CN101566479A - 导航装置以及利用导航规划路径预估耗费总时间的计算方法 - Google Patents

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本发明揭示一种导航装置以及利用导航规划路径预估耗费总时间的计算方法，其主要先于地图数据库预先定义各该可行道路数据及其沿路交通号志的属性及计算参数，以由设定模块输入该交通工具所欲到达的目的地指针定点，再由路径规划模块接收全球定位系统的卫星信号，并自该地图数据库搜寻相对应的起始指针定点的坐标数据，借以规划该起始指标定点至该目的地指针定点的仿真路径，然后，处理模块根据所规划仿真路径的各该可行道路数据的属性逐段计算行驶时间，并根据该计算参数与该仿真路径的交通号志数量计算总停留时间，再加计这些行驶时间及该总停留时间以得到一预估耗费总时间，借以缩小预估时间与真实行车时间的差距，并相对提升预估准确度。

Description

导航装置以及利用导航规划路径预估耗费总时间的计算方法
【技术领域】
本发明有关于一种预估导航规划路径所需时间的运算技术，特别是关于一种导航装置以及利用导航规划路径预估耗费总时间的计算方法。
【背景技术】
全球卫星定位系统(Global Positioning System；以下简称GPS)乃是一种利用若干个人造卫星侦测覆盖全球的全天候被动式无线电定位系统，其早期为军事用途，用以管理于全球范围内装有GPS接收器的移动物体(如：飞机、战鉴、商用船只、车辆等交通工具)的行踪，且随着私人用途的交通工具(如：机车、汽车)的普及化，逐发展成为适于该交通工具的导航装置，逐利用该全球卫星定位系统接收人造卫星所传来的定位信号，实时计算该交通工具所在位置坐标，并将此位置坐标与地图数据库所储存的可行道路数据做比对，进而计算出该交通工具目前所行驶的道路即实际位置，以供车辆驾驶者随时掌握路况。
除了上述的行驶定位功能外，目前导航装置大多具有道路导航功能，即由使用者设定一目的地，并通过定位功能所侦测该交通工具目前所在位置，而后利用最佳路径算法来求出该目前所在位置最快到达该目的地的导航规划路径，接续再依据此导航规划路径及行驶定位功能，随时记录该交通工具的行驶路径并对驾驶人者实时提示前方交通号志路口距离以及直行或转弯等信息，且该导航装置更具有计算该交通工具于到达目的地所需时间的功能，以供使用者进一步掌握到达目的地的时程。
然而，上述现有导航装置对于到达目的地的所需时间的计算方式，先预设一目的地及导航规划路径完成后，由上述的行驶定位功能侦测该交通工具目前位置，并以该目前位置计算与该预设目的地位置的剩余总距离，再将该剩余总距离除以目前行驶时速，借以实时模拟出该交通工具目前行驶至该目的地的预估到达时间；惟上述的现有导航装置虽然以较简单的方式计算预估到达时间，但由于忽略了不同道路属性(例如：高速公路为与平面道路段的行驶限速)及交通状况(例如：路口交通号志的等待时间)等影响因素，故往往造成预估到达所需时间远低于实际行驶时间，而难以提供一较可信赖的行驶时程安排。
有鉴于此，如何提供一种可考虑不同道路属性及交通状况，借以取得较可靠的参考时间数据的导航装置以及利用导航规划路径预估耗费总时间的计算方法，实为目前此产业界中亟待解决的问题。
【发明内容】
因此，本发明的一目的在于提供一种准确度较高的导航装置以及利用导航规划路径预估耗费总时间的计算方法，用以缩小预估时间与真实行车时间的差距。
本发明的另一目的在于提供一种利用双值区间估计的导航装置以及利用导航规划路径预估耗费总时间的计算方法，以提升使用可信赖度。
