CN103245351A - 可弹性调整路径规划的导航方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可弹性调整路径规划的导航方法及其装置，该方法应用于一导航装置上，该导航装置会先通过卫星定位模块，取得当前的车辆位置和车速，继而，其会自一地图数据库中读取对应的地图，并将邻近车辆位置的范围，设为特定区域范围后，再自一交通标志数据库中读取该特定区域范围中，所有交通标志的相关标志特征(如：标志变换时间)，又，导航装置会规划出多条行车路径，并依据当前车速及交通标志的相关标志特征，分别计算各该行车路径的总行车时间，最后，自该等行车路径中，选择总行车时间最短的行车路径作为最佳的导航路线。如此，导航装置便能事先判断出路途上的红绿灯或平交道指示灯的状态，而适时地调整导航路径。

Description

可弹性调整路径规划的导航方法及其装置

技术领域

本发明涉及导航方法及其装置，尤其涉及一种能针对车辆行进过程中，所会遇到的交通标志的状态，进行评估，并适时将导航路径调整为最短行车时间的导航方法与包括前述导航方法的导航装置。

背景技术

自1994年美国政府建构完成全球卫星定位系统(Global Positioning System，简称GPS)后，由于GPS几乎涵盖了全球地区，且具有准确的定位、测速与高精度的时间标准等特性，因此，能够满足全球任何地方的使用者，对于连续定位三维位置、三维运动与时间的需求，时至今日，GPS已成为汽车导航装置或行人导航装置中最广为应用的系统。而随着网络技术的高度发展，与电子产业的精进，应用GPS的导航系统已非纯粹仅设置于导航装置上，而能够应用于笔记型计算机、行动电话、个人数字助理(PDA)...等多款电子产品上，所以，为能争食相关导航系统的市场大饼，各家业者莫不努力针对原有导航系统的操作方式、显示接口或运算方法进行改良研发，以期在市场中占有一席之地。

据查，使用者对于导航系统最关注的功能，即是导航系统能否在出发地与目的地之间，规划出一条最佳路径，以供使用者能快速且无障碍地到达目的地，一般而言，目前导航系统所规划最佳路径的方法，通常是两地(即出发地与目的地)之间的行驶最短距离，即，导航系统会根据两地间可行驶的道路(如：省道、高速公路、桥梁...等)，规划出一条距离最短的路径，例如：Dijkstra算法(单源最短路径)、Floyd-Warshall算法...等，然而，由于部份道路的行驶速度会有限制，例如：市区的最高速限为50公里/小时、高架道路的最高速限为60公里/小时、高速公路的最高速限为110公里/小时...等，因此，受到行车速限的影响，距离最短的路径并不一定是最佳路径，甚至可能会花费较多的行车时间，不符合使用者的需求，所以，从业人员为能解决前述问题，特别考虑各个路段的最高行车速限或平均行车速限，设计出一种能计算行车时间的导航方法，且能将行车时间最短的路径作为最佳路径，例如：当导航系统计算出有多条路径能到达目的地时，若途中会经过快速道路或高架道路等具有较高行车速限的道路时，则导航系统会引导车辆行走前述道路，以缩短行车时间。

承上，虽然将道路的行车速限作为计算最佳路径的条件之一，理论上能供车辆保持较高的车速，以快速地抵达目的地，但实际上，由于多数的道路上均设有交通标志(如：红绿灯、平交道指示灯...等)，使得车辆不得不在红灯或火车经过时暂停下来，而延长了行车时间，此外，部份路段因车辆流量大，导致其红绿灯的数目不仅较多，甚至红灯时间亦会较长(如：99秒)，造成车辆的行车时间大幅增加，而在遇到前述的情况时，导航装置并不会重新规划行车路线，令使用者仅能枯等交通标志的状态改变，进而降低了导航系统所能带来的便利性。所以，如何针对前述的缺点，设计出一种崭新的导航方法，而能在行车的过程中，弹性地规划出一条最佳路径，并确实地缩减车辆的行车时间，即成为现今众多相关业者亟思解决的一大课题。

