CN102278993A - 车载导航装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种车载导航方法，包括以下步骤：从卫星定位处理器接收车辆当前位置信息，若无卫星信号则连接网络通讯单元接收车辆当前位置信息；根据车辆当前位置、地图信息及目的地生成规划路径；判断该车辆当前位置与规划路径前方最近路径分叉点的距离是否小于预先设定的距离，若不小于则返回接收车辆当前位置信息的步骤；方向感测单元及高度感测单元感测并记录车辆行驶方向及高度变化；比对该方向及高度变化信息与正确路径的方向及高度信息是否相同，若不相同则发出警告讯息。本发明还提供一种车载导航装置。本发明可提供关键与实时性的路径方向及高度变化判断，避免驾驶人在关键性的路径分叉点驾驶至错误的路径。

Description

车载导航装置及方法
技术领域
本发明涉及一种导航装置及方法，尤其是涉及一种车载导航装置及方法。
背景技术
随着科技的不断创新进步，于车上安装GPS(Global PositioningSystem，全球定位系统)导航装置已经成为一般驾驶人的习惯之一。GPS导航装置接收太空中GPS定位卫星发射的卫星信号，并根据该卫星信号将车辆的实时位置显示于该导航装置的导航软件中，实现行车路途的导航功能。但是由于GPS导航是通过多个卫星所发射的信号来定位出驾驶人当前所在的地理位置(通常以经度和纬度来表示)，因此若遇到卫星信号接收不佳的状况时(例如天气恶劣、山谷中或道路上方有高架道路时)，则将使得GPS导航装置暂时失效而无法对驾驶人提供准确的导航信息。
传统的GPS导航装置在遇到没有卫星信号时，例如当驾驶人驾驶于多层的高架道路中的第二层道路时，因为车辆上方尚有其它的高架道路阻挡了GPS导航装置接收卫星的定位信号，所以GPS导航装置中的导航画面显示出无法规划接下来的车辆行驶路径。若是遇到车辆行驶路径前方分叉点同时存在往上的上层高架道路及往下的下层平面道路，驾驶人只能猜测驾驶至其中一路径，但往往可能会遇到驾驶至错误路径的窘境。
除此以外，一般GPS导航装置的导航软件更提供一种预先告知驾驶人于规划的路径中，多少距离内需要改变当前驾驶的路径的提示功能。然而，驾驶人常会去观察导航屏幕上的路径指示方向，这样会造成有些许时段未去注意即时路况。或是听真人模拟语音提示虽然可以避免视线离开车辆的前方，但是这些功能都是预先告知规划路径的方向，而且若驾驶人选择了错误路径，导航装置要接收到GPS卫星信号并经过处理后再提醒驾驶人，无法即刻达到提醒驾驶人的功能。甚至遇到该装置无法接收到GPS卫星信号时，可能会造成驾驶人一直观看GPS导航装置的导航画面，也无法得知导航的规划路径，需要等到导航装置接收到新的GPS位置坐标，才会发出当前行驶路径与预先规划路径不符合的警示通知。如此不但造成车辆行驶的危险性并且可能造成驾驶至错误路径，造成更多的油料、时间浪费。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种车载导航装置，其在无法接收到卫星信号时也能记录行驶方向及高度变化，从而判断行驶路径是否与规划路径相同，并在行驶至错误路径时及时发出警告。
鉴于以上内容，还有必要提供一种车载导航方法，其在无法接收到卫星信号时也能记录行驶方向及高度变化，从而判断行驶路径是否与规划路径相同，并在行驶至错误路径时及时发出警告。
所述车载导航装置，包括全球定位系统、喇叭单元、微处理器、方向感测单元及高度感测单元。该微处理器用于当全球定位系统获取的车辆当前位置与所规划的行驶路径前方的最近路径分叉点的距离小于预先设定的距离时，启动方向感测单元及高度感测单元；所述方向感测单元，用于在车辆行驶过程中感测车辆的行驶方向变化；所述高度感测单元，用于在车辆行驶过程中感测车辆的行驶高度变化；所述微处理器还用于比对上述感测到的行驶方向变化信息及高度变化信息是否与在该最近路径分叉点应选择的正确路径的方向及高度信息相同；及所述微处理器还用于当感测到的行驶方向变化信息及高度变化信息与在该最近路径分叉点应选择的正确路径的方向及高度信息不相同时，触发喇叭单元报警。
