CN105765343B - 通过电子地图确定路径的设备及方法 - Google Patents

Abstract

由导航装置存储通过由电子地图表示的可导航网络的多个路线。将每一路线界定为待以预定义顺序在其之间行进的多个点位置。所述装置从用户接收所述多个经存储路线中的一者的选择，且确定所述所选择路线的所述多个点位置之间沿所述电子地图的区段的最小成本路径。所述最小成本路径以基于与所述所选择路线相关联的所述预定义顺序的顺序穿过所述多个点位置。所述装置接着将导航指令集输出给所述用户以沿所述路线引导所述用户。

Description

通过电子地图确定路径的设备及方法

技术领域

本发明涉及用于通过电子地图确定路径的方法及系统，且具体来说涉及用于存储、检索及编辑路线以用以通过电子地图确定路径的方法。本发明的说明性实施例涉及便携式导航装置(所谓的PND)，特定来说涉及包含用于确定其当前位置的构件的PND。

背景技术

包含全球导航卫星系统(GNSS)(例如，全球定位系统(GPS))、信号接收及处理功能的便携式导航装置(PND)是众所周知的且广泛用于车内或其它交通工具导航系统。应了解，便携式导航装置可使用其它途径来确定其位置，例如，使用移动电信、表面信标或类似者。

一般来说，现代PND包括处理器、存储器(易失性存储器及非易失性存储器中的至少一者，且通常包括两者)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可在其中建立软件操作系统的执行环境，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的功能及提供各种其它功能。

通常这些装置进一步包括允许用户与装置交互且控制装置的一或多个输入接口，以及一或多个输出接口，信息可借由所述一或多个输出接口中继到用户。输出接口的说明性实例包含视觉显示器及用于声讯输出的扬声器。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(借由触敏覆盖或以其它方式)以额外提供输入接口，借由所述输入接口，用户可通过触摸来操作所述装置。

此类型的装置通常还将包含：一或多个物理连接器接口，可借由所述一或多个物理连接器接口将电力及(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电信及其它信号及数据网络(例如，Wi-Fi、Wi-Max GSM及类似者)进行通信。

这种类型的PND装置还包含GPS天线，借由GPS天线可接收且随后处理包含位置数据的卫星广播信号以确定装置的当前位置。

PND装置还可包含产生信号的电子陀螺仪及加速度计，所述信号可经处理以确定当前角加速度及线性加速度，且进而结合根据GPS信号推导出的位置信息来确定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。通常此类特征最常见地设置在交通工具内导航系统中，但是如果设置在PND装置中是有利的，那么还可设在PND装置中。

此类PND的用途主要体现在其能够确定第一位置(通常是起点或当前位置)与第二位置(通常是目的地)之间的路线。这些位置可由装置的用户通过多种不同方法(例如，通过邮政编码、街道名称及门牌号、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，运动场或游泳池)或其它兴趣点)及最喜爱或最近访问的目的地)来输入。

通常，PND由软件启用以根据地图数据计算起点地址位置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，且不一定是最快或最短路线。选择沿着其引导驾驶者的路线可为非常复杂的，且所选择的路线可将历史交通及道路信息、现有交通及道路信息及/或预测交通及道路信息考虑在内。

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、固定摄像机、GPS车队跟踪)的实时交通监视系统正用于识别交通延迟及用于将信息馈送到通知系统。

这种类型的PND通常可安装在交通工具的仪表盘或挡风玻璃上，但是还可形成为交通工具无线电的机载计算机的部分或事实上作为交通工具自身的控制系统的部分。所述导航装置还可为手持系统(例如，PDA(便携式数字助理)、媒体播放器、移动电话或类似者)的一部分，且在这些情形中，借由在所述装置上安装软件以执行路线计算及沿着计算出的路线的导航两者来扩展所述手持系统的正常功能性。

路线规划及导航功能还可由运行适当软件的台式或移动计算资源提供。举例来说，在routes.tomtom.com处提供在线路线规划及导航设施，所述设施允许用户输入起点及目的地，在此之后用户的PC所连接到的服务器计算路线(路线的若干方面可为用户指定的)、产生地图且产生详尽的导航指令集以用于将用户从所选择的起点引导到所选择的目的地。所述设施还提供所计算路线的伪三维渲染及路线预览功能性，所述路线预览功能性模拟用户沿路线行进且借此给用户提供所计算路线的预览。

在PND的背景下，一旦计算出路线，用户就与导航装置交互以任选地从所提出路线的列表选择所需的计算出的路线。任选地，用户可(例如)通过指定针对特定行程应避免或必须经过某些路线、道路、位置或准则来介入或引导路线选择过程。PND的路线计算方面形成一个主要功能，且沿此路线的导航是另一主要功能。

由所述装置提供的另一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(由于意外或有意地)偏离先前计算出的路线；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的总体用途来说是基本的，但可能仅将所述装置用于信息显示或“自由驾驶”，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任何导航。当用户已经知道希望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。

在沿着计算出的路线的导航期间，此类PND常常提供视觉指令及/或声讯指令以沿着所选路线将用户引导到路线的末端(即，所要的目的地)。PND还常常在导航期间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的当前位置，及因此表示用户的当前位置或在所述装置用于交通工具内导航的情况下表示用户的交通工具的当前位置。