发明内容

鉴于已知的导航方法(如：两地间的最短距离、两地间的平均/最高速限)仍会与实际上的行车时间有所误差，且在行车过程中，并不会适时地调整路径，因此，发明人经过长久努力研究与实验，终于开发设计出本发明一种可弹性调整路径规划之导航方法及其装置，以期藉由本发明的问世，能提供一种更为便利的导航方法，进而能有效解决前述问题。

本发明目的之一，是提供一种可弹性调整路径规划的导航方法，主要能根据车辆行经的路途中，各种交通标志的实时状态，而适当地调整导航路径，以缩短车辆到达目的地的行车时间，该方法应用于一导航装置上，首先，导航装置会通过自身的卫星定位模块(如：GPS)，取得当前车辆的位置与车速，继而，其会从一地图数据库中，读取当前位置的地图，并将距离当前位置之一预定距离的范围，设为特定区域范围后，再由一交通标志数据库中读取该特定区域范围中，所有对应的交通标志讯息，并根据当前的车速行驶至各个交通标志时，各个交通标志的对应状态(如：红灯、绿灯)，规划出一条总行车时间最短的行车路径，这样，使用者在驾驶的过程中，便能顺利地避开红灯或火车经过的路段，大幅缩短使用者在开车上的总行车时间。

本发明的另一目的，是提供一种可弹性调整路径规划的导航装置，该导航装置包括一卫星定位模块、一显示屏、一储存单元与一中央处理单元，其中该中央处理单元分别与卫星定位模块、显示屏及储存单元相连接，以能接收卫星定位模块及储存单元传来的讯息，与传送讯息至卫星定位模块、显示屏及储存单元，另，该卫星定位模块能取得当前的位置信息和车速信息，该储存单元则储存有地图数据库及交通标志数据库，该中央处理单元能够执行前述的导航方法，令使用者能藉由该导行装置，而选择总行车时间最短的行车路径。

为便于对本发明目的、技术特征及其功效，做更进一步的认识与了解，兹举实施例配合图式，详细说明如下：

附图说明

第1图为本发明导航装置的硬件模块图；

第2图为本发明导航方法的流程图；

第3A图为R1的导航路线示意图；

第3B图为R2的导航路线示意图；及

第3C图为R3的导航路线示意图。

【主要组件符号说明】

导航装置                               ......1

中央处理单元                           ......10

卫星定位模块                       ......12

显示屏                             ......14

储存单元                           ......16

地图数据库                         ......161

地图                               ......1611

交通标志数据库                     ......163

交通标志讯息                       ......1631

输入单元                           ......18

具体实施方式

发明人在长期研发及设计中，发现已知的导航方法均无法在行车的过程中，根据实际的交通标志状态，而适当地调整导航路线，造成使用者在行经具有多个交通标志的路段时，可能会因交通标志的阻挡而延长了行车时间。由于交通标志的状态变化，通常是政府相关部门制定变换时间的数据表后，再由计算机依据对应的数据表自动控制变换状态，发明人则根据前述的既有资料，设计出一种能够依照交通标志的状态变化，而弹性地调整导航路线的方法。

请参阅图1，本发明可弹性调整路径规划的导航方法及其装置，为应用于一导航装置1上，在本发明一较佳实施例中，该导航装置1设有一中央处理单元10、一卫星定位模块12(如：全球定位系统(Global Positioning System)、格洛纳斯系统(GLONASS)、北斗导航系统...等)、一显示屏14、一储存单元16及一输入单元18，其中本发明第1图虽绘制出显示屏14与输入单元18，但仅为方便说明，在实际生产上，业者能将该输入单元18设计为按键，而分别设有显示屏14与输入单元18，或者，业者亦能够使用触控屏幕，而将显示屏14与输入单元18结合为一体，在此在先声明。请再参阅图1，该中央处理单元10分别连接至该卫星定位模块12、显示屏14、储存单元16及输入单元18，以能传送讯息至卫星定位模块12、显示屏14与储存单元16，或接收卫星定位模块12、储存单元16与输入单元18传来的讯息，使得该导航装置1能正常运行各种功能。

