CN104236565A - 通过监测车辆前后轮压力的地图匹配系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种利用胎压自动监测系统(TPMS)的地图匹配系统及其方法，具体公开通过检测从胎压自动监测系统接收到的前后轮胎压的变化量，判断车辆的倾斜及倾斜行驶与否，提高在高架道路等位置的地图匹配正确性的系统及其方法。基于胎压变化的地图匹配系统包括：胎压自动监测系统部，其监测前轮和后轮的胎压；胎压接收部，其从胎压自动监测系统部接收各轮的胎压；以及胎压变化检测部，其接收胎压并参照胎压变化量来判断倾斜行驶与否。本发明能够提高地图匹配正确性的优点的同时，能够获得与通过三维陀螺仪地图匹配相类似的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用胎压自动监测系统(Tire Pressure MonitoringSystem;以下简称TPMS)的地图匹配系统及其方法，尤其涉及通过监测从胎压自动监测系统接收到的前轮和后轮的压力变化量，判断车辆的倾斜情况及倾斜行驶与否，从而在高度变化的道路能够提高地图匹配正确性的系统及其方法。
背景技术
目前，为了确认车辆的当前位置和移动速度，或者为了确定移动路径而使用搭载有全球定位系统(Global Positioning System，GPS)的导航系统(Navigation System)。
车辆用导航系统接收由多个人工卫星发送的表示维度、经度及高度的电波，计算车辆的当前位置信息。然后通过将当前位置信息匹配到虚拟地图，向用户提供车辆的当前位置信息。
上述车辆用导航系统利用接收器从地球上空的GPS卫星接收预定数据，并根据接收到的所述数据计算自身的位置。
通过上述过程，车辆用导航系统在电子地图上匹配车辆的当前位置信息、至目的地的路径信息、与所述当前位置信息及路径信息相关的地图信息以及交通状况信息等并提供给用户。
地图匹配是指比较根据导航仪的位置传感器提供的数据算出的当前位置与地图数据，当车辆的当前位置不位于地图的道路上时补正使得车辆的当前位置显示在地图道路上的技术。
具体地，当车辆的位置对应到电子地图时因GPS的接收状态而可能发生误差，并且即使GPS正确地确认位置，显示在导航仪上的车辆的位置与当前车辆位置仍会因时间而产生误差。
为了改善GPS接收状态引起的误差和时间引起的误差，需要一种通过组合车辆的行驶轨迹与地图上的道路形状，使得车辆的当前位置与地图相符的地图匹配技术。
对于现有技术而言，为了向用户提供正确的地图匹配结果，当车辆行驶的道路存在多个分岔的行驶候补道路时通过判断所述多个行驶候补道路间有无高度值差异，利用三维陀螺仪(3-Dimension gyro)传感部的感测数据和从GPS卫星接收的位置数据提供地图匹配结果。
并且，现有技术利用从‘三维陀螺仪’中提取的感测数据中的一部分数据和从GPS卫星接收的位置数据计算车辆的当前位置，利用所述计算结果将车辆的位置匹配到地图数据中进行地图匹配，以区分出具有高度差异的道路，并将车辆的位置正确地显示在导航仪的画面上。
但是对于上述的现有技术方法而言，在高架道路或者地下道路、高速道路或者匝道等地点，因电子地图工作原理上的问题，很难判断出正确的位置，频繁发生位置错误的情况。
并且为了改善前述问题点，另外需要三维陀螺仪装置和道路的高度信息等数据。
即，如果要利用基于包含三维陀螺仪装置的GPS导航系统的地图匹配方法，必须向车辆增加设置三维陀螺仪感测系统及其它运算系统等。
同时因各个系统独立地构成，所以与提供正确的地图匹配的效果相比占用的空间较大，并且使购入费用上升。