为达上述目的及其它目的，本发明提供一种导航装置，配置于一交通工具上，该导航装置包括：卫星定位系统，用以接收该交通工具当前位置的卫星信号；地图数据库，用以储存若干笔具有可行道路数据的图资，各该可行道路资料具有若干个指针定点及交通号志的坐标数据，并预先定义各该可行道路数据及其沿路交通号志的属性及计算参数；设定模块，用以输入该交通工具所欲到达的目的地指标定点；路径规划模块，与该卫星定位系统、该地图数据库以及该设定模块电性连接，用以依据所接收的卫星信号自该地图数据库搜寻相对应的起始指针定点的坐标数据，再依据所输入的目的地指针定点的坐标数据规划该起始指针定点至该目的地指针定点的仿真路径及各路径中的可行道路数据；以及处理模块，与该路径规划模块电性连接，用以根据所规划仿真路径的各该可行道路数据的属性逐段计算行驶时间，用以根据该计算参数与该仿真路径的交通号志数量计算总停留时间，再加计这些行驶时间及该总停留时间以得到一预估耗费总时间。
对应上述的导航装置，本发明所揭的利用导航规划路径预估耗费总时间的计算方法，包括以下步骤：预先定义各该可行道路数据及其沿路交通号志的属性及计算参数；输入该交通工具所欲到达的目的地指标定点；依据所接收的卫星信号自该地图数据库搜寻相对应的起始指针定点的坐标数据，再依据所输入的目的地指针定点的坐标数据规划该起始指针定点至该目的地指针定点的仿真路径及各路径中的可行道路数据；以及根据所规划仿真路径的各该可行道路数据的属性逐段计算行驶时间，并根据该计算参数与该仿真路径的交通号志数量计算总停留时间，再加计这些行驶时间及该总停留时间以得到一预估耗费总时间。
于本发明的一较佳实施例中，该导航装置复包括显示模块，用以显示所仿真路径的规划结果及预估耗费总时间。
于本发明的一较佳实施例中，该可行道路数据的属性包括：行驶限速数值及限速时段，该限速数值为一双值区间。
于本发明的一较佳实施例中，该处理模块的计算参数为交通号志特定状态的遭遇机率与平均等待时间的乘积数值，该交通号志的特定状态包括：等待时间号志及通行时间号志，其中，这些待时间号志可为停止直行状态或停止转弯状态。
相较于现有技术，本发明的导航装置以及利用导航规划路径预估耗费总时间的计算方法，其主要利用设定模块输入交通工具所欲到达的目的地指针定点的坐标数据，再由路径规划模块接收全球定位系统的卫星信号取得起始指针定点的坐标数据，以规划该起始指标定点至该目的地指针定点的仿真路径，再根据所规划仿真路径的各该可行道路数据的属性逐段计算行驶时间，以及根据计算参数与该仿真路径的交通号志数量计算总停留时间，再加计这些行驶时间及该总停留时间以得到一预估耗费总时间，借以缩小预估时间与真实行车时间的差距，并相对提升预估准确度。
为对本发明的目的、构造特征及其功能有进一步的了解，兹配合附图详细说明如下：
【附图说明】
图1为一方块示意图，用以显示本发明导航装置的基本架构方块示意图。
图2为一位置示意图，用以显示配置本发明的导航装置的交通工具于行驶至S1位置的行驶示意图。
图3为一位置示意图，用以显示配置本发明的导航装置的交通工具于行驶至S2位置的行驶示意图。
图4为一实施流程图，用以说明本发明利用导航规划路径预估耗费总时间的计算方法的实施流程图。
【具体实施方式】
参阅图1，用以说明本发明导航装置的基本架构方块示意图。如图所示，该导航装置10设置于一交通工具(例如：机车、汽车或观光巴士等)上，该导航装置10具有定位及导航规划路径功能，并通过显示模块20显示所仿真路径的规划结果及预估耗费总时间，以供于使用者于该交通工具行驶时，实时取得相关该规划结果及预估耗费总时间的信息。而该导航装置10包括：卫星定位系统11、地图数据库12、设定模块13、与该卫星定位系统11、地图数据库12及设定模块13电性连接的路径规划模块14以及与该路径规划模块14电性连接的处理模块15。
以下对本发明所揭的导航装置的各组成构件进行详细说明。
