CN1468423A - 使用无线通信网络的导航系统及其路线制导方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种使用无线通信系统的导航系统及其路线制导方法。在导航系统中，信息中心参考地图数据库中的地图数据，搜索出一条当前位置和目的地之间的最佳路线，并产生路线制导数据。车辆内部的导航终端计算车辆的当前位置，将车辆的当前位置信息发送到信息中心，接收路线制导数据和播出通知消息。无线通信网络无线连接信息中心和导航终端。

Description

使用无线通信网络的导航系统及其路线制导方法
背景技术
1.发明领域
本发明通常涉及一种导航系统和方法，并且特别涉及一种使用无线通信网络的导航系统及其路线制导方法。
2.背景技术描述
一个典型导航系统根据从GPS(全球定位系统)接收的信息，在显示在显示器上的地图上指示移动对象的当前位置。导航系统为驾驶提供了必要的信息，诸如：  移动对象的方向、到目的地的距离、移动对象的速度、启程前司机设置的路线和到达目的地的最佳路线。导航系统或GPS设备被安装在诸如船、飞机、车辆的移动对象上以获得移动对象的位置、速度和路线信息。特别是，导航系统根据从GPS卫星接收的指示3-D坐标(经度、纬度和高度)位置的信号来计算移动对象的位置，和将当前位置可视地或可听地提供给其司机。
图1说明典型导航系统的配置。在使用了装备有导航系统的车辆的情况下，来做下列描述。
参照图1，GPS接收机12经天线(未示出)从多个GPS卫星接收信号。陀螺传感器14和速度传感器16形成了感应单元，用于感应车辆的驾驶角度和速度。地图数据存储器18存储地图数据和其他附加信息。地图数据存储器18通常是CD-ROM(光盘-只读存储器)。
控制器10给导航系统提供全面控制。例如，控制器10基于从感应单元接收的关于车辆的驾驶角度和速度的信息，来计算该车辆当前的虚拟位置，并选择从GPS接收机12接收的当前虚拟位置坐标和所计算虚拟位置坐标之一。如果感应单元的累积误差小，就选择所计算的虚拟位置，并且如果感应单元的累积误差大，就使用从GPS接收机接收的值来补偿该累积误差。除了当前车辆位置之外，控制器10还可以计算车辆的速度和方向。基于旅行信息，控制器10从地图数据存储器18中读取领域的地图数据，并将其显示在显示器26上，同时通过扬声器30将其输出。控制器10还提供通向目的地的最佳路线。ROM20存储用于控制器10的操作程序和RAM(随机存储器)22在导航系统运行期间临时存储所处理数据。图形处理器24为用户将旅行信息处理成为图形数据以便观看。显示器26显示该图形数据。显示器26可以是CRT(阴极射线管)和LCD(液晶显示器)。声音处理器28为用户将旅行信息处理成声音数据以便聆听。扬声器30输出该声音数据。图形处理器24和声音处理器28将从地图数据存储器18中读出的地图数据和表示操作中的各种状态的图像数据分别处理成图形数据和声音数据。
这样构成的导航系统作为一个独立装置被安装到如车辆的移动对象上以给其司机提供诸如路线制导的服务。然而，该导航系统在提供反映实时变化的交通条件和动态道路条件的路线制导中有局限性。同时，可经如手持电话的移动终端来通知实时变化的交通条件，而不使用独立获得的导航系统。
图2说明了经移动终端，即，无线通信网络提供的传统的导航服务。
参考图2，用户可以从移动终端的显示器可视地或从扬声器可听地获得交通信息。然而，该交通信息仅表示特定道路的交通条件，而不是指导用户避开拥挤的道路到安全、合适的路线上。
同时，可使用装备有导航系统的移动终端来研究路线制导方案。由于路线制导依赖于地图数据库，所以其要求移动终端的大容量内存。例如，虽然内存要求随数字地图数据库而变化，但是要求30M到200M内存来建立韩国全部地区的地图数据的数据库。
另外，将大容量内存安装到移动终端上不符合小型化的潮流且提高了成本。而且，用于地图数据库的固定内存，诸如CD-ROM、闪存、掩模ROM或硬盘，的使用使得难以更新地图数据库以适应道路条件或交通规则的变化，和使用实施交通条件信息来提供路线制导。
发明内容
本发明的目的在于提供一种导航系统和路线制导方法，其中，通过移动终端将移动对象带领到最佳路线上。
本发明的另一目的在于提供一种导航系统和路线制导方法，其中，通过小型移动终端将移动对象带领到最佳路线上。
本发明的另一目的在于提供一种导航系统和路线制导方法，其中，通过低成本的移动终端将移动对象带领到最佳路线上。
本发明的另一目的在于提供一种导航系统和路线制导方法，其中，通过移动终端根据已更新地图信息精确地将移动对象带领到最佳路线上。
本发明的另一目的在于提供一种导航系统和路线制导方法，其中，通过移动终端根据实时交通信息将移动对象带领到最佳路线上。
通过提供使用无线通信网络的导航系统及其路线制导方法来实现本发明的上述目的和其它目的。在导航系统中，信息中心有地图数据库，从导航终端接收关于当前车辆位置和目的地的信息，参考地图数据库中的地图数据搜索出一条当前位置和目的地之间的最佳路线，并产生路线制导数据以将车辆带领到至少一个最佳路线中的交叉点。车辆内部的导航终端计算车辆的当前位置，将车辆的当前位置信息发送到信息中心，接收路线制导数据、并在车辆经过交叉点之前，在预定时间用声音播出关于该交叉点的通知消息。无线通信网络无线连接信息中心和导航终端。
附图说明
通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其他目的、特点和优点将会变得更加清楚，其中：
图1说明了典型的导航系统配置；
图2说明了通过移动终端提供的传统导航服务；
图3说明了根据本发明的通过移动终端提供的导航信息的实例；
图4是根据本发明的导航系统的示意图；
图5说明了根据本发明的导航系统的一个实施例；
图6说明了根据本发明的导航系统的另一个实施例；
图7是根据本发明的信息中心的示意图；
图8是根据本发明的ITS终端的详细方框图；
图9是图6中示出的TFT-LCD单元的详细方框图；
图10是根据本发明的用以提供路线制导功能的信息中心的功能框图；
图11是根据本发明的用于路线制导移动终端和ITS终端的功能框图；
