CN101576387A

CN101576387A - 导航信息修正方法及其导航装置

Info

Publication number: CN101576387A
Application number: CNA2008100969132A
Authority: CN
Inventors: 张祥杰; 陈永裕; 郭威廷
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2008-05-07
Filing date: 2008-05-07
Publication date: 2009-11-11
Anticipated expiration: 2028-05-07
Also published as: CN101576387B

Abstract

本发明公开了一种导航信息修正方法，其可量测载具于特定位置上的一姿态角度，并将该姿态角度与一辨识信息比对，以判断该载具是否行驶至错误的路径。在另一实施例中，本发明根据该导航信息修正方法还提供一导航装置，其具有可以感测载具姿态角度的惯性导航单元、卫星信号接收单元、数据库以及信号处理单元。该信号处理单元根据起点与终点产生一导航路径并将该导航路径上的特定位置所对应的辨识信息与量测到的姿态角度进行比较以判断该姿态角度是否符合该辨识信息，如果该姿态角度与该辨识信息不一致，则重新规划该导航路径。

Description

导航信息修正方法及其导航装置

技术领域

本发明涉及一种导航信息判断与修正的技术，尤其是指一种检测载具姿态角度以判断载具的行驶位置是否正确的一种导航信息修正方法及其导航装置。

背景技术

随着交通建设的发展，市区中地下道及高架桥等高架道路数量越来越多，目前市售全球定位系统(global position system，GPS)产品的定位精度却又无法精确定义车辆是否驶入高架道路中，常造成导航软件误判，让使用者对GPS导航产品产生不好的观感。如图1所示，该图为平面道路与高架道路交会情况示意图。在图1中，平面道路10与高架道路入口11仅相隔一个车道宽D，此距离属于GPS误差范围内。换句话说，GPS无法辨识出该高架道路入口11与平面道路10的差异，因此使用GPS时若碰上此类似道路，导航软件经常做出误判使驾驶人行驶至错误之路径上。此外，有些道路状况，例如：高架桥下方同时具有平面道路的情形，同样也会发生GPS无法精确定位的问题。

为了解决上述的问题，现有技术中，例如：如图2所示，该图为中国台湾公开申请案TW200739035所揭露的一种辨识系统架构。在技术内容为使用加速度计感测车辆在高度方向的加速度信号，再由处理单元将信号经双重积分运算转换成高度坐标，再将高度信息与地图数据作一整合判断，最后将正确的导航信息显示在显示单元上。不过由于检测高度的加速度计必须设置在Z轴方向，而此方向易受车体震动之外在噪声所影响。除此之外，车辆行驶在上、下坡过程中车体的倾斜也会造成Z轴加速度计受到重力加速度分量的影响，再加上加速度信号后续还需经过双重积分的运算，转换成高度信息时噪声造成的误差会以几何倍数增加。

发明内容

本发明提供一种导航信息修正方法，其可将载具姿态角与辨识信息相比较，以在第一时间内判断驾驶人是否进入错误的道路，并可根据比较结果进行修正路径，以提供给驾驶人正确的导航路径信息。

本发明更提供一种导航装置，其利用感测组件来感测载具姿态角，并藉由比对的结果提供整合地图以及路径显示数据，使导航软件提供给驾驶人正确的导航路径信息。

在一实施例中，本发明提供一种导航信息修正方法，其包括有下列步骤：(a)提供一导航路径给一载具；(b)根据该导航路径产生对应的一辨识信息；(c)于该载具行进过程中，检测该载具的一姿态角度；(d)将该姿态角度与该辨识信息进行比较以判断该姿态角度是否符合该辨识信息；(e)如果该姿态角度与该辨识信息一致，则回到该步骤(c)；以及(f)如果该姿态角度与该辨识信息不一致，则重新规划该导航路径，并回到该步骤(c)。

在另一实施例中，本发明提供一种导航装置，其设置于一载具上，该导航装置包括有：一惯性导航单元，其可感测该载具的一姿态角度；一卫星信号接收单元，其接收一卫星信号；一数据库，其储存有地图与道路交通信息以及对应特定位置的一辨识信息；以及一信号处理单元，其与该惯性导航单元、该卫星信号接收单元以及该数据库电信连接，该信号处理单元是根据起始位置以及终点位置产生一导航路径并将该导航路径上的特定位置所对应的辨识信息与该姿态角度进行比较，如果该姿态角度与该辨识信息不一致，则重新规划一新导航路径。

