CN101105807A - 用于导航数据库的格式描述 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于组织和管理导航数据库中的数据的方法，该导航数据库包括至少一个被应用软件使用的数据文件，该方法包括，将数据存储在至少一个数据文件中，为导航数据库的至少一个数据文件实施至少一个格式描述，实施一个抽象机，该抽象机用于解释存储在至少一个数据文件中的数据并用于向应用软件分析数据，其中，抽象机是通过至少一个格式描述来控制的。

Description

用于导航数据库的格式描述

技术领域

本发明涉及数据库，特别地，涉及导航系统中的数据库。本发明特别涉及一种使用适当的物理存储格式在数据库中组织数据的方法。

背景技术

在现在的车辆上，导航系统变得越来越普遍，尤其是在中、高档汽车上。导航系统执行通往用户预先或在驾驶过程中输入的预定目的地的视觉上和/或听觉上的路线引导。

导航系统包括比较巨大的数据库，用于存储表示诸如城市、街道、感兴趣点等条目的列表。考虑到导航系统中有限的可用计算机资源，该列表很容易变得很长而难以管理。

根据用于管理导航数据库所提供的大量数据的普通方法，用户定制的专用二进制(或文本)数据格式被定义成，使存储需求最小化，并使针对特定应用的数据存取最优化。这种方法遇到的问题是：这种数据格式难以适应将来的未预见到的需求和格式扩展，例如，由于导航软件的新近版本的标准的修改而引起的情况。尽管软件的更新版本通常被设计为可以应付比较旧的数据库，但是要用已修改的比较新的格式来更改数据库，使得该数据库仍然可以被比较旧的软件版本读取是有挑战的。

因而，通常情况下会设法尽可能避免不兼容的格式更改，尤其是通过在原始数据格式中提供一些额外开销以备在将来的格式说明中可能会有用。额外开销的缺点在于，二进制数据需要包括未使用或仅部分使用的数据部分，因而要大于软件开发的给定阶段所必需的数据。另外，不能创建可适应所有未预见到的但是将来仍然需要的格式和功能上的更改和升级的专用数据格式。

另一种方法是实施原始数据库格式中的数据范围，其在开始时被软件忽略，并且在这些范围已经被使用(例如，由于原来数据库的信息不可用)之后仅在被应用的软件的将来版本中被解释。同样，由于关于跳过比较旧的数据的这种数据范围或关于解释用于扩展的数据条目的这些数据范围的信息必须以数据库格式被存储，这导致大量的额外开销。此外，对数据库的扩展仅可在事先被预测的位置执行，从而格式更改的灵活性是有限的。

使用通用的数据格式(例如，在关系数据库中)在嵌入式系统(例如，车辆上的导航系统的导航数据库)中通常并不是优选的，因为通用格式没有针对实际应用进行优化，导致与专用数据格式相比，数据量更大，并且数据访问速度更慢，这些在计算机和存储资源有限的系统中是不能接受的缺点。

出于同样的原因，使用自描述格式，例如，可扩展标记语言(XML)作为文本格式是不可取的，可扩展标记语言允许存储分配有识别标签的任意数据实体，应用软件使用这些识别标签来过滤各自必需的信息。标签急剧增加了存储需求。

鉴于以上所述，本发明的一个目标是提供一种用于以高效可靠的方式管理导航数据库的方法，该方法允许进一步扩展且不损失兼容性。

发明内容

依据权利要求1，通过一种对于包括一个或多个数据文件(这些数据被应用软件使用)的导航数据库中的数据的组织和管理方法，解决了上述问题，该方法包括：

将数据存储在至少一个数据文件中；

对于导航数据库的至少一个数据文件，实施至少一个格式描述；

实施一个抽象机，作为例如分析器，用于解释存储在至少一个数据文件中的数据，并用于向应用软件分析数据，以便应用软件能过滤出该应用软件可识别的并且可使用的信息；并且

其中，抽象机被至少一个格式描述控制。

数据库文件(或卷)可以包括，例如，一个国家或一个联邦国家的导航数据(街道、道路、交通信号、交叉口视图、建筑、地形数据等)。物理文件可以由存储介质提供，例如，硬盘或CD或DVD。应用软件是，例如，安装在包括导航数据库的导航系统中的导航软件。

根据本发明，为数据文件实施格式描述，优选的是，为导航数据库中包含的所有数据文件实施格式描述。如果为多于一个数据文件实施格式描述，可以对这些数据文件实施相同的格式描述。通过该格式描述，表明记录的类型是由不同数据类型(例如，整型、字符串型、指针型)的元素组成的。此外，该格式描述表明记录中各元素的顺序。该格式描述表示将由抽象机解释的字节代码。