该卫星定位系统11可为全球卫星定位系统(Global Positioning System；GPS)，用以接收该交通工具当前位置的卫星信号。具体而言，该卫星定位系统11包括：一GPS接收器111以及一与该GPS接收器111电性连接的GPS模块112，其中该GPS接收器111可通过一天线113接收由卫星所发出的卫星定位数据。
该地图数据库12用以储存若干笔具有可行道路数据的图资，各该可行道路资料具有若干个指针定点及交通号志的坐标数据，并预先定义各该可行道路数据及其沿路交通号志的属性及计算参数。具体而言，该指标定点可为特定地标或景点(例如：学校、医院、加油站、风景区或特定商家等)的坐标数据，而该可行道路数据的属性可包括：行驶限速数值及限速时段，其中该行驶限速数值例如在市区道路的限速为50-60公里/小时、在快速道路或高速公路的限速则可高达80-110公里/小时；而该限速时段则可区分为上、下班的交通尖峰时段、上班期间交通流量较少的离峰时段或畅通无阻的半夜时段。应注意的是，由于相同起点、终点、行驶路径甚至相同性能的交通工具，不同的驾驶使用者可能会有不同行驶速度，因此在估计到达目的地指标定点行驶时间的限速数值为适当的双值区间，例如：从目前位置所侦测的起始指针定点至目的地指标定点的距离为30(公里)，假设使用者以时速50-60(公里)前进，则行驶时间则为(30/60)-(30/50)(小时)，即换算为30-60(分钟)，借以相对提高预测行驶时间的准确度。当然该双值区间的差距亦不能过于宽松，否则将会失去估计的意义，使数值失去参考价值。
该设定模块13用以输入该交通工具所欲到达的目的地指标定点。具体而言，该设定模块13可为具有设定功能的按键(button)或键盘(keyboard)，此外，该设定模块13亦可结合该显示模块20而为光标式(mouse)控制装置或触碰式屏幕，例如：利用该光标式控制装置于显示模块20上所显示的图资点选对应的目的地指标定点，或直接于该触碰式屏幕表面定义有对应该设定模块13的触控区块，以供使用者直接触按点选。惟上述设定模块13输入触发该路径规划模块的详细软硬件控制技术手段非本案的特征，故在此不予赘述。
该路径规划模块14与该卫星定位系统11、该地图数据库12以及该设定模块13电性连接，用以依据所接收的卫星信号自该地图数据库12搜寻相对应的起始指针定点的坐标数据，再依据所输入的目的地指针定点的坐标数据规划该起始指针定点至该目的地指针定点的仿真路径及各路径中的可行道路数据。
该处理模块15与该路径规划模块14电性连接，用以根据所规划仿真路径的各该可行道路数据的属性逐段计算行驶时间，用以根据该计算参数与该仿真路径的交通号志数量计算总停留时间，再加计这些行驶时间及该总停留时间以得到一预估耗费总时间。
承上所述，该地图数据库12内的计算参数可为交通号志特定状态的遭遇机率与平均等待时间的乘积数值，其中该交通号志的特定状态可包括：等待时间号志(如：红灯状态)及通行时间号志(如：绿灯状态)。详言之，当该设定模块13设定目的地指针定点后，由该路径规划模块14依据侦测该交通工具当前位置所接收的卫星信号的起始指针规划一仿真路径，而后由该处理模块15除了根据该仿真路径的各该可行道路数据的属性逐段计算行驶时间外，亦统计所有被规划虚拟路径沿路的交通号志数量n，并预设遇到红灯状态的机率a(因就一般行驶经验而言，前往目的地期间，红灯状态完全不遇到或都是红灯状态的机率很小)，再预设每个红灯平均等待时间b，如此约略估计等待红灯的总停留时间为n*a*b(秒)，例如：到达目的地会经过20(个)交通号志、40(％)会遇到红灯状态，且平均等待40(秒)，则总停留时间大约会花费20*0.4*40＝320(秒)，接着，再通过该处理模块15将该总停留时间与这些行驶时间经运算相加得到一预估耗费总时间，再回传至该路径规划模块14，而通过该显示模块20予以显示。
