CN101109647A - 导航装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种导航装置，包括：接收机，用于通过无线网接收来自卫星定位系统的反映当前位置的导航数据；摄像装置，其用于实时拍摄现场的地理景观以形成实时地理图像；导航主机，其根据接收机的导航数据调取当前位置的电子地图，以及对摄像装置的实时地理图像进行识别，根据识别结果将实时地理图像适当地叠加到电子地图上，并叠加导航提示信息，生成新的实时三维电子地图；显示终端，其连接至导航主机，用于呈现实时三维电子地图。本发明为用户提供了实时影像与电子地图动态叠加的技术，从而为用户提供了直观真实的三维体验。

Description

导航装置

技术领域

本发明涉及导航领域，更具体而言，涉及一种导航装置。

背景技术

GPS(Global Position System，全球定位系统)是以全球24颗定位人造卫星做基础，向全球各地全天候地提供三维位置、三维速度等信息的一种无线电导航和定位系统。GPS的定位原理是：用户接收卫星发射的信号，从中获取卫星与用户之间的距离、时钟校正和大气校正等参数，通过数据处理确定用户的位置。现在，民用GPS的定位精度可达10m以内。另外，欧洲、俄国、中国也相互合作或者独立地开发了各自的卫星定位系统，例如欧盟的伽利略(GALILEO)系统、俄罗斯的GLONASS(Global Orbit NavigationSatellite System，全球轨道导航卫星系统)系统，中国的北斗星系统等。这些卫星定位系统的定位原理相同，主要区别在于定位精度。

GPS具有的特殊功能很早就引起了汽车界人士的关注，当美国在海湾战争后宣布开放一部分GPS的系统后，汽车界立即抓住这一契机，投入资金开发汽车导航系统，对汽车进行定位和导向显示，并迅速投入使用。

图1示出了一种常规导航系统的结构示意图。图中，导航系统以下部分组成：接收机100，用于接收来自卫星定位系统的反映当前位置的导航数据(例如，地理位置坐标)；导航主机200，其根据接收机的导航数据调取当前位置的电子地图，并叠加导航提示信息；显示终端250，其连接至导航主机200，用于呈现该电子地图。

在现实实践当中，接收机100、导航主机200和显示终端250可以集成在一起，可以用PDA(Personal Digital Assistant，个人数字助理)、智能手机等实现。集成后的导航装置体积很小，功率消耗低，所以可以很容易地安装于交通工具例如汽车的驾驶台上，并使用汽车电源供电运行。

从图1可以看到，现有导航系统提供的电子地图通常是2维(2D)地图。图2示出了一种现有导航系统提供的2D电子地图的屏幕截图。2D电子地图具有简洁易懂、数据量小易于保存和无线传输、便于计算机采用矢量技术进行图像处理等优点。

然而，对于某些用户而言，2D电子地图过于抽象，不够直观，不利于他们操作使用。

为了增强图2所示2D电子地图的直观特性，开发了一种带视角的2D电子地图。图3示出了一种现有导航系统提供的带视角2D电子地图的屏幕截图。图3所示的2D电子地图，通过计算机进行矢量处理后，以带视角的形式呈现给用户。相对于图2所示的2D电子地图，其形成了部分的3D视觉效果，从而更加直观。

但这种带视角的2D电子地图并不是真正的3维立体地图，其并没有真实地反映外界3D地表特征。真实世界中的两幢大厦可能外观完全不同，但在这种带视角的3D电子地图里，这两幢大厦通常会用完全相同的大厦模型来显示。因此，这种带视角的2D电子地图仍然不够直观，不方便某些用户的使用。

鉴于以上原因，现有技术中又开发了一种具3D电子地图。图4示出了一种现有导航系统提供的3D电子地图的屏幕截图。该3D电子地图清楚真实直观地反映了外界地理特征，然而其数据量太大，不利于数据保存、数据传输和数据处理。

因此，人们需要一种3D电子地图的解决方案，能够解决上述相关技术中的问题。

发明内容

本发明实施例旨在提供一种导航装置，能够解决现有技术中的3D电子地图数据量太大，不利于数据保存、数据传输和数据处理的问题。

本发明的一个实施例提供了一种导航装置，包括：接收机，用于通过无线网接收来自卫星定位系统的反映当前位置的导航数据；摄像装置，其用于实时拍摄现场的地理景观以形成实时地理图像；导航主机，其根据接收机的导航数据调取当前位置的电子地图，以及对摄像装置的实时地理图像进行识别，根据识别结果将实时地理图像适当地叠加到电子地图上，并叠加导航提示信息，生成新的实时三维电子地图；显示终端，其连接至导航主机，用于呈现实时三维电子地图。