承上，请再参阅图1，该储存单元16储存有一地图数据库161及一交通标志数据库163，其中该地图数据库161包含有多张地图1611，每张地图分别记载有特定城市(如：台北市、台中市)或特定区域(如：美国、日本)的道路特征，例如：道路的位置或长度、单/双向道、道路类型(高架道路、快速道路、省道...等)，又，该交通标志数据库163包含多个交通标志讯息1631，且每一交通标志讯息1631分别对应一交通标志(如：红绿灯、平交道指示灯)的标志特征，例如：交通标志的座落位置、状态变化内容(如：红灯、黄灯、绿灯)与更换状态时间...等，其中该状态变化内容包括至少一停留状态(如：红灯)，并对应至一更换状态时间，举例而言，A交通标志讯息1631的内容能包括：A红绿灯位在X路段，其会在时间T1～Tn依序变换为红灯、黄灯、绿灯...等，其中红灯为停留状态，由红灯变换为绿灯所需的时间即为其对应的更换状态时间，又，在此特别强调，前述道路特征与标志特征的内容仅是本发明实施例内容，但非仅限于前述内容，业者能够在道路特征中增加道路上所具有的交通标志及其代码，而在标志特征中增加交通标志的代码，与省略交通标志的座落位置，在先声明。

请再参阅图1，当使用者预计前往甲地时，其能够启动该导航装置1，并通过该输入单元18输入甲地的地理信息，例如地名或地址，其中该地理信息会对应至一地理位置，继而，该中央处理单元10在接收到该输入单元18传来的对应甲地的地理位置的地理信息后，便会藉由卫星定位模块12取得车辆的当前位置信息，同时，还会依据甲地的地理位置而自地图数据库161中读取对应的地图1611，继而，该中央处理单元10便会在当前位置与甲地之间，规划出一条最佳路径，并显示于显示屏14上，以引导使用者遵行该最佳路径前往甲地，之后，当使用者开始行驶车辆时，该中央处理单元10便会开始执行本发明的导航方法如下，请参阅图2所示：

(201)通过卫星定位模块12取得车辆的位置信息和车速信息；

(202)自该地图数据库161中读取对应当前的位置信息的地图1611及该地图1611所对应的道路特征；

(203)将与当前的位置信息相距一预定距离的范围，设为特定区域范围；

(204)自该交通标志数据库163中读取该特定区域范围中，所有对应的交通标志讯息1631；

(205)根据当前的位置信息、特定区域范围与对应地图1611的道路特征，规划出多条行车路径；

(206)依据当前车速及各该行车路径所对应的交通标志讯息1631内的标志特征，分别计算各该行车路径的总行车时间；及

(207)自该等行车路径中，选择总行车时间最短的行车路径，并显示于该显示屏14上。

为能详细说明前述导航方法的每一个步骤，请再参阅图1及图2所示，首先，中央处理单元10会先通过该卫星定位模块12持续接收卫星讯号，并读取卫星讯号的内容，例如：车辆的经、纬度与高度数据，及车辆当下的行驶速度，而取得车辆当前的位置信息和车速信息(步骤(201))，又，如中央处理单元10所接收到的位置信息为经度L1，纬度L2，高度L3，且前述的位置信息为台北市承德路一段，则中央处理单元10会自地图数据库161中读取对应的地图1611及其对应的道路特征(步骤(202))，并在显示屏14上显示出来，令使用者能查看到邻近台北市承德路一段的地图1611，且得知即将行经的交叉路口或巷弄，如此，使用者在经过交叉路口时，便能提早减速通行，或是因导航指示需转弯而提早行驶至外线车道。