所述车载导航方法，包括以下步骤：接收步骤：从卫星定位处理器接收车辆当前位置信息，若无卫星信号则连接网络通讯单元接收车辆当前位置信息；显示步骤：显示根据车辆当前位置、地图信息及目的地所生成的规划路径，该规划路径包括在经过每一路径分叉点时的应选择的正确路径的方向及高度信息；判断步骤：判断该车辆当前位置与规划路径前方最近路径分叉点的距离是否小于预先设定的距离，若该车辆当前位置与规划路径前方最近路径分叉点的距离不小于预先设定的距离，则返回接收步骤，否则进入感测步骤；感测步骤：方向感测单元感测车辆的行驶方向变化，高度感测单元感测车辆的行驶高度变化；及比对步骤：比对上述感测到的行驶方向变化信息及行驶高度变化信息是否与在该最近路径分叉点应选择的正确路径的方向及高度信息相同，若比对后的结果不相同，则发出警告讯息。
相较于现有技术，所述的车载导航装置及方法，具有处理在具有平面道路及高架道路或地下道时的导航功能，甚至在导航的路径分叉点万一遇到没有GPS卫星信号时，更可以提供关键与实时性的路径方向及高度变化判断，并在驾驶人选择了错误路径时及时发出警告，避免驾驶人在关键性的路径分叉点驾驶至错误的路径。
附图说明
图1是本发明车载导航装置较佳实施例的架构图。
图2是本发明车载导航方法较佳实施例的流程图。
主要元件符号说明
  车载导航装置   1
  全球定位系统   2
  卫星定位天线单元   10
  卫星定位处理器   20
  方向感测单元   30
  高度感测单元   40
  微处理器   50
  地图库单元   60
  显示单元   70
  喇叭单元   80
  网络通讯单元   90
  总线   100
具体实施方式
如图1所示，是本发明车载导航装置较佳实施例的架构图。该车载导航装置1包括全球定位系统2、方向感测单元30、高度感测单元40、微处理器50、地图库单元60、显示单元70、喇叭单元80及网络通讯单元90，并且微处理器50通过总线100与上述各元件连接。该全球定位系统2包括卫星定位天线单元10、卫星定位处理器20。
所述卫星定位天线单元10通过与GPS定位卫星通信，接收太空中至少四颗GPS定位卫星发射的卫星信号，并将该信号传送至卫星定位处理器20。
所述卫星定位处理器20根据从卫星定位天线单元10接收到的卫星信号的传播速度及其传播时间计算出车辆与GPS定位卫星的距离D，再根据已知GPS定位卫星位置(X0，Y0，Z0)通过空间距离计算公式
Figure GDA0000022173610000041
得出车辆当前位置信息(X，Y，Z)，并将该车辆当前位置信息传送至微处理器50。
一般状况下，微处理器50可根据卫星定位处理器20传送过来的车辆当前位置信息对车辆进行导航。但遇到例如天气恶劣、山谷中或道路上方有高架道路等致使卫星信号接收不佳的状况时，微处理器50无法从卫星定位处理器20接收到准确的车辆当前位置信息。此时微处理器50通过网络通讯单元90利用移动电话信号基站及Wi-Fi定位技术来做位置定位，从而获取车辆当前位置信息。
所述地图库单元60包括地图数据库，用以提供如道路、景点、加油站等重要目标点的各种地理形式的地图信息。其中，该地图信息除了提供车辆当前位置附近道路、景点等的经纬度信息外，更包括其海拔高度信息。地图库单元60连接于微处理器50，可将地图数据库内的该地图信息传送至微处理器50。然而，因为目前网络上的电子地图数据库也相当容易通过网络取得，加上有随时增加、变更地理信息的弹性，也提供给地图库单元60另一种地图信息的来源。若是所述车载导航装置1使用网络上的电子地图数据库，则需通过网络通讯单元90来连接置放于Ineternet上的电子地图数据库，由于目前网络电子地图数据库已广泛运用于移动电话，其详细组成及运作不另详述。
所述微处理器50还用于根据接收到的该车辆当前位置信息与地图信息，结合驾驶人欲到达的目的地，生成规划路径，并将该规划路径信息传送至显示单元70。该规划路径还包括在经过每一路径分叉点时的应选择的正确路径的方向及高度信息。
所述微处理器50还用于计算该车辆当前位置与规划路径前方最近分叉点的距离是否小于预先设定的距离。若该距离小于预先设定的距离，则判断该车辆当前位置接近分叉点。若该距离不小于预先设定的距离，则判断该车辆当前位置未接近分叉点。
所述微处理器50还用于启动方向感测单元30及高度感测单元40。
所述方向感测单元30用以感测车辆行驶方向的改变，记录方向变化信息。在此实施例中，该方向感测单元30可利用地磁场来实时感测在车辆当前位置上该车辆行进方向相对于北极的方位角度。通过计算出在预设时间间隔的两个位置上车辆行进方向相对于北极的方位角度，即可推算出车辆是否有变换行驶的方向。即使是在无法接收到GPS卫星信号时，该方向感测单元30也可以正常工作，提供关键与实时性的行驶方向变化判断，避免驾驶人在关键性的路径分叉点驾驶至错误的路径。具体实施上，该方向感测单元30可为机械式的陀螺仪(gyro)，或为数字式的电子罗盘。