图12说明了根据本发明的导航系统中的路线制导过程；
图13说明了根据本发明的经无线通信网络从导航中心发送到信息中心的路线制导请求数据的结构；
图14说明了根据本发明的路线制导数据的结构；
图15说明了根据本发明的路线制导数据产生方法的一个实施例；
图16说明了根据本发明的路线制导数据产生方法的另一个实施例；
图17说明了根据本发明的路线制导数据网格系统；
图18说明了根据本发明的在路线制导期间跟踪车辆以确定车辆是否偏离路线的地图；
图19说明了根据本发明的用于路线制导的一组交叉图像实例；
图20说明了根据本发明的用于路线制导的声音数据实例；
图21说明了根据本发明的导航终端中的路线制导的一个实例；
图22说明了根据本发明的导航终端中的用于路线制导所显示的菜单；
图23说明了根据本发明的导航终端中的用于导航模式的初始显示；
图24说明了根据本发明的导航终端中的用于路线制导的目的地设置菜单显示；
图25说明了根据本发明的导航终端中的用于设置目的地的所提供显示；
图26说明了根据本发明的导航终端中的用于路线搜索的所提供显示；
图27说明了根据本发明的导航终端中的用于路线制导的通知显示；
图28说明了根据本发明的导航终端中的，当路线搜索之后选择了一个制导开始菜单项时的所提供显示；
图29说明了根据本发明的导航终端中的，当在驾驶期间被带领到一条路线上时的所提供显示；
图30说明了根据本发明的导航终端中的，当车辆离开路线时的所提供显示；和
图31说明了根据本发明的导航终端中的，当改变交通信息时的所提供显示。
优选实施例的详细描述
以下，参照附图来详细说明本发明的优选实施例。在下面的描述中，为了使本发明的重点不被不必要的细节遮蔽，将不详细描述已知的功能或结构。
根据本发明的导航系统的特点在于可以基于由移动终端经无线通信网络来接收路线制导所要求的最少数据而获得的实时交通信息来实现导航功能，而无需单独获得的大容量内存。根据路线制导所必需的最少数据来执行车辆跟踪，并且该路线制导被可视和/或可听到地提供给用户。为了减少成本，可在用户之间共享的导航终端的部件也用在信息中心中，该信息中心提供路线制导所必需的信息。而且，信息中心也被配置成可由多个用户共享，这就使限制单个用户的成本达到最小。从而，导航系统将会更一般。在下文中，将会给出将被安装到终端的部件和将被移到信息中心中的部件之间的显著区别的描述。同时，将示出终端和信息中心之间的有效的通信方案，其使通信次数和通信时间都达到最小。
图3说明了根据本发明的由移动终端提供的导航信息的一个实例。
参考图3，通过移动终端可视地或可听到地提供了没有交通阻塞的到目的地的最短路线。到目的地的距离(“要走的距离：大约17.5Km”)和所期望的时间(“要走的时间：大约25分钟”)被显示在移动终端的显示器(例如：LCD)上。没有交通阻塞的最短路线也如“Pasadena大街和Walnut大街交叉口+右转图+500米”被可视地提供和如“前500米处右转”被可听到地提供。
图4是根据本发明的导航系统的示意图。该导航系统以如图3中示出的方式通过移动终端来提供导航服务。
参考图4，该导航系统包括信息中心100、无线通信网络200、移动终端300和ITS(智能运输系统)终端400。
信息中心100存储了地图数据和实时交通信息。一从移动终端300接收到对导航功能的请求，信息中心100就根据地图数据和实时交通信息来产生相应的导航信息，并经移动通信网络200将该导航信息提供给移动终端300。例如，当移动终端300请求通向目的地的最佳路线时，信息中心100参考地图数据和实时交通信息来产生关于最佳路线的信息。
无线通信网络200是信息中心100和移动终端300之间的接口。PCS(个人通信系统)系统或基于IS-95A、95B或95C的数字蜂窝系统可被用作无线通信系统200。诸如IMT-2000(国际移动通信-2000)和UMTS(通用移动通信系统)的CDMA(码分多址)系统也可被用作无线通信系统200。
在根据本发明的导航模式，以及典型的语音呼叫模式下来操作移动终端300。在导航模式下，将移动终端300连接到无线通信网络200上，从信息中心100接收导航信息，并协同ITS终端400将该导航信息提供给用户。
在导航模式中，用户在移动终端300中设置其车辆的当前位置和目的地，向信息中心100请求到最佳路线的制导，并从信息中心100接收关于最佳路线的信息。这里，用户可以通过设施的名字、本地分类目录、省、电话号码和2-D(经度和纬度)坐标，用语音或字符来设置目的地。用户也可以接收交通信息(例如，关于前方是什么、商业区、高速公路、免费高速公路、登记的沿途停车点等的信息)。此外，用户可以搜索附近的设施：像加油站、维修中心、银行、诊所、药店、寄宿处、观光处、餐馆、咖啡店和电影院/剧院，和接收与日常生活相关的信息，诸如新闻、天气预报、TV节目、电影、比赛、表演、占星术和幽默忠告。
如果用户在导航模式中设置了当前车辆位置和想去的目的地，并请求了最佳路线，那么设置信息经无线通信网络200被发送到信息中心100。信息中心100基于内部地图数据和实时交通信息来计算到目的地的最佳路线，并经无线网络200将移动终端300带领到最佳路线上。一接收到最佳路线信息，移动终端300协同ITS终端400以图3中示出的方式将该信息可视地和/或通过语音提供给用户。最佳路线信息被以图形的方式显示在移动终端300的显示屏上，并通过移动终端300的扬声器、ITS终端400或二者，以语音的方式输出。最佳路线信息包括方位(带领方向)、制导沿途停车点和要走的距离。
在图4中，移动终端300和ITS终端400可以被合并到一个终端中，以便根据本发明来实现导航操作。然而，就与其它现有终端的兼容性而言，最好分离移动终端300和ITS终端400。如图5和6中所示，ITS终端400可以被连接到移动终端300和TFT-LCD(薄膜晶体管-LCD)单元40。
图5说明了根据本发明的导航系统的一个实施例。