在另一实施例中，本发明更提供一种导航装置，其设置于一载具上，该导航装置包括有：一惯性导航单元，其可感测该载具的一姿态角度；一卫星信号接收单元，其接收一卫星信号；一数据库，其储存有地图与道路交通信息以及对应特定位置的一辨识信息；一信号处理单元，其与该惯性导航单元、该卫星信号接收单元以及该数据库电信连接，该信号处理单元根据该数据库所储存的信息产生一导航路径并将该导航路径上的特定位置所对应的辨识信息与该姿态角度进行比较，如果该姿态角度与该辨识信息不一致，则重新规划一新导航路径；以及一显示装置，其与该信号处理单元相连接，以显示该导航路径、新导航路径或者是该数据库所储存的信息。

附图说明

图1为平面道路与高架道路交会情况示意图；

图2为现有技术所揭露的一种辨识系统架构；

图3为本发明导航信息修正方法实施例流程示意图；

图4A至4C为载具姿态角度示意图；

图5为导航路径的高架道路与平面道路交会示意图；

图6为本发明的导航装置实施例方块示意图；

图7为载具及其对应的角速度示意图；

图8A与图8B为本发明角速度感测模块实施例示意图；

图9为本发明差分模块感测示意图；

图10为本发明惯性导航单元实施例示意图。

其中，附图标记为：

10-平面道路

11-高架道路入口

2-导航信息修正方法

20～24-步骤

3-导航装置

30-惯性导航单元

300-角速度感测模块

3000、3001-陀螺仪传感器

3002、3003-差分模块

3004、3005-加速度计

301-加速度感测模块

31-卫星信号接收单元

32-数据库

33-信号处理单元

34-记忆单元

35-显示装置

350-操作接口

90-平面道路

91-高架道路交流道

92-载具

93-高架道路

具体实施方式

为使进一步说明本发明的特征、目的及功能，下文特将本发明装置的相关细部结构以及设计的理念原由进行说明，以进一步了解本发明的特点，详细说明陈述如下：

请参阅图3所示，该图为本发明导航信息修正方法实施例流程示意图。该导航信息修正方法2包括有下列步骤，首先进行步骤20，提供一导航路径给一载具。在本步骤中，产生导航路径的有很多种方式，在现有的全球定位系统或者是地图程序中都具有产生导航路径的功能。一般而言，产生的方式主要是根据使用者所输入的起始点或者是起始坐标位置(经纬度)与终点或者是终点坐标位置(经纬度)，然后再依据时间(时间最短)或者是距离(距离最短)的需求产生一路径提供使用者参考。而载具，是指交通工具，在本实施例中是指轮型车辆，例如：汽车或者是机车等，但不以此为限。

接着，进行步骤21，根据该导航路径产生对应的辨识信息。由于预设的导航路径中可能有不同的路况，例如在某些特定位置上可能有上坡、下坡、地下道与平面道路的交会或者是平面道路与高架道路交流道交会等各种不同组合的路况产生。在前述的路况下，车辆的俯仰角角度就会随着路面状况而有所改变。如图4A至4C所示，该图为载具姿态角度示意图。在图4A中为当载具处于平坦路面时，其姿态角度为零度或者是在零度上下的范围内。而在图4B中，该载具为在上坡或上交流道的状况，因此其姿态角度大概是在角度θ上下的一个范围内。另外，在图4C中，则显示出载具在下坡或下交流道或下地下道时的情形，在此种状况下，载具的姿态角度在-θ上下的一个范围内。当载具于前述的各种不同的路况行进时，车身的姿态角度会产生变化，由于导航路径中会遇到的路况系属于已知，而每一种路况不管是上坡、下坡或者是平坦道路时，都会对应到一个已知的姿态角度，亦即为步骤21的辨识信息，这些固定的辨识信息都可以事先藉由路况调查而产生。所以当导航路径决定时，导航路径中所有可能会改变载具姿态角度的位置，可藉由步骤21得知对应的姿态角度或范围。

再回到图3所示，随后，进行步骤22在载具根据导航路径行进的过程中，检测该载具的一姿态角度。然后进行步骤23，将所检测到姿态角度与导航路径中理论上应该行走的位置所对应的辨识信息进行比较以判断该姿态角度是否符合该辨识信息。例如图5所示，该图为导航路径的高架道路与平面道路交会示意图。在图5中，原本导航路径所规划行走的路线为平面道路90，但是由于在图5的情况下，平面道路90与高架道路交流道91相距约一个车宽D，因此在导航显示上并无法让使用者明显辨识出要走哪一种道路。在这种情况下，是有发生载具92误上高架道路交流道91而到高架道路93的可能性。不过由于本发明会利用姿态角度与辨识信息相比对，因此当载具92误上了高架道路交流道91时，由于载具92的姿态角度会产生变化，亦即会有一个角度范围的差异而非平面道路90所具有的0度，所以在步骤23中便可根据这个差异判断出载具是否有走错路径。

