路径获知用户在其所在位置上应前进的方向和表示用户朝向的导航装置基准方向的朝向进行比对，根据比对结果生成指示用户当前应前进方向的导航信息，并将导航信息输出至导航信息输出部输出。

前述的用于小区域导航的导航系统，其还包括差错控制模块，其连接于无线信号收发模块和处理模块之间，该差错控制模块对无线信号收发模块收到的信息进行校验，以保证收到的数据的有效性，并将校验结果反馈给处理模块。

经由上述可知，本发明的用于小区域内导航的导航系统至少具有以下优点：

本发明用于小区域内导航的导航系统通过与地标指示装置的无线通信获取用户所在位置的信息，导航装置的处理模块根据该位置信息、目的地信息、电子地图获取较佳的导航路径，并且导航装置还可以通过方向获取模块获取作为用户当前朝向的导航装置基准方向的朝向，该处理模块通过比对该基准方向的朝向与导航路径生成指示用户在当前朝向时应前进方向的导航信息，从而实现在小区域内导航的效果。

本发明由于建网简单、费用较低，故可应用于博物馆、动物园、展会、超市等场所，本发明的导航系统可以协助用户方便快捷地明确方位并找到目的地。另外，由于本发明用于小区域内导航的导航系统具有声音、画面提示功能，因而还可以为盲人等特殊人群导购、导航带来极大的便利。

【附图说明】

图1是本发明的地标指示装置的结构示意图。

图2是本发明的导航装置的结构示意图。

图3是本发明的导航装置的工作流程图。

图4是本发明的导航系统的结构示意图。

图5是本发明的地标指示装置设置位置示意图。

【具体实施方式】

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的导航系统其具体结构、实施方式、特征及其功效，详细说明如后。

本发明的导航系统通过导航装置与在固定位置设置的地标指示装置的信号传输定位用户所在位置，并根据用户输入的目的地信息、电子地图和用户所在位置获得导航路径，将该导航路径作为导航信息输出显示。此外，本发明的导航装置还可以设置有方向获取模块，由方向获取模块获取设为用户朝向的导航装置基准方向的朝向，并根据导航路径生成用户在当前位置时沿导航路径的前进方向，处理模块将该沿导航路径的前进方向与用户当前朝向进行比对，生成用户在当前朝向时应前进方向，并将该指示方向作为导航信息播放/显示，从而实现在一定范围内可定位导航的小区域导航系统。上述导航系统包括：复数个地标指示装置及导航装置。

请参阅图1所示，是本发明的地标指示装置的结构示意图，上述的地标指示装置固定设置于各区域内的指定位置或具有提示意义的位置上，其包括：微控制模块，控制该地标指示装置的工作状态；存储器，与微控制模块连接，用于存储数据，并存储有发送数据包所需的数据；无线信号收发模块，与微控制模块连接，用于与导航装置进行无线数据传输；电源，向地标指示装置的各部件供电。

请参阅图2、图4所示，图2是本发明的导航装置的结构示意图，图4是本发明的导航系统的结构示意图。导航装置包括：处理模块，控制导航装置的工作状态并进行数据处理；无线信号收发模块，与处理模块连接，与外部设备进行数据传输；存储单元，与处理模块连接，存储有包括地标指示装置的属性信息及各地标指示装置间的路径的电子地图；用户控制单元，与控制模块连接，接收用户发出的控制信息；导航信息输出部，与处理模块连接，用于向用户输出导航信息；电源，用于向导航装置的各部件供电。

其中，上述用户控制单元接收用户输入的、指示所要到达目的地的操作指令，并将该操作指令输出至处理模块，上述无线信号收发模块根据信号强度值接收与导航装置距离最近的地标指示装置发送的数据包，通过处理模块解析数据包中的属性信息，从而判断出导航装置在电子地图中所处的位置，上述处理模块可根据用户当前所处的位置、所要到达目的地和电子地图获得导航路径，并将该导航路径作为导航信息输出至导航信息输出部输出播放。

上述用于小区域导航的导航装置还包括与处理模块连接的方向获取模块，用于测量导航装置的基准方向的朝向，并将该朝向转换为电信号输出至处理模块；所述的处理模块根据导航路径和表示导航装置基准方向的朝向的电信号生成指示用户在当前朝向时应前进方向的导航信息，处理模块将该导航信息输出至导航信息输出部输出。

具体而言，上述方向获取模块包括电子指南针。另外，上述的处理模块可将上一次获取的地标指示装置的属性信息作为一变量存储于存储单元，且处理模块根据该上一次获取的属性信息与新获取的属性信息获取用户的当前路径，处理模块根据当前路径生成适合从当前路径至目的地的导航信息，即上述导航路径可根据该当前路径获得最佳导航路径。