参考图5，导航系统包括信息中心100、无线通信网络200、移动终端300和ITS终端400。移动终端300可以被放在车辆中的支架30中。用于接收导航服务的移动终端300被连接到ITS终端400上。ITS终端400经移动终端300和无线通信网络200被连接到移动终端300上。ITS终端400与移动终端300交互以向用户提供从信息中心接收的导航信息。导航信息包括路线制导信息、交通信息和像邻近地区中的设施的地理信息。下面将参考图8给出ITS终端400的详细描述。
图6说明了根据本发明的导航系统的另一个实施例。
参考图6，除了ITS终端400装备有TFT-LCD 40之外，导航系统类似于图5中的导航系统，也包括信息中心100、无线通信网络200、移动终端300和ITS终端400。下面，参考图9描述TFT-LCD单元40。
因为TFT-LCD单元40相当昂贵，图5和6中的导航系统分别被称为“一般导航系统”和“高级导航系统”。
图7是信息中心100的示意图。
参考图7，信息中心100包括计算机110、交通信息服务器120、路线计算服务器130、网络服务器140、地图数据存储器112和实时交通信息存储器122。计算机110根据预先检测到的道路和交通条件(例如，全国公路网络和交通规则)，来建立地图数据。地图数据存储器(或地图数据库)112存储地图数据。交通信息服务器120产生用于输入交通数据的、由交通信息收集传感器收集的实时交通信息，并在实时交通信息存储器122中存储实时交通信息。从安装在道路上的交通信息收集传感器上收集实时交通信息。例如，交通信息收集传感器周期性的检测(sense)道路上车辆的速度，并将所检测到的速度反馈给交通信息服务器120。然后交通信息服务器120实时产生表示交通条件的交通信息。当网络服务器140请求数据并产生所请求的信息以将车辆带领到最佳路线上时，路线计算服务器130基于地图数据和存储在地图数据存储器112和实时交通信息存储器122中的实时交通信息，来计算从当前车辆位置到目的地的最佳路线。网络服务器140将信息中心100连接到无线通信网络200上。
如上所述，信息中心100存储地图数据和实时交通信息，基于地图数据和实时交通信息为移动终端产生关于当前车辆位置和目的地之间的最佳路线的信息，和将最佳路线信息发送到无线通信网络200。
无线通信网络200给信息中心100提供关于从移动终端300接收的车辆的当前位置和目的地的信息。一接收到来自移动终端300的下载请求，无线通信网络200就将最佳路线信息发送给移动终端300。该无线通信网络200可以用现有数字蜂窝系统或PCS系统构造。此外，IMT-2000系统也被用作无线通信系统200。
图8说明了ITS终端400的结构。
参考图8，ITS终端400包括处理器410、电源412、陀螺传感器414、速度传感器416、GPS天线418、GPS引擎420、语音通知IC(集成电路)422、扬声器424、免持(hands-free)单元426、麦克风(Mic)428和紧急情况处理器430。
电源412接收来自车辆的电源电压并将其提供给ITS终端400的所有部件。电源412有充电电路(未示出)并在处理器410的控制下给移动终端300中的电池(未示出)充电。可将现有充电电路用作充电电路。
陀螺传感器414检测车辆的驾驶角度。车辆传感器416检测车辆的速度。GPS天线418接收来自GPS卫星的信号。GPS引擎420从所接收的信号中计算车辆当前的伪位置坐标。处理器410基于从传感器414和416接收的车辆的驾驶角度和速度，来计算车辆当前的伪位置并选择该所计算的伪位置和从GPS引擎420接收的伪坐标中的一个。如果传感器414和416的累积误差小，处理器410选择其所计算的伪位置。如果传感器414和416的累积误差大，处理器410用从GPS引擎420所接收的值来补偿该累积误差。
语音通知IC422根据本发明用语音播出相关导航消息。IC422存储图20中示出的数据，并通过扬声器424输出用于最佳路线制导的数据。
扬声器424和麦克风428提供了ITS终端400和移动终端300之间的接口。连接在扬声器424和麦克风428之间的免持单元426帮助移动终端300的用户使用免持呼叫。通过麦克风428输入用户的语音。通过扬声器424，在语音呼叫模式下输出其他部分的语音，和在导航模式下输出从语音通知IC422产生的路线制导消息。
在发生紧急事件的情况下，紧急事件处理器430产生相应的信号。当用户按下ITS终端400上的特定键来通知紧急事件发生时，就确定了该紧急事件。即，紧急事件处理器430包括特定键，和当用户按下该键时，输出指示该紧急事件的信号。
处理器410根据本发明提供对ITS终端400的全面控制。控制操作包括当前车辆位置的计算、ITS终端400和移动终端300之间的数据传输、对免持单元426的控制、给移动终端300充电和紧急事件处理。处理器410实现上述的控制操作，并存储必要的控制程序。处理器410也有用于临时存储操作中处理的数据的内部存储器(未示出)。特别是，该存储器存储如图9中所示的图像数据。
处理器410装备有第一端口(UART1：通用异步接收机和发射机)和第二端口(UART2)。处理器410经UART1被连接到GPS引擎420和经UART2被连接到移动终端300。图9中示出的TFT-LCD 40也可经UART2被连接到处理器410。换言之，具有单个输入端口p和两个输出端口T1和T2的单刀双掷开关(SW)被连接到处理器410的UART2。在一般导航系统没有ITS终端中的TFT-LCD单元40的情况下，开关的p端口被连接到端口T2，该T2被连接到移动终端300。另一方面，在高级导航系统有ITS终端中的TFT-LCD 40的情况下，开关的p端口经端口T1和端口T2被连接到TFT-LCD单元40的CPU 440的UART1，该开关被连接到TFT-LCD单元40的UART2和移动终端300。
图9是图6中示出的TFT-LCD单元40的详细框图。
参考图9，TFT-LCD单元40包括CPU 440、DRAM(动态RAM)442、图形处理器444、USB(通用串行总线)端口446、LCD驱动IC 448、TFT-LCD 450、微计算机(μ-com)452、SRAM(静态RAM)454、SDRAM(同步DRAM)456、引导ROM 458、闪存460和电源462。
