CN104884897A - 移动装置的地图匹配方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种与道路交通工具等等相关联的移动装置，其具有经配置以确定所述交通工具处于向前还是向后行驶模式的绘图或导航功能。当检测到行驶模式变化时，所述绘图功能有效地复位使得行驶模式之间的转变平稳且高效地呈现。

Description

移动装置的地图匹配方法

技术领域

本发明涉及移动装置，且优选地涉及用于显示移动装置在道路网络上的移动的导航设备、系统和对应(计算机实施的)方法。本发明的说明性实施例涉及便携式导航装置(所谓的PND)；尤其是包含全球定位系统(GPS)信号接收及处理功能性的PND。在特定实施例中，移动装置本身是与交通工具相关联的导航装置(例如其用于显示交通工具在电子地图的表示上的位置及定向)，且包含经布置以实行此类方法的导航设备。某些实施例也可适用于形成集成导航系统(例如交通工具内导航系统)的一部分的导航设备。

背景技术

包含GPS(全球定位系统)信号接收及处理功能性的便携式导航装置(PND)是众所周知的且广泛用作汽车或其它交通工具内导航系统。此类型的PND可通常安装在交通工具的仪表盘或挡风玻璃上，但是也可形成为交通工具收音机的车载计算机的一部分或实际上形成为交通工具本身的控制系统的一部分。常规PND具有以其中交通工具的前进方向(即，定向)及所测量移动方向实质上对准的“向前行驶”为基础的操作。其中交通工具正通常沿着道路节段逆行的“向后行驶”(即，逆向行驶)在此类导航装置中并未得到具体解决。导航装置的主要特征之一是大体上实时显示装置(或交通工具，如果装置与交通工具相关联)在电子地图的表示(例如道路网络的图形表示)上的移动(例如位置及前进方向)。此功能性需要两个基本过程：地图“匹配”，其用于将最新接收的位置投影到电子地图的可导航节段上的对应位置上；及“预测”，其用于使连续接收的位置之间的转变平稳。

应用常规导航装置(其经配置只用于“向前行驶”操作)的“匹配”及“预测”过程对于驾驶员来说产生混乱且可能使驾驶员分心。因此预测过程及匹配过程可“协作”以将逆向行驶交通工具移动表示为振荡，例如表现为执行一或多个突然的U型拐弯。

因此需要能够区分交通工具正逆向行驶的情形与其已执行真正的U型拐弯的情形。作出此区别必需的数据可从交通工具传感器获得。交通工具传感器数据可方便地为集成在交通工具内的导航装置所用。用于识别逆向行驶必需的替代数据源是可用的且此类数据源中的一些数据源可用来利用便携式装置(例如通过处理相机图像)检测向后移动。

虽然与向后行驶相关联的一些问题可通过同时维持向前及向后道路图扩展来解决，但是在存储器及处理资源在常规导航装置上可用的条件下，此通常并不可行。因此需要一种用于以更具处理器效率的方式处置“向后行驶”的方法。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种显示移动装置在道路网络上的移动的计算机实施的方法，所述道路网络是由包括指示表示所述道路网络的道路的多个节段的数据的电子地图表示，每一节段在节点之间延伸，所述方法包括：

将所述移动装置的至少一个所接收位置匹配到所述电子地图的节段上的对应位置上，所述匹配进一步包括至少基于所述移动装置的当前移动方向及定向确定至少用于所述节段的节点之间的距离偏移；

从所述节段上的匹配位置预测所述装置的至少一个未来位置；及

根据所述匹配及预测步骤显示所述移动装置在所述道路网络的图形表示上的所述移动，

所述方法进一步包括：

监视所述移动装置的所述移动方向及定向以检测向前行驶与向后行驶之间的切换，且当检测到所述切换时，基于所述移动装置的所述当前移动方向及定向确定至少用于其上所述移动装置的最新接收位置已被匹配的所述节段的节点之间的新距离偏移。

在本发明的上下文中，当所述移动装置的所述移动方向实质上与所述移动装置的所述定向对准时是“向前行驶”，且相反地当所述移动装置的所述移动方向实质上与所述移动装置的所述定向相反时是“向后行驶”。还将明白，向前行驶与向后行驶之间的切换可从向前行驶切换到向后行驶或从向后行驶切换到先前行驶。

如将明白，一旦检测到切换且至少距离偏移复位，除了针对行驶类型施加相关行驶约束之外，地图匹配及预测过程将正常进行。换句话说，向后行驶的情况中不施加行驶约束。

在实施例中，从接收自卫星导航系统的信号确定移动装置的所述至少一个所接收位置。卫星导航系统可为全球导航卫星系统(例如GPS或GLONASS)或区域导航卫星系统，例如北斗(BeiDou)。还设想，可从接收自陆地导航系统的信号(例如使用蜂窝电信网络的小区作出的基于路边信标系统或小区ID的三角测量)确定所述至少一个所接收位置。

优选地从所述至少一个所接收位置确定所述移动装置的所述移动方向。

优选地从以下至少一者确定所述移动装置的所述定向：(i)从一或多个惯性传感器获得的信息；及(ii)来自图像捕捉装置的图像的处理。例如，向前行驶与向后行驶之间的切换(可从向前切换到向后或反之亦然)可通过从接收自航位推算系统的数据的推断来检测。适当的航位推算系统的实例包含惯性传感器，例如指南针、加速度计、陀螺仪等等。此外或替代地，切换可通过从图像处理技术的推断来检测。如果导航装置含有或耦合到图像捕捉装置(例如相机)，那么此技术可用以检测切换行驶方向。例如，对于前置相机的情况，特征将在向前行驶时随时间增加所捕捉图像的大小且在向后行驶时将随时间降低所捕捉图像的大小。如果是后置相机，那么相反情况将成立；即，随着时间过去，当向前行驶时将降低所捕捉图像的大小且当向后行驶时将增加所捕捉图像的大小。