格式描述的实施可以通过在至少一个数据文件的文件头中生成格式描述表来有利地执行，格式描述表定义了在至少一个数据文件中使用的记录类型并表明组成该记录的各元素的顺序。

格式描述表可以被视为将由虚拟分析机解释的字节代码。格式描述表可以包括行列表，其中每一行有预定数目的数据条目(例如，8位或16位的多整数)，每一行包括用于抽象机的至少一条命令。

格式描述由抽象机读出，抽象机使用该格式描述来解释存储在至少一个数据文件中的数据。抽象机可以是由表格控制的分析器，其被配置成从读取的数据中生成例如分析树，该分析树随后可被用于某个应用软件做进一步处理，尤其是用于由编译器生成代码或由解释器执行代码。

从而，存储在导航数据库中的数据内容到二进制或文本格式的实际映射不是软件的一部分，而是在数据文件的格式描述(表)中被定义的。因此，在不需要对应用软件做出任何更改的情况下，就可以修改导航数据库的存储大小。此外，控制抽象机的格式描述并不受限于特定的硬件结构。

数据库的修改和增强可以通过修改数据格式，或者特别地，通过使用多于一个格式描述来容易地实施。在后者的情况下，一个描述格式可以利用数据库中所采用的第一标准版本的一种语法元素(如读取、跳过对寄存器指令的存取等)，并可以仅启动与该第一标准兼容的软件。另外，通过使用由第一标准的比较新的版本定义的另外的语法元素，可以提供一个或多个更多的格式描述。

需要声明的是，上述方法以及如下所述的其实施例通常可以应用于二进制编码的只读数据库，特别地，可应用于嵌入式系统中的二进制编码的只读数据库。该方法在车辆导航系统中所包括的导航数据库的环境中尤其有用，因为车辆导航系统代表着具有比较有限的计算机/存储器资源的嵌入式系统的重要实例。

本发明还提供用于提供带有数据的导航软件产品的方法，依据权利要求2，该方法包括

提供包括至少一个数据文件的导航数据库，其中，实施导航数据库的至少一个数据文件的至少一个格式描述，还实施抽象机，该抽象机被配置成通过至少一个格式描述来解释存储在至少一个数据文件中的数据；

将数据存储在至少一个数据文件中；

读取并处理存储在至少一个数据文件中的至少部分数据；

向导航软件产品分析所读取并处理的存储在至少一个数据文件中的部分数据。

实施格式描述，例如，使得导航软件为驾驶员提供路线引导时能够实现高度灵活性，能够对存储在车辆导航系统的导航数据库中的数据进行快速并可靠的分析。

根据一个实施例，抽象机包括至少一个寄存器和格式描述表，格式描述表包括关于待读取的数据格式和/或关于将已读取数据传送到至少一个寄存器和/或关于与应用软件相关的已读取数据的语义的信息，以便于对数据进行解释。通过这些类型的信息，可以对导航数据库中存储的数据进行有效的管理。

特别地，为了抽象机的有效控制，格式描述表的每行中可以包括分析器指令、语法ID和语义ID。分析器指令控制抽象机将会读取的数据的类型。分析器指令可以包括固定长度或可变长度的整数或字符串或用于引用例如记录的指针。

例如，用于分支(branching)数据，即，从一个记录跳到另一个记录，或用于分析嵌套记录的更复杂的指令，也可以被用作分析器指令。这些指令也可有条件地执行。在这种情况下，抽象机被启动以对条件表达式求值，并根据该求值结果决定将执行指令还是将跳过该指令。抽象机也可以执行用于读取与导航数据库的至少一个数据文件中所存储的数据有关的数据条目的数组或列表的循环命令。在数组中，数据元素的顺序被重复。

语法ID可以是简单的整数，并表示定义抽象机将如何处理所存储的数据的方式。例如，语法ID使抽象机读取特定类型的数据，和/或对所读数据执行预定的算术运算。对此，根据一个实施例的抽象机包括至少一个寄存器，并执行算术运算。如果抽象机设置有至少一个寄存器，寄存器访问和寄存器写入指令是上述的分析器指令的另外的实例。

语义ID表示可以为组成记录的每个元素设置的标签。抽象机向应用软件分析ID号以及已经由于分析器指令而被读取出的相应的数据元素。通过使用语义ID，应用软件可以理解元素的含义。

未知的语义ID被忽略，从而在不损失应用软件的当前版本的兼容性的情况下，可以容易地添加格式扩展。实际上，由于使用语义ID，数据库格式与自描述格式一样灵活和可扩展，例如，可扩展标记语言(XML)。然而，根据本发明，没有因将单个标签分配给数据元素带来的额外开销，由于添加标签(tagging)是在格式描述中专门被执行的，它对导航数据库的整个数据文件都是有效的。

