CN101750090B

CN101750090B - 利用轨迹点导航的导航装置

Info

Publication number: CN101750090B
Application number: CN2009102490697A
Authority: CN
Inventors: 姜波
Original assignee: Neusoft Corp
Current assignee: Neusoft Corp
Priority date: 2009-12-30
Filing date: 2009-12-30
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2029-12-30
Also published as: CN101750090A

Abstract

本发明提供了一种利用轨迹点进行导航的导航装置，包括：距离确定单元，用于利用路线轨迹的轨迹点的近似曲率，寻找位于近似平直路段上的预定数目的连续轨迹点，并获得这些连续轨迹点之间的距离；轨迹类型确定单元，用于根据所述距离，确定所述路线轨迹是否为等采样间隔轨迹；第一轨迹转弯判断单元，用于在被确定为等采样间隔轨迹时，对于每一轨迹点，根据该轨迹点及其前后两个轨迹点所形成的有向圆弧的半径及圆弧方向，确定该轨迹点的转弯类型；以及第二轨迹转弯判断单元，用于在被确定为非等采样间隔轨迹时，对于每一轨迹点，根据利用该轨迹点及其前后两个轨迹点所形成的两条有向线段计算出的当前轨迹点的近似曲率，确定该轨迹点的转弯类型。

Description

利用轨迹点导航的导航装置

技术领域

本发明涉及导航技术领域，更为具体地，涉及一种利用轨迹点进行导航的导航装置。

背景技术

随着公共交通设施的不断发展，驾驶者越来越需要导航设备来进行路线导航。通常情况下，导航设备都能够记录当前位置的GPS信息，其中包括当前位置的经纬度信息。例如，每隔一段时间或者距离，提取GPS信息当中的当前位置的经纬度信息记录下来，这种记录点通常称为轨迹点。一系列轨迹点的经纬度信息称为路线轨迹。用户可以利用导航设备把轨迹保存在轨迹文件中，并记录文字信息及感兴趣的地理位置(Point OfInterest，POI)等，然后通过工具向这些轨迹点上添加其它的相关信息，例如在旅途中拍摄的照片、视频、音频等，作为轨迹点信息。在从网络或者其它途径得到轨迹点信息之后，使用者可以在自己的导航机上显示、查看轨迹点和关联信息。

轨迹点是指GPS定位时所记录下来的位置点，其通常被使用来利用电子地图数据，帮助使用者规划路线。但是如果在这个位置附近没有电子地图数据，那么现有的导航设备就不能利用这些轨迹点来进行路线规划，也不能利用这些轨迹点为用户提供声音、图像、文字等信息的路线导航。在这种情况下，用户沿轨迹驾驶时，只能时时关注自己的位置和轨迹点的关系，以判断自己走到何处以及前方的路线大致如何，从而大大降低了驾驶的安全性，此外，旅途也变得不轻松。

因此，需要一种新的导航设备，其能够利用轨迹点，在没有电子地图数据的情况下进行路线导航。

发明内容

鉴于上述问题，提供了一种新的导航设备，其能够利用轨迹点，在没有电子地图数据的情况下进行路线导航，从而提高了驾驶的安全性，并且使得旅途变得轻松。

根据本发明的一个实施例，提供了一种利用轨迹点进行导航的导航装置，包括：

距离确定单元，用于利用路线轨迹的轨迹点的近似曲率，在所述路线轨迹的轨迹点集合中寻找位于近似平直路段上的预定数目的连续轨迹点，并获得该近似平直路段上的这些轨迹点之间的距离；

轨迹类型确定单元，用于根据所述距离，确定所述路线轨迹是否为等采样间隔轨迹；

第一轨迹转弯判断单元，用于在所述路线轨迹被确定为等采样间隔轨迹时，对于所述轨迹点集合中的每一轨迹点，根据该轨迹点及其前后两个轨迹点所形成的有向圆弧的半径及圆弧方向，确定该轨迹点的转弯类型；以及

第二轨迹转弯判断单元，用于在所述路线轨迹被确定为非等采样间隔轨迹时，对于所述轨迹点集合中的每一轨迹点，根据利用该轨迹点及其前后两个轨迹点所形成的两条有向线段计算出的当前轨迹点的近似曲率，确定该轨迹点的转弯类型。

