CN101819045A - 应用于导航装置的道路选择方法 - Google Patents

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朱璐
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    • G01C21/34—Route searching; Route guidance
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    • G01C21/3605—Destination input or retrieval

Abstract

本发明涉及一种应用于导航装置的道路选择方法，所述方法包括在地图上获得道路外地点；选择道路上地点，其中道路上地点与道路外地点之间没有障碍物；以及基于道路上地点执行路径计划。本发明由于在路径计划时考虑了障碍物的影响，使得所计划的路径更准确更可行。

Description

应用于导航装置的道路选择方法
技术领域
本发明有关于用于导航系统的路径计划，特别有关于避开阻塞路径的道路选择方法。
背景技术
对于一般的导航系统而言，执行路径计划以规划起始地与目的地之间的一条或多条最优化路径。在计划路径时，按照要求会包括一个或多个中间地点。在现有技术中，起始地、目的地以及中间地点自使用者接口输入，且由于道路为用于计划路径的基本单元，所以地点位置需要位于道路上。当输入的地点位于道路外时，则使用最近的道路上地点来导航。
图1a显示用于传统道路选择方法的地图100。在没有道路交叉的地方输入道路外地点(off road point)Poff。为了找到最近的道路上地点以便进一步的路径计划，要计算并比较自道路外地点Poff与邻近道路之间的距离。举例来说，有三条道路110、120以及130在道路外地点Poff附近，自道路外地点Poff延伸至此三条道路110、120以及130的垂线与道路形成三个交点P1、P2以及P3。比较垂线段的长度(即道路外地点Poff与交点的距离)D1、D2以及D3，选择对应于最短距离的交点为道路上地点(on road point)。在图1a所显示的情况下，垂线段的距离D1最短，所以选择交点P1以进一步进行路径计划。以上所描述的方法看起来简单且有效；然而，结果显然不合适。如图1a所示，在交点P1与道路外地点Poff之间有一条河流102，所以自道路外地点Poff实际上是不可能到达交点P1的，且路径计划会导致错误的结果。
除了河流102，地图100上还可能有各种类型的障碍物，例如，建筑物、森林以及山脉等(图上未显示)。传统导航系统在自道路外地点进行路径计划时没有考虑障碍物。图1b为传统道路选择方法的流程图。在步骤101中，使用者接口指定一道路外地点Poff。为了进行路径计划，则需要对应的道路上地点。在步骤103中，道路110、120以及130上的交点P1、P2以及P3分别由自道路外地点Poff向道路110、120以及130作垂线而形成。在步骤105中，比较垂线段的长度(即道路外地点Poff与交点的距离)D1、D2以及D3，在不考虑任何障碍的情况下根据最短垂线段的距离找出道路上地点。如果选择交点P1为道路上地点以便进行路径计划，由于自道路外地点Poff是不可能到达交点P1的，所以计划的结果是不完善的。因此，需要改进上述方法。
发明内容
为了解决路径计划时存在障碍物的技术问题，本发明提供一种应用于导航装置的道路选择方法。
本发明实施例提供一种应用于导航装置的道路选择方法，方法包括在地图上获得道路外地点；选择道路上地点，其中道路上地点与道路外地点之间没有障碍物；以及基于道路上地点执行路径计划。
本发明由于在路径计划时考虑了障碍物的影响，使得所计划的路径更准确更可行。
附图说明
图1a显示用于传统道路选择方法的地图。
图1b为传统道路选择方法的流程图。
图2为根据本发明在地图上的进行道路选择方法的实施例的示意图。
图3为根据本发明的道路选择方法的流程图。
图4为在地图上执行路径计划的实施例的示意图。
图5为在地图上的进行道路选择的另一实施例的示意图。
具体实施方式
图2为根据本发明在地图200上进行道路选择方法的实施例的示意图。本方法实施于导航装置，例如全球定位系统(Global Positioning System，以下简称GPS)、个人数字助理(Personal Digital Assistant，以下简称PDA)或是任何包括导航功能的装置。在此实施例中，距离并不是选择道路上地点的唯一因素。优选的，选择道路时需要考虑障碍物，以避开有障碍的路径。如图2所示，图中呈现出道路210、220以及230，以及位于道路210、220以及230之间的道路外地点Poff。描绘出以道路外地点Poff为圆心且可以不断扩大的圆。圆的初始半径为r0，如果圆没有与任何道路相交，则增加圆的半径以描绘出更大的圆。