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，可任选地在所显示的地图信息的上方、下方或一侧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自当前道路的下一次偏离的距离，所述偏离的性质可能由提示特定类型的偏离(例如，左转或右转)的另一图标表示。导航功能还确定可借由其沿所述路线引导用户的声讯指令的内容、持续时间及时序。如可了解，例如“在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此外或替代地通过安装在转向柱上的遥控器、通过语音激活或通过任何其它适当的方法来进行。

如上文提及，已知用户使用其导航装置来确定从当前位置或其它所选择开始位置到所要目的地位置的路线。目的地位置可为由用户先前在所述装置上输入且存储的位置，例如由用户频繁使用的所关注的点(POI)(例如用户的住宅、工作地点、运动俱乐部等等的位置)。然而，用户可频繁地在多个位置之间行进，例如，推销员或送货员可能定期作多次相同的停留，且通勤者可通常在住宅与工作地点之间的路上作一或多次相同的停留，且因此将希望提供一种方法，用户通过所述方法可在无需每一次个别地选择开始位置及目的地位置以及通常选择一或多个路径点的情况下快速且容易地规划这些多个位置之间的路线。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种通过可导航网络产生最小成本路径的方法，所述可导航网络由包括表示所述可导航网络的可导航区段的多个区段的电子地图表示，所述方法包括：

接收多个经存储路线中的一者的选择，所述经存储路线中的每一者经界定为待以预定义顺序在其之间行进的多个点位置；

确定所述所选择路线的所述多个点位置之间沿所述电子地图的区段的最小成本路径，所述最小成本路径以基于与所述所选择路线相关联的所述预定义顺序的顺序穿过所述多个点位置。

因此，在本发明中，用户能够选择多个存储路线中的一者，且针对所述所选择路线确定最小成本路径。相应地，用户可快速选择及确定定期行进的路线。

本发明扩展到一种用于实行根据本文中描述的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，提供一种用于通过可导航网络产生最小成本路径的装置，所述可导航网络由包括表示所述可导航网络的可导航区段的多个区段的电子地图表示，所述装置包括：

构件，其用于存储多个路线，所述经存储路线中的每一者经界定为待以预定义顺序在其之间行进的多个点位置；

构件，其用于接收所述多个经存储路线中的一者的选择；及

构件，其用于确定所述所选择路线的所述多个点位置之间沿所述电子地图的区段的最小成本路径，所述最小成本路径以基于与所述所选择路线相关联的所述预定义顺序的顺序穿过所述多个点位置。

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本文中关于本发明的其它方面中的任何者所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。如果没有明确规定，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或多个处理器的集合。

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。所述处理装置或处理装置可为移动装置的装置(例如导航装置，无论是PND还是集成装置)或可为服务器的装置。

在本发明中，举例来说，将多个路线存储在所述装置的存储器中。优选地已由用户先前(例如)以下文所描述的方式键入的所述经存储路线中的每一者包括多个点位置及表示穿过所述多个点位置的顺序的数据。所述多个点位置包括至少一个开始位置及至少一个目的地位置，且优选地进一步包括一或多个中间位置(其在本文中也被称作“路径点”或“停靠点”)。

在本发明的实施例中，所述经存储路线中的一或多者及优选的全部由用户界定。举例来说，用户可将最近穿过的经由第一及第二中间路径点的开始位置与目的地位置之间的路线保存为所述经存储路线中的一者；所述经存储路线在此实例中由指示所述点位置的适当顺序的四个点位置数据界定。

用户可改变界定经存储路线的点位置的顺序。举例来说，可在所述装置的显示器上向用户展示点位置的排序列表，且可重新排序所述列表中的点位置。遵循此重新排序步骤的点位置的顺序经存储为与所述经存储路线相关联的新预定义顺序；所述新顺序替代先前顺序。在另一实例中，可向用户展示带有指示经存储路线的所述点位置中的每一者的图标的所述电子地图的表示，且用户可以所要顺序依次选择所述点位置中的每一者，例如，在所述装置包括触摸屏显示器的情况下通过触摸每一图标。

类似地，用户可修改界定经存储路线的点位置。举例来说，除改变穿过所述经存储点位置应按照的顺序之外，或替代改变穿过所述经存储点位置应按照的顺序，用户可将一或多个点位置添加到所述经存储路线或将所述一或多个点位置从所述经存储路线删除。如应了解，至少在将新点位置添加到所述路线时，用户将以与所述路线相关联的顺序指示所述新点位置的地点。

在实施例中，与允许用户选择其所要路线的识别符(例如名称或号码)相关联而存储所述路线中的每一者。所述识别符可由用户输入且可根据需要进行修改。所述识别符优选地由用户用以从所述多个经存储路线选择所述所要路线。

在实施例中，在已确定最小成本路径之后，例如通过添加或删除一或多个点位置及/或通过重新排序所述点位置来修改所选择路线。在此类实施例中，在考虑已对所选择路线做出的修改的情况下重新计算所述最小成本路径。