为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：

图1例示了根据本发明的实施例的利用轨迹点进行导航的导航设备的方框图；

图2示出了根据本发明的计算轨迹点的近似曲率的示例；

图3示出了根据本发明的在等采样间隔轨迹下计算轨迹点的半径和圆心角的实例；

图4示出了根据本发明的具有S型弯道的路线轨迹的示图。

在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。

图1例示了根据本发明的实施例的利用轨迹点进行导航的导航设备100的方框图。

如图1所示，所述导航设备100包括距离确定单元101、轨迹类型确定单元103、第一轨迹转弯判断单元105、第二轨迹转弯判断单元107和提示单元109。所述导航设备100还可以包括坏点判断单元(未示出)和坏点删除单元(未示出)。此外，所述距离确定单元101可以包括平直路线确定单元102。此外，要说明的是，所述导航设备100还可以包括本领域中所公知的导航设备的其他公知单元，但是为了不混淆本发明所要求的主题，在说明书和附图中并不描述和示出本领域公知的这些其它单元。

在使用者利用所述导航设备从网络或者其它途径获得轨迹点信息后，所述导航设备100的距离确定单元101利用轨迹点的近似曲率，寻找位于近似平直路段上的连续轨迹点，并获得该近似平直路段上的这些轨迹点之间的距离。

具体地，首先，所述距离确定单元101选择预定数目(例如，N个)的连续轨迹点，然后计算这些连续轨迹点中的每个轨迹点的近似曲率，其中，每个轨迹点的近似曲率等于该轨迹点与前后相邻轨迹点形成的两条矢量线段之间的夹角除以该轨迹点与前一轨迹点之间形成的矢量线段的长度。图2示出了根据本发明的计算轨迹点的近似曲率的示例方法。如图2所示，选择连续的N＝4个轨迹点，P₀、P₁、P₂和P₃。在P₀、P₁、P₂和P₃构成的连续轨迹点集合中，假设P₀和P₁组成的矢量线段

其长度为L1；P₁和P₂组成的矢量线段

其长度为L2；P₂和P₃组成的矢量线段

其长度为L3。此外，矢量线段

和之间的夹角为α₁，矢量线段和

之间的夹角为α₂，其中假设当两个矢量线段所形成的夹角为逆时针方向时，所述夹角的值为正值，当两个矢量线段所形成的夹角为顺时针方向时，所述夹角的值为负值。在这种情况下，图2中的夹角α₁和α₂为负值。P₁的近似曲率K₁＝α₁/L1，P₂的近似曲率K₂＝α₂/L2。这里要注意的是，对于起始轨迹点和终止轨迹点，不能计算其近似曲率。这里还要说明的是，所述预定数目N可以根据需要进行调整，例如N可以选择5或其它值。这里要说明的是，也可以定义为当所述夹角为顺时针方向时，所述夹角的值为正值，以及当所述夹角为逆时针方向时，所述夹角的值为负值。

在计算出所选择的轨迹点的近似曲率后，所述距离确定单元101中的平直路段确定单元102根据所选择出的连续多个轨迹点的近似曲率，确定该连续多个轨迹点的近似曲率是否都小于第一阈值K1，例如K1＝0.01。如果该连续多个轨迹点的近似曲率都小于第一阈值K1，则该平直路段确定单元102确定该连续多个轨迹点位于近似平直路段上。然后，获得该近似路段上的这些轨迹点之间的距离。如果该连续多个轨迹点的近似曲率不是都小于第一阈值K1，则认为该连续多个轨迹点不是位于近似平直路段上。在这种情况下，不能获取该连续多个轨迹点之间的距离作为轨迹的采样间隔，并且需要在路线轨迹的轨迹点集合中重新进行选择，直到找到近似曲率都小于第一阈值K1的连续N个轨迹点，并确定轨迹的采样间隔。如果整条轨迹上都找不到“近似曲率都小于第一阈值K1的连续N个轨迹点”那么就直接认为这个轨迹是“非等采样间隔轨迹”，这里要说明的是，第一阈值K1可以根据需要而改变。

在获得连续多个轨迹点之间的距离后，轨迹类型确定单元103根据所获得的距离，确定所述轨迹点所构成的轨迹是否为等采样间隔轨迹。具体地，如果所获得的距离相等或近似相等，则所述轨迹类型确定单元103确定所述轨迹是等采样间隔轨迹。否则，所述轨迹类型确定单元103确定所述轨迹是非等采样间隔轨迹。

在所述轨迹被确定为等采样间隔轨迹时，对于所述路线轨迹中的每个轨迹点，所述第一轨迹转弯判断单元105根据该轨迹点及其前后两个轨迹点所形成的有向圆弧的半径和圆心角，确定该轨迹点的转弯类型。图3示出了根据本发明的在等采样间隔轨迹下计算轨迹点的半径和圆心角的实例。