并且，上述各个系统各自发挥功能，车辆驾驶者需要对各个系统进行监控，因此有碍于安全驾驶。
发明内容
技术问题
为解决上述的问题，本发明的目的为提供一种利用胎压自动监测系统(Tire Pressure Monitoring System)信号判断车辆是否在倾斜行驶，以提高地图匹配的正确性的系统及其方法。
技术方案
根据本发明一个方面，基于胎压变化的地图匹配系统包括：胎压自动监测系统部，其监测前轮和后轮的压力；胎压接收部，其从所述胎压自动监测系统部接收各轮胎的压力；胎压变化检测部，其接收各所述轮胎的压力并检测压力变化，以判断倾斜行驶与否；以及地图匹配部，其根据对所述倾斜行驶与否的判断结果，增加对候补道路的匹配概率的加权值。
胎压变化检测部在后轮压力增加时判断为在高度上升的上坡路行驶，前轮压力增加时判断为在高度下降的下坡路行驶。
胎压变化检测部包括虑车辆速度增减时发生的前后轮的压力变化的补正部。
地图匹配部在所述后轮压力增加时提高对高度上升的高架道路的匹配概率的加权值，所述前轮压力增加时提高对高度下降的地下道路的匹配概率的加权值。
地图匹配系统还包括与所述地图匹配部连接并存储地图数据的地图数据存储部。
地图匹配系统还包括：处理部，其参照由所述地图匹配部改变的候补道路的匹配概率进行地图匹配，并显示所述地图匹配结果。
所述处理部在车辆脱离地图数据中的路径时，利用位置追踪装置或航迹推算(Dead Reckoning;DR)传感器的行驶轨迹数据进行道路匹配，并输出通过所述道路匹配得到的恢复信息。
本发明另一方面的基于胎压变化的地图匹配方法包括：以本车的位置为基准从地图数据选定候补道路的步骤；基于前后轮的压力变化量判断倾斜行驶与否的步骤；在所述候补道路中检测高度变化的道路的步骤；以及根据对所述倾斜行驶与否的判断结果增加对所述候补道路的匹配概率增加加权值的步骤。
以本车的位置为基准从地图数据选定候补道路的步骤为参照包括路径、行驶方向、通行可能与否的道路属性选定候补道路。
所述在所述候补道路中检测高度变化的道路的步骤为利用所述地图数据中的高架道路及地下道路等道路属性或道路的高度值检测高度变化的道路。
所述基于胎压变化的地图匹配方法还包括：参照变化的候补道路的匹配概率进行地图匹配，并显示地图匹配结果的步骤。
所述显示地图匹配结果的步骤为在车辆脱离地图数据中的路径时利用位置追踪装置或航迹推算(Dead Reckoning;DR)传感器的行驶轨迹数据进行道路匹配，并输出通过所述道路匹配得到的恢复信息。
技术效果
本发明利用胎压自动监测系统的信号判断车辆的倾斜行驶与否，在高度变化的道路具有提高地图匹配正确性的优点。
根据本发明，具有胎压自动监测系统的车辆不安装三维陀螺仪的情况下能够获得与通过三维陀螺仪地图匹配相类似的效果。
因此在具有胎压自动监测系统的系统中，当设置有三维陀螺仪时可以替代成一般的陀螺仪，所以可以减少用于进行正确的地图匹配的系统的空间占有率，并且能够降低成本。
附图说明
图1a至图1b为说明本发明的基本原理的示意图；
图2c至图2f为根据本发明一个实施例显示在高架道路及地下道路根据前后轮的胎压变化增加地图匹配加权值的示意图；
图3为显示本发明一个实施例的系统构成图；
图4为显示本发明一个实施例的行驶道路判断方法流程图；
图5为显示说明本发明的一个实施例的示意图。
具体实施方式
参照附图及以下说明的实施例便可明确本发明的优点、特征及达成其的方法。但是，本发明并非限定于以下公开的实施例，而是以相互不同的多种形态体现，本实施例仅仅使得本发明的公开更加完整，使本发明所属技术领域的普通技术人员容易理解发明的范畴，本发明由权利要求书的范畴定义。