再回到图3所示，比较之后，如果该姿态角度与该辨识信息一致，则代表没有走错路，因此会回到该步骤22持续监控载具的姿态角度。反之，如果该姿态角度与该辨识信息不一致，则进行步骤24，根据现在姿态角度所对应的位置以及终点位置重新修正该导航路径以形成新的导航路径，使该载具得以依据新的路径而行进。然后，再回到步骤22持续监控载具的姿态角度。

请参阅图6所示，该图为本发明的导航装置实施例方块示意图。该导航装置3可设置于一载具上，该载具是指交通工具，在本实施例中是指轮型车辆，例如：汽车或者是机车等，但不以此为限。该导航装置3更具有一惯性导航单元30、一卫星信号接收单元31、一数据库32以及一信号处理单元33。该惯性导航单元30，其可感测该载具的一姿态角度。在本实施例中，该惯性导航单元30具有一角速度感测模块300，其可以感测至少一轴的角速度。在本实施例中，该角速度感测模块300具有一个陀螺仪传感器3000，以感测载具的姿态角度，亦即如图7所示的ω_X。如图8A所示，在另一实施例中，该角速度感测模块300更具有两个陀螺仪传感器3000与3001。其中陀螺仪传感器3000可感测载具的姿态角度，亦即如图7所示的ω_X，而陀螺仪传感器3001则可感测载具的转向(左转或右转)，亦即如图7所示的ω_Z。

如图8B所示，该图为本发明角速度感测模块另一实施例示意图。在本实施例中，该角速度感测模块300具有两个差分模块3002与3003，其可分别感测如图7中的ω_X与ω_Z而得知载具姿态角度。每一个差分模块3002或3003具有一对加速度计以利用差分的方式感测出角速度。以感测ω_Z为例作说明，如图9所示，其中加速度计3004以及加速度计3005相距一距离h，当加速度计3004以及加速度计3005所感测的X轴加速度差值积分便可得到位移(S₁，S₂)，然后推算S₁，S₂的差值，由于加速度计3004以及加速度计3005相差一距离h，所以可藉由计算得到Z轴的角度θ变化。如图10所示，该图为本发明的惯性感测模块另一实施例示意图。在本实施例中，该惯性感测模块内更可以设置有一加速度感测模块，其可以感测该载具在空间中三轴的加速度。

再回到图6所示，该卫星信号接收单元31，其接收一卫星信号。该卫星信号接收单元31的结构与现有全球定位系统所利用的技术相同，在此不作赘述。该数据库32，其系储存有地图与道路交通信息以及对应特定位置(如：平面道路、上坡、下坡或地下道或上交流道等)的一辨识信息。前述所谓辨识信息是指载具的姿态角度，如图4A至图4C所示的状态。而该信号处理单元33，其是与该惯性导航单元30、该卫星信号接收单元31以及该数据库32电信连接，该信号处理单元33主要是执行图3所示的方法2以适时修正导航路径。

在本实施例中，该信号处理单元33可以根据该惯性导航单元30以及卫星信号接收单元31所给的信息决定出该载具所处的坐标位置。此外，该信号处理单元33亦可根据起始位置以及终点位置产生一导航路径，并将该导航路径上的特定位置所对应的辨识信息与所检测到的姿态角度进行比较以判断该姿态角度是否符合该辨识信息。如果该姿态角度与该辨识信息不一致，则根据目前所量测到的姿态角度所对应的位置以及终点位置重新修正原先的导航路径以形成一新导航路径。在另一个实施例中，该信号处理单元33更可以连接有一记忆单元34，其可将该导航路径上所对应的辨识信息先行储存以利该信号处理单元33在比较时读取。

此外，该导航装置3更具有一显示装置35，其与该信号处理单元33相连接，以显示该导航路径、修正后的新导航路径或者是该数据库所储存的地图或交通信息。该显示装置35，一般而言为平面显示器，例如液晶显示器或发光二极管显示器等。该显示装置35更可以显示出载具所处坐标位置的区域地图，并于所显示的地图上标示出关于该载具所处位置的定位标记，以利使用者识别其所在的位置。该显示装置35上更可显示一操作接口350，以接收使用者输入的一起始位置坐标以及一终点位置坐标使该信号处理单元得以规划该导航路径。