通过上述技术方案，本发明实现了如下技术效果：

本发明提供的上述实施例为用户提供了实时影像与电子地图动态叠加的技术，从而为用户导航提供了直观真实的三维体验，并且解决了现有技术中的3D电子地图数据量太大，不利于数据保存、数据传输和数据处理的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了一种常规导航系统的结构示意图；

图2示出了一种现有导航系统提供的2D电子地图的屏幕截图；

图3示出了一种现有导航系统提供的带视角2D电子地图的屏幕截图；

图4示出了一种现有导航系统提供的3D电子地图的屏幕截图；

图5示出了根据本发明实施例的电子地图实现方法；

图6示出了根据本发明实施例的对拍摄的地理图像进行识别的流程图；

图7示出了根据本发明一个实施例的导航系统的结构示意图；

图8示出了根据本发明实施例的导航主机的结构方框图；

图9示出了根据本发明另一实施例的导航系统的结构示意图；

图10示出了根据本发明又一实施例的导航系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

图5示出了根据本发明实施例的电子地图实现方法，包括以下步骤：

步骤S10，导航装置获取反映当前位置的导航数据(例如地理坐标数据)，根据定位结果调取当前位置的电子地图；

步骤S20，拍摄形成当前位置的实时地理图像，可以利用安装于交通工具例如车辆外部或轿厢内的摄像装置拍摄现场的地理景观，以形成所述实时地理图像；

步骤S30，对拍摄的实时地理图像进行识别，根据识别结果将实时地理图像适当地叠加到电子地图上，生成新的实时三维电子地图。

值得注意的是，步骤S10和S20显然可以是并行的，也可以是串行的，并且二者没有特定的先后秩序。

与常规电子地图不同的是，在本发明实施例中不向用户提供原始的电子地图，而是将叠加了实时地理图像的电子地图提供给用户。显然实时地理图像的直观性非常好，并且它是现场实拍，所以避免了数据保存等过程。

可以根据导航数据本地或者远程调取当前位置的电子地图。本地调取电子地图具体可以包括：使用导航装置中的接收机卫星定位系统获取导航数据；根据导航数据从本地保存的电子地图数据库中调取电子地图。

远程调取电子地图具体包括：使用接收机通过无线网从控制中心获取导航数据；根据导航数据，从本地保存的电子地图数据库中调取电子地图，或者通过无线网从控制中心保存的电子地图数据库中调取电子地图。

该无线网可以是移动通信网络，接收机可以是能够接收移动通信信号的独立的移动终端，或集成于导航装置中的移动模块。

上述方法中可以利用安装于交通工具例如车辆上的摄像装置拍摄现场的地理景观，以形成实时地理图像。

图6示出了根据本发明实施例的对拍摄的地理图像进行识别和叠加的流程图，具体来说，识别可以包括以下步骤：

步骤S302，识别出实时地理图像中的图像元素，例如桥梁、河流、铁道、十字路口、大厦、加油站等；

步骤S304，将图像元素与电子地图中的数据进行匹配，确定这些图像元素是当前位置中的哪个地理标志。例如电子地图中的数据表明当前位置有八一立交桥，而识别出的图像元素中包括一座桥梁，则确认该桥梁为八一立交桥。又例如电子地图数据库中的数据表明当前位置有多座已命名的大厦，而识别出的图像元素中包括多座大厦，那么根据这些大厦的相互位置关系，即可确认这些大厦分别是电子地图数据库中的哪座大厦。

具体来说，根据识别结果将实时地理图像适当地叠加到电子地图上可以包括以下步骤：

步骤S306，在实时地理图像上各个已经识别出的图像元素旁边标注其已识别出的地理名称；

步骤S308，将标注好地理名称的实时地理图像代替原电子地图提供给用户。

可以看出，利用上述的方法，即可实现现场实时地理图像与电子地图的叠加。

导航提示信息可以包括路线信息。可以由用户设定目的地信息，然后在本地导航装置中根据目的地信息计算出路线信息。也可以在导航系统中引入远程的控制中心，由控制中心利用自己保存的电子地图数据库计算出路线信息，其中，由用户设定目的地信息，导航装置将目的地信息通过无线网传送给远程的控制中心，由控制中心根据目的地信息计算出路线信息，然后控制中心将路线信息通过无线网传送给导航装置。