另外，本说明书中使用的术语用于说明实施例，并非要限定本发明。在本说明书中在句子中未特别言及的情况下单数型也包括复数型。说明书中使用的“包括(comprises)”及/或“包含的(comprising)”是指言及的构成要素、步骤、动作及/或元件不排除存在或追加一个以上的其他构成要素、步骤、动作及/或元件。以下参照附图详细说明本发明的实施例。
根据本发明一个方面的基于胎压变化的地图匹配系统，其包括：胎压自动监测系统(TPMS)部，其监测前轮和后轮的压力；胎压接收部，其从所述胎压自动监测系统部接收各轮胎的压力；胎压变化检测部，其接收所述各轮胎的压力并检测压力变化，以判断倾斜行驶与否；以及地图匹配部，其根据对所述倾斜行驶与否的判断结果增加对候补道路的匹配概率的加权值。
所述胎压变化检测部在后轮的压力增加时判断为在高度上升的上坡路行驶，前轮压力增加时判断为在高度下降的下坡路行驶。
所述胎压变化检测部包括考虑车辆速度增减时发生的前后轮的压力变化的补正部。
所述地图匹配部在所述后轮的压力增加时提高对高度上升的高架道路的匹配概率的加权值，所述前轮压力增加时提高对高度下降的地下道路的匹配概率的加权值。
所述地图匹配系统还包括与所述地图匹配部连接，并存储地图数据的地图数据存储部。
所述地图匹配系统根据被所述地图匹配部改变的候补道路的匹配概率进行地图匹配，并显示所述地图匹配结果。
所述处理部在车辆脱离地图数据的路径时利用位置追踪装置或航迹推算(Dead Reckoning;DR)传感器的行驶轨迹数据进行道路匹配，并输出通过所述道路匹配得到的恢复信息。
本发明另一方面的基于胎压变化的地图匹配方法包括：以本车的位置为基准从地图数据选定候补道路的步骤；基于前后轮的压力变化量判断倾斜行驶与否的步骤；在所述候补道路中检测高度变化的道路的步骤；以及根据对所述倾斜行驶与否的判断结果增加对所述候补道路的匹配概率的加权值的步骤。
所述以本车的位置为基准从地图数据选定候补道路的步骤是根据路径、行驶方向、通行可能与否这些道路属性选定候补道路。
所述在候补道路中检测高度变化的道路的步骤是利用所述地图数据中的高架道路及地下道路等道路属性或道路的高度值检测高度变化的道路。
所述基于胎压变化的地图匹配方法还包括参照变化的候补道路的匹配概率进行地图匹配并显示地图匹配结果的步骤。
所述显示地图匹配结果的步骤是在车辆脱离地图数据的路径时，利用位置追踪装置或航迹推算(Dead Reckoning;DR)传感器的行驶轨迹数据进行道路匹配，并输出通过所述道路匹配得到的恢复信息。
图1a至图1b为说明本发明的基本原理的示意图。
车辆行驶中，进入高架道路(上坡路)或地下道路(下坡路)时因道路的高度变化，所以车辆的前轮和后轮发生压力变化。如图1a所示，车辆进入高架道路(上坡路)时车辆的前轮压力减小、后轮压力增加。另外如图1b所示，车辆进入地下道路(下坡路)时车辆的前轮压力增加、后轮压力减小。
本发明的一个实施例中，根据倾斜行驶时车辆前后轮压力发生变化的基本原理，监测从设置在胎压自动监测系统的传感器获取的前轮和后轮的气压变化数据，从而能够判断所述车辆的倾斜行驶与否。根据一个实施例的基于监测到的车辆前后轮压力的地图匹配系统是通过胎压自动监测系统的信号判断车辆的倾斜行驶与否，从而使地图匹配更为正确的系统。
图2c至图2f为根据本发明一个实施例显示在高架道路及地下道路根据前后轮的胎压变化增加地图匹配加权值的示意图。
胎压自动监测系统(Tire Pressure Monitoring System;TPMS)是利用传感器及无线通信的安全辅助装置，其周期性地测定各轮胎的气压及温度，并将测定的各轮胎的气压及温度提供给驾驶者的系统。
