CN1609912A - 机动车在导航系统中地图上的对应位置的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机动车在导航系统中地图上的对应位置的检测方法，其中，通过一般线性方程式用GPS接收机接收到的导航消息获得机动车当前位置坐标，机动车的当前位置坐标被对应到通过在与所获得的当前机动车位置最靠近的地图数据上的链路上的正投影而找到的坐标。机动车当前位置通过由GPS接收机接收的导航信息检测，检测的机动车当前位置被对应到数字地图上以获得机动车当前位置坐标P₀，查找数字地图，找出最靠近所获得的机动车当前位置坐标P₀的链路，获得找到的链路的两个端点的坐标P₁和P₂，检查数字地图上用获得的链路两个端点的坐标P₁和P₂界定的线₁₂的方向，获得从坐标P₀到线₁₂画出的垂直线的交叉点的坐标P，机动车当前位置与获得的交叉点坐标P对应。

Description

机动车在导航系统中地图上的对应位置的检测方法

技术领域

本发明涉及导航系统，特别涉及机动车在导航系统中地图上的对应位置的检测方法，通过检测要与机动车的当前位置坐标对应的地图数据的链路(道路)上的坐标来检测机动车的行驶状态，机动车的当前位置坐标是从GPS(全球定位系统)接收机接收到的导航消息和从安装在机动车上的各种传感器的检测信号获得的。

更具体地说，本发明涉及机动车在导航系统中地图上的对应位置检测方法，其中，机动车的当前位置坐标是从GPS(全球定位系统)接收机接收到的导航消息和从安装在机动车上的各种传感器的检测信号获得的，用通用的线性方程式获得任意一根线与从任意一点到该线所画的垂直线之间的交叉点，机动车的当前位置坐标被对应到通过在与所获得的当前机动车位置最靠近的地图数据上的链路上的正投影而找到的坐标。

背景技术

通常，导航系统用设置在地球上空的对地同步轨道上的多个GPS卫星发射的导航消息和用安装在机动车上的多个传感器，包括用于检测机动车行驶方向的回转传感器和检测行驶速度的速度传感器的检测信号获得机动车的当前位置，使所获得的机动车的当前位置坐标与地图数据对应，通过地图数据查找从机动车当前位置的对应坐标到机动车目的地坐标的行驶路径，并指引机动车沿着所查找到的行驶路径到达目的地。

这种导航系统中，从GPS接收机接收到的导航消息和从传感器的检测信号获得的机动车的当前位置坐标应该与地图上的链路准确对应，以便准确地检测机动车的当前位置坐标，将所检测到的坐标通知用户，准确查找从机动车的当前位置坐标到机动车目的地坐标的行驶路径，并指引机动车沿着所查找到的行驶路径到达目的地。

韩国专利申请No.1997-78443(公开号No.1999-58343)公开了一种现有的机动车当前位置坐标与地图数据上的链路坐标对应的技术。按照该现有技术，检测机动车当前位置坐标，确定所检测到的机动车当前位置坐标是否处于地图数据上的链路插值范围内。如果确定所检测到的机动车当前位置坐标是处于地图数据上的链路插值范围内，则计算位于插值范围内的多个内插点坐标与机动车当前位置坐标之间的距离。选择其中计算距离最小的内插点坐标作为目标内插点坐标。然后，用所选的目标内插点坐标代替机动车当前位置坐标，并使机动车当前位置坐标与所选择的目标内插点坐标对应。按此方式跟踪机动车的行驶路径。

但是，由于现有技术中用链路上的内插点坐标代替机动车当前位置坐标，而没有查找要与机动车当前位置坐标对应的地图数据上的链路的正确坐标，因而，在机动车当前位置坐标处于两个相邻的内插点坐标之间时，会出现不能正确查找要与机动车当前位置坐标对应的内插点坐标的问题。