根据需要，在所述多个点位置之间确定的所述最小成本路径可为最快路线、最短路线、最具生态效应路线等等或其任何组合。可使用任何已知方法(例如基于迪杰斯特拉(Dijkstra)方法的一种方法)确定所述最小成本路径。在确定所述最小成本路径时待最小化的成本可为预定的或可由用户选择。沿电子地图的区段来确定所述最小成本路径。如本文中所使用的术语“区段”采用所属领域中的通常含义。路段可为连接两个节点的可导航链路或其任何部分。虽然参考道路区段描述本发明的实施例，但应意识到，本发明还可适用于其它可导航区段，例如路径、河流、运河、自行车道、纤路、铁路线或类似者的区段。为了便于参考，这些被统称为道路路段，但是对“道路路段”的任何引用可由对“可导航路段”或任何特定类型的此类路段的引用取代。

通常，所述经确定的最小成本路径将以与所述所选择路线相关联的预定义顺序穿过所述多个点位置。然而，在实施例中，且在已选择经存储路线之后，用户可指示需要确定“反向”路线。在所述反向路线中，所述最小成本路径经确定以便按与所述所选择路线相关联的预定义顺序相反的顺序穿过所述多个点位置。

在实施例中，所述方法包括确定所述装置的当前位置，且确定最小成本路径的步骤包括确定从所述装置的当前位置到所述所选择路线的第一点位置且接着到所述所选择路线的最后点位置的最小成本路径。如应了解，当所述最小成本路径为反向路线时，第一点位置将对应于最后点位置，且反之亦然。然而，在一些实施例中，当所述装置的当前位置经确定在第一点位置的预定距离内(例如，在第一点位置的500米半径内)时，在针对所选择路线确定最小成本路径时使用当前位置来替代第一点位置。因此，举例来说，当用户已将他或她的交通工具停靠在其住宅或工作地点附近时，所述用户将不按照路线去往其住宅或工作地点的实际位置。

如应了解，通过将路线存储为多个排序点位置，而不是沿电子地图的区段的特定路径，且确定按设置顺序穿过点位置的最小成本路径，接着在行进时所述最小成本路径可基于可导航网络上的交通状况而不同。举例来说，可在将所述网络上的交通事件考虑在内的情况下确定所述最小成本路径。

在一些实施例中，所述经存储路线中的一或多者及优选的每一者进一步由指示折线的数据(或“折线数据”)界定，所述折线提供待在所述经存储路线的多个点位置之间(且优选地在每一对连续点位置之间)行进的近似路径。如下文将更详细论述，所述折线数据优选地用于确定最小成本路径，其中(确定最小成本路径的)的路线选择产生过程倾向于将更接近折线的电子地图的区段包含于经确定路径中。在这些实施中，最小成本路径将提供至少部分地重构如由经存储折线表示的多个点位置之间的路径的路径。

本文以常规含义使用术语“折线”。折线由通过(通常为直的)线段连接的一系列点界定。指示折线的数据可以任何方式指示折线(无论是直接地或间接地)。举例来说，折线数据可包括界定折线的点(例如以纬度及经度坐标的形式)的列表及/或指示连接所述点的线段的数据。应了解，点指示由多个点位置界定的位置之间的位置，即，与预定义点位置相比更紧密间隔。折线的点可间隔开20米与100米之间的距离；以便优化处理效率。在本发明的优选实施例中，折线数据由点序列(例如坐标对)组成。在其它实施例中，折线数据可包括以地图不可知方式(例如，使用位置参考系统(例如OpenLR^TM、AGORA-C及TPEG-ULR))编码的路段的序列。

可以任何合适方式获得经存储路线的折线数据。举例来说，折线数据可基于点位置之间的先前行进的路径，或基于指示待在点位置之间行进的所要路径的用户输入。用户输入可涉及用户(例如)通过触摸或通过控制光标来在电子地图的显示器表示上提供一或多个指示以选择区域。接着，可参考所选择区域界定折线。换句话说，用户可使用触敏显示器有效绘制待在电子地图表示上的点位置之间行进的所要路径。

在实施例中，当将点位置添加到经存储路线或从经存储路线移除时或当在点位置之间行进所按照的顺序改变时，修改或更新折线数据。举例来说，可(例如)基于指示经修改点位置之间的所要路径的用户输入而删除现有折线数据且用新折线数据将其替代。

在使用折线数据的实施例中，确定最小成本路径的步骤包括倾向于将更接近如电子地图上表示的折线的电子地图的区段包含于所产生的路线中。换句话说，相对更接近如电子地图上表示的折线的区段与相对更远离于如电子地图上表示的折线的那些区段相比在路线产生过程中更受青睐。以此方式，更接近折线(即，与电子地图的其它区段相比较相对更接近折线)的那些区段更可能包含于所产生的路线中。应了解，在未明确规定的情况下，本文对电子地图的区段更接近或更远离于折线的参考是指所述区段更接近或更远离于如电子地图上表示的折线。