在一个实施例中，利用胎压自动监测系统监测车辆的前轮和后轮的压力变化，当后轮的压力增加时增加对高架道路的匹配概率的加权值，当前轮的压力增加时增加对地下道路的匹配概率的加权值。这里所指的对匹配概率的加权值是用于与监测前后轮的压力变化前各道路的匹配概率相乘的值，监测前后轮的压力变化后道路匹配概率因所述加权值而发生改变。
如图2c所示，车辆c在道路分岔点10行驶时监测到后轮的压力增加，这时在多个候补道路11、12、13中对高架道路12及桥梁连接道路的匹配概率的加权值上升。例如，通过乘以后轮压力增加前的高架道路的匹配概率与增加的加权值，以提高向高架道路及桥梁连接路进行地图匹配的概率。
并且如图2d所示，车辆d在道路分岔点行驶时监测到所述车辆前轮的压力增加，这时在进行地图匹配时在多个候补道路15、16、17中对地下道路16的匹配概率的加权值上升。一个实施例中通过乘以前轮压力增加前的地下道路的匹配概率与增加的加权值，以提高向地下道路进行地图匹配的概率。
在一个实施例中地图匹配是在监测车辆的前后轮的压力变化后，根据被各道路的加权值改变的各道路的最终地图匹配概率为基础进行，因此可以提供更加正确的地图匹配结果。
同样如图2e所示，车辆e在道路分岔点行驶时监测到后轮的压力增加，这时在多个候补道路19、20、21中对高架道路19的匹配概率的加权值上升。例如通过乘以后轮压力增加前的高架道路及桥梁连接道路的匹配概率与增加的加权值，提高向高架道路及桥梁连接道路进行地图匹配的概率。
并且如图2f所示，车辆f在道路分岔点行驶时监测到后轮的压力增加，这时在多个候补道路22、23中对桥梁连接道路22的匹配概率的加权值上升。例如，通过乘以后轮压力增加前的高架道路及桥梁连接道路的匹配概率与增加的加权值，提高向高架道路及桥梁连接道路进行地图匹配的概率。
图3为显示本发明一个实施例的系统构成图。参照图3，本发明的一个实施例的地图匹配系统为了判断车辆是否在倾斜行驶，以提高在导航仪中进行地图匹配时该地图匹配的正确度，包括胎压自动监测系统部210、胎压接收部211、胎压变化检测部212及导航部220。
胎压自动监测系统部210通过安装于轮胎的自动检测传感器监测车辆前轮和后轮的压力。
胎压变化检测部212通过从胎压自动监测系统部210周期性地接收压力数据，检测出压力变化量，并参照检测到的压力变化量判断倾斜行驶与否。例如，胎压变化检测部212通过检测到的后轮增加的变化量来判断是在高架道路(上坡路)上行驶，胎压变化检测部212通过检测到的前轮增加的变化量来判断是在地下道路(下坡路)上行驶。
可利用上述的胎压变化检测部212对倾斜行驶与否的判断结果，对高度变化的道路更加正确和精密地进行地图匹配。
导航部220基于所述胎压变化检测部212对倾斜行驶与否的判断结果进行地图匹配。为此，导航部220包括位置信息接收部221、地图数据存储部223、地图匹配部225及处理部227。
位置信息接收部221从GPS卫星20接收由维度及经度构成的车辆当前位置的坐标值。
地图数据存储部223存储特定地形地物的位置或超短距离道路信息、符合用户要求的地理信息等导航仪运行所需的各种地图数据。
地图匹配部225参照地图数据存储部223，将从位置信息接收部221获取的车辆的当前坐标值与在所述地图数据存储部223存储的地图数据进行地图匹配。
即，地图匹配部225比较从导航仪的位置传感器获取的当前位置与地图的数据，当地图上不存在车辆的当前位置时补正使得车辆位置显示在地图的道路上。具体地，地图匹配部225利用车辆的行驶方向、道路方位、车辆的推测位置及车辆的行驶轨迹和存储在地图数据中的道路的几何形状关系判定各道路的匹配概率。之后，地图匹配部225将车辆的当前坐标值匹配到存储在地图数据存储部223的匹配概率最高的地图数据。