综合上述，本发明提供的导航信息修正方法及其导航装置，可以修正路径，以提供给驾驶人正确的导航路径信息。因此已经可以提高该产业的竞争力以及带动周遭产业的发展。

虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种导航信息修正方法，其特征在于，包括有下列步骤：

(a)提供一导航路径给一载具；

(b)根据该导航路径产生对应的一辨识信息；

(c)于该载具行进过程中，检测该载具的一姿态角度；

(d)将该姿态角度与该辨识信息进行比较以判断该姿态角度是否符合该辨识信息；

(e)如果该姿态角度与该辨识信息一致，则回到该步骤(c)以持续监控该载具的姿态角度；以及

(f)如果该姿态角度与该辨识信息不一致，则重新规划该导航路径，并回到该步骤(c)以持续监控该载具的姿态角度。

2.如权利要求1所述的导航信息修正方法，其特征在于，该导航路径是根据一起始位置以及一终点位置所规划而成。

3.如权利要求1所述的导航信息修正方法，其特征在于，修正该导航路径的方式为根据该姿态角度所对应的位置以及一终点位置所规划而成。

4.如权利要求1所述的导航信息修正方法，其特征在于，该载具为一轮型车辆。

5.如权利要求1所述的导航信息修正方法，其特征在于，该辨识信息为该载具在该导航路径上的特定位置所应具有的姿态角度或姿态角度范围。

6.一种导航装置，其设置于一载具上，其特征在于，该导航装置包括有：

一惯性导航单元，其可感测该载具的一姿态角度；

一卫星信号接收单元，其接收一卫星信号；

一数据库，其储存有地图与道路交通信息以及对应特定位置的一辨识信息；以及

一信号处理单元，其与该惯性导航单元、该卫星信号接收单元以及该数据库电信连接，该信号处理单元是产生一导航路径并将该导航路径上的特定位置所对应的辨识信息与该姿态角度进行比较，如果该姿态角度与该辨识信息不一致，则重新产生一新导航路径。

7.如权利要求6所述的导航装置，其特征在于，该载具为一轮型车辆。

8.如权利要求6所述的导航装置，其特征在于，该辨识信息为该载具在该导航路径上的特定位置所应具有的姿态角度或姿态角度范围。

9.如权利要求6所述的导航装置，其特征在于，该导航路径为该信号处理单元根据一起始位置以及一终点位置所规划而成。

10.如权利要求6所述的导航装置，其特征在于，该新导航路径为该信号处理单元根据对应该姿态角度的位置以及一终点位置所规划而成。

11.如权利要求6所述的导航装置，其特征在于，该惯性导航单元具有至少一陀螺仪传感器。

12.如权利要求6所述的导航装置，其特征在于，该惯性导航单元具有至少一差分模块，该差分模块更具有一对加速度计，该一对加速度计相距一距离。

13.如权利要求6所述的导航装置，其特征在于，更具有一加速度感测模块，该加速度感测模块具有至少一加速度计。

14.一种导航装置，其设置于一载具上，其特征在于，该导航装置包括有：

一惯性导航单元，其可感测该载具的一姿态角度；

一卫星信号接收单元，其接收一卫星信号；

一数据库，其储存有地图与道路交通信息以及对应特定位置的一辨识信息；

一信号处理单元，其与该惯性导航单元、该卫星信号接收单元以及该数据库电信连接，该信号处理单元产生一导航路径并将该导航路径上的特定位置所对应的辨识信息与该姿态角度进行比较，如果该姿态角度与该辨识信息不一致，则重新规划一新导航路径；以及

一显示装置，其与该信号处理单元相连接，以显示该导航路径、新导航路径或者是该数据库所储存的信息。

15.如权利要求14所述的导航装置，其特征在于，该载具为一轮型车辆。

16.如权利要求14所述的导航装置，其特征在于，该辨识信息为该载具在该导航路径上的特定位置所应具有的姿态角度或姿态角度范围。

17.如权利要求14所述的导航装置，其特征在于，该导航路径为该信号处理单元根据一起始位置以及一终点位置所规划而成。

18.如权利要求14所述的导航装置，其特征在于，该新导航路径为该信号处理单元根据对应该姿态角度的位置以及一终点位置所规划而成。

19.如权利要求14所述的导航装置，其特征在于，该显示装置上更可显示一操作接口，以接收一起始位置以及一终点位置使该信号处理单元得以规划该导航路径。

20.如权利要求14所述的导航装置，其特征在于，该显示装置上显示对应该载具的坐标位置的一定位标记。

21.如权利要求14所述的导航装置，其特征在于，该惯性导航单元更具有至少一陀螺仪传感器。

22.如权利要求14所述的导航装置，其特征在于，该惯性导航单元更具有至少一差分模块，该差分模块更具有一对加速度计，该一对加速度计相距一距离。

23.如权利要求14所述的导航装置，其特征在于，更具有一加速度感测模块，该加速度感测模块具有至少一加速度计。