由于青睐接近折线的那些区段，所得所产生路径将被朝向折线吸引。然而，不强制所产生路径等同于折线。因此，致使所述区段与较不接近折线的那些区段相比较由路线选择引擎更有利地处理。所述区段可通过将正权重因数应用到所述区段及/或通过惩罚较不接近如电子地图上表示的折线的那些区段而受青睐。这可通过适当操纵与用于路线产生的区段相关联的成本(即，(在应用由路线选择引擎使用的成本函数之后)修改(通常是减少)穿过区段的成本)来实现，使得与正常情况相比较所述区段更受路线选择引擎青睐；下文将对此进行更详细描述。

应了解，所述区段基于其与折线的接近度且不考虑对路线选择过程的任何其它偏好及/或强加在路线选择过程上的任何其它约束而相对于电子地图上的其它区段受青睐。在路线产生过程中，与折线的接近度仅为可被考虑的数个因素中的一者。举例来说，如所属领域中已知，可考虑例如区段的长度、区段的经过时间、拥堵可能性等等的因素。因此，在考虑所有相关因素的情况下，更接近折线的区段将不一定始终比更远离折线的替代区段更有可能包含于路线中。正是这向本发明提供了提供一般被吸引到折线的重构路线的灵活性，同时具有在适当情况下(例如，在沿着或接近折线的区段被封闭或受拥堵影响的情况下)从折线偏离的能力。应了解，根据本发明受青睐或在一些情况中受惩罚的区段是出于路线产生的目的而考虑的那些区段。

优选地，可在基于可导航区段与电子地图上表示的折线之间的距离的程度上来惩罚导航区段。因此，可基于可导航区段与所表示的折线之间的距离来确定应用于区段的惩罚因数。可导航区段被惩罚的程度越大，可导航区段与电子地图上表示的折线之间的距离就越大。因此，可导航区段与折线之间的距离越大，惩罚因数就将越大。可导航区段被惩罚的程度可与可导航区段与电子地图上表示的折线之间的距离成比例，且最优选地与所述距离的平方或更高次幂成比例。

应用于区段的惩罚因数，或区段受惩罚的程度可将区段与沿其长度的折线的表示之间的距离的变化考虑在内。举例来说，所述惩罚可基于区段与折线之间的平均距离。这可以任何合适方式来实现。在一些优选实施例中，在考虑沿区段的多个不同位置中的每一者与折线的表示之间的距离的程度上惩罚区段。在一些优选实施例中，针对沿区段的多个不同位置中的每一者来确定惩罚因数，其各自基于在相应位置处的区段与折线的表示之间的距离。所述方法可包括确定沿区段的多个位置中的每一者的惩罚因数，每一位置的惩罚因数基于相应位置与电子地图上表示的折线之间的距离，以及使用每一惩罚因数来导出待应用于可导航区段的总惩罚因数。可通过组合针对沿区段的多个位置中的每一者所确定的惩罚因数来获得区段的惩罚因数。举例来说，可加总所述位置中的每一者的惩罚因数。对沿可导航区段的位置的任何参考可与沿由电子地图表示的实际可导航区段(或其近似物)的位置的有关。在考虑沿可导航区段的多个位置的情况下，可根据需要选择所述位置的间隔以提供结果准确度与所需处理时间及功率之间的平衡。举例来说，在区段具有较复杂的形状(例如，如使用一或多个形状点所描述)的情况下，可需要较近间隔。

应了解，为了处理效率，可使用区段的近似物来指示区段的大体位置，例如，忽略沿区段的长度的详细形状点。因此，可导航区段与折线的表示之间的距离可基于可导航区段的近似物与折线的表示之间的距离。举例来说，可导航区段可由连接所述区段的端节点的直线近似。在一些实例中，关于在确定距离时使用可导航区段的近似物还是可导航区段的实际路线的决定可取决于可导航区段的形状的复杂性及/或其与折线的关系。在这些情况下，使用可导航区段的路线的近似物可更有可能导致区段与折线之间的距离的不准确确定。举例来说，在沿可导航区段的位置到折线上的投影在折线的一个以上区段上方延伸的情况下，可考虑可导航区段的中间形状点。

在其中在基于所述区段与折线之间的距离的程度上惩罚区段的优选实施例中，折线可充当磁体，其将所述产生的路线朝向折线的表示向后拉动，但其中吸引程度随着距折线的距离而增加。因此，与折线相距更大距离的区段将受到的惩罚程度要大于距折线更近的区段。

可以标准方式(例如，使用常规路线选择引擎)产生通过可导航网络所产生的路径，但额外考虑折线数据。因此，可保留常见的路线规划偏好或设置，其中折线数据提供所使用的额外输入(举例来说)以导致更接近折线的区段相较于更远离折线的区段更受青睐。