所述高度感测单元40用以感测车辆行驶高度的改变，记录高度变化信息。在此实施例中，该高度感测单元40通过测量由于重力引起的加速度，可以计算出车辆行进方向相对于水平面的倾斜角度。通过计算出在预设时间间隔的两个位置上车辆行进方向相对于水平面的倾斜角度，即可推算出车辆是否有变换行驶的高度。即使是在无法接收到GPS卫星信号时，该高度感测单元40也可以正常工作，提供关键与实时性的行驶高度变化判断，避免驾驶人在关键性的路径分叉点驾驶至错误的路径。例如遇到车辆行驶路径前方同时存在往上的上层高架道路及往下的下层平面道路，则可判断驾驶人选择的路径是否正确。具体实施上，该高度感测单元40可为加速度传感器(G-sensor)。
所述微处理器50还用于比对该记录的方向变化信息及高度变化信息与在该最近路径分叉点应选择的正确路径的方向及高度信息是否相同。若比对后的结果不相同，则发出警告讯息至喇叭单元80进行驾驶路径错误的语音提示。若比对后的结果相同，则不进行提示，继续进行导航。
所述微处理器50还用于判断车辆当前位置是否已通过规划路径的该最近路径分叉点。若已通过该最近路径分叉点则控制方向感测单元30及高度感测单元40停止感测及记录。若未通过则方向感测单元30及高度感测单元40继续进行感测及记录。
如图2所示，是本发明车载导航方法较佳实施例的流程图。
步骤S10，卫星定位天线单元10通过与GPS定位卫星通信，接收太空中至少四颗GPS定位卫星发射的卫星信号，并将该信号传送至卫星定位处理器20。卫星定位处理器20根据从卫星定位天线单元10接收到的卫星信号的传播速度及其传播时间计算出车辆与GPS定位卫星的距离D，再根据已知GPS定位卫星车辆当前位置(X0，Y0，Z0)通过空间距离计算公式
Figure GDA0000022173610000061
得出车辆当前位置信息(X，Y，Z)，并将该车辆当前位置信息传送至微处理器50。若无卫星信号时微处理器50则通过网络通讯单元90，利用移动电话信号基站及Wi-Fi定位技术来做位置定位，从而接收车辆当前位置信息。
步骤S11，地图库单元60读取车辆当前位置附近的地图信息并将该地图信息传送至微处理器50。地图库单元60包括地图数据库，从该地图数据库中读取地图信息。其中，该地图信息除了提供车辆当前位置附近道路、景点等的经纬度信息外，更包括海拔高度信息。然而，因为目前网络上的电子地图数据库也相当容易通过网络取得，加上有随时增加、变更地理信息的弹性，也提供给地图库单元60另一种地图数据库的来源，若是该车载导航装置1使用网络上的电子地图数据库，则需通过网络通讯单元90来连接置放于Ineternet上的电子地图数据库。
步骤S12，微处理器50根据接收到的该车辆当前位置信息与地图信息，结合驾驶人欲到达的目的地，生成规划路径，并将该规划路径显示在显示单元70。该规划路径还包括在经过每一路径分叉点时的应选择的正确路径的方向及高度信息。
步骤S13，微处理器50计算该车辆当前位置与规划路径前方最近分叉点的距离是否小于预先设定的距离。若该距离小于预先设定的距离，则判断该车辆当前位置接近分叉点，执行步骤S14，否则判断车辆当前位置未接近分叉点，返回执行步骤S10。
步骤S14，微处理器50启动方向感测单元30及高度感测单元40。
步骤S15，方向感测单元30利用地磁场实时感测在车辆当前位置上该车辆行进方向相对于北极的方位角度，并通过计算出在预设时间间隔的两个位置上车辆行进方向相对于北极的方位角度，推算出车辆是否有变换行驶的方向，记录方向变化信息。高度感测单元40通过测量由于重力引起的加速度，计算出车辆行进方向相对于水平面的倾斜角度，并通过计算出在预设时间间隔的两个位置上车辆行进方向相对于水平面的倾斜角度，推算出车辆是否有变换行驶的高度，记录高度变化信息。
步骤S16，微处理器50读取该方向变化信息及高度变化信息，比对该方向变化信息及高度变化信息的记录与在该最近路径分叉点应选择的正确路径的方向及高度信息是否相同。若比对后的结果不相同，则执行步骤S17，发出警告讯息至喇叭单元80进行驾驶路径错误的语音提示。若比对后的结果相同，执行步骤S18。