上述导航信息输出部是为影像输出模块和/或音频输出模块，影像输出模块用于显示各种图像信息，音频输出模块用于播放各种音频信息。影像输出模块用于将导航信息以图像形式显示，音频输出模块用于将音频形式的导航信息播放。

具体而言，上述导航装置将其基准方向定义为用户的朝向，通过方向获取模块测量导航装置基准方向的朝向，即测量用户面对的方向。上述导航装置还设有方向指示部，用于作为指示基准方向的朝向。该方向指示部设置于导航装置的外壳上，而该方向指示部可为一突起或凹槽。

上述导航装置的处理模块根据无线收发模块接收到的数据包的信号强度值(RSSI，Received Signal Strength Indicator)选择并接收与导航装置距离最近的地标指示装置发出的数据包，并解析出该数据包中包含的地标指示装置的属性信息，从而可根据该属性信息、所要到达的目的地、电子地图获得导航路径，处理模块根据该导航路径以及表示导航装置基准方向的朝向的电信号生成指示用户前进方向的导航信息，并将导航信息输出至导航信息输出部输出播放。

另外，本发明的导航装置的处理模块还可根据多个地标指示装置发送的数据包的信号强度值获知导航装置与该些地标指示装置的距离，并根据该距离、数据包中的属性信息、电子地图获知导航装置的具体位置。上述导航装置可根据该具体位置生成导航路径及导航信息。

为进一步确保地标指示装置与导航装置间信号、数据传输的有效性，导航装置还包括差错控制模块。如图2所示，该差错控制模块配合无线信号收发模块对其收到的数据进行检验，检验数据是否正确。差错控制模块采用CRC16校验，对收到的数据包都做CHECKSUM处理。处理模块根据差错控制模块检验后的结果控制无线信号收发模块是否接收数据，如果差错控制模块的检验结果是正确的，则处理模块就发送指令要求无线信号收发模块接收该数据；如果差错控制模块的检验结果是不正确的，处理模块做出相应的处理，控制无线信号收发模块不接收该数据。

请参阅图3所示，是本发明的导航装置的工作流程图，本发明的导航装置在导航系统中的导航方法如下：

A0、对导航范围内的区域进行划分，并在划分后的各区域内设置地标指示装置；

A1、用户控制单元接收用户输入的、指示所要到达目的地的操作指令，并将该操作指令输出至处理模块；

A2、导航装置通过无线信号收发模块对地标指示装置进行信号侦测，根据地标指示装置发送数据包的信号强度值判断并接收与导航装置距离最近的地标指示装置发送的数据包；

A3、导航装置对该数据包进行校验和分析，如该数据包校验发现有错误，则重新进行步骤A2或步骤A3，如该数据包经校验无错误，则分析数据包，获取数据包中存储的地标指示装置的属性信息；

A4、根据与导航装置距离最近的地标指示装置的属性信息、所要到达的目的地和电子地图，上述导航装置的处理模块获得用户所处的位置及用户从所处的位置前往目的地的导航路径；

A5、处理模块读取方向获取模块获取导航装置基准方向的朝向，将该朝向作为用户当前朝向，并将此基准方向的朝向的电信号发送给处理模块，处理模块根据导航路径生成用户在当前位置时沿导航路径的前进方向，并将该沿导航路径的前进方向与用户当前朝向进行比对，生成用户在当前朝向时应前进方向，将该前进方向作为导航信息输出至影像输出模块和/或音频输出模块。

具体而言，上述的导航方法还可以包括以下步骤：

将前一次获取的属性信息作为一变量存储于导航装置的存储单元中，在获取与导航装置距离最近的地标指示装置的属性信息后，对比该当前获取的属性信息与前一次获取的属性信息是否相同，相同则重新进行步骤A2，如不相同则进行步骤A4；

将前一次获取的属性信息作为一变量存储于导航装置的存储单元中，处理模块接收当前与导航装置距离最近的地标指示装置发出的数据包，并获取其属性信息后，再根据变量中存储的前一次接收的地标指示装置的属性信息及当前接收的地标指示装置的属性信息，获取用户的当前路径，处理模块根据当前路径、所要到达的目的地、电子地图以及用户所在位置生成适合从用户所处位置至目的地的导航路径。

在影像输出模块和/或音频输出模块显示播放导航信息后，处理模块控制导航装置提示是否重放导航信息或者结束。

本发明的无线信号收发模块是为1394接口模块、蓝牙模块、红外收发模块、或无线USB接口模块等。在本发明的无线信号收发模块使用对数据传输方向有限定的无线信号收发装置时(例如红外收发模块)，上述的导航方法还包括：导航装置在设定时间内未收到地标指示装置发送的数据包后，转移无线信号收发模块的数据传输方向的步骤。