在其中更接近折线的区段出于路线产生的目的受青睐的优选实施例中，区段通过操纵与穿过在路线产生期间考虑的网络的区段相关联的相应成本而优选地受青睐。这可通过至少关于区段的成本因数(其基于区段与折线的接近度)向受青睐区段提供与其它区段相比相对更低的成本及/或通过至少关于区段的成本因数(其基于区段与折线的接近度)向其它区段提供较高成本来惩罚其它区段来实现。在上文所描述的其中通过将惩罚因数应用于区段来惩罚所述区段的优选实施例中，所述惩罚因数优选地用于提供在路线产生中所考虑的与穿过区段相关联的成本因数，且所述成本因数基于所述区段与折线的接近度。优选地，惩罚因数越大，基于惩罚因数的成本因数就越大。可直接或间接地使用惩罚因数来提供基于区段与折线的接近度的穿过区段的成本因数。可使用基于区段与折线的接近度的成本因数来获得在路线产生过程中使用的穿过区段的总成本，例如以获得最低成本路线。成本因数可用于成本函数以提供穿过区段的总成本。优选地，成本因数为用于获得穿过区段的总成本的与可导航区段相关联的多个成本因数中的一者。以此方式，路线产生可平衡区段与折线的接近度与其它因数以获得大体上对应于折线的路线，但其也可考虑其它偏好等等。与区段相关联的其它成本因数基于区段的一或多个属性。可考虑的与区段相关联的属性包含行进长度、通行时间、平均行进速度、区段的曲率或燃料消耗。

在实施例中，所述方法进一步包括向用户提供导航指令以沿经确定的最小成本路径引导用户。所述导航指令可呈路线的显示的形式，其通常与指示(例如)将由用户采取以遵循路线的操纵及其它动作的一或多个指令集(其可以声讯及/或视觉形式给出)组合。

根据本发明的方法中的任何者可至少部分使用软件(例如，计算机程序)来实施。因此，本发明还扩展到一种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，导航装置及/或服务器)执行根据本发明的方面或实施例中的任何者的方法。

本发明对应地扩展到包括此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，导线上的电子信号、例如到卫星的光学信号或无线电信号或类似者)。本发明提供一种含有指令的机器可读媒体，所述指令在由机器读取时致使所述机器根据本发明的方面或实施例中的任何者的方法操作。

不考虑其实施例，根据本发明使用的装置(例如导航设备)可包括处理器、存储器及存储于所述存储器内的数字地图数据(或电子地图)。所述处理器及存储器协作以提供其中可建立软件操作系统的执行环境。可提供一或多个额外的软件程序以使得能够控制设备的功能性且提供各种其它功能。本发明的导航设备可优选地包含全球导航卫星系统(GNSS)(例如GPS或GLONASS)、信号接收及处理功能性。如应了解，所述导航设备可使用其它构件来根据需要确定其当前位置，例如地面信标、移动电信网络等等。所述设备可包括一或多个输出接口，可通过所述一或多个输出接口将信息中继到用户。输出接口除了视觉显示器之外还可包含用于声讯输出的扬声器。所述设备可包括包含一或多个物理按钮以控制设备的开/关操作或其它特征的输入接口。

在其它实施例中，导航设备可至少部分借助不形成特定导航装置的部分的处理装置的应用程序来实施。举例来说，本发明可使用经布置以执行导航软件的合适计算机系统来实施。所述系统可为移动或便携式计算机系统，例如移动电话或膝上型计算机，或可为台式系统。

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全部可以所述方法且由所述设备以任何组合根据需要且在适当的情况下执行。

下文陈述这些实施例的优点，且在所附从属权利要求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

现在将参考附图仅借助实例来描述本发明的实施例，其中：

图1为可由导航装置使用的全球定位系统(GPS)的示范性部分的示意说明；

图2为用于导航装置与服务器之间的通信的通信系统的示意图；

图3为图2的导航装置或任何其它合适导航装置的电子组件的示意说明；

图4为安装及/或对接导航装置的布置的示意图；

图5到8说明根据本发明的实施例的方法的步骤；及

图9A及9B说明确定经存储路线的折线数据的示范性方法。

具体实施方式

现在将特定地参考便携式导航装置(PND)描述本发明的实施例。然而，应记住，本发明的教示不限于PND，而是普遍地适用于经配置而以便携式方式执行导航软件以便提供路线规划及导航功能性的任何类型的处理装置。由此可见，在本申请案的背景下，希望导航装置包含(而不限于)任何类型的路线规划及导航装置，而无论所述装置被体现为PND、交通工具(例如汽车)，还是实际上被体现为执行路线规划及导航软件的便携式计算资源，例如，便携式个人计算机(PC)、移动电话或个人数字助理(PDA)。

此外，参考道路网络描述本发明的实施例。应认识到，本发明还可适用于其它可导航网络，例如人行道、河流、运河、自行车道或类似者。

在考虑以上前提条件的情况下，图1的全球定位系统(GPS)及类似物用于各种用途。一般来说，GPS为能够确定无限数目个用户的连续地点、速度、时间及(在一些情况下)方向信息的基于卫星无线电的导航系统。以前称为NAVSTAR的GPS并入有在极其精确的轨道中围绕地球运行的多个卫星。基于这些精确轨道，GPS卫星可将其位置作为GPS数据中继到任何数目个接收单元。然而，应理解，可使用全球定位系统，例如GLOSNASS、欧洲伽利略定位系统、COMPASS定位系统或IRNSS(印度区域导航卫星系统)。