步骤S18，微处理器50判断车辆当前位置是否已通过规划路径的该最近路径分叉点，若已通过该最近路径分叉点则执行步骤S19，若未通过则返回执行步骤S15。
步骤S19，方向感测单元30及高度感测单元40停止感测及记录。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种车载导航装置，包括微处理器，及与该微处理器相连接的全球定位系统、喇叭单元，其特征在于，所述车载导航装置还包括方向感测单元及高度感测单元，其中：
所述微处理器用于当全球定位系统获取的车辆当前位置与所规划的行驶路径前方的最近路径分叉点的距离小于预先设定的距离时，启动方向感测单元及高度感测单元；
所述方向感测单元，用于在车辆行驶过程中感测车辆的行驶方向变化；
所述高度感测单元，用于在车辆行驶过程中感测车辆的行驶高度变化；
所述微处理器还用于比对上述感测到的行驶方向变化信息及高度变化信息是否与在该最近路径分叉点应选择的正确路径的方向及高度信息相同；及
所述微处理器还用于当感测到的行驶方向变化信息及高度变化信息与在该最近路径分叉点应选择的正确路径的方向及高度信息不相同时，触发喇叭单元报警。
2.如权利要求1所述的车载导航装置，其特征在于，所述方向感测单元利用地磁场实时感测车辆行进方向相对于北极的方位角度，并通过计算出车辆在预设时间间隔的两个位置上的行进方向相对于北极的方位角度，推算出车辆是否有变换行驶方向；所述高度感测单元通过测量由于重力引起的加速度，计算车辆行进方向相对于水平面的倾斜角度，并通过计算出车辆在预设时间间隔的两个位置上的行进方向相对于水平面的倾斜角度，推算出车辆是否有变换行驶高度。
3.如权利要求1所述的车载导航装置，其特征在于，所述方向感测单元为机械式的陀螺仪或为数字式的电子罗盘，所述高度感测单元为加速度传感器。
4.如权利要求1所述的车载导航装置，其特征在于，所述车载导航装置还包括网络通讯单元，该车载导航装置通过自带的地图库单元或该网络通讯单元连接网络电子地图数据库读取地图信息，在无卫星信号时通过该网络通讯单元接收车辆当前位置信息。
5.如权利要求1所述的车载导航装置，其特征在于，所述微处理器还用于当感测到的变换行驶方向信息及变换行驶高度信息与在该最近路径分叉点应选择的正确路径的方向及高度信息相同时，继续判断车辆当前位置是否已经通过该最近路径分叉点；及
若车辆当前位置已经通过该最近路径分叉点，该微处理器控制所述方向感测单元及高度感测单元停止感测。
6.一种车载导航方法，其特征在于，该方法包括步骤：
接收步骤：从卫星定位处理器接收车辆当前位置信息，若无卫星信号则连接网络通讯单元接收车辆当前位置信息；
显示步骤：显示根据车辆当前位置、地图信息及目的地所生成的规划路径，该规划路径包括在经过每一个路径分叉点时应选择的正确路径的方向及高度信息；
判断步骤：判断该车辆当前位置与规划路径前方最近路径分叉点的距离是否小于预先设定的距离，若该车辆当前位置与规划路径前方最近路径分叉点的距离小于预先设定的距离，进入感测步骤，否则返回接收步骤；
感测步骤：方向感测单元感测车辆的行驶方向变化，高度感测单元感测车辆的行驶高度变化；及
比对步骤：比对上述感测到的行驶方向变化信息及行驶高度变化信息是否与在该最近路径分叉点应选择的正确路径的方向及高度信息相同，若比对后的结果不相同，则发出警告讯息。
7.如权利要求6所述的车载导航方法，其特征在于，该方法还包括步骤：
当比对步骤的比对结果相同时，判断车辆当前位置是否已经通过该最近路径分叉点；
若已经通过该最近路径分叉点，控制所述方向感测单元及高度感测单元停止感测及记录；
若还没有通过该最近路径分叉点，则返回感测步骤。
8.如权利要求6所述的车载导航方法，其特征在于，所述方向感测单元利用地磁场实时感测车辆行进方向相对于北极的方位角度，并通过计算出在预设时间间隔的两个位置上车辆行进方向相对于北极的方位角度，推算出车辆是否有变换行驶的方向。
9.如权利要求6所述的车载导航方法，其特征在于，所述高度感测单元通过测量由于重力引起的加速度，计算车辆行进方向相对于水平面的倾斜角度，并通过计算出在预设时间间隔的两个位置上车辆行进方向相对于水平面的倾斜角度，推算出车辆是否有变换行驶的高度。
10.如权利要求6所述的车载导航方法，其特征在于，所述方向感测单元为机械式的陀螺仪或为数字式的电子罗盘，所述高度感测单元为加速度传感器。
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