在实施例中，所述匹配包括使用适用于所述移动装置的所述当前移动方向及定向的约束扩展节段上的当前匹配位置周围的道路图。例如，当对向前行驶扩展道路图时，考虑到存储在电子地图中的行驶约束属性(例如合法行驶方向)发生扩展。相反地，合法行驶方向不再是向后行驶中的相关因素；实际上在优选实施例中，当对向后行驶扩展道路图时不施加行驶约束。因此，在实施例中，当检测到所述切换时，使用适用于所述移动装置的新移动方向及定向的约束重新扩展所述道路图。

所述当前扩展道路图优选地存储在所述移动装置的存储器中，且当检测到所述切换时除了其上所述移动装置的所述位置已被匹配的所述节段之外从所述存储器清除所述当前扩展道路图。因此，存储器的清除优选地包括除了其上定位交通工具及其镜像(或“逆向道路”)的当前道路之外清除所有道路的当前扩展道路图。此释放所述存储器以存储最近扩展的道路图。

本发明扩展到用于实行本文中描述的根据本发明的方面或实施例中的任何者的方法的装置，优选地导航装置。

因此，根据本发明的第二方面，提供一种移动装置，其包括：

用于接收所述移动装置的至少一个位置的构件；

用于存储电子地图的构件，所述电子地图包括指示道路网络的多个节段表示道路的数据，每一节段在节点之间延伸；

用于将所述移动装置的至少一个所接收位置匹配到所述电子地图的节段上的对应位置上的构件，所述匹配进一步包括至少基于所述移动装置的所述当前移动方向及定向确定用于所述节段的节点之间的距离偏移；

用于从所述节段上的所述匹配位置预测所述装置的至少一个未来位置的构件；

用于根据所述匹配及预测步骤显示所述移动装置在所述道路网络的图形表示上的所述移动的构件；及

用于监视所述移动装置的所述移动方向及定向以检测向前行驶与向后行驶之间的切换的构件，且当检测到所述切换时，基于所述移动装置的所述当前移动方向及定向确定用于其上所述移动装置的最新接收位置已被匹配的所述节段的节点之间的新距离偏移。

如所属领域技术人员将了解，在适当的情况下，本发明的此进一步方面可包含且优选地确实包含关于本发明的其它方面中的任何者的本文中描述的本发明的优选特征及任选特征中的任何一或多者或全部。如果没有明确说明，那么本文中的本发明的系统可包括用于实行关于本发明的方面或实施例中的任何者中的本发明的方法描述的任何步骤的构件且反之亦然。

本发明是计算机实施的发明，且关于本发明的方面或实施例中的任何者描述的步骤中的任何者可在一或多个处理器的集合的控制下实行。用于实行关于所述系统描述的步骤中的任何者的构件可为一组一或多个处理器。

一般来说，本发明的实施例中的任何者中的本发明的系统可为至少一个处理装置。所述处理装置或一处理装置可为移动装置的装置，例如导航装置，无论是否PND还是集成装置。

因此，根据本发明的另一方面，提供一种移动装置，其包括：

接收器，其用于接收所述移动装置的至少一个位置；

存储器，其用于存储包括指示道路网络的多个节段表示道路的数据的电子地图，每一节段在节点之间延伸；及

至少一个处理器，其操作地耦合到所述接收器及存储器，且经布置以：

将所述移动装置的至少一个所接收位置匹配到所述电子地图的节段上的对应位置上，所述匹配进一步包括至少基于所述移动装置的所述当前移动方向及定向确定用于所述节段的节点之间的距离偏移；

使用预定距离偏移从所述节段上的所述匹配位置预测所述装置的至少一个未来位置；及

根据所述匹配及预测步骤在显示屏上显示所述移动装置在所述道路网络的图形表示上的所述移动，

所述至少一个处理器经进一步布置以监视所述移动装置的所述移动方向及定向以检测向前行驶与向后行驶之间的切换，且当检测到所述切换时，基于所述移动装置的所述当前移动方向及定向确定用于其上所述移动装置的最新接收位置已被匹配的所述节段的节点之间的新距离偏移。

可使用软件(例如，计算机程序)至少部分实施根据本发明的方法中的任何者。因此，本发明还扩展到包括计算机可读指令的计算机程序，所述计算机可读指令可执行以执行或致使装置(例如导航装置)执行根据本发明的若干方面或实施例中的任何者的方法。

本发明相应地扩展到包括软件的计算机软件载体，所述软件在用于操作包括数据处理构件的系统或设备时结合所述数据处理构件致使所述设备或系统实行本发明的方法的步骤。此计算机软件载体可为非暂时性物理存储媒体(例如，ROM芯片、CD ROM或磁盘)或可为信号(例如，经由电线的电信号、光学信号或例如到卫星的无线电信号等等)。本发明提供一种含有指令的机器可读媒体，所述指令在被机器读取时致使所述机器根据本发明的若干方面或实施例中的任何者的方法操作。

在未明确规定的情况下，将了解，本发明在其任何方面中可包含关于本发明的其它方面或实施例描述的任何或所有特征，前提是所述特征不相互排斥。特定来说，虽然已描述可以所述方法且可由所述设备执行的操作的各种实施例，但将了解，这些操作中的任何一者或多者或所有可根据需要且在适当的情况下以所述方法且由所述设备以任何组合执行。