DRAM 442是用于存储数据的图像存储器，该数据在图形处理器444中被处理。8-Mbyte(兆字节)SDRAM被用作DRAM 442。SRAM 454临时存储CPU 440处理的数据。SDRAM 456是CPU 440的主系统存储器。引导ROM458存储引导程序、操作系统(OS)、硬件驱动、应用程序、字体和图标。闪存460存储地图数据和程序以实现导航功能。USB端口446是这样的端口：通过它可从外部输入地图数据和导航程序。这里，外设包括具有USB端口的膝上电脑或具有USB端口的桌上PC。电源462给TFT-LCD单元40的各单元提供电源电压，例如：9，5，3.3和1.8V。TFT-LCD 450可以是5英寸宽的TFT-LCD。触摸屏451被安装在TFT-LCD 450上，以便允许用户选择地图上的一个特定沿途停车点。LCD驱动IC 448控制TFT-LCD 450的驱动。它响应从图形处理器444接收的RGB信号和通过外部视频信号端口V.AUX接收的复合视频信号，来驱动TFT-LCD 450。图形处理器444处理将被显示在TFT-LCD 450上的图形图像，即，RGB信号。微计算机452接收来自触摸屏451的信号并将所接收信号反馈给CPU 440。CPU 440给TFT-LCD单元40提供全面控制。即，CPU 440处理输入数据、图形图像、导航程序和地图数据。CPU 440具有网络浏览器。
如此构造的TFT-LCD单元40作为高级导航系统的一个必要部件被安装在ITS终端400上。高级导航系统具有用于存储地图数据的闪存和用于县市地图数据的TFT-LCD。因此，虽然高级导航繁森系统相当昂贵，但是它允许浏览地图信息。
包括图4到9中示出的信息中心100、无线通信网络200、移动终端300和ITS终端400的根据本发明的导航系统提供了下面表1中列出的功能。即，用户通过使用根据本发明的ITS终端400，来享有下列功能：(表1)
功能 特点
导航(路线制导) -高性能混合导航-各种目的地设置-最佳路线制导-反映了实时交通信息的路线计算-每天更新地图信息
邻近设施搜索 -加油站、休息站点、维修中心、银行、药店、寄宿处、观光处、餐馆、咖啡店和电影院、剧院等
交通信息 -前方是什么、商业区、高速道路、州际公路、登记的沿途停车点等
日常生活信息 -新闻、天气、旅行、TV广播、电影、比赛、表演、占星术和幽默忠告等
紧急事件 -紧急情况下的急救
免持 -免持呼叫和充电
除了诸如路线制导和交通信息的典型导航功能外，根据本发明的导航系统还提供如图1中示出的邻近设施搜索、日常生活信息、紧急情况下的急救和免持呼叫等功能。
下面将给出对根据本发明的导航系统中的路线制导的说明。通过使用前述的信息中心100、无线通信网络200、移动终端300和ITS终端400来提供路线制导。
图10是根据本发明的用于路线制导的信息中心100的框图。
参考图10，信息中心100包括发射机/接收机1010、格式处理器1020、路线计算器1030、地图阅读器/记录器1040、路线制导1050、地图匹配器1060、地图数据库1070和操作单元1080。
发射机/接收机1010在发送之前将发送信号转换成适于无线通信网络200传输的信号，并且从无线通信网络200接收信号。格式处理器1020转换信息中心100和无线通信网络200之间的具有预定格式的数据，并根据预定格式解释从发射机/接收机1010接收的信号。路线计算器1030计算两个给定点之间的最佳路线，即，当前位置与目的地之间。地图数据库1070是用于存储地图的CD-ROM或存储器。地图阅读器/记录器1040从地图数据库1070中读出所需的地图并将该地图写入到地图数据库1070中。地图阅读器/记录器1040实时更新该地图。路线制导1050提取由路线计算器1030计算的最佳路线上的转弯点、方位、参考信息。即，路线制导1050起为导航终端的路线制导1150(见图11)提取所需数据的作用，该导航终端将在下面描述。地图匹配器1060在地图上指出所接收坐标的正确位置。操作单元1080是用于操作和管理信息中心100的块。
发射机/接收机1010和格式处理器1020对应于图7中示出的网络服务器140。路线计算器1030、路线制导1050和地图匹配器1060对应于路线计算服务器130，地图阅读器/记录器1040对应于计算机110，和地图数据库1070对应于地图数据存储器112。
图11是具有移动终端300和根据本发明用于路线制导的ITS终端400组合的导航终端的框图。虽然在图4中移动终端300和ITS终端400是分离的，这些终端可以如前述的那样被集成进单个终端中。此外，考虑到移动终端300和根据本发明的用于路线制导的ITS终端400之间的互相配合，在图11中的导航全貌中，将它们显示为被合并到一个终端中。为了描述的清晰，移动终端300和ITS终端400组合被称为导航终端。
参考图11，导航终端包括：用户接口1110、数据发射机/接收机1120、显示器1130、格式处理器1140、路线制导1150、地图匹配器1160和传感器1170。
用户接口1110被用作用于接收用户请求的输入部分，该用户请求与设置导航模式和设置导航模式中的开始点和终止点有关。用户接口1110连接用户和信息中心100。显示器1130通过在导航操作中显示地图、目的地和路线，像用户接口1110一样也连接用户和信息中心100。发射机/接收机1120通过无线通信网络200交换数据。格式转换器1140根据无线通信网络200和信息中心100之间的预先设置的预定格式来转换数据，并根据预定格式解释从发射机/接收机1120接收的信号。对应于图10的路线制导1050的路线制导1150将导航终端带领到一条路线上，并处理路线制导数据。传感器1170提取用于车辆跟踪的所要求的数据。地图匹配器1160通过比较从信息中心100接收的路线制导数据和从传感器1170接收的位置数据，而在地图上指示车辆的变化的位置。