如图3所示，P₀、P₁、P₂、P₃、P₄、P₅、P₆、P₇、P₈、…、P_n-1、P_n、P_n+1形成了等采样间隔轨迹。在确定每个轨迹点P_n的转弯类型时，选择每个点P_n和它前后两个点，确定一个半径为R_n的有向圆弧。如上图所示，轨迹点P₁和它前面的轨迹点P₀以及它后面的轨迹点P₂，确定一个圆心是O₁的圆弧，该圆弧的半径是R₁，对应的圆心角P₀O₁P₂组成的角度度θ₁。在这种情况下，如果圆心角θ₁是逆时针角度，则认为角度θ₁和半径R₁都是正值，转弯方向为左；如果圆心角是顺时针角度，则认为角度θ₁和半径R₁都是负值，转弯方向为右。当P₀、P₁、P₂构成直线段的时候，|R₁|趋近于无穷大。也就是说，|R₁|的值越小，说明该轨迹点的转弯越急。这里要说明的是，也可以定义为当所述圆心为顺时针方向时，角度θ₁和半径R₁为正值，以及当所述夹角为逆时针方向时，角度θ₁和半径R₁为负值。

在确定或计算出与轨迹点P_n对应的半径R_n和圆心角θ_n后，所述第一轨迹转弯判断单元105根据半径的绝对值的大小和正负，确定该轨迹点的转弯类型。

如果所形成的有向圆弧的半径的绝对值|R_n|小于第三阈值R3，则认为认为在路线轨迹中不可能出现这种轨迹点，该轨迹点也被称为“坏点”。关于坏点的处理，将在后面进行详细描述。

如果所形成的有向圆弧的半径的绝对值|R_n|大于第三阈值R3且小于第四阈值R4，并且有向圆弧为顺时针，则所述轨迹点的转弯类型被确定为向右转弯；如果所形成的有向圆弧的半径的绝对值大于第三阈值R3且小于第四阈值R4，并且有向圆弧为逆时针，则所述轨迹点的转弯类型被确定为向左转弯。所述轨迹点的半径越小，则说明所述轨迹点的转弯越急。其中，第四阈值R4通常为无穷大。

在所述轨迹被确定为非等采样间隔轨迹时，对于所述路线轨迹中的每个轨迹点，所述第二轨迹转弯判断单元107选择该轨迹点及其前后两个轨迹点并形成两条有向线段，然后利用该两条有向线段计算出当前轨迹点的近似曲率，并且基于所计算出的近似曲率，确定该轨迹点的转弯类型。在非等采样间隔轨迹的情况下，轨迹点的近似曲率的计算类似于图2中示出的情形，在此不再赘述。

在确定出轨迹点的近似曲率后，如果所计算出的轨迹点的近似曲率的绝对值大于等于第一阈值K1且小于第二阈值K2并且近似曲率为负值，即如上所述的夹角为顺时针，则所述轨迹点的转弯类型被确定为是向右转弯。如果所计算出的所述轨迹点的近似曲率的绝对值大于等于第一阈值K1且小于第二阈值K2且近似曲率为正值，即如上所述的夹角为逆时针，则所述轨迹点的转弯类型被确定为向左转弯。所述近似曲率的绝对值越大，则说明该轨迹点的转弯越急。

此外，当进行转弯判断时，如果两个相反的转弯点之间的距离小于一个特定的值L，例如L为100m，则判定这两个点构成S型弯道。图4示出了根据本发明的被判断为具有S型弯道的路线轨迹的示图。这里要说明的是，所述L可以根据需要而改变。

在第一和第二轨迹转弯判断单元105、107确定出轨迹点的转弯类型后，所述提示单元109提前用声音、图像、文字等手段提醒用户前方道路的转弯情况。所述提示单元包括音频提示单元、图像提示单元或文本提示单元等。例如，在判断出前方一定距离内有S型弯道或者转弯时，在S形弯道和转弯之前，提前用声音、图像、文字等手段提醒用户前方道路的转弯情况，为用户进行路线导航，如图4所示。对于转弯点或S形弯道，可以提示一次，也可以在不同时机下提示多次，从而防止用户一时疏忽忽略了提示信息。

此外，所述导航设备100还可以包括坏点判断单元(未示出)和坏点删除单元(未示出)。所述坏点判断单元可以在计算出轨迹点的近似曲率后，根据轨迹点的近似曲率的绝对值是否大于第二阈值K2，判断该轨迹点是否是坏点，其中所述第二阈值K2大于第一阈值K1。如果近似曲率的绝对值大于第二阈值K2，则该轨迹点是坏点。在确定出坏点后，所述坏点删除单元从所述轨迹点集合中删除被确定为坏点的轨迹点，以形成新的轨迹点集合。如上所述，坏点判断单元和坏点删除单元在第一和第二轨迹转弯判断单元进行转弯判断操作之后进行坏点判断和删除操作，但是，要说明的是，所述坏点判断单元和坏点删除单元也可以在所述第一和第二轨迹转弯判断单元进行转弯判断之前，利用近似曲率进行坏点判断和删除操作。