当圆的半径为r1时，在道路210以及220上产生三个交点B1，对交点B1至道路外地点Poff之间的直线段进行关于障碍物的检查。在此情况下，三个交点B1均被河流202所阻碍，所以三个交点B1均不能被选择。然后增加圆的半径以描绘一更大的圆。
当圆的半径增加到r2时，产生多个交点以作为备选地点。如图2所示，在道路210以及220上的交点B2被阻碍了，所以将他们自备选地点中消除。另一方面，发现交点P2没有被阻碍，所以选择交点P2作为道路上地点用于进一步的路径计划。自道路外地点Poff至交点P2的直线段的距离等于半径r2。接下来不需要进一步扩大圆来进一步的搜寻了，因为进一步搜寻的地点至道路外地点Poff的距离不会比半径r2更短。
图3为根据本发明的道路选择方法的流程图。算法是基于不断扩大的圆以及所考虑的障碍物。在步骤301中，获得道路外地点Poff，且道路外地点Poff位于没有道路交叉的位置。道路外地点可由使用者输入或是自数据库中选择。道路外地点Poff作为所描绘的圆的圆心，且半径由初始值设置。在步骤303中，描绘以道路外地点Poff为圆心的圆。在步骤305中，确定圆是否与一条或多条道路相交于一个或多个交点。如果没有产生交点，进行步骤307，在步骤307中，利用步长值(step value)增加半径。在步骤309中，增加后的半径与一上限值进行比较。如果增加后的半径超过上限值，则在步骤311中取消道路选择方法，并报告无效的道路外地点Poff。相反的，如果增加后的半径没有超过上限值，则重复步骤303，以描绘另一个圆从而找到交点。半径的初始值以及步长值可以基于一标准而程序化，此标准可以由反复试验而得出。举例来说，步长值可以是5米或是10米，而初始值可以是20米。上限值可以基于性能的标准而程序化。举例来说，如果上限值设置为500米，如果在以500米为半径的圆中没有发现有效的道路上地点，则道路选择方法可以认为失败了。
除此之外，如果在步骤305中找到一个或多个交点，则自交点至道路外地点形成对应直线段。在步骤313中，在地图上确定直线段是否被障碍物所阻碍。如果所有的直线段均被阻碍了，流程回到步骤307以及后续的步骤309、303以及311。
在步骤315中，如果直线段之一没有被阻碍，则选择对应的交点作为道路上地点。举例来说，图2中在由以r2为半径的圆与道路所产生的交点中，交点P2与道路外地点Poff之间的直线段没有被阻碍。这样一来，选择交点P2为道路上地点。在某些情况下，有可能同时自多个没有被阻碍的直线段中找到多于一个的交点。在这种情况下，自交点至目的地的距离被认为是选择道路上地点的参考。可以直观的想到，交点中至目的地距离最短的交点被认为是第一选择。基于所选择的道路上地点，可以进行进一步的路径计划。
图4为在地图400上执行路径计划的实施例的示意图。起始点以及目的地对于路径计划而言是基本组成部分，且需要根据需求包括一个或多个中间地点。在图4中，通过道路410上的起始点PS、中间地点PM以及目的地PD形成路径(阴影部分)。当输入一道路外地点IS时，通过上述算法可以找出起始点PS。类似的，中间地点PM以及目的地PD可以基于同样的算法而确定。当出现道路外地点IM，且被指定包括于路径计划中，则通过半径为rM的圆找到中间地点PM。其它交点PB也可能具有至道路外地点IM的较短的距离，但是由于其它交点PB至道路外地点IM的直线段被障碍物所阻碍，所以没有被选择。换句话说，对于道路外地点IM而言，中间地点PM与道路外地点IM之间的直线段，是没有被阻碍的路径中最短的。当出现道路外地点ID，并被指定为目的地时，则利用不断扩大的圆搜寻道路外地点ID附近的道路上地点。在这种情况下，利用以rD为半径的圆发现目的地PD没有被阻碍，因此，地点PD则被选择作为目的地用以进行路径计划。
图5为在地图500上进行道路选择的另一实施例的示意图。基于道路外地点Poff，分别在道路510、520以及530上获得三个备选地点P1、P2以及P3。尽管交点PB具有至道路外地点Poff的最短距离，但是却被河流102阻碍，所以不能用于进一步的路径计划。道路外地点Poff至备选地点P1、P2以及P3的距离分别为D1、D2以及D3。因为备选地点P1至道路外地点Poff的距离在三个距离D1、D2以及D3中最短，备选地点P1会被选择作为起始点用于图4中的路径计划。然而，如果目的地离道路530最近，则最好选择备选地点P3作为起始点用于图4中的路径计划。换句话说，选择道路上地点取决于至目的地的距离，以此可以确定最优化路径。
众所周知，地图上道路外的区域可能是不能被穿过的。可以预先在地图上定义障碍物，例如河流、建筑物、湖泊、公园、山脉以及不能穿越的物体。当出现道路外地点时，可以利用上述算法有效的搜寻一个或多个道路上地点，以便路径计划能够更精确。