由于控制中心的性能远远强于本地导航装置，所以可以提供更强的导航功能。例如，可以提供更加丰富的信息作为增值服务信息，包括交通信息、气象信息、路况信息、以及沿线风景信息等。其中，使用接收机耦合无线网，无线网耦合控制中心。这样导航装置就可以通过无线网获取控制中心所提供的增值服务信息，例如，交通信息、气象信息、路况信息、以及沿线风景信息等，将其加入导航提示信息中或直接用于路线计算。

本地保存电子地图库以及计算路线信息，虽然功能可能不如远程的控制中心，但可以省略掉通信网和控制中心，可以为用户节省通信费用。

下面将根据图7到图10描述根据本发明实施例的，用于实现上述导航电子地图生成方法的导航系统。

图7示出了根据本发明一个实施例的导航系统的结构示意图，其由导航装置和卫星定位系统组成。

导航装置包括：

接收机100，用于接收来自卫星定位系统50的反映当前位置的导航数据，其可以通过手机、PDA、GPS蓝牙导航模块等各种形式实现；

摄像装置500，其用于实时拍摄现场的地理景观以形成实时地理图像，其可以由摄像头配合云台构成，配合安装于车辆等交通工具的外部或轿厢内，正对行进方向，其通过有线方式或无线方式连接至导航主机200，向其提供拍摄的实时地理图像；

导航主机200，其根据接收机100的导航数据调取当前位置的电子地图，以及对摄像装置200的实时地理图像进行识别，根据识别结果将实时地理图像适当地叠加到电子地图上，并叠加导航提示信息，生成新的实时三维电子地图；

显示终端250，其连接至导航主机200，用于呈现该实时三维电子地图，其输出可以是图像，还可以包括声音输出，例如用声音提示地名和提示行进方向等。

上述的导航装置相对于现有的导航装置，增加了摄像装置500，所以能提供实时三维电子地图，从而为用户导航提供了直观真实的三维体验。

另外，该导航系统中的卫星定位系统50是由多颗定位卫星组成，用于为导航装置提供导航数据，可以为全球定位系统、伽利略系统、北斗星系统、或全球轨道导航卫星系统。

导航主机200可以和接收机100集成在一起、还可以和显示终端250集成到一起，该集成装置可以通过专用的GPS导航仪、或者加载GPS导航软件的智能手机、PDA、便携式电脑等实现。

云台可以是固定支架。另外，为了能够调整摄像头视角，云台可以具有万向调整结构。进一步的，可以通过导航主机200发送控制命令，使云台调整摄像头视角。

进一步的，为了防止车辆移动带来摄像头的颠簸，从而导致图像的抖动，可以使云台具有阻尼结构，以减弱摄像头的震动。

图8示出了根据本发明实施例的导航主机200的结构方框图，包括：

存储模块202，用于保存电子地图库；

调取模块204，用于根据导航数据从电子地图库中调取当前位置的电子地图；

识别模块206，用于对实时地理图像进行识别；

生成模块208，用于根据识别结果将实时地理图像适当地叠加到电子地图上，并叠加导航提示信息，生成新的实时三维电子地图。

通过上述结构实现了根据本发明实施例的导航主机200。

图9示出了根据本发明另一实施例的导航系统的结构示意图，其与图7所示的导航系统的区别在于，其增加了无线网300。具体来说，该实施例的导航装置包括：

接收机100，用于通过无线网300接收来自卫星定位系统50的反映当前位置的导航数据；

摄像装置500，其用于实时拍摄现场的地理景观以形成实时地理图像，摄像装置500可以安装于交通工具的外部或轿厢内，正对行进方向，其通过有线方式或无线方式连接至导航主机200；

导航主机200，其根据接收机100的导航数据调取当前位置的电子地图，以及对摄像装置500的实时地理图像进行识别，根据识别结果将实时地理图像适当地叠加到电子地图上，并叠加导航提示信息，生成新的实时三维电子地图；

显示终端250，其连接至导航主机200，用于呈现实时三维电子地图。

显然，上述的导航装置相对于现有的导航装置，增加了摄像装置500，所以能提供实时三维电子地图，从而为用户导航提供了直观真实的三维体验。

另外，相对于图7而言，本装置利用无线网来为导航装置接收导航数据，这为导航装置提供了另一种接收导航数据的方式。

具体来说，如图8所示，导航主机200可以包括：

存储模块202，用于保存电子地图库；

调取模块204，用于根据导航数据从电子地图库中调取当前位置的电子地图；

识别模块206，用于对实时地理图像进行识别；

生成模块208，用于根据识别结果将实时地理图像适当地叠加到电子地图上，并根据用户输入的目的地信息计算出路线信息，作为导航提示信息进行叠加，生成新的实时三维电子地图。