用户接口1110对应于移动终端300的辅助键盘或高级导航系统中的触摸屏。显示器1130对应于移动终端300的显示器或高级导航系统中的TFT-LCD。发射机/接收机1120对应于移动终端的发射机/接收机。格式处理器1140、路线制导1150和地图匹配器1160对应于图8中示出的处理器410。传感器1170对应于图8的GPS天线418、GPS引擎420、陀螺传感器414和速度传感器416。
如上所述，根据本发明的导航系统中的导航终端装备有用于基于从信息中心100接收的信息将用户带领到最佳路线上的用户接口1110、格式处理器1140、路线制导1150、地图匹配器1160和传感器1170。
对于导航系统中的路线制导，经导航终端和无线通信网络200将用户请求发送到信息中心100。信息中心100识别该用户请求，产生合适的数据并经无线通信网络将其发送给导航终端。这里，导航终端将请求路线制导所要求的所有相关信息，诸如：目的地发送给信息中心100，并且信息中心100产生内部所需的数据并经无线通信网络200发送给导航终端。
可以通过用户接口1110和显示器1130请求与路线制导相关的信息。在格式处理器1140中格式化路线制导请求信息，并经发射机/接收机1120将其发送到无线通信网络200。
信息中心100的发射机/接收机1010接收路线制导请求信息，且格式处理器1020解释路线制导请求信息。所解释的路线制导信息被提供给路线计算器1030和路线制导1050。然后，路线计算器1030基于来自地图数据库1070和地图阅读器/记录器1040的地图数据，来计算最佳路线，并从地图匹配器1060、地图阅读器/记录器1040和地图数据库1070获得用于制导到最佳路线所需的数据。在格式处理器1020中格式化路线制导数据，并经发射机/接收机1010和无线通信网络200将其发送到导航终端的发射机/接收机1120。
在导航终端的格式处理器1140中解释所接收的路线制导数据。路线制导1150基于由传感器1170和地图匹配器1160获得的当前位置数据和从格式处理器1140接收的路线制导数据，来产生路线制导数据，诸如：到所指示沿途停车点的距离、维修点、在路线上或偏离路线、要走的时间和要走的距离，并将所产生的数据显示在显示器1130上，同时通过语音将其输出给用户。这样，用户可以沿着所指示的最佳路线到达目的地。
图12是说明根据本发明的导航系统中的路线制导过程的流程图。
参考图12，在步骤1201中，导航终端经无线通信网络200将关于车辆的当前位置和目的地的信息发送给信息中心100。当前车辆位置是用由导航终端的GPS引擎所计算的纬度和经度坐标来表示的，并且目的地是由用户通过字符或语音输入到导航终端的设施或行政单位的名字。目的地信息可以是本地分类目录或电话号码。
在步骤1202中，信息中心100基于当前位置和目的地信息检测当前位置和计算路线。信息中心100搜索与从地图数据存储器112接收的当前位置信息相应的地理位置/设施，并将其表示为纬度和经度坐标。基于所接收的当前位置和从地图数据存储器112和实时交通信息存储器122接收的目的地信息，来计算通向目的地的最佳路线。最佳路线信息被置于路线制导数据中。
在步骤1203中，信息中心100将路线制导数据经无线通信网络200发送到导航终端。例如，路线制导数据可以达到200Kbyte(千字节)。在步骤1204中，导航终端下载路线制导数据。所下载的路线制导数据被存储在移动终端的RAM中。
在步骤1205中，导航终端在每个预定时间段内检查所存储的路线制导数据和由GPS引擎420、陀螺传感器414和速度传感器416所跟踪的车辆的位置，在图11的显示器1130上显示车辆的旅行方向，并在图8的语音通知IC422的控制下播出通知消息。
在步骤1205中，如果车辆在操作中选择了错误的路径，那么在步骤1207中，导航终端请求新的路线制导数据或交通信息的更新。即，如果在步骤1205中确定了车辆正沿着错误的路径旅行，那么导航终端给信息中心100发送车辆的已改变的位置，并因而请求新的路线制导数据。
在步骤1206中，如果车辆到达了目的地，就终止路线制导。
在三个阶段中考虑根据本发明的上述路线制导操作：基本操作、驾驶中的操作和信息中心的操作。
1.)基本操作
该操作包括步骤：在导航终端中选择导航功能，将导航终端连接到信息中心100，将当前车辆位置和目的地数据发送到信息中心100，在信息中心100中检查所接收的服务数据，在信息中心100中计算最佳路线并产生路线制导数据，和将路线制导数据从信息中心100发送到导航终端。
2.)驾驶中的操作
路线制导数据被存储在导航终端的存储器中。导航终端通过GPS引擎、陀螺传感器和速度传感器来产生车辆的当前位置数据。导航终端比较当前位置和从信息中心100实时接收的路线制导数据，并将车辆带领到目的地。当车辆的当前位置与目的地相同时，终止路线制导操作。
同时，如果由于驾驶期间车辆的当前位置数据和从路线制导数据的到的位置数据之间的差异而产生了跟踪误差，该路线制导数据是从信息中心100接收的，那么考虑到车辆选择了错误的路线，导航终端被重新连接到信息中心100，发送已改变的车辆的当前位置数据，和向信息中心100请求新的路线制导数据。
3.)信息中心的操作
一从导航终端接收到数据，信息中心100检查导航终端的用户是否已注册。如果用户已被验证，信息中心100从所接收的数据中检查车辆的当前位置和目的地。信息中心100参考地图数据库和实时交通信息数据库，来计算从当前位置到目的地的最佳路线，并产生路线制导数据以便将车辆带领到最佳路线上。然后，信息中心100将路线制导数据发送到导航终端。
图13说明了根据本发明的、通过无线通信网络200从导航终端发送到信息中心100的路线制导请求数据的结构。
参考图13，导航终端的格式处理器1140接收由报头、用户ID(标识)、当前位置的坐标、版本号、终端类型、目的地设置数据、功能设置数据和误差数据构成的数据，并格式化所接收的数据。发射机/接收机1120将已格式化的数据转换成适于传输的信号，并通过天线ANT发送已转换的传输信号。传输信号通过无线传输网络200到达信息中心100。报头指出该数据是路线制导请求。用户ID是验证用户对于导航服务是已注册用户的信息。纬度和经度来表示当前位置坐标，上述纬度和经度是由导航终端中的GPS装置计算的，并经导航终端由用户用字符(文本)和语音来输入目的地数据。终端类型是指示终端显示器的大小和类型的信息，在该终端显示器上请求路线制导和显示路线制导数据。