至于语义结构，优选的，抽象机可以忽略预定数目的数据条目后面的行中的数据实体。在这种情况下，在比较新的版本中的附加的(例如，专用的)数据可以被添加到第一标准版本的数据库的记录的数据元素中，该附加数据可以在设计用于第一标准版本的应用软件中被忽略，但可以被比较新的软件版本解释。同样，由比较新的版本引入的未知的语义ID被不是最新的抽象机和/或应用软件所忽略。

格式描述可以被直接安装在导航数据库的至少一个数据文件中，或者设置在与导航数据库的每个数据卷不同的数据卷或与导航数据库的每个数据文件不同的数据集上。例如，新的扩展格式描述可以通过从因特网下载来实施于现有的导航数据库中，或可以被设置在单独的DVD上。换句话说，格式描述可以设置在与导航数据库相同的物理卷(介质)上(但是作为单独的数据集)，或者设置在不同的物理卷上。

如果抽象机能适于解释压缩数据，则存储在至少一个数据文件中的数据可以被至少部分地压缩。特别地，在车辆导航系统的导航数据库的环境中，希望数据能够以某种压缩的方式被存储，以便减小必需的存储容量。

本发明还提供一种导航数据库，其包括至少一个数据文件和至少一个数据文件的格式描述，该格式描述被配置成控制抽象机，该抽象机被配置成解释存储在至少一个数据文件中的数据并向导航软件分析该数据。导航数据库可以具有如上所述的实施。

此外，提供一种车辆导航系统，其包括导航软件和包括至少一个数据文件的导航数据库，并且其中，实施导航数据库的至少一个数据文件的至少一个格式描述，并实施抽象机，该抽象机被配置成通过至少一个格式描述来解释存储在至少一个数据文件中的数据，并向导航软件分析数据，并且其中，通过格式描述来控制抽象机。

附图简要说明

现将参考绘图描述本发明的其它特征和优点。在描述中，对附图进行了参考，以说明本发明的优选实施例。应该理解，这些实施例并不代表下面给出的权利要求所定义的本发明的完整保护范围。

图1示出了本发明在导航数据库中组织和管理数据的方法的元素，包括格式描述和抽象机。

图2示出了根据本文公开的方法的一个实例的抽象机的操作。抽象机的操作是通过格式描述表来控制的。

具体实施方式

如图1所示，导航数据库1包括数据文件2，数据文件2包括格式描述表以及数据块3，数据块3由数据元素所组合成的记录构成。抽象机4被实施用于读取和解释数据(元素)。抽象机是通过数据文件2的格式描述表来控制的。根据包含在格式描述表中的指令，抽象机读取数据。

数据包括字符串，其中一些字符串是使用基于令牌的压缩方法被压缩的。在任何被压缩的字符串中都没有出现的字节值可以被用作令牌，并且可将任意长度的字节序列分配给每个令牌。通过将每个代表令牌的字符串字节替换为其分配到的替换序列，抽象机能对压缩的字符串进行解压。令牌可以通过为每个块计算出的记号表来管理。

格式描述表由二进制行序列组成，每行由字组成，例如，16位数字。所有行的长度相同，并且该长度在格式描述表的头部(例如，表的第一行)中被定义。根据该实例，抽象机4仅考虑前十个字。第一个字被用于抽象机的分析器指令。

格式描述表包括语法ID和语义ID。例如，语法ID可以被用作格式描述表的各行的第二个字，并且语义ID可以被用作第三个字。向导航软件5分析语义ID以及由于分析器指令而被抽象机4读取的数据元素。通过使用语义ID，导航软件可以解释数据元素的含义；未知的语义ID将被忽略。因此，可以通过使用新的语义ID来实施格式扩展，而不损失导航软件和/或导航数据库的不同版本之间的兼容性。

图2示出了根据本发明的抽象机与格式描述的交互的实例。抽象机被实施为语法分析器。格式描述被实施为格式描述表，格式描述表包含在数据文件头中并且被语法分析器解释为字节代码。格式描述表包括具有相同长度的行，其中每行由一组字组成。特别地，格式描述表包括分析器指令，分析器指令控制语法分析器应读取何种二进制数据元素。