下文陈述这些实施例的优点，且在所附附属权利要求项中及以下详细描述中的其它地方定义这些实施例中的每一者的进一步细节及特征。

附图说明

现在将参考附图描述本发明的各种实施例，其中：

图1说明常规PND操作所基于的“向前行驶”情境；

图2说明“向后行驶”情境；

图3是全球定位系统(GPS)的示意说明；

图4是经布置以提供导航装置的电子组件的示意说明；

图5是展示说明其中导航装置可通过无线通信信道接收信息的方式的系统；

图6展示根据本发明的某些实施例的由导航装置采用的架构的示意表示；

图7说明使用连续GPS位置测量的常规匹配及预测过程；

图8说明电子地图的一部分中的向前行驶情形且基于行驶方向给出示范性距离偏移；

图9说明与图8中相同的地图节段内的向后行驶情形；

图10A展示“向前”行驶情形中的常规预测过程的应用，而图10B展示向前预测如何结合向后行驶方向来产生振荡移动；且

图11展示根据本发明的当检测到行驶方向切换时执行的示范性方法。

具体实施方式

包含GPS(全球定位系统)信号接收及处理功能性的便携式导航装置(PND)是众所周知的且广泛用作汽车或其它交通工具内导航系统。其可通常安装在交通工具的仪表盘或挡风玻璃上，但是也可形成为交通工具收音机的车载计算机的一部分或实际上形成为交通工具本身的控制系统的一部分。

常规PND具有基于其中交通工具的前进方向及所测量移动方向实质上对准的“向前行驶”的操作。图1中展示“向前行驶”情境。最近认同需要推出一种用于以具处理器效率方式处置“向后行驶”(即，逆向行驶)的方法。向后行驶是指其中交通工具正例如沿着道路节段逆行的情形。换句话说，其中交通工具的前进方向(即，指示其定向)实质上与交通工具的所测量移动方向(即，指示其位置变化)相反。图2中展示向后行驶情境。“向前行驶”理所当然是更常见的情形，然而也可出现交通工具必须逆向的多种情形。

本发明的实施例提供一种用于确定移动装置的位置及前进方向信息的方法及设备，其考虑了向前及向后行驶两者。

现在将特别参考PND描述本发明的优选实施例。然而，应牢记，本发明的教示不限于PND，而是通常可适用于任何类型的处理装置(例如服务器、计算机或移动处理装置)，其经配置以执行导航软件(即，展示装置在电子地图的视觉表示上的位置及移动的软件)。

在本申请案的上下文中，导航装置旨在包含(不限于)任何类型的移动导航装置，而无关于所述装置体现为PND、建置于交通工具中的导航装置，还是移动电话或执行导航且任选地执行路线规划、软件的便携式数字助理(PDA)。

在牢记以上附带条件的情况下，图3说明可由导航装置使用的全球定位系统(GPS)的实例视图。显然，导航装置可利用全球导航卫星系统(GNSS)而不是GPS及/或区域导航卫星系统(RNSS)。GPS是基于卫星-无线电的导航系统，其能够确定无限数目个用户的连续位置、速度、时间及(在一些情况中)方向信息。GPS以前称为NAVSTAR，GPS并入有在极其精确的轨道上环绕地球运行的多个卫星。基于这些精确的轨道，GPS卫星可将其位置中继到任何数目个接收单元。

当经特殊装备以接收GPS数据的装置开始扫描GPS卫星信号的射频时，实施GPS系统。当从GPS卫星接收到无线电信号时，所述装置经由多种不同常规方法中的一者确定所述卫星的精确位置。在大部分情况下，所述装置将继续扫描信号直到其获取至少三个不同卫星信号为止(注意，使用其它三角测量技术，通常不仅仅使用两个信号确定位置，但是可仅仅使用两个信号确定位置)。通过实施几何三角测量，接收器使用三个已知位置来确定其自身相对于卫星的二维位置。这可以已知方式进行。此外，获取第四个卫星信号将允许接收装置以已知方式通过相同的几何学计算来计算其三维位置。无限数量的用户可连续不断地实时更新位置及速率数据。

如图3中所示，GPS系统一般由参考数字100标示。多个卫星120在绕地球124的轨道中。每个卫星120的轨道不一定与其它卫星120的轨道同步，且事实上有可能不同步。GPS接收器140被示为从各个卫星120接收展频GPS卫星信号160。

连续不断地从每个卫星120发射的展频信号160使用以极准确的原子钟实现的极准确频率标准。每个卫星120发射指示所述特定卫星120的数据流作为其数据信号发射160的一部分。相关领域的技术人员将明白，GPS接收器装置140一般从至少三个卫星120获取展频GPS卫星信号160以供GPS接收器装置140通过三角测量计算其二维位置。获取额外信号(产生来自总共四个卫星120的信号160)允许GPS接收器装置140以已知方式计算其三维位置。

一般来说，现代PND包括处理器、存储器(易失性及非易失性存储器中的至少一者，且通常为两者)及存储在所述存储器内的地图数据。处理器及存储器协作以提供执行环境，在所述执行环境中可建立软件操作系统，且此外，通常提供一或多个额外软件程序以使得能够控制PND的功能性并提供各种其它功能。

通常，这些装置进一步包括：一或多个输入接口，其允许用户与所述装置交互且控制所述装置；及一或多个输出接口，借助所述输出接口，可将信息中继到用户。输出接口的说明性实例包含视觉显示器及用于可听输出的扬声器。输入接口的说明性实例包含用于控制装置的开/关操作或其它特征的一或多个物理按钮(在所述装置建置到交通工具中的情况下，所述按钮无需必定位于所述装置本身上而是可位于方向盘上)及用于检测用户语音的麦克风。在特别优选布置中，输出接口显示器可配置为触敏显示器(借助触敏覆盖或以其它方式)以额外提供输入接口，借助所述输入接口，用户可通过触碰来操作所述装置。