图14说明了根据本发明的路线制导数据的结构。
参照图14，路线制导数据由报头、制导点(交叉点)和形状(shape)点构成。制导点信息包括交叉口名称、道路类型、连接类型、交叉口处车辆将选择的方位和网格中的X和Y坐标。交叉口名称是文本数据，诸如“Pasadena大街和Walnut街的交叉口”。道路类型表示道路类别，像高速路、免费高速路或当地的道路。连接类型包括U-转弯、环形交叉路、上方通行(over pass)、下方通行(under pass)、桥梁等等。车辆的方位包括里、外、左和右。
图15和16是描述根据本发明的路线制导数据产生方法的图。
参照图15，路线制导数据是由当前位置A和目的地B之间的最佳路线中关于交叉和连接的相关信息构成的。
参考图16，特定地理区域内的关于连接和交叉a’和a”的相关信息被产生以作为路线制导数据，该特定地理区域包括当前位置A和目的地B之间的最佳路线的部分或全部。情况1表示路线制导数据包括关于覆盖整个最佳路线的地理区域中的所有连接和交叉的信息，而情况2表示路线制导数据包括关于仅覆盖部分最佳路线的地理区域中的连接和交叉的信息。
图17说明了根据本发明的路线制导网格(mesh)系统。
参照图17，网格代码被分配给在网格中由每个预定经度和纬度划分的网格地区。因为基于网格使用地图数据来建立每个数字地图，所以网格代码是映射单元。交叉点是道路接合处，在该处制导用户。形状点是沿途停车点，其并没有形成道路接合处，但是标记它以维持道路的直线形状。形状点涉及在地图上作出的所有沿途停车点，以便维持道路的直线形状。将每个形状点的坐标与从导航终端的GPS装置获得的纬度和经度相比较，可从每个形状点的坐标中可知道实际道路的直线形状。换言之，该交叉点是其中有两条或多条直路汇合的形状点。
在交叉点，即道路接合处，制导代码对路线制导是必需的信息。即，制导代码表示为制导车辆的行进所要求的除了直行的动作，诸如：左、右、U形转弯、下方通行、上方通行。例如，制导代码可以包括道路代码、连接代码和方位代码。道路代码指出道路类型(例如：高速公路、免费高速公路、本地道路、车道、标准道路......)。纬度和经度可以被表示为“网格代码+网格中的坐标”。
网格原点的纬度和经度坐标也可以用网格代码表示。因为不同的地图使用不同的格式，所以避免对其的详细描述。可从已知的网格原点的坐标和最大网格点来检测形状点#1、#2和#3的纬度和经度坐标。可以用网格坐标表示纬度和经度坐标。
图18说明了根据本发明的地图跟踪以确定车辆是否偏离了最佳路线。
参考图18，P指出了GPS所检测的车辆的当前位置，和P’指出在路线中所匹配的车辆的当前位置。L1是形状点#1和形状点#2之间的距离，L2是形状点#2和形状点#3之间的距离，形状点#3是交叉点。D1是从P到线L1上与P垂直的点的距离，而D2是从P到线L2上与P垂直的点的距离。这里，路线跟踪是这样的过程：将基于GPS所检测的当前车辆位置的路线与使用“网格+形状点”所计算的位置比较，确定车辆是否偏离了最佳路线，和在适当的时间使用制导代码将车辆带领到最佳路线上。
如果D1＜D2且D1＜GPS误差，就认为当前车辆位置是P’。如果D1＜D2且D1≥GPS误差，就认为车辆偏离了最佳路线。当到下一制导点的距离，{L2+(从形状点#2到P’的距离)}，是预定值或更小时，执行路线制导。
每次从GPS系统接收到新坐标时，确定两个形状点，其间的线对该坐标是最短的，计算两个形状点之间的距离，并连续检查该距离是否超过了GPS误差(阈值)。如果距离小于GPS误差，就认为车辆在路线上。如果距离大于GPS误差，考虑到车辆偏离了路线，就将新的当前车辆位置随同现有的目的地数据发送到信息中心100，并下载新的路线制导数据。
如果确定了车辆在路线上，就计算当前位置和下一交叉点之间的距离。如果该距离是预定值或更小，就根据交叉点的制导代码来执行路线制导。根据制导代码，通过可视或可听到的通知来将路线制导提供给用户。例如，在终端的显示器上显示用箭头表示的车辆的行进方向、交叉口的名称和道交叉口的距离，同时播出像“前方xx米处右转”的语音消息。也显示到目的地的距离和所期望的到达时间。
例如，如果司机在韩国通过从Seoul市政厅到Busan市政厅的道路旅行，而没有通过高速路，就可以标记8549个形状点。因此，将被发送的路线制导数据的数量是通过8549(形状点的数量)×4(字节：X和Y坐标和制导导代码)+52(网格)×4(字节：网格代码)＝34404字节≈34K字节≈272K比特计算的大约272K比特。选用另一实例，如果他通过高速路从Seoul市政厅到Busan市政厅旅行，就可以标记少于8549个形状点，并且这样所要求的路线制导数据也少于272K比特。这个数据是从韩国三星电子的导航地图中获得的。数据的变化依赖于所使用的数字地图的格式和版本。在数据率为14.4Kbps的现有PCS系统中，发送用于Seoul市政厅到Busan市政厅之间的最佳路线的路线制导数据需要19秒(≈272K比特÷14.4Kbps)，然而在基本业务速率为144Kbps的IMT-2000系统中，所需时间小于2秒。
图19说明了根据本发明的用于在路线制导中使用的一组交叉口图的实例。
参照图19，交叉口图数据组由39个图构成。例如，有指示直行、右转、左转、U形转弯、P形转弯、上方通行和下方通行的方向图，表示12点方向旋转、4点方向旋转和U形转弯旋转的旋转方向图，以及表示开始点和目的地的其它图。这些图数据存储于移动终端300的内部存储器中或ITS终端400中的处理器410的内部存储器中，并在路线制导中显示在移动终端300的显示器上。
图20说明了在根据本发明的路线制导中使用的语音数据的实例。
参照图20，通过ITS终端400的语音通知IC 422可以产生语音数据。例如，语音数据包括“前100米”、“前200米”、“右转”和“2点钟方向”。经ITS终端400的扬声器424将语音数据提供给司机。特别是，当驾驶中没有交通事故的危险时，通过语音输出的路线制导数据与图像路线制导数据相比更有利于指导司机。