请参阅图5所示，是本发明的地标指示装置设置位置示意图，其中，地标指示装置设置于每个区域具有提示意义的位置上。如图5所示，当使用者处于H点时，导航装置的处理模块根据设置于A2、A6、A7区域的地标指示装置发出的数据包的信号强度值选择并接收距离导航装置最近的地标指示装置发出的数据包，然后可以根据数据包中的属性信息、用户输入的目的地信息、电子地图生成最近的导航路径，而后根据导航装置基准方向的朝向及导航路径生成指示用户前进方向的导航信息。另外，上述导航装置为保证在定位区域不规律分布的情况下仍能够准确地生成导航信息，其存储有用于记录前一地标指示装置的属性信息的变量，从而更加利于导航装置进行数据分析，并获取最佳的路径。

具体而言，上述用户控制单元通过语音识别功能接收用户发出的目的地信息的指令，也可以通过按键或触摸屏接收用户所要到达的目的地信息的指令。

Claims (10)

1.一种用于小区域内的导航系统，其特征在于其包括：

复数个地标指示装置，固定设置于区域内的指定位置或具有提示意义的位置上，其包括：微控制模块，控制该地标指示装置的工作状态；存储器，与微控制模块连接，存储有该地标指示装置的属性信息；无线信号收发模块，与微控制模块连接，用于进行无线数据传输；电源，向地标指示装置的各部件供电；

导航装置，包括：处理模块，控制导航装置的工作状态并进行数据处理；存储单元，与处理模块连接，用于存储数据，存储有包括地标指示装置的属性信息及地标指示装置间的路径的电子地图；用户控制单元，与控制模块连接，用于接收用户发出的控制信息；导航信息输出部，与处理模块连接，用于向用户输出导航信息；电源，用于向导航装置的各部件供电；无线信号收发模块，与处理模块连接，用于进行无线数据传输，

其中，上述用户控制单元接收用户输入的、指示所要到达目的地的操作指令，并将该操作指令输出至处理模块，上述处理模块控制导航装置中的无线信号收发模块接收与导航装置距离最近的地标指示装置发送的属性信息，处理模块根据该属性信息、所要到达的目的地、电子地图获得导航路径，并将该导航路径作为导航信息输出至导航信息输出部输出播放。

2.根据权利要求1所述的用于小区域内的导航系统，其特征在于其中所述的导航装置还包括与处理模块连接的方向获取模块，用于测量导航装置的基准方向的朝向，并将该朝向转换为电信号输出至处理模块；所述的处理模块根据导航路径和表示导航装置基准方向的朝向的电信号生成指示用户在当前朝向时应前进方向的导航信息，处理模块将该导航信息输出至导航信息输出部输出。

3.根据权利要求2所述的用于小区域导航的导航系统，其特征在于其中所述的方向获取模块包括电子指南针。

4.根据权利要求1或2所述的用于小区域内的导航系统，其特征在于其中所述的导航信息输出部为影像输出模块和/或音频输出模块，影像输出模块用于将导航信息以图像形式显示，音频输出模块用于将音频形式的导航信息播放。

5.根据权利要求2所述的用于小区域内的导航系统，其特征在于其中所述的导航装置还包括方向指示部，用于作为指示导航装置的基准方向。

6.根据权利要求5所述的用于小区域内的导航系统，其特征在于其中所述的方向指示部为一设置于导航装置外壳上的突起或凹槽。

7.根据权利要求1或2所述的用于小区域内的导航系统，其特征在于其中所述的导航装置的处理模块根据地标指示装置发出信号的信号强度值判断距离最近的地标指示装置，并控制无线信号收发模块接收该最近地标指示装置的信号。

8.根据权利要求1或2所述的用于小区域内的导航系统，其特征在于其中所述的导航装置的处理模块将上一次获取的地标指示装置的属性信息作为一变量存储于存储单元，且处理模块根据该上一次获取的属性信息与新获取的属性信息获取用户的当前路径，处理模块根据当前路径生成适合从当前路径至目的地的导航路径。

9.根据权利要求2所述的用于小区域导航的导航系统，其特征在于其中所述的处理模块将根据导航路径获知用户在其所在位置上应前进的方向和表示用户朝向的导航装置基准方向的朝向进行比对，根据比对结果生成指示用户当前应前进方向的导航信息，并将导航信息输出至导航信息输出部输出。

10.根据权利要求1所述的用于小区域导航的导航系统，其特征在于还包括差错控制模块，其连接于无线信号收发模块和处理模块之间，该差错控制模块对无线信号收发模块收到的信息进行校验，以保证收到的数据的有效性，并将校验结果反馈给处理模块。

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