另，请再参阅图1及图2所示，中央处理单元10在读取对应当前的位置信息的地图1611后，会将与车辆当前的所在位置相距一预定距离的范围，设为特定区域范围(步骤(203))，例如：以车辆当下的所在位置作为圆心，以一预定距离作为半径，如：500公尺，使得邻近该车辆位置距离500公尺的范围，被设为一个特定区域范围，继而，该中央处理单元10会自该交通标志数据库163中，读取该特定区域范围中所有对应的交通标志讯息1631(步骤(204))，如此，该中央处理单元10便能够得知该特定区域范围各个路段上的交通标志的标志特征，例如：交通标志的座落位置及在后续时间(如：T1～Tn)中的状态变化(如：红灯、黄灯、绿灯...等)，同时，前述状态变化内容能够包括至少一停留状态(如：红灯)，又，该中央处理单元10会根据车辆当前的所在位置、特定区域范围及对应地图1611的道路特征等内容，规划出多条行车路径(步骤(205))，如图3A～3C所示，假设中央处理单元10已规划出R1、R2、R3等三条路线，其中图3A中，R1的行车时间为10分钟(即以R1的路径长度除以当前车速)，且会经过8个交通标志；R2的行车时间为13分钟，且会经过13个交通标志；R3的行车时间为8分钟，且会经过6个交通标志，然后，中央处理单元10会计算以当前车速分别行驶R1、R2与R3等路线，途经每个交通标志时，各个交通标志的状态为何？如R1会受到1个交通标志阻碍(如：红灯)，且其对应的更换状态时间为60秒，即当车辆行驶至停留状态的交通标志时，停留时间为60秒，则可得出一标志阻碍时间为60秒；R2不会受到交通标志阻碍；R3则会受到3个交通标志阻碍，且每个停留状态的交通标志所对应的更换状态时间为80秒，即停留时间为80秒，则可得出一标志阻碍时间为240秒；如此可知，R1的总行车时间即为行车时间10分钟加上标志阻碍时间60秒，而约为11分钟，同理，R2的总行车时间约为13分钟，R3的总行车时间约为12分钟(步骤(206))；即，R1的总行车时间最短，则中央处理单元10便会选择R1作为最佳行车路径，并显示于该显示屏14上(步骤(207))，以引导使用者行驶R1的行车路径。

在此特别强调，请再参阅图1所示，前述停留时间，也可以是车辆行驶至停留状态的交通标志时，各个交通标志所对应的剩余停留时间，例如：交通标志为红灯时，其更换状态时间为90秒，但车辆行驶至该交通标志的位置后，如该交通标志更换为红灯后已过30秒，则车辆仅需停留60秒的剩余停留时间。此外，前述的计算方式仅为方便说明，实际上，当车辆由低速提高至较高车速时，也会延长行车时间，因此，车辆遇到越多交通标志阻碍时，总行车时间便会大幅增加，而通过本发明方法，导航装置1便能事先得知车辆在经过路途上各个交通标志(红绿灯、平交道指示灯)时，该等交通标志的实时状态，以判断是否会增加车辆的行车时间？如会，则能够调整导航路线，并选择总行车时间最短的行车路径，令使用者能避开红灯或火车经过的路段，大幅缩短使用者用于开车上的总行车时间。

此外，前述实施例中，请再参阅图1所示，使用者在启动导航装置1时，导航装置1会先规划出一条最佳路径，其中该最佳路径的规划方式，包括使用两地之间的行驶最短距离，或是根据道路的行车速限计算得出，或者直接使用本发明的方法(即根据交通标志的状态变化)，但无论导航装置1一开始规划最佳路径的方式为何，本发明导航方法均能够在车辆行驶的过程中，使导航装置1能依序执行前述步骤(201)～(207)，以根据车辆行驶路程上所会经过的交通标志的状态变化，弹性地调整行车路径，并选择总行车时间最短的路径作为导航路线。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，又，本发明所主张的权利范围，并不局限于此，凡熟悉该领域技艺的技术人员，依据本发明所揭露的技术内容，可轻易联想到的等效变化，均应属未脱离本发明的保护范畴。

Claims (10)