图21说明了在根据本发明的导航终端中的路线制导的实例。
参照图21，在步骤2101中，导航终端通过地图跟踪来估计其当前位置。在步骤2102中，导航终端计算N-P距离。这里，N是交叉点(制导点)而P是导航终端的所估计的当前位置。例如，导航终端距交叉点500米。
在步骤2103中，导航终端确定将要输出的、与从信息中心100接收的路线制导数据相应的语音通知消息。根据所接收的数据代码，输出像“前方500米处右转”的语音消息。从步骤2102产生“500米”且从包括在路线制导数据中的、关于在交叉口处的方位的信息中获得“右转”。方位被设置为像“进＝-60°”、“出＝30°”、“左＝30°”和“右＝无”。
在步骤2104中，导航终端确定将被显示在显示器上的路线制导数据，并显示它。通过使用传输数据代码的操作，显示“Pasadena大街和Walnut街的交叉口”、“500米”、要走的距离和要走的时间。
在上述的过程中，仅接收了用于路线制导的所要求的数据以便使用实时交通信息来给用户提供路线制导，而没有接收大量的数字地图。
参照图22，菜单包括设置/注册、路线制导、交通信息和辅助功能。设置/注册菜单包括目的地设置和位置注册项。目的地设置项有作为子项的初始显示、新设置、删除/修改、增加目的地和虚拟旅行。位置注册项有作为子项的初始显示、新设置和删除/修改。路线制导菜单包括路线搜索/制导、交通信息(自动更新的)通知项。路线搜索/制导项依次有作为子项的路线搜索、制导开始和重新搜索。交通信息项有作为子项的附近地区、高速路地段、干道、桥梁和隧道。辅助功能菜单包括作为项目的GPS经度和纬度坐标、传感器信息和导航版本(检查)。
图23说明了在根据本发明的导航终端中，在导航模式下用于路线制导的初始显示。
参照图23，当选择导航菜单或按下指定用于导航的键时调用路线制导功能。导航键可被用作驾驶中的制导键。然后，提供用于导航模式的初始显示。
图24说明了在根据本发明的用于路线制导的导航终端中目的地设置菜单显示。
参照图24，当在图23中示出的导航菜单中选择了目的地设置菜单项时，导航终端提供具有可选项：1.新设置，2.删除/修改，3.增加目的地，4.虚拟旅行的显示。
图25说明了当在根据本发明的导航终端中选择了目的地设置菜单中的菜单项“新设置”时所提供的显示。
参照图25，目的地可以通过选择在预先分类的类别，诸如大的目的地分类、较窄的目的地子类和特定目的地中的正确的项而被初始设置。在选择了特定本地地区之后，通过直接输入目的地名称来进行新的目的地设置。
图26说明了当在根据本发明的导航终端中选择了路线搜索菜单时的显示实例。
参照图26，当在图23中示出的菜单中选择了“路线选择/制导”菜单项时，搜索出当前车辆位置和目的地之间最佳路线。作为搜索的结果，可以确定到目的地的时间、全长、交叉口、立体交叉道路、街道和设施。在搜索出最佳路线的过程中，依次向时间、高速路(可用时)的使用、和免费高速路的使用给出高优先级。
图27说明了在根据本发明的路线制导过程中导航终端中的通知显示。
参照图27，对于路线制导，已显示的有像交叉口(点名)的制导沿途停车点的名字，指示从制导沿途停车点行进的车辆的方向的图像数据，当前车辆位置和制导沿途停车点之间的距离(300米)，到目的地的时间(00:45)和要走的距离(60Km)。
图28说明了当在根据本发明的导航终端中完成了路线选择之后选择制导开始项时的显示实例。
参照图28，已显示的有全长(26Km)和所期望的时间(40分钟)。
图29说明了根据本发明的当在驾驶期间对路线进行制导时导航终端中的通知显示实例。
参照图29，当车辆沿着所选择的最佳路线行驶时，各种交叉口、通行税征税关卡、立体交叉道路和在预定交叉点的邻近设施的显示被可视和可听到地提供，以便沿着开始点和目的地之间的最佳路线来指导用户。
图30说明了根据本发明的当车辆偏离了最佳路线时，导航终端中的显示实例。
参照图30，当车辆偏离了路线被确定时，显示并通过语音播出通知消息。如果重新设置了路线搜索模式，当前车辆位置和目的地就经无线通信网络200被发送到信息中心100。然后信息中心100搜索出当前位置和目的地之间的最佳路线，并提供初始路线制导显示。在驾驶期间，提供路线制导。
图31说明了根据本发明的当交通信息改变时，导航终端中的显示实例。
参照图31，当交通信息已改变被确定时，通过语音播出通知消息。如果重新设置了路线搜索模式，当前车辆位置和目的地就经无线通信网络200被发送到信息中心。然后信息中心100搜索出当前位置和目的地之间的最佳路线，并提供初始路线制导显示。在驾驶期间，提供路线制导。
如上所述，本发明提供了特征以便实现导航功能，而不需要便携终端中的额外的大容量硬件部件。而且，便携终端可以经无线通信网络200下载数据，而不需要建立固定的数字地图数据库以便借助于信息中心中的已更新数据库，使其自身灵活地适应道路和交通条件中的改变，诸如：道路的建造和关闭以及已改变的交通规则。当信息中心考虑到实时交通信息计算路线时，便携终端的用户也可以访问实时交通信息。此外，用户可以以不高的服务速率来使用高质量的信息，并且服务提供商提供高级服务，因而在市场中获得对竞争者的优势。
虽然参照本发明的某些优选实施例示出和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该明白：在不背离由所附权利要求所限定的本发明的精神和保护范围的情况下，可对本发明在形式上和细节上进行各种修改。

Claims (31)

1.一种导航系统，包括：
具有地图数据库的信息中心，用于从导航终端接收关于当前车辆位置和目的地的信息，参考地图数据库中的地图数据搜索出一条当前位置和目的地之间的最佳路线，并产生路线制导数据以将车辆带领到至少一个最佳路线中的交叉点；
车辆内部的导航终端，用于计算车辆的当前位置，将车辆的当前位置信息发送到信息中心，接收路线制导数据、并在车辆经过交叉点之前，在预定时间用语音播出关于该交叉点的通知消息；和
无线通信网络，用于无线连接信息中心和导航终端。
2.如权利要求1所述的导航系统，其中，导航终端还提供作为图像数据的关于交叉点的通知消息。