这时，当判断出车辆的倾斜行驶与否时，地图匹配部225根据对所述倾斜行驶与否的判断结果增加候补道路中对特定道路的匹配概率的加权值。
即，地图匹配部225根据倾斜行驶与否重新设定对各道路匹配概率的加权值，改变各道路的匹配概率。例如，地图匹配部225通过乘以判断倾斜行驶与否前道路的匹配概率与判断倾斜行驶与否后新设定的加权值，改变各道路的匹配概率。
即，地图匹配部225在地图匹配像高架道路和地下道路这种上下平行的道路时，根据倾斜行驶与否对特定道路匹配概率增加加权值，使得在平行的多个道路上可以更加精确地进行地图匹配。例如驾驶者在交叉路选择道路倾斜行驶，此时监测到后轮的压力增加，则地图匹配部225在多个候补道路中提高对高架道路匹配概率的加权值。
这时，监测到后轮的压力增加后，根据增加的加权值增加高架道路的匹配概率，使得在倾斜行驶时更加正确地进行地图匹配。
在相同的状况下监测到前轮的压力增加时，地图匹配部225提高对地下道路的匹配概率的加权值。这时，监测到前轮的压力增加后，根据增加的加权值增加地下道路的匹配概率，使得进行更加正确的地图匹配。之后，处理部227根据通过所述加权值变更的候补道路的匹配概率进行地图匹配并显示地图匹配结果。
图4为显示本发明一个实施例的行驶道路判断方法流程图。
以下，参照图4详细说明本发明另一方面的基于胎压变化的地图匹配方法。
在步骤S310中位置信息接收部221从GPS卫星20接收驾驶者设定的到目标地点的路径、行驶方向、通行可能与否等道路属性。
在步骤S320中地图匹配部225以本车的位置为基准从地图数据存储部223选定候补道路。
并且在步骤330中地图匹配部225在选定的候补道路中检测出如高架道路、地下道路及桥梁连接道路等有高度变化的道路。这时，地图匹配部225利用如高架道路、地下道路的道路属性或道路的高度值检测出高度变更道路。
在步骤S340中胎压变化检测部212监测在高度变更道路中的胎压变化。
在胎压变化检测部212检测到胎压的变化时在步骤S350中地图匹配部225设定对应于前后轮压力变化的对高度变化道路的匹配概率的加权值。此时，通过乘以检测前后轮压力变化之前各道路的匹配概率与新设定的高度变化道路的匹配概率加权值，从而改变各道路的匹配概率。
之后，处理部227根据通过设定的加权值改变的候补道路的匹配概率，通过匹配概率最高的最优链接进行地图匹配。
图5为说明本发明一个实施例的示意图。
根据本发明的优选实施例，当后轮压力增加时胎压变化检测部212判断为在上坡路行驶。这时，地图匹配部225对候补道路③(地下道路)的匹配概率增加加权值，对候补道路①和②的匹配概率减少加权值。
如果胎压检测部212检测到车辆前轮的压力增加并判断为在下坡路行驶，则地图匹配部225对高架道路①的匹配概率减少加权值,对候补道路②和③的匹配概率增加加权值。候补道路的匹配概率随上述加权值的变化而变化。
在步骤S360，处理部227进行地图匹配时参照因加权值而变化的候补道路的匹配概率，选择匹配概率最高的最优链接进行地图匹配。
另外，随着车辆的速度变化，发生前后轮的压力变化，当速度增加时后轮的压力增加、速度减小时前轮的压力增加。
通常，在交叉路上车辆的速度减小可能引起前轮的压力增加。
在从交叉路进入高度增加的高架道路时后轮的压力增加，但是因在交叉路上的速度变化引起前轮压力瞬间增加，从而可能误判车辆的倾斜情况，最终对匹配加权值带来错误的影响。
因此在本发明的另一个实施例中，在本发明的胎压变化检测部212添加补正部，从而提取车辆速度增减时发生的前后轮的压力变化量。