在所述坏点判断单元判断出存在坏点且坏点删除单元将该坏点从所述轨迹点集合中删除后，所述第一和第二轨迹转弯判断单元可以开始确定或重新确定所述轨迹集合中的剩余轨迹点的转弯类型。在所述第一和第二轨迹转弯判断单元重新确定轨迹集合中的剩余轨迹点的转弯类型时，优选地，所述第一和第二轨迹转弯判断单元可以仅仅重新确定与被删除的坏点前一个轨迹点的转弯类型，从而可以节约导航设备进行转弯判断时所需的时间量。

如上参考图1到图4描述了根据本发明的利用轨迹点进行导航的导航设备。虽然在上面的描述仅仅涉及了利用轨迹点进行导航的导航设备，但是要明白的是，与上述导航设备对应的方法也在本发明的保护范围之内。

有益效果

通过以上结合附图对本发明实施例的详细描述，不难看出：利用本发明的导航设备，可以在没有电子地图数据的情况下，利用轨迹点数据进行路线导航，从而提高了驾驶的安全性，并且使得旅途变得轻松。。

但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的利用轨迹点来进行导航的装置，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims

1.一种利用轨迹点进行导航的导航装置，包括：

距离确定单元，用于利用路线轨迹的轨迹点的近似曲率，在所述路线轨迹的轨迹点集合中寻找位于近似平直路段上的预定数目的连续轨迹点，并获得近似平直路段上的这些轨迹点之间的距离；

第一轨迹转弯判断单元，用于在所述路线轨迹被确定为等采样间隔轨迹时，对于所述轨迹点集合中的每一轨迹点，根据该轨迹点及其前后两个轨迹点所形成的有向圆弧的半径及圆弧方向，确定该轨迹点的转弯类型，其中，在所述路线轨迹被确定为等采样间隔轨迹时，如果所形成的有向圆弧的半径的绝对值大于第三阈值且小于第四阈值，并且有向圆弧为顺时针时，则所述轨迹点的转弯类型被确定为向右转弯；如果所形成的有向圆弧的半径的绝对值大于第三阈值且小于第四阈值，并且有向圆弧为逆时针时，则所述轨迹点的转弯类型被确定为向左转弯；以及

第二轨迹转弯判断单元，用于在所述路线轨迹被确定为非等采样间隔轨迹时，对于所述轨迹点集合中的每一轨迹点，根据利用该轨迹点及其前后两个轨迹点所形成的两条有向线段计算出的当前轨迹点的近似曲率，确定该轨迹点的转弯类型，其中，在所述路线轨迹被确定为非等采样间隔轨迹时，如果所计算出的所述轨迹点的近似曲率的绝对值大于等于第一阈值且小于第二阈值并且所述两条有向线段所形成的夹角为顺时针，则所述轨迹点的转弯类型被确定为是向右转弯，以及如果所计算出的所述轨迹点的近似曲率的绝对值大于等于第一阈值且小于第二阈值且所述两条有向线段所形成的夹角为逆时针，则所述轨迹点的转弯类型被确定为向左转弯。

2.如权利要求1所述的导航装置，其中，所述距离确定单元还包括：

平直路段确定单元，用于根据所述连续预定数目的轨迹点的近似曲率的绝对值是否都小于第一阈值，确定所述连续预定数目的轨迹点是否位于平直路段上，

其中，在所述连续预定数目的轨迹点的近似曲率的绝对值都小于第一阈值时，确定所述连续预定数目的轨迹点位于平直路段上。

3.如权利要求2所述的导航装置，还包括：

坏点判断单元，用于根据轨迹点的近似曲率的绝对值是否大于第二阈值，判断该轨迹点是否是坏点，其中所述第二阈值大于所述第一阈值；

坏点删除单元，用于从所述轨迹点集合中删除被确定为坏点的轨迹点，以形成新的轨迹点集合，

其中，在所述坏点判断单元判断轨迹点为坏点且所述坏点删除单元从所述轨迹点集合中删除该轨迹点后，如果所述第一或第二轨迹转弯判断单元先前已经对轨迹点的转弯类型进行了判断，则所述第一或第二轨迹转弯判断单元重新确定所述新的轨迹集合中该被删除轨迹点前一个相邻轨迹点的转弯类型。

4.如权利要求3所述的导航装置，其中，在从所述轨迹点集合中删除全部坏点后，所述第一或第二轨迹转弯判断单元才开始确定所述新的轨迹点集合中的轨迹点的转弯类型。

5.如权利要求1-3中任何一个所述的导航装置，还包括：

提示单元，用于在判断出前方轨迹点的转弯类型时，提前向用户提示前方道路的转弯情况，其中，所述提示单元包括音频提示单元、图像提示单元或文本提示单元。

6.如权利要求1所述的导航装置，其中，如果两个相反的转弯点之间的距离小于一个特定值，则这两个转弯点被判断为构成S型弯道。