1.一种可弹性调整路径规划的导航方法，应用于一导航装置上，该导航装置包括一中央处理单元、一卫星定位模块、一显示屏及一储存单元，其中该中央处理单元分别连接至该卫星定位模块、该显示屏及该储存单元，且该储存单元储存有一地图数据库及一交通标志数据库，该地图数据库包括多张地图及对应的道路特征，该交通标志数据库包括多个交通标志讯息，且各该交通标志讯息分别对应一交通标志的标志特征，该方法是使该中央处理单元执行下列步骤：

通过该卫星定位模块，取得当前的位置信息和车速信息；

自该地图数据库中读取对应当前的位置信息的地图及该地图对应的道路特征；

将与当前的位置信息相距一预定距离的范围，设为特定区域范围；

自该交通标志数据库中读取该特定区域范围中，所有对应的交通标志讯息；

根据当前的位置信息、特定区域范围与地图对应的道路特征，规划出多条行车路径；

依据当前的车速信息及交通标志讯息对应的该标志特征，分别计算各该行车路径的总行车时间；及

自该多条行车路径中，选择总行车时间最短的行车路径，并显示于该显示屏上。

2.如请求项1所述的导航方法，其中该道路特征包括道路的位置、长度、单/双向道与道路类型。

3.如请求项2所述的导航方法，其中该标志特征包括交通标志的座落位置、状态变化内容与更换状态时间。

4.如请求项3所述的导航方法，其中该状态变化内容包括至少一停留状态。

5.如请求项4所述的导航方法，其中该中央处理单元在计算各该行车路径的总行车时间，包括下列步骤：

依据各该行车路径于特定区域范围的路径长度，除以当前的车速信息，以计算出一行车时间；

根据当前的车速信息于对应之各该行车路径中，分别经过各该交通标志时，各该交通标志为停留状态的所有交通标志，及处于停留状态的各该交通标志所对应的一停留时间，分别计算出一标志阻碍时间；以及

依据各该行车时间及其对应的各该标志阻碍时间的总和，计算出各该总行车时间。

6.如请求项1所述的导航方法，其中该导航装置还包括一输入单元，该导航方法更包括下列步骤：

通过该输入单元接收一地理信息，且该地理信息对应于一地理位置；及

通过该卫星定位模块取得当前的位置信息，且通过该地理信息读取该地图数据库中对应的地图，并在当前位置与该地理信息所对应的该地理位置之间，规划出一条初始路径，并显示于显示屏上。

7.一种导航装置，包括：

一卫星定位模块，用以取得当前的位置信息和车速信息；

一显示屏；

一储存单元，用以储存一地图数据库及一交通标志数据库，该地图数据库包括多张地图及对应之道路特征，该交通标志数据库包括多个交通标志讯息，且各该交通标志讯息分别对应一交通标志的标志特征；及

一中央处理单元，分别连接至该卫星定位模块、该显示屏及该储存单元，该中央处理单元将与当前的位置信息相距一预定距离的范围，设为特定区域范围，且自该交通标志数据库读取该特定区域范围内所有对应的交通标志讯息，并根据当前的位置信息、特定区域范围与地图对应的道路特征，规划出多条行车路径，并依据当前的车速信息及交通标志讯息对应之该标志特征，分别计算各该行车路径的总行车时间，再自该多条行车路径中，选择总行车时间最短的行车路径，并显示于该显示屏上。

8.如请求项7所述的导航装置，其中该道路特征包括道路的位置、长度、单/双向道与道路类型。

9.如请求项8所述的导航装置，其中该标志特征包括交通标志的座落位置、状态变化内容与更换状态时间。

10.如请求项7所述的导航装置，还包括：

一输入单元，与该中央处理单元相连接，用以接收一地理信息且传送至该中央处理单元，该地理信息对应一地理位置，其中该中央处理单元通过该卫星定位模块取得当前的位置信息，且依据该地理信息读取该地图数据库中对应的地图，并在当前位置与该地理信息所对应的该地理位置之间，规划出一条初始路径，并显示于显示屏上。

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