3.如权利要求2所述的导航系统，其中，导航终端包括：
移动终端，用于无线连接无线通信网络；和
具有GPS(全球定位系统)装置的ITS(智能运输系统)终端，用于计算当前车辆位置。
4.如权利要求3所述的导航系统，其中，经无线终端播出关于交叉点的通知消息。
5.如权利要求3所述的导航系统，其中，经ITS终端播出关于交叉点的通知消息。
6.如权利要求3所述的导航系统，其中，经无线终端输入关于当前车辆位置和目的地的信息。
7.如权利要求3所述的导航系统，其中，经ITS终端输入关于当前车辆位置和目的地的信息。
8.如权利要求1所述的导航系统，其中，信息中心基于实时收集的交通信息以及地图数据搜索出最佳路线。
9.如权利要求1所述的导航系统，其中，信息中心包括：
安装在道路上的多个传感器，用于收集交通信息；
第一服务器，用于通过处理由传感器实时收集的交通信息来产生实时交通信息；
第二服务器，用于基于地图数据和所产生的实时交通信息搜索出当前车辆位置和目的地之间的最佳路线，并产生路线制导数据；和
第三服务器，用于连接无线通信网络和将路线制导数据发送到无线通信网络。
10.如权利要求1所述的导航系统，其中，路线制导数据还包括关于道路类型、连接类型、和在交叉口到道路的角度的信息。
11.如权利要求1所述的导航系统，其中，交叉点是目的地邻近地区中的交叉口、通行税征税关卡、立体交叉道路和沿途停车站之一。
12.一种在导航系统中用于制导车辆的行进的方法，该导航系统包括具有地图数据库的信息中心、用于计算车辆的当前位置的车辆内部的导航终端、和用于无线连接信息中心和导航终端的无线通信网络，该方法包括以下步骤：
经无线通信网络将关于当前车辆位置和目的地的信息从导航终端发送到信息中心；
基于信息中心中的地图数据库中的地图数据，搜索出一条当前位置和目的地之间的最佳路线；
在信息中心中产生用于将车辆带领到至少一个最佳路线中的交叉点的路线制导数据，并经无线通信网络将该路线制导数据从信息中心发送到导航终端；和
基于导航终端中的路线制导数据，在车辆经过交叉点之前，在预定时间用语音播出关于交叉点的通知消息。
13.如权利要求12所述的方法，还包括步骤：在导航终端中，提供作为图像数据的关于交叉点的通知消息。
14.如权利要求12所述的方法，其中，基于实时收集的交通信息以及信息中心中的地图数据搜索出最佳路线。
15.如权利要求12所述的方法，其中，路线制导数据还包括关于道路类型、连接类型、和在交叉口到道路的角度的信息。
16.如权利要求12所述的方法，其中，交叉点是目的地邻近地区中的交叉口、通行税征税关卡、立体交叉道路和沿途停车站之一。
17.如权利要求12所述的方法，还包括步骤：当车辆偏离最佳路线时，从导航终端请求新的路线制导数据。
18.一种在导航系统中用于制导车辆的行进的方法，该导航系统包括具有地图数据库的信息中心、车辆内部的导航终端和用于无线连接信息中心和导航终端的无线通信网络；上述导航终端具有用于无线连接无线通信网络的移动终端和用于计算当前车辆位置的具有GPS(全球定位系统)装置的ITS(智能运输系统)终端，包括以下步骤：
经无线通信网络将关于当前车辆位置和目的地的信息从移动终端发送到信息中心；
基于信息中心中的地图数据库中的地图数据，搜索出一条当前位置和目的地之间的最佳路线；
在信息中心中产生用于将车辆带领到至少一个最佳路线中的交叉点的路线制导数据，并经无线通信网络将该路线制导数据从信息中心发送到移动终端；
将该路线制导数据从移动终端发送到ITS终端；和
基于ITS终端中的路线制导数据，在车辆经过交叉点之前，在预定时间用语音播出关于交叉点的通知消息。
19.如权利要求18所述的方法，还包括步骤：在移动终端中，提供作为图像数据的关于交叉点的通知消息。
20.如权利要求18所述的方法，还包括步骤：在ITS终端中，提供作为图像数据的关于交叉点的通知消息。
21.如权利要求18所述的方法，其中，基于实时收集的交通信息以及信息中心中的地图数据搜索出最佳路线。
22.如权利要求18所述的方法，其中，路线制导数据还包括关于道路类型、连接类型、和在交叉口到道路的角度的信息。
23.如权利要求18所述的方法，其中，交叉点是目的地邻近地区中的交叉口、通行税征税关卡、立体交叉道路和沿途停车站之一。
24.如权利要求18所述的方法，还包括步骤：当车辆偏离最佳路线时，从导航终端请求新的路线制导数据。
25.一种在导航系统中用于制导车辆的行进的方法，该导航系统包括具有地图数据库的信息中心、车辆内部的导航终端，和用于无线连接信息中心和导航终端的无线通信网络；上述导航终端具有用于无线连接无线通信网络的移动终端和用于计算当前车辆位置的具有GPS(全球定位系统)装置的ITS(智能运输系统)终端，包括以下步骤：
经无线通信网络将关于当前车辆位置和目的地的信息从ITS终端发送到移动终端和信息中心；
基于信息中心中的地图数据库中的地图数据，搜索出一条当前位置和目的地之间的最佳路线；
在信息中心中产生用于将车辆带领到至少一个最佳路线中的交叉点的路线制导数据，并经无线通信网络将该路线制导数据从信息中心发送到移动终端；
将该路线制导数据从移动终端发送到ITS终端；和
基于ITS终端中的路线制导数据，在车辆经过交叉点之前，在预定时间用语音播出关于交叉点的通知消息。
26.如权利要求25所述的方法，还包括步骤：在移动终端中，提供作为图像数据的关于交叉点的通知消息。
27.如权利要求25所述的方法，还包括步骤：在ITS终端中，提供作为图像数据的关于交叉点的通知消息。
28.如权利要求25所述的方法，其中，基于实时收集的交通信息以及信息中心中的地图数据搜索出最佳路线。
29.如权利要求25所述的方法，其中，路线制导数据还包括关于道路类型、连接类型、和在交叉口到道路的角度的信息。
30.如权利要求25所述的方法，其中，交叉点是目的地邻近地区中的交叉口、通行税征税关卡、立体交叉道路和沿途停车站之一。
31.如权利要求25所述的方法，还包括步骤：当车辆偏离最佳路线时，从导航终端请求新的路线制导数据。
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