另外，在该导航系统中，无线网300可以是移动通信网络，接收机100可以是独立的移动终端例如手机，或者可以是集成于导航装置中的移动模块。

图7的实施例中已经详细描述了该导航系统中的卫星定位系统50，所以这里不再赘述。

图10示出了根据本发明另一实施例的导航系统的结构示意图，相对于图9的实施例，该导航系统新增了控制中心400。

具体来说，无线网300可以耦合至远程的控制中心400，控制中心400用于保存电子地图库。导航主机包括：

调取模块204，用于根据导航数据从电子地图库中调取当前位置的电子地图；

识别模块206，用于对实时地理图像进行识别；

生成模块208，用于根据识别结果将实时地理图像适当地叠加到电子地图上，并叠加从控制中心获取的路线信息作为导航提示信息，生成新的实时三维电子地图。

可以看出，在该导航系统中，导航装置可以省略图8的存储模块202。

又例如，控制中心400可以是由机动车管理部门授权和组建的，它可以提供随时观察辖区内指定监控的汽车的动态和交通情况而获得的交通信息，了解道路维修等获得的路况信息，各地的气象信息、以及沿线风景信息。

这样，控制中心400可以用于提供增值服务信息，包括交通信息、气象信息、风景信息和路况信息中的至少一种，导航主机200可以通过接收机100和无线网300，从控制中心400获取上述的增值服务信息，并将其加入到所述导航提示信息中或直接用于导航路线计算。

上述的实施例为用户提供了更多的导航信息，有利于用户更好地驾驶。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

本发明提供的上述实施例为用户提供了实时影像与电子地图动态叠加的技术，从而为用户导航提供了直观真实的三维体验，并且解决了现有技术中的3D电子地图数据量太大，不利于数据保存、数据传输和数据处理的问题。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。应该明白，这些具体实施中的变化对于本领域的技术人员来说是显而易见的，不脱离本发明的精神保护范围。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种导航装置，其特征在于，包括：

接收机，用于通过无线网接收来自卫星定位系统的反映当前位置的导航数据；

摄像装置，用于实时拍摄现场的地理景观以形成实时地理图像；

导航主机，其根据所述接收机的所述导航数据调取当前位置的电子地图，以及对所述摄像装置的所述实时地理图像进行识别，根据识别结果将所述实时地理图像适当地叠加到所述电子地图上，并叠加导航提示信息，生成新的实时三维电子地图；

显示终端，其连接至所述导航主机，用于呈现所述实时三维电子地图。

2.根据权利要求1所述的导航装置，其特征在于，所述摄像装置安装于交通工具的外部，正对行进方向。

3.根据权利要求1所述的导航装置，其特征在于，所述摄像装置安装于交通工具的轿厢内，透过窗口正对行进方向。

4.根据权利要求1所述的导航装置，其特征在于，所述摄像装置通过有线方式或无线方式连接至所述导航主机。

5.根据权利要求1所述的导航装置，其特征在于，所述无线网是移动通信网络，所述接收机是独立的移动终端或集成于所述导航装置中的移动模块。

6.根据权利要求1或5所述的导航装置，其特征在于，所述导航主机与所述显示终端集成在一起。

7.根据权利要求1所述的导航装置，其特征在于，所述导航主机包括：

存储模块，用于保存电子地图库；

调取模块，用于根据所述导航数据从所述电子地图库中调取当前位置的所述电子地图；

识别模块，用于对所述实时地理图像进行识别；

生成模块，用于根据识别结果将所述实时地理图像适当地叠加到所述电子地图上，并根据用户输入的目的地信息计算出路线信息，作为导航提示信息进行叠加，生成新的所述实时三维电子地图。

8.根据权利要求1所述的导航装置，其特征在于，所述无线网还耦合至远程的控制中心，所述控制中心用于保存电子地图库，所述导航主机包括：

调取模块，用于根据所述导航数据从所述电子地图库中调取当前位置的所述电子地图；

识别模块，用于对所述实时地理图像进行识别；

生成模块，用于根据识别结果将所述实时地理图像适当地叠加到所述电子地图上，并叠加从所述控制中心获取的所述路线信息作为导航提示信息，生成新的所述实时三维电子地图。

9.根据权利要求1所述的导航装置，其特征在于，所述无线网还耦合至远程的控制中心，所述控制中心用于提供增值服务信息，所述导航主机还用于通过所述接收机和所述无线网从所述控制中心获取所述增值服务信息，并将其加入到所述导航提示信息中或直接用于导航路线计算。

10.根据权利要求9所述的导航装置，其特征在于，所述增值服务信息包括交通信息、气象信息、风景信息和路况信息中的至少一种。

Images