根据该实例，分析器使用寄存器。为了处理嵌套记录声明，例如，某个记录类型包含另一记录类型的数据元素，对于多个寄存器实施堆栈式的结构。

如图2所示，在寄存器堆栈中布置9个寄存器。描述位置寄存器指向格式描述表的当前指令。头部寄存器是工作寄存器，语法分析器在该寄存器中加载一个数值(例如，该数值可被用来控制表的各行的条件性执行)。参数寄存器被用于嵌套记录的管理。对于最高等级的记录，该寄存器可包含零，并且对于内部记录，该寄存器包含32位的参数值。

列表大小寄存器、数组大小寄存器(数据元素的序列以数组的方式被重复)和二进制大小寄存器被用于数据列表和数组的管理，例如，重复读取或读到某一特定列表条目，和具体二进制数据块的控制，例如，表示位图图像或加密二进制编码的二进制数据块。列表和数组索引寄存器分别被用于管理语法分析器对列表和数组元素的迭代。

根据该实例，还使用了另外三个寄存器。块全局数据寄存器实际上表示存储当前被分析的块的全局信息(例如，唯一标识数据块的块索引)和该块中包含的记录数目的一组寄存器。二进制数据位置寄存器涉及块的二进制数据中的字节位置。根据分析器指令，待读取的数据将从二进制数据位置寄存器所指示的字节位置被读出。当前记录索引包含指向当前被分析的记录或列表元素的指针的记录索引。

特别地，寄存器的使用通常使得抽象机能够执行算术运算和指令的条件性执行，以及用于读取数据元素的数组和列表的循环指令的执行。

Claims (12)

1.用于组织和管理包括至少一个数据文件的导航数据库中的数据的方法，包括：

将数据存储在所述至少一个数据文件中；

对于所述导航数据库的所述至少一个数据文件，实施至少一个格式描述；

实施抽象机，用于解释存储在所述至少一个数据文件中的数据，和向应用软件分析所述数据；并且

其中，通过所述至少一个格式描述来控制所述抽象机。

2.为导航软件产品提供数据的方法，包括：

提供包括至少一个数据文件的导航数据库，并且其中，对于所述导航数据库的至少一个数据文件，实施至少一个格式描述，并实施抽象机，所述抽象机被配置成通过所述至少一个格式描述来解释存储在所述至少一个数据文件中的数据；

将数据存储在所述至少一个数据文件中；

读取并处理存储在所述至少一个数据文件中的至少部分数据；

向所述导航软件产品分析所读取并处理的存储在所述至少一个数据文件中的部分数据。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述格式描述的实施是通过在所述至少一个数据文件的文件头中生成格式描述表来执行的，所述格式描述表定义所述至少一个数据文件中所使用的记录类型并表明组成所述记录的元素的顺序。

4.如权利要求3所述的方法，其中，所述格式描述表包括行，其中的每行包括相同数量的数据实体和用于所述抽象机的至少一条指令，所述抽象机基于所述至少一条指令解释存储在所述至少一个数据文件中的数据。

5.如权利要求3或4所述的方法，其中，所述抽象机包括至少一个寄存器，并且所述格式描述表包括关于待读取的数据的格式和/或关于将所读取的数据传送到所述至少一个寄存器和/或关于所读取的数据的语义的信息。

6.如权利要求5所述的方法，其中，所述格式描述表的每行中包括分析器指令、语法ID和语义ID。

7.如权利要求4-6中的任一项所述的方法，其中，所述抽象机包括至少一个寄存器，并执行算术运算和/或所述格式描述表的行中所包括的指令的条件性执行和/或执行读取由数据实体组成的数组或列表的循环命令，其中所述数据实体是关于存储在所述导航数据库的所述至少一个数据文件中的数据。

8.如权利要求4-7中的任一项所述的方法，其中，所述抽象机忽略预定数目的数据条目后面的行中的数据实体。

9.如前面的权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述格式描述被安装在所述导航数据库的所述至少一个数据文件中，或者设置在与所述导航数据库的每个数据卷不同的数据卷上或与所述导航数据库的每个数据文件不同的数据集上。

10.如前面的权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述数据被至少部分地压缩，并且其中，使所述抽象机能够解释被压缩的数据。

11.导航数据库，其包括至少一个数据文件和所述至少一个数据文件的格式描述，所述格式描述被配置成控制抽象机，所述抽象机被配置成解释存储在所述至少一个数据文件中的数据并向导航软件分析所述数据。

12.车辆导航系统，其包括导航软件和包括至少一个数据文件的导航数据库，并且其中，实施所述导航数据库的所述至少一个数据文件的至少一个格式描述，并实施抽象机，所述抽象机被配置成通过所述至少一个格式描述来解释存储在所述至少一个数据文件中的数据，并向导航软件分析所述数据，并且其中，通过所述格式描述来控制所述抽象机。