参阅图2及图3，分别用以显示配置本发明的导航装置的交通工具30于不同行驶时间的位置关系图。如图2所示，当该交通工具行驶至起始指标定点S1时，即由卫星定位系统11侦测对应该起始指标定点S1的坐标数据，此时，该处理模块15将逐段计算S1至目的地指标定点P的行驶时间T1，并根据交通号志(n1-n9)数量及所遭遇机率与平均等待时间的乘积数值计算总停留时间Tn19，最后再经运算相加得到一预估耗费总时间(T1+Tn19)。如图3所示，当该交通工具持续朝目的地指标定点P行驶一段时间后，通过卫星定位系统11将重新侦测的起始指标定点S2，使该处理模块15除了逐段计算起始指标定点S2至目的地指标定点P的行驶时间T2外，根据扣除已经过的交通号志n1、n2所剩余的交通号志(n4-n9)数量及所遭遇机率与平均等待时间的乘积数值计算总停留时间Tn49，最后再经运算相加得到一预估耗费总时间(T1+Tn49)，亦即，计算总停留时间的交通号志数量，理论上将随着该交通工具越接近目的地指标定点而相对递减，除非令该路径规划模块重新规划仿真路径，否则花费在交通号志的总停留时间将会逐渐减少。
承上述，于本实施例中，这些待时间号志可为多相时序状态，例如某些交通号志仅具有停止直行状态而无停止转弯状态(如：右转)，因此，当该交通工具30行驶经过此路段转弯时，则视为无交通号志，亦即交通号志数量将相对扣除，例如：假设该交通号志n5、n8皆具有红灯右转(绿灯箭头)允许的状态，则应视为恒绿通行，以于计算起始指标定点S1或S2至目的地指标定点P之间的交通号志数量时，皆先将交通号志n5、n8扣除，即该交通工具30行驶于起始指标定点S1时，该交通号志数量剩余7个(n1、n2、n3、n4、n6、n7、n9)；而当该交通工具30行驶至起始指标定点S2时，则该交通号志数量剩余4个(n4、n6、n7、n9)。
参阅图4，为本发明利用导航规划路径预估耗费总时间的计算方法的实施流程图，应用于一设于交通工具上的导航装置10，该导航装置10包括：用以接收该交通工具当前位置的卫星信号的卫星定位系统11、用以储存若干笔具有可行道路数据的图资，各该可行道路资料具有若干个指针定点及交通号志的坐标数据的地图数据库12以及用以规划仿真路径的路径规划模块14，该先执行步骤S11。
在步骤S11中，预先定义各该可行道路数据及其沿路交通号志的属性及计算参数，接着进至步骤S12。
在步骤S12中，输入该交通工具所欲到达的目的地指标定点，接着进至步骤S13。
在步骤S13中，由该卫星定位系统11侦测该交通工具目前位置是否有卫星信号，若是，则进至步骤S14，若否，则重复该步骤S13。
在步骤S14中，依据所接收的卫星信号自该地图数据库12搜寻相对应的起始指针定点的坐标数据，接着进至步骤S15。
在步骤S15中，依据所输入的目的地指针定点的坐标数据规划起始定点至目的地定点的仿真路径及各路径中的可行道路数据，接着进至步骤S16。
在步骤S16中，根据所规划仿真路径的各该可行道路数据的属性逐段计算行驶时间，并根据该计算参数与该仿真路径的交通号志数量计算总停留时间，接着进至步骤S17。
在步骤S17中，再加计这些行驶时间及该总停留时间以得到一预估耗费总时间，接着回到步骤S13重新进行侦测。
综上所述，本发明提供一种导航装置以及利用导航规划路径预估耗费总时间的计算方法，其主要利用设定模块输入交通工具所欲到达的目的地指针定点的坐标数据，再由路径规划模块接收全球定位系统的卫星信号取得起始指针定点的坐标数据，以规划该起始指标定点至该目的地指针定点的仿真路径，再根据所规划仿真路径的各该可行道路数据的属性逐段计算行驶时间，以及根据计算参数与该仿真路径的交通号志数量计算总停留时间，再加计这些行驶时间及该总停留时间以得到一预估耗费总时间，借以缩小预估时间与真实行车时间的差距，并相对提升预估准确度。

Claims (16)

1.一种导航装置，配置于一交通工具上，其特征在于，该导航装置包括：