补正部利用除车辆速度增减时发生的前后轮压力变化之外的前后轮压力变化判断车辆的倾斜情况。
在本发明的一个实施例中，在像高架道路和地下道路这种上下平行的道路中进行地图匹配时，根据倾斜行驶与否对特定道路匹配概率增加加权值，在平行的多个道路上可以更加精确地进行地图匹配。
以上说明仅以例示说明本发明的技术思想，本发明所属技术领域的普通技术人员在不脱离本发明的本质特性范围内能够进行多种修正及变形。
因此本发明公开的实施例并非限定本发明的技术思想，而是用于说明本发明，因此本发明的权利范围并非限定于这些实施例。本发明的保护范围应当以权利要求书的范围进行解释，与其同等或均等范围内的所有技术思想应该解释为包含在本发明的权利要求范围以内。
Claims (12)
1.一种地图匹配系统，其是基于胎压变化的地图匹配系统，其特征在于，包括：
胎压自动监测系统部，其监测前轮和后轮的压力；
胎压接收部，其从所述胎压自动监测系统部接收各轮胎的压力；
胎压变化检测部，其接收各所述轮胎的压力并检测压力变化，以判断倾斜行驶与否；以及
地图匹配部，其根据对所述倾斜行驶与否的判断结果，增加对候补道路的匹配概率的加权值。
2.根据权利要求1所述的地图匹配系统，其特征在于：
所述胎压变化检测部在后轮压力增加时判断为在高度上升的上坡路行驶，前轮压力增加时判断为在高度下降的下坡路行驶。
3.根据权利要求1所述的地图匹配系统，其特征在于，所述胎压变化检测部包括：
补正部，其考虑车辆速度增减时发生的前后轮的压力变化。
4.根据权利要求1所述的地图匹配系统，其特征在于：
所述地图匹配部在所述后轮压力增加时提高对高度上升的高架道路的匹配概率的加权值，所述前轮压力增加时提高对高度下降的地下道路的匹配概率的加权值。
5.根据权利要求1所述的地图匹配系统，其特征在于，还包括：
地图数据存储部，其与所述地图匹配部连接，并存储地图数据。
6.根据权利要求1所述的地图匹配系统，其特征在于，还包括：
处理部，其参照由所述地图匹配部改变的候补道路的匹配概率进行地图匹配，并显示所述地图匹配的结果。
7.根据权利要求6所述的地图匹配系统，其特征在于：
所述处理部在车辆脱离地图数据中的路径时利用位置追踪装置或航迹推算传感器的行驶轨迹数据进行道路匹配，并输出通过所述道路匹配得到的恢复信息。
8.一种地图匹配方法，其是基于胎压变化的地图匹配方法，其特征在于，包括：
以本车的位置为基准从地图数据选定候补道路的步骤；
基于前后轮的压力变化量判断倾斜行驶与否的步骤；
在所述候补道路中检测高度变化的道路的步骤；以及
根据对所述倾斜行驶与否的判断结果增加对所述候补道路的匹配概率增加加权值的步骤。
9.根据权利要求8所述的地图匹配方法，其特征在于：
所述以本车的位置为基准从地图数据选定候补道路的步骤为参照包括路径、行驶方向、通行可能与否的道路属性选定候补道路。
10.根据权利要求8所述的地图匹配方法，其特征在于：
所述在所述候补道路中检测高度变化的道路的步骤为利用所述地图数据中的高架道路及地下道路等道路属性或道路的高度值检测高度变化的道路。
11.根据权利要求8所述的地图匹配方法，其特征在于，所述基于胎压变化的地图匹配方法还包括：
参照变化的候补道路的匹配概率进行地图匹配，并显示地图匹配结果的步骤。
12.根据权利要求11所述的地图匹配方法，其特征在于：
所述显示地图匹配结果的步骤为在车辆脱离地图数据中的路径时利用位置追踪装置或航迹推算传感器的行驶轨迹数据进行道路匹配，并输出通过所述道路匹配得到的恢复信息。
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