旨在用于交通工具导航的PND通常是安装在交通工具的仪表盘或挡风玻璃上，在此处驾驶员可方便地咨询所述PND而不损害驾驶员控制交通工具的能力，但是也可形成为交通工具收音机的车载计算机的一部分或实际上形成为交通工具本身的控制系统的一部分。

此类型的装置还将通常包含：一或多个物理连接器接口，借助所述物理连接器接口，可将电力及(任选地)数据信号发射到所述装置及从所述装置接收电力及(任选地)数据信号；及(任选地)一或多个无线发射器/接收器，其用于允许经由蜂窝式电信及其它信号及数据网络(例如，Wi-Fi、Wi-Max GSM等等)进行通信。

此类型的PND装置还包含GPS天线，借助GPS天线，可接收且随后处理卫星广播信号(包含位置数据)以确定所述装置的当前位置。

PND装置还可包含产生信号的电子陀螺仪及加速度计，可处理所述信号以确定当前的角加速度及线性加速度且又(且结合从GPS信号导出的位置信息)确定所述装置及因此其中安装所述装置的交通工具的速度及相对位移。通常，此类特征最通常提供在交通工具内导航系统中，但也可提供在PND装置中(如果这样做是便利的)。

此类PND的效用主要体现在其确定第一位置(通常为起点或当前位置)与第二位置(通常为目的地)之间的路线的能力。这些位置可由装置的用户通过各种不同方法中的任何者输入，例如，通过邮政编码、街道名称和门牌号、先前存储的“众所周知”的目的地(例如著名的地点、市政位置(例如运动场、游泳池)或其它兴趣点)及最喜爱的目的地或最近访问的目的地。

通常，通过软件启用PND用于根据地图数据计算起点与目的地地址位置之间的“最佳”或“最优”路线。“最佳”或“最优”路线是基于预定准则而确定的且不一定为最快或最短路线。选择沿着其引导驾驶员的路线可为非常复杂的，且所选择的路线可将现有、预测及动态及/或以无线方式接收的交通及道路信息、关于道路速度的历史信息及驾驶员本身对确定道路选择的因素的偏好(例如驾驶员可指定路线不应包含高速公路或收费道路)考虑在内。

此外，所述装置可持续监视道路及交通状况，且归因于变化的状况而提出或选择改变行程的剩余部分将遵循的路线。基于各种技术(例如，移动电话数据交换、固定相机、GPS交通工具团队跟踪)的实时交通监视系统正用于识别交通延迟及将信息馈送到通知系统中。

导航系统还可为手持式系统(例如，PDA(便携式数字助理)、媒体播放器、移动电话等等)的一部分，且在此类情形中，借助在所述装置上安装软件来扩展手持式系统的正常功能性以执行路线计算及沿着计算出的路线的导航两者。然而，还设想此类手持式装置还可实质上保持在交通工具内的实质上固定位置中(至少在行程持续期间)使得装置的移动(即，位置及前进方向)对应于交通工具本身的移动。

在沿着计算出的路线的导航期间，常常使此类PND提供视觉及/或可听指令以将用户沿着所选定路线引导到所述路线的终点(即，所要的目的地)。在导航期间，还常常使PND在屏幕上显示地图信息，在屏幕上定期更新此信息使得所显示的地图信息表示所述装置及因此用户或用户的交通工具(如果所述装置正用于交通工具内导航)的当前位置。

在屏幕上显示的图标通常指示当前装置位置且居中，其中还显示当前道路及在当前装置位置的附近的周围道路的地图信息及其它地图特征。此外，任选地可在所显示的地图信息的上方、下方或一侧处的状态栏中显示导航信息，导航信息的实例包含距需要由用户进行的从当前道路的下一次偏移的距离，所述偏移的性质可能由提示特定偏移类型(例如，左转或右转)的另一图标表示。导航功能还确定可借助其沿着路线引导用户的可听指令的内容、持续时间及定时。如可了解，例如“100m后左转”的简单指令需要大量处理及分析。如先前提及，用户与装置的交互可通过触摸屏或额外地或替代地通过安装在转向柱的遥控器、通过语音激活或通过任何其它合适方法。

由所述装置提供的进一步重要功能为在以下情况下的自动路线重新计算：用户在导航期间从先前计算出的路线偏移(由于意外或有意地)；实时交通状况指示替代路线将更为便利且装置经合适启用以自动辨识此类状况，或用户出于任何原因主动致使装置执行路线重新计算。

虽然路线计算及导航功能对于PND的总体效用是基本的，但可能将所述装置仅仅用于信息显示或“自由行驶”，其中仅显示与当前装置位置相关的地图信息，且其中所述装置未计算任何路线且当前未执行导航。当用户已经知道预期沿着其行进的路线且不需要导航协助时，此操作模式通常是可适用的。

上文描述的类型的装置提供使得用户能够从一个位置导航到另一位置的可靠方式。

图4是根据本发明的优选实施例的呈框组件格式的导航装置200的电子组件的说明性表示。应注意，导航装置200的框图没有包含导航装置的所有组件，而只是表示许多实例组件。

导航装置200位于外壳(图中未示)内。外壳包含连接到输入装置220及显示屏240的处理器210。输入装置220可包含键盘装置、语音输入装置、触控面板及/或用以输入信息的任何其它已知输入装置；且显示屏240可包含任何类型的显示屏，例如LCD显示器。在尤其优选的布置中，输入装置220及显示屏240集成到集成输入及显示装置(包含触控板或触摸屏输入)中，使得用户只需要触摸显示屏240的一部分便能选取多个显示选择中的一者或激活多个虚拟按钮中的一者。