卫星定位系统，用以接收该交通工具当前位置的卫星信号；
地图数据库，用以储存若干笔具有可行道路数据的图资，各该可行道路资料具有若干个指针定点及交通号志的坐标数据，并预先定义各该可行道路数据及其沿路交通号志的属性及计算参数；
设定模块，用以输入该交通工具所欲到达的目的地指标定点；
路径规划模块，与该卫星定位系统、该地图数据库以及该设定模块电性连接，用以依据所接收的卫星信号自该地图数据库搜寻相对应的起始指针定点的坐标数据，再依据所输入的目的地指针定点的坐标数据规划该起始指针定点至该目的地指针定点的仿真路径及各路径中的可行道路数据；以及
处理模块，与该路径规划模块电性连接，用以根据所规划仿真路径的各该可行道路数据的属性逐段计算行驶时间，用以根据该计算参数与该仿真路径的交通号志数量计算总停留时间，再加计这些行驶时间及该总停留时间以得到一预估耗费总时间。
2.如权利要求1所述的导航装置，其特征在于，该导航装置复包括显示模块，用以显示所仿真路径的规划结果及预估耗费总时间。
3.如权利要求1所述的导航装置，其特征在于，该可行道路数据的属性包括行驶限速数值及限速时段。
4.如权利要求3所述的导航装置，其特征在于，该限速数值为一双值区间。
5.如权利要求1所述的导航装置，其特征在于，该处理模块的计算参数为交通号志特定状态的遭遇机率与平均等待时间的乘积数值。
6.如权利要求5所述的导航装置，其特征在于，该交通号志的特定状态包括等待时间号志及通行时间号志。
7.如权利要求6所述的导航装置，其特征在于，这些待时间号志为停止直行状态。
8.如权利要求6所述的导航装置，其特征在于，这些待时间号志为停止转弯状态。
9.一种利用导航规划路径预估耗费总时间的计算方法，应用于一设于交通工具上的导航装置，该导航装置包括：用以接收该交通工具当前位置的卫星信号的卫星定位系统、用以储存若干笔具有可行道路数据的图资，各该可行道路资料具有若干个指针定点及交通号志的坐标数据的地图数据库以及用以规划仿真路径的路径规划模块，其特征在于，该由规划路径预估耗费总时间的计算方法包括以下步骤：
预先定义各该可行道路数据及其沿路交通号志的属性及计算参数；
输入该交通工具所欲到达的目的地指标定点；
依据所接收的卫星信号自该地图数据库搜寻相对应的起始指针定点的坐标数据，再依据所输入的目的地指针定点的坐标数据规划该起始指针定点至该目的地指针定点的仿真路径及各路径中的可行道路数据；以及
根据所规划仿真路径的各该可行道路数据的属性逐段计算行驶时间，并根据该计算参数与该仿真路径的交通号志数量计算总停留时间，再加计这些行驶时间及该总停留时间以得到一预估耗费总时间。
10.如权利要求9所述的利用导航规划路径预估耗费总时间的计算方法，其特征在于，用以显示所仿真路径的规划结果及预估耗费总时间通过显示模块予以执行。
11.如权利要求9所述的利用导航规划路径预估耗费总时间的计算方法，其中，该可行道路数据的属性包括行驶限速数值及限速时段。
12.如权利要求11所述的利用导航规划路径预估耗费总时间的计算方法，其特征在于，该限速数值为一双值区间。
13.如权利要求9所述的利用导航规划路径预估耗费总时间的计算方法，其特征在于，该计算参数为停留遭逢机率与平均等待时间的乘积数值。
14.如权利要求13所述的利用导航规划路径预估耗费总时间的计算方法，其特征在于，该交通号志的特定状态包括等待时间号志及通行时间号志。
15.如权利要求14所述的利用导航规划路径预估耗费总时间的计算方法，其特征在于，这些待时间号志为停止直行状态。
16.如权利要求14所述的利用导航规划路径预估耗费总时间的计算方法，其特征在于，这些待时间号志为停止转弯状态。
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