当经特殊装备以接收GPS数据的装置开始扫描GPS卫星信号的无线电频率时，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，通常不仅使用两个信号确定位置，但是能够仅使用两个信号确定位置)。通过实施几何三角测量，接收器利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，获取第四卫星信号允许接收装置通过相同几何计算以已知方式计算其三维位置。可由无限数目个用户连续地实时更新所述位置及速度数据。

如图1中展示，GPS系统100包括围绕地球104运行的多个卫星102。GPS接收器106从若干多个卫星102接收GPS数据作为扩频GPS卫星数据信号108。扩频数据信号108是从每一卫星102不断地发射，所发射的扩频数据信号108各自包括包含信息的数据流，所述信息识别数据流所来源于的特定卫星102。GPS接收器106一般需要来自至少三个卫星102的扩频数据信号108以便能够计算二维位置。接收第四扩频数据信号使GPS接收器106能够使用已知技术计算三维位置。

图2中展示示范性导航装置200(例如PND)；应注意，导航装置200的框图不包含导航装置的所有组件，而是仅表示许多实例组件。导航装置200定位在外壳(未展示)内。导航装置200包含处理电路，所述处理电路包括(例如)上文所提及的处理器202，处理器202耦合到输入装置204及显示装置(例如，显示屏206)。虽然此处以单数形式参考输入装置204，但是所属领域的技术人员应了解，输入装置204表示任何数目个输入装置，其包含键盘装置、语音输入装置、触摸面板及/或用于输入信息的任何其它已知输入装置。类似地，显示屏206可包含任何类型的显示屏，例如(举例来说)液晶显示器(LCD)。

在一个布置中，输入装置204及显示屏206经集成以便提供集成输入及显示装置(包含触摸垫或触摸屏输入250(图3)以通过触摸面板屏幕实现信息输入(经由直接输入、菜单选择等等)及信息显示，使得用户仅需触摸显示屏206的一部分来选择多个显示选择中的一者或激活多个虚拟或“软”按钮中的一者。在此方面，处理器202支持结合触摸屏操作的图形用户接口(GUI)。

在导航装置200中，处理器202经由连接210操作性地连接到输入装置204且能够经由连接210从输入装置204接收输入信息，且经由相应输出连接212操作性地连接到显示屏206及输出装置208中的至少一者以将信息输出到显示屏206及输出装置208中的至少一者。导航装置200可包含输出装置208，例如声讯输出装置(例如，扬声器)。因为输出装置208可产生用于导航装置200的用户的声讯信息，所以同样应理解，输入装置204还可包含用于接收输入语音命令的麦克风及软件。此外，举例来说，导航装置200还可包含任何额外输入装置204及/或任何额外输出装置，例如音频输入及/输出装置。

处理器202经由连接216操作性地连接到存储器214，且进一步适于经由连接220从输入/输出(I/O)端口218接收信息/将信息发送到输入/输出(I/O)端口218，其中I/O端口218可连接到导航装置200外部的I/O装置222。外部I/O装置222可包含但不限于外部收听装置(例如，耳机)。到I/O装置222的连接可进一步为到任何其它外部装置(例如，汽车音响单元)的有线或无线连接，以用于(举例来说)免提操作及/或语音激活操作、以用于到耳机或头戴式耳机的连接及/或用于(举例来说)到移动电话的连接，其中移动电话连接可用于(例如)在导航装置200与因特网或任何其它网络之间建立数据连接及/或(例如)经由因特网或某种其它网络建立到服务器的连接。

导航装置200的存储器214包括非易失性存储器的一部分(例如，用于存储程序代码)及易失性存储器的一部分(例如用以在执行程序代码时存储数据)。导航装置还包括端口228，其经由连接230与处理器202通信以允许将可抽换存储器卡(统称为卡)添加到装置200。

图2进一步说明处理器202与天线/接收器224之间经由连接226的操作性连接，其中天线/接收器224可为(例如)GPS天线/接收器且因此将如图1的GPS接收器106那样起作用。应理解，由参考数字224指定的天线及接收器出于说明目的而示意地组合，但所述天线及接收器可为分离定位的组件，且所述天线可为(例如)GPS贴片天线或螺旋天线。

当然，所属领域的一般技术人员将理解，图2中展示的电子组件由一或多个电源(未展示)以常规方式供电。此类电源可包含内部电池及/或用于低电压DC供应器或任何其它合适布置的输入。如所属领域的一般技术人员将理解，预期图2中展示的组件的不同配置。举例来说，图2中展示的组件可经由有线及/无线连接及类似者彼此通信。因此，本文中描述的导航装置200可为便携式或手持式导航装置200。

此外，图2的便携式或手持式导航装置200可以已知方式与(举例来说)交通工具(例如，自行车、摩托车、汽车或船)连接或“对接”。接着，可从对接位置移除此导航装置200以用于便携式或手持式导航使用。实际上，在其它实施例中，装置200可经布置以被手持以允许对用户的导航。