导航装置可包含输出装置260，例如可听输出装置(例如，扩音器)。因为输出装置260可为导航装置200的用户产生可听信息，所以应同样了解，输入装置240还可包含用于接收输入语音命令的麦克风及软件。

在导航装置200中，处理器210被操作地连接且设置以经由连接225从输入装置220接收输入信息，且经由输出连接245操作地连接到显示屏240及输出装置260中的至少一者以将信息输出到显示屏240及输出装置260中的至少一者。此外，处理器210可经由连接235操作地耦合到存储器资源230，且还适用于经由连接275从输入/输出(I/O)端口270接收信息/将信息发送到输入/输出(I/O)端口270，其中I/O端口270可连接到导航装置200外部的I/O装置280。存储器资源230包括例如易失性存储器(例如随机存取存储器(RAM))及非易失性存储器(例如数字存储器(例如快闪存储器))。外部I/O装置280可包含(但不限于)外部收听装置，例如耳机。与I/O装置280的连接还可为与任何其它外部装置(例如汽车立体声单元)的有线或无线连接，以用于例如免提操作及/或语音激活操作，用于连接到耳机或头戴式耳机及/或例如连接到移动电话，其中移动电话连接可用来在导航装置200与例如因特网或任何其它网络之间建立数据连接，及/或建立经由例如因特网或某个其它网络到服务器的连接。

图4还说明处理器210与天线/接收器250之间经由连接255进行的操作连接，其中天线/接收器250可为例如GPS天线/接收器。将了解，由参考数字250指定的天线及接收器经示意地组合以便于说明，但是天线及接收器可为单独定位的组件，且天线可为例如GPS贴片天线或螺旋天线。

此外，所属领域的一般技术人员将了解，图4中所示的电子组件是由电源(图中未示)以常规方式供电。如所属领域一般技术人员将了解，图4中所示的组件的不同配置被认为是在本申请案的范围内。例如，图4中示出的组件可经由有线及/或无线连接等等而相互通信。因此，本申请案的导航装置200的范围包含便携式或手持式导航装置200。

此外，图4的便携式或手持式导航装置200可以已知方式连接或“对接”到交通工具，例如自行车、摩托车、汽车、卡车或船。此导航装置200接着可从对接位置移除以供便携式或手持式导航使用。

现在参考图5，展示说明导航装置200可如何经由其本身的内建通信系统或经由移动装置(未展示)(例如移动电话、PDA及/或具有移动电话技术的任何其它装置)与服务器302建立“移动”或电信网络连接的系统300。例如，“移动”网络连接可经由例如已知的蓝牙技术等数字连接而建立。此后，通过移动装置的网络服务提供商，移动装置可(通过例如因特网)与服务器302建立网络连接。因而，在导航装置200(其可且通常随着其单独及/或在交通工具中行进而移动)与服务器302之间建立“移动”网络连接以提供“实时”或至少“最新”的用于信息的网关。

可以已知方式使用例如互连网络(例如因特网/万维网)在移动装置(经由服务提供商)与另一装置(例如服务器302)之间建立网络连接。此可包含使用例如TCP/IP分层协议。移动装置可使用任何数目的通信标准，例如LTE、HSxPA、UMTS、CDMA、GSM、WiMAX、WAN等等。因而，可使用经由例如移动电话或导航装置200内的移动电话技术、经由数据连接实现的因特网连接。为了此连接，在服务器302与导航装置200之间建立因特网连接。这可通过(例如)移动电话或其它移动装置及通用分组无线电业务(GPRS)连接而进行(GPRS连接是由电信运营商提供的用于移动装置的高速数据连接；GPRS是连接到因特网的方法)。

导航装置200还可经由例如现有蓝牙技术以已知方式完成与移动装置的数据连接，且最终完成与因特网及服务器302的数据连接。

导航装置200可包含导航装置200自身内的导航装置200自身的移动电话技术(包含例如天线，或任选地使用导航装置200的内部天线)。导航装置200内的移动电话技术可包含如上文指定的内部组件，及/或可包含可插入卡(例如，订户身份模块或SIM卡)、连同例如必要的移动电话技术及/或天线。因而，导航装置200内的移动电话技术可类似地经由例如因特网以类似于任何移动装置的方式的方式在导航装置200与服务器302之间建立网络连接。

在图5中，导航装置200被描绘为经由可由若干不同布置中的任一者实施的泛用型通信信道318与服务器302通信。当在服务器302与导航装置200之间经由通信信道318建立连接时，服务器302与导航装置200可通信(注意，此连接可为无线数据连接、固定线路数据连接或这两个类别的组合)。

除了可能未说明的其它组件以外，服务器302还包含操作地耦合到存储器306且经由有线或无线连接314进一步操作地耦合到大容量数据存储装置312的处理器304。处理器304进一步操作地耦合到发射器308及接收器310，以经由通信信道318发射信息到导航装置200及从导航装置200发送信息。所发送及接收的信号可包含数据、通信及/或其它传播信号。可根据用于导航装置200的通信设计的通信要求及通信技术而选择或设计发射器308及接收器310。此外，应注意，发射器308及接收器310的功能可被组合到信号收发器中。

服务器302进一步连接到(或包含)大容量存储装置312，注意大容量存储装置312可经由通信链路314耦合到服务器302。大容量存储装置312含有导航数据和地图信息的存储区，且再一次可为与服务器302分离的装置或可并入到服务器302中。