Claims (10)

1.一种应用于导航装置的道路选择方法，其特征在于，所述方法包括：
在地图上获得道路外地点；
选择道路上地点，其中所述道路上地点与所述道路外地点之间没有障碍物；以及
基于所述道路上地点执行路径计划。
2.根据权利要求1所述的应用于导航装置的道路选择方法，其特征在于，所述方法进一步包括在所述地图上将河流、建筑物以及不可穿越的物体定义为障碍物。
3.根据权利要求1所述的应用于导航装置的道路选择方法，其特征在于，选择所述道路上地点的步骤包括：
在所述地图上描绘圆，其中所述圆的半径为初始值且圆心为所述道路外地点；
确定所述圆是否与一条或多条道路形成一个或多个交点；以及
如果没有产生交点，增加所述半径并以所述圆增加后的半径重复所述描绘圆的步骤。
4.根据权利要求3所述的应用于导航装置的道路选择方法，其特征在于，选择所述道路上地点的步骤进一步包括：
如果所述圆增加后的半径超过上限值，所述道路选择方法取消，并所述道路外地点报告为无效。
5.根据权利要求4所述的应用于导航装置的道路选择方法，其特征在于，所述初始值以及所述半径的增加是基于试验的标准而可程序化的，且所述上限值是基于性能标准而可程序化的。
6.根据权利要求3所述的应用于导航装置的道路选择方法，其特征在于，选择所述道路上地点的步骤进一步包括：
如果在所述圆上获得一个或多个交点，形成自所述一个或多个交点至所述道路外地点的一个或多个直线段；
确定所述一个或多个直线段在所述地图上是否被障碍物所阻碍；以及
如果所有的所述一个或多个直线段均被阻碍了，增加所述半径并以所述圆增加后的半径重复描绘圆的步骤。
7.根据权利要求6所述的应用于导航装置的道路选择方法，其特征在于，选择所述道路上地点的步骤进一步包括：
如果所述一个或多个直线段中之一没有被阻碍，选择对应的交点作为所述道路上地点。
8.根据权利要求1所述的应用于导航装置的道路选择方法，其特征在于，路径计划的步骤包括：
指定所述道路上地点为起始地；以及
产生自所述道路上地点至目的地的路径。
9.根据权利要求1所述的应用于导航装置的道路选择方法，其特征在于，路径计划的步骤包括：
指定所述道路上地点为目的地；以及
产生自起始地至所述道路上地点的路径。
10.根据权利要求1所述的应用于导航装置的道路选择方法，其特征在于，路径计划的步骤包括：
指定所述道路上地点为中间地点；以及
产生自起始地通过所述中间地点至目的地的路径。
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