参考图3，导航装置200可为包含图2的集成输入及显示装置206以及其它组件(其包含但不限于内部GPS接收器224、处理器202、电力供应器(未展示)、存储器系统214等等)的单元。导航装置200可位于臂252上，臂252本身可使用吸盘254紧固到交通工具仪表盘/窗/等等。此臂252为导航装置200可对接到的对接站的一个实例。举例来说，可通过将导航装置200卡扣连接到臂252来将导航装置200对接或以其它方式连接到对接站的臂252。接着，可在臂252上旋转导航装置200。为了释放导航装置200与对接站之间的连接，可(例如)按压导航装置200上的按钮(未展示)。用于使导航装置200与对接站耦合及解耦的其它同样合适的布置是所属领域的一般技术人员所熟知的。

现将参考图5到8描述本发明的各种实施例。

本发明的实施例向用户提供保存活动或规划路线的选项；其使用户能够存储、检索、编辑且驱动路线。路线为经界定点的集合：起点、目的地及任选地一或多个停靠点(路径点)。每次用户选择经存储“路线”来驱动，所述装置计算最小成本路径，例如最快路线或其它路线类型。本发明优选地针对三种类型的用户：(i)推销员，其每天使用具有多个停靠点的行程-路线很容易改变且此用户需要灵活方式来编辑停靠点的顺序或偏离规划路线；(ii)游客，其偶尔创建到度假位置及度假位置周围的行程-通常界定多个停靠点，主要基于POI的及景区道路；及通勤者，其想要将一或两个停靠点添加在其住宅与工作位置之间作为固定通勤便道。

在图5中，展示用户选择主菜单上的相关项目，且显示展示每一经存储路线的列表。当(例如)由用户触摸与经存储路线相关联的图形图标来选择经存储的路线中的一者时，针对通过经界定点的路线确定最小成本路径。

图6展示用户可如何使用所显示地图来创建路线。在第一屏幕上，当轻触路线项目时(不是那条路线上的点中的任何者)，路线项目的上下文菜单出现。其含有命令‘添加到我的路线’。当轻触“添加到我的路线”时，第二屏幕出现。键盘被打开以将默认名称改变为用户定义的名称。当选择‘添加’命令时，最小成本路径被确定且显示在地图(第三屏幕)上。

图7展示导航到所选择路线的方法。在此情况中，选择经存储路线“路线A”，且确定从所述装置的当前位置到经存储路线的起点的最小成本路径。当存储路线的起点定位在距当前位置(例如)500米的范围内时，起点被忽略且计算从当前地点到经存储路线中的下一个停靠点的最小成本路径。

图8展示用于编辑经存储路线的用户接口。当针对所选择路线触摸‘编辑列表’命令时，接着用户能够删除路线、重命名路线、修改路线及/或重新排序路线的点。可(举例来说)通过将一或多个停靠点添加到所述路线或将一或多个停靠点从所述路线删除来修改所述路线。可通过触摸所显示地图上的位置将停靠点添加到路线。

在一些实施例中，经存储路线可由折线数据以及指示预定义点的集合的数据界定。此折线数据可用于确定最小成本路径，使得经确定的最小成本路径试图根据折线数据重构预定义点之间的路线。折线数据因此允许用户存储路线，不仅作为待访问的位置，而且具有其对将在位置之间采取的路径的偏好的指示。

折线数据呈由线连接的多个点的形式。举例来说，数据可呈识别由折线中的线段连接的点的有序列表的形式。点可以纬度及经度坐标来界定。点可间隔开20米与100米之间；以便优化处理效率。折线可呈其它形式，例如一系列连接的线段或从开始位置的距离及方位的排序列表(其中每一距离及方位指示折线的下一个线段)。

折线无需精确复制路线。折线可为路线的一般化。举例来说，折线中的点的数目可相比于其所表示的路线的区段之间的点的数目减少，及/或初始折线数据可经受一般化过程以减少点的数目(例如其包含的坐标)。因此折线为路线的表示是因为其至少类似于路线且可为路线的近似。

由折线数据指示的路线的重构可涉及(例如)由于降低与区段相关联的成本而青睐更接近折线的电子地图的区段，使得所产生的最小成本路径将倾向于遵循折线。现在将描述根据本发明的某些实施例的可在路线重构中青睐更接近地图上的折线的表示的电子地图的区段的方式。

取决于在路线(或曲线)搜索算法中考虑的区段距折线的距离，将惩罚因数应用于所述区段。区段与折线之间的距离越大，应用于区段的惩罚因数就越大。惩罚因数导致可归因于区段距折线的距离的成本，所述距离在确定通过原点与目的地之间的网络的最低成本路线时被考虑在内，其中区段的更高惩罚因数导致更高成本贡献。以此方式，当产生路线时，所述路线将倾向于符合一般形式的折线。此外，如果交通工具偏离重构路线(即，推荐路线)，且有必要重新产生路线以使交通工具返回到推荐路线，那么随着交通工具远离推荐路线，将交通工具拉回到接近折线的推荐路线的“吸引力”的水平将增加。

现将更详细描述可取决于电子地图的区段距如在路线重构期间表示在地图上的折线的距离将惩罚因数应用到所述区段的方式的一个实例。

所述方法用于确定在一般路径产生过程期间与对穿过可导航区段的成本的贡献相关联的惩罚因数(例如)以提供通过原点与目的地之间的网络的最低成本路线。惩罚因数且因此成本贡献归因于且取决于可导航区段与折线之间的距离。这将根据所使用的成本函数提供对穿过区段的成本的贡献。对成本的其它贡献可基于需要考虑的任何其它因数，例如，穿过区段的行进时间、区段长度等等。