导航装置200适用于通过通信信道318与服务器302通信，且包含如先前关于图4描述的处理器、存储器等等以及用以通过通信信道318发送及接收信号及/或数据的发射器320及接收器322，注意这些装置可进一步用来与除了服务器302以外的装置通信。此外，发射器320及接收器322是根据用于导航装置200的通信设计的通信要求及通信技术而选择或设计，且发射器320及接收器322的功能可组合到单个收发器中。

存储在服务器存储器306中的软件提供用于处理器304的指令，且允许服务器302给导航装置200提供服务。由服务器302提供的一种服务涉及处理来自导航装置200的请求且将来自大容量数据存储装置312的导航数据发射到导航装置200。由服务器302提供的另一服务包含使用用于所需应用程序的各种算法处理导航数据及将这些计算的结果发送到导航装置200。

通信信道318一般表示连接导航装置200及服务器302的传播媒体或路径。服务器302及导航装置200两者均包含用于通过通信信道发射数据的发射器及用于接收已通过通信信道发射的数据的接收器。

通信信道318不限于特定通信技术。此外，通信信道318不限于单个通信技术；即，信道318可包含使用多种技术的若干通信链路。例如，通信信道318可适用于提供用于电、光学及/或电磁通信等等的路径。因而，用于通信信道318的媒体包含(但不限于)以下中的一个或组合：电路、电导体(例如电线及同轴电缆)、光纤电缆、转换器、射频(RF)波、大气层、真空区等等。此外，通信信道318可包含中间装置，例如路由器、中继器、缓冲器、发射器及接收器。

在一种说明性布置中，通信信道318包含电话及计算机网络。此外，通信信道318可能能够容纳无线通信，例如射频、微波频率、红外线通信等等。此外，通信信道318可容纳卫星通信。

通过通信信道318发射的通信信号包含(但不限于)如给定通信技术可能要求或所需的信号。例如，所述信号可适用于蜂窝通信技术，例如时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)、码分多址(CDMA)、全球移动通信系统(GSM)等等。数字信号及模拟信号两者均可通过通信信道318发射。这些信号可为如通信技术可能需要的调制、加密及/或压缩信号。

服务器302包含可由导航装置200经由无线信道接入的远程服务器。服务器302可包含位于局域网(LAN)、广域网(WAN)、虚拟专用网络(VPN)等等上的网络服务器。

服务器302可包含个人计算机，例如台式计算机或膝上型计算机，且通信信道318可为连接在个人计算机与导航装置200之间的电缆。替代地，个人计算机可连接在导航装置200与服务器302之间以在服务器302与导航装置200之间建立因特网连接。替代地，移动电话或其它手持式装置可建立到因特网的无线连接，以便经由因特网将导航装置200连接到服务器302。

导航装置200可具有经由信息下载来自服务器302的信息，所述信息可定期自动更新或当用户将导航装置200连接到服务器302时更新，及/或当服务器302与导航装置200之间经由例如无线移动连接装置及TCP/IP连接进行更加恒定或频繁的连接时可更加动态。对于许多动态计算，服务器302中的处理器304可用来处置大多数处理需求，然而，时常独立于到服务器302的连接，导航装置200的处理器210也可处置许多处理及计算。

如以上图4中指示，导航装置200包含处理器210、输入装置220及显示屏240。输入装置220及显示屏240集成到集成输入及显示装置中，以使得能够通过例如触控面板屏幕进行信息输入(经由直接输入、菜单选择等等)及信息显示两者。此屏幕可为触摸输入LCD屏幕，例如，如所属领域一般技术人员众所周知。此外，导航装置200还可包含任何额外的输入装置220及/或任何额外的输出装置260，例如音频输入/输出装置。

现在参考图6，其说明由导航装置200采用的架构400的示意表示。如所属领域技术人员将了解，存储器资源230存储引导加载程序(未展示)，其可由处理器210执行以从存储器资源230加载操作系统470以供功能硬件组件460执行，操作系统470提供其中可运行应用程序软件480的环境。操作系统470用以控制功能硬件组件460且驻留在应用程序软件480与功能硬件组件460之间。应用程序软件480提供包含GUI的操作环境，GUI支持导航装置200的核心功能(例如地图查看、路线规划、导航功能)和与其相关联的任何其它功能。

导航装置200的核心功能中的一者是确定及显示装置(或交通工具，如果装置与交通工具相关联)在电子地图的表示(例如道路网络的图形表示)上的移动(例如位置及前进方向)。此功能性需要两个基本过程：地图“匹配”，其用于将最新接收的位置例如从GNSS(全球卫星导航系统)接收器及/或航位推算系统投影到电子地图的可导航节段上的对应位置上；及“预测”，其用于使连续接收的位置之间的转变平稳。

应用程序软件480内的相应模块负责这些过程：匹配模块490(也称作“地图匹配器”)，其使用数字地图数据以确定基于最佳匹配所测量距离偏移的位置；及预测引擎495，其基于例如最近已知的速度等现有参数从已知匹配位置外推。这些软件模块还可被实施为专用硬件电路或固件。数字地图数据500可由指示互连节点的弧形节段的信息形成，其中节段表示可导航网络。替代地，地图数据500可由具有相关联的属性的节点形成，其中至少一些属性指示具有表示其间的连接的共同属性的节点之间的连接。连接指示真实世界中的可导航节段。可导航节段可为道路节段，但是也可为例如自行车或人行道网络等任何可导航网络的节段。

图7中说明匹配过程，其中节点A、B、C及D之间表示三个可导航节段，且交通工具的位置经地图匹配到沿着B-C节段的位置。

因为常见的行驶模式是向前行驶，所以匹配及预测过程两者均通常经配置以依向前方向操作。因此，如下文将更详细地描述，向后行驶可使两个过程均变得复杂。

如图7中所示，每一接收的GPS位置匹配到数字地图的节段；例如每秒钟接收新的GPS位置。然而，为了使得至少装置沿着以平稳方式呈现的电子地图的表示行进(即，并非在匹配位置之间跳跃)，需要对装置的未来移动执行预测。换句话说，在连续匹配位置之间作出预测。此预测需要了解当前横向的节段，而且在许多情形中需要了解可随后横向的即将来临的节段。因此，匹配及预测过程涉及装置的当前位置周围的可导航网络的扩展在装置的存储器中的暂时存储，所述扩展包含当前节段及任何即将来临的节段(通常领先当前位置多达预定距离)。可导航网络的此扩展通常称作“道路图”。

沿着道路网络行进的距离也是匹配过程中的重要因素，且可用来适当地定向道路图扩展。例如，图8中展示关于向前行驶的距离偏移。在此实例中，交通工具沿着道路网络从原点(到图左下侧的点，没有展示)已行驶1000m。在点B处，如果从点A到达，那么交通工具将已行进1200m。然而，如果交通工具已行进到点C且接着逆向行进到点B(沿着由曲线所示的“逆向道路”)，那么交通工具将已行进1600m-节段B-C的长度是200m。图9中展示相同道路但是向后行驶的情况中的距离偏移。

图10A展示预测过程如何具有行驶方向是“向前”的内建假设。匹配位置(说明为小正方形1000及1002)之间存在多个预测位置(表示为垂直行程)。每一连续预测位置均“领先”更早匹配位置1000。

还可从图10B看到，在预测过程中，向前预测结合向后移动将造成振荡移动。向后移动将最终给出位于更早匹配位置1050“后面”的下一个匹配位置1052，而中间预测位置1054各自“领先”更早匹配位置1050。因此，显示匹配及预测位置的屏幕将提前(使用预测位置)接着突然回到预测位置“后面”的匹配位置1052。

可预期同时维持向前及向后道路图扩展。然而，在给定常规导航装置上可用的有限存储器及处理资源的情况下，此通常并不可行。

已认识到，需要在地图匹配及预测期间处置向后行驶的改进的方法。特定来说，已认识到，将向后行驶视为如同其在“相反方向上向前行驶”使得对非法行驶方向的处罚失效将是有利的(合法行驶方向不再是向后行驶中的相关因素)。

图11的流程图中描绘根据优选实施例的此方法。因此，当检测到行驶方向切换时(即，从向前行驶切换到向后行驶，或反之亦然)-步骤1100，本发明的某些实施例包含以下步骤：

除了其上定位交通工具及其镜像(或“逆向道路”)的当前道路之外清除所有道路的当前扩展道路图(例如，暂时存储在装置的存储器中)-步骤1102；

根据行驶方向复位距离偏移-步骤1104；及

依相反方向(对行驶模式使用适当行驶约束，即，向后行驶没有约束)重新扩展道路图-步骤1106。

在这些实施例中，除了向后行驶的情况中没有施加行驶约束之外，地图匹配及预测过程将接着以常规向前方式进行。

因此在操作中，地图匹配器采取每一所接收的GPS位置(或其它当前位置数据)且将其匹配到电子地图的节段。预测引擎接着使用此匹配位置及最近行进历史来预测交通工具的移动直到接收下一个GPS位置为止。这些匹配及预测位置是由地图呈现器使用以在装置上显示移动导航视图。

当检测到行驶方向切换时，地图匹配器及预测引擎有效地复位；此防止常规装置中经历混乱的“振荡”。

可以任何数目的方式检测行驶方向切换。例如，可从GNSS接收器或从航位推算系统(例如惯性传感器，例如指南针、加速度计、陀螺仪等等)接收适当的信息。如果导航装置含有或耦合到图像捕捉装置(例如相机)，那么适当的图像处理技术还可用以检测切换行驶方向。例如，对于前置相机的情况，特征将在向前行驶时增加所捕捉图像的大小且在向后行驶时将降低所捕捉图像的大小，或对于后置相机的情况反之亦然。

将明白，虽然前文已描述了本发明的各个方面及实施例，但是本发明的范围不限于本文中陈述的特定布置，而是扩展为涵盖属于所附权利要求书的范围内的所有布置及其修改和变动。

例如，虽然以上详细描述中描述的实施例参考GPS，但是应注意，导航装置可利用任何种类的局部或全球位置感测技术作为GPS的替代(或实际上作为补充)。例如，导航装置可利用其它区域或全球导航卫星系统，例如GLONASS、北斗或IRNSS。最后，其不限于基于卫星的系统，但是可使用基于地面的信标或使得装置能够确定其地理位置的其它种类的系统(例如数字蜂窝电信网络中的小区三角测量)而轻易运行。

所属领域的一般技术人员还将充分了解，虽然所描述的实施例借助于软件实施特定功能性，但是所述功能性同样可单独以硬件(例如借助于一或多个ASIC(专用集成电路))或实际上由硬件与软件的混合而实施。因而，本发明的范围不应被解释为只限于以软件实施。

最后，还应注意，虽然所附权利要求书陈述了本文中描述的特征的特定组合，但是本发明的范围不限于所主张的特定组合，而是扩展为涵盖本文中揭示的特征或实施例的任何组合，而无关于此时是否在所附权利要求书中具体枚举所述特定组合。

Claims (19)

1.一种显示移动装置在道路网络上的移动的计算机实施的方法，所述道路网络是由包括指示表示所述道路网络的道路的多个节段的数据的电子地图表示，每一节段在节点之间延伸，所述方法包括：