通过考虑沿可导航区段(或其近似物)的长度的点的数目来获得惩罚因数。举例来说，为简化处理，可将可导航区段视为连接其端点的直线，使得中间形状点被忽略。在其它布置中，可考虑中间形状点。举例来说，在折线上的可导航区段的第一端与第二端的投影之间存在折线的一个以上顶点的情况下，可考虑区段的中间形状点。这可有助于确保所产生的重构路线将倾向于遵循折线，甚至在其产生紧密环线的情况下也如此。

针对沿所考虑的区段或其近似物的每一点而执行以下步骤。将点投影到折线上。导出针对那一点的惩罚因数，所述惩罚因数与所述点与其到折线上的投影之间的距离的平方成比例。当然，在其它实施例上，所述惩罚因数可与所述点与其到折线上的投影之间的距离的立方成比例，或根据需要与任何其它幂成比例。通过加总与沿区段或其近似物的长度的个别点相关联的惩罚因数来导出区段的总惩罚因数。在优选实施例中，这通过积分来实现。此总惩罚因数接着用于基于区段与折线的距离而提供成本贡献以用于路线产生。

换句话说，在路线搜索期间，在每一弧上将额外“摩擦损失惩罚”添加到一般传播成本(其为取决于目标函数的行进时间、路径长度等等)。“摩擦损失”经计算为弧上方的“摩擦力”的积分，其中所述力的量值与弧上的点与其在规定折线上的投影之间的距离的平方成比例。你可联想附接到在轨道上沿折线滑行的小车厢的橡皮带。你距离轨道行走的越远，所述带将变得越紧并且你行走就越困难。

图9A及9B展示可如何获得折线数据的实例。在图9A中，电子地图的表示展示在触敏显示器上，且用户绘制待于点A与点B之间采取的路线的指示。在图9B中，由黑线展示此经绘制的路线，且基于此经绘制的路线界定折线数据。在其它实施例中，可基于在点A与点B之间进行的先前行程来确定折线数据。

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全部可以所述方法且由所述设备以任何组合根据需要且在适当的情况下执行。

Claims (12)

1.一种通过可导航网络产生最小成本路径的方法，所述可导航网络由包括表示所述可导航网络的可导航区段的多个区段的电子地图表示，所述方法包括：

接收多个经存储路线中的一者的选择，所述经存储路线中的每一者经界定为待以预定义顺序在其之间行进的多个点位置并且由折线数据来表示，其中所述折线数据包括一系列点和连接所述一系列点的线；以及

使用所述折线数据来确定沿所选择路线的所述多个点位置之间的所述电子地图的区段的最小成本路径，所述最小成本路径以基于与所述所选择路线相关联的所述预定义顺序的顺序穿过所述多个点位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个点位置包含开始位置及目的地位置以及一或多个中间位置。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述经存储路线中的一或多者及任选地全部由用户界定。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中用户可改变界定经存储路线的所述点位置的顺序及/或修改界定经存储路线的所述点位置。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中与允许用户选择其所要路线的识别符相关联地存储所述路线中的每一者，且其中所述用户使用所述识别符从所述多个经存储路线选择所述所要路线。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述方法由装置执行，所述方法进一步包括确定所述装置的当前位置，且其中所述确定最小成本路径包括确定从所述装置的当前位置到所述所选择路线的第一点位置且接着到所述所选择路线的最后点位置的最小成本路径。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中在已选择经存储路线之后，用户指示将确定反向路线，所述方法包括确定所述最小成本路径以便按与所述所选择路线相关联的所述预定义顺序相反的顺序穿过所述多个点位置。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其中在将所述网络上的交通事件考虑在内的情况下确定所述最小成本路径。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其进一步包括向用户提供导航指令以沿所确定的最小成本路径引导所述用户。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述确定最小成本路径包括倾向于将更接近如所述电子地图上表示的折线的所述电子地图的区段包含于所确定的最小成本路径中。

11.一种用于通过可导航网络产生最小成本路径的装置，所述可导航网络由包括表示所述可导航网络的可导航区段的多个区段的电子地图表示，所述装置包括：

构件，其用于存储多个路线，经存储的所述多个路线中的每一者经界定为待以预定义顺序在其之间行进的多个点位置并且由折线数据来表示，其中所述折线数据包括一系列点和连接所述一系列点的线；

构件，其用于接收经存储的所述多个路线中的一者的选择；及

构件，其用于使用所述折线数据来确定所选择路线的所述多个点位置之间沿所述电子地图的区段的最小成本路径，所述最小成本路径以基于与所述所选择路线相关联的所述预定义顺序的顺序穿过所述多个点位置。

12.一种非暂时性计算机可读介质，其上存储有计算机程序产品，所述计算机程序产品，其包括指令，所述指令在由计算装置的至少一个处理器执行时，致使所述计算装置根据权利要求1到10中任一权利要求所述的方法操作。

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