将所述移动装置的至少一个所接收位置匹配到所述电子地图的节段上的对应位置上，所述匹配进一步包括基于所述移动装置的当前移动方向及定向至少确定至少用于所述节段的节点之间的距离偏移；

从所述节段上的匹配位置预测所述装置的至少一个未来位置；及

根据所述匹配及预测步骤显示所述移动装置在所述道路网络的图形表示上的所述移动，

所述方法进一步包括：

监视所述移动装置的所述移动方向及定向以检测向前行驶与向后行驶之间的切换，且当检测到所述切换时，基于所述移动装置的所述当前移动方向及定向确定至少用于其上所述移动装置的最新接收位置已被匹配的所述节段的节点之间的新距离偏移。

2.根据权利要求1所述的方法，其中当所述移动装置的所述移动方向实质上与所述移动装置的所述定向对准时是向前行驶，且当所述移动装置的所述移动方向实质上与所述移动装置的所述定向相反时是向后行驶。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中从接收自卫星导航系统的信号确定所述移动装置的所述至少一个所接收位置。

4.根据任一前述权利要求所述的方法，其中从所述至少一个所接收位置确定所述移动装置的所述移动方向。

5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中从以下至少一者确定所述移动装置的所述定向：(i)从一或多个惯性传感器获得的信息；及(ii)来自图像捕捉装置的图像的处理。

6.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述匹配包括使用适用于所述移动装置的所述当前移动方向及定向的约束扩展节段上的当前匹配位置周围的道路图。

7.根据权利要求6所述的方法，其中当检测到所述切换时，使用适用于所述移动装置的新移动方向及定向的约束重新扩展所述道路图。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其中所述当前扩展道路图存储在所述移动装置的存储器中，且其中当检测到所述切换时除了其上所述移动装置的所述位置已被匹配的所述节段之外从所述存储器清除所存储的道路图。

9.一种移动装置，其包括：

用于接收所述移动装置的至少一个位置的构件；

用于存储电子地图的构件，所述电子地图包括指示道路网络的多个节段表示道路的数据，每一节段在节点之间延伸；

用于将所述移动装置的至少一个所接收位置匹配到所述电子地图的节段上的对应位置上的构件，所述匹配进一步包括至少基于所述移动装置的当前移动方向及定向确定用于所述节段的节点之间的距离偏移；

用于从所述节段上的所述匹配位置预测所述装置的至少一个未来位置的构件；

用于根据匹配及预测步骤显示所述移动装置在所述道路网络的图形表示上的所述移动的构件；及

用于进行以下操作的构件：监视所述移动装置的所述移动方向及定向以检测向前行驶与向后行驶之间的切换，且当检测到所述切换时，基于所述移动装置的所述当前移动方向及定向确定用于其上所述移动装置的最新接收位置已被匹配的所述节段的节点之间的新距离偏移。

10.根据权利要求9所述的移动装置，其中当所述移动装置的所述移动方向实质上与所述移动装置的所述定向对准时是向前行驶，且当所述移动装置的所述移动方向实质上与所述移动装置的所述定向相反时是向后行驶。

11.根据权利要求9或10所述的移动装置，其中从接收自卫星导航系统的信号确定所述移动装置的所述至少一个所接收位置。

12.根据权利要求9到11中任一权利要求所述的移动装置，其中从所述至少一个所接收位置确定所述移动装置的所述移动方向。

13.根据权利要求9到12中任一权利要求所述的移动装置，其中从以下至少一者确定所述移动装置的所述定向：(i)从一或多个惯性传感器获得的信息；及(ii)来自图像捕捉装置的图像的处理。

14.根据权利要求9到13中任一权利要求所述的移动装置，其中用于匹配的所述构件包括用于使用适用于所述移动装置的所述当前移动方向及定向的约束扩展节段上的当前匹配位置周围的道路图的构件。

15.根据权利要求14所述的移动装置，其中当检测到所述切换时，使用适用于所述移动装置的新移动方向及定向的约束重新扩展所述道路图。

16.根据权利要求14或15所述的移动装置，其中所述移动装置包括用于存储所述当前扩展道路图的存储器，及用于当检测到所述切换时除了其上所述移动装置的所述位置已被匹配的所述节段之外从所述存储器清除所述当前扩展道路图的构件。

17.一种移动装置，其包括：

接收器，其用于接收所述移动装置的至少一个位置；

存储器，其用于存储包括指示道路网络的多个节段表示道路的数据的电子地图，每一节段在节点之间延伸；及

至少一个处理器，其操作地耦合到所述接收器及存储器，且经布置以：

将所述移动装置的至少一个所接收位置匹配到所述电子地图的节段上的对应位置上，所述匹配进一步包括至少基于所述移动装置的当前移动方向及定向确定用于所述节段的节点之间的距离偏移；

从所述节段上的所述匹配位置预测所述装置的至少一个未来位置；及

根据所述匹配及预测步骤在显示屏上显示所述移动装置在所述道路网络的图形表示上的所述移动，

所述至少一个处理器经进一步布置以监视所述移动装置的所述移动方向及定向以检测向前行驶与向后行驶之间的切换，且当检测到所述切换时，基于所述移动装置的所述当前移动方向及定向确定用于其上所述移动装置的最新接收位置已被匹配的所述节段的节点之间的新距离偏移。

18.一种包括计算机可读指令的计算机软件，所述指令在由移动装置的至少一个处理器执行时致使所述至少一个处理器执行根据权利要求1到8中任一权利要求所述的方法。

19.一种包括计算机可读指令的非暂时性计算机可读媒体，所述指令在由移动装置的至少一个处理器执行时致使所述至少一个处理器执行根据权利要求1到8中任一权利要求所述的方法。