发明内容

本发明的目的是提供机动车在导航系统中地图上的对应位置的检测方法，其中，用通用线性方程式计算最靠近机动车当前位置坐标的地图数据的链路上存在的点的坐标，以获得任意一根线与从任意一点到线所画的垂直线之间的交叉点。

为了达到本发明的目的，按照本发明的一个技术方案，提供机动车在导航系统中地图上的对应位置的检测方法，包括：步骤(a)，获得机动车当前位置坐标P₀；步骤(b)，查找地图数据，找出要与步骤(a)中获得的机动车当前位置坐标P₀对应的一个链路；步骤(c)，画出从步骤(a)中获得的机动车当前位置坐标P₀到步骤(b)中找到的链路的垂直线，并获得垂直线的交叉点坐标P；和步骤(d)，确定机动车当前位置坐标是步骤(c)中获得的交叉点坐标P。

步骤(a)中获得的机动车当前位置坐标P₀可以是用GPS(全球定位系统)接收机接收到的导航消息和用安装在机动车上的传感器的检测信号检测到的位置坐标。步骤(b)中找到的链路可以是最靠近机动车当前位置坐标P₀的地图数据上的链路。

按照本发明的另一个技术方案，提供机动车在导航系统中地图上的对应位置的检测方法，包括：步骤(a)，用控制单元，用GPS(全球定位系统)接收机接收到的导航消息和安装在机动车上的传感器的检测信号获得机动车当前位置坐标P₀；步骤(b)，查找地图数据，找出要与步骤(a)中获得的机动车当前位置坐标P₀对应的一个链路，并获得该链路的两个端点的坐标P₁和P₂；步骤(c)，画出从步骤(a)中获得的机动车当前位置坐标P₀到由步骤(b)中获得的链路的两个端点的坐标P₁和P₂界定的线

的垂直线 和步骤(d)，确定机动车当前位置坐标是步骤(c)中获得的交叉点的坐标P。

步骤(b)中找到的链路可以是最靠近机动车当前位置坐标P₀的地图数据上的链路。

步骤(c)还可以包括：确定由步骤(b)中获得的链路的两个端点的坐标P₁和P₂界定的线

的方向的步骤；和按照确定的方向获得垂直线的交叉点的坐标P的步骤。如果线 的方向在数字地图上不是垂直的或不是水平的，则可以用下式计算垂直线的交叉点的坐标P：

如果线 的方向在数字地图上是垂直的，那么，垂直线的交叉点坐标P确定为(x₁，y₀)；如果线

的方向在数字地图上是水平的，那么，垂直线的交叉点的坐标P可确定为(x₀，y₁)。

式中，p和q分别是垂直线的交叉点的坐标P的x-轴坐标值和y-轴坐标值，a，b，c，a′，b′和c′是有关线

的方程式ax+by+c＝0和有关线

的方程式a′x+b′y+c′＝0的系数。x₁是坐标P₁和P₂的x-轴坐标值，y₀是坐标P₀的y-轴坐标值。x₀是坐标P₀的x-轴坐标值，y₁是坐标P₁和P₂的y-轴坐标值。

附图说明

通过以下结合附图对优选实施例的说明，会更好地理解本发明的上述的和其他的目的、特征和优点，其中：

图1是用于按本发明的地图对应位置检测方法的导航系统的结构框图；

图2是按本发明的地图对应位置检测方法的流程图；和

图3到图5是按本发明的地图对应位置检测方法中获得垂直线的交叉点的操作示意图。

具体实施方式

以下将参见附图详细说明按本发明的机动车在导航系统中地图上的对应位置的检测方法。

图1是用于按本发明的地图对应位置检测方法的导航系统的结构框图。如图所显示的，导航系统包括：GPS接收机104，用于接收由多个GPS卫星100经天线102发射的导航消息；安装在机动车上的传感器单元106，用于检测机动车的行驶方向和行驶速度等；地图数据存储单元108，用于将地图数据存储在诸如小型光盘或存储器的存储介质中；控制单元110，能够从GPS接收机104接收到的导航消息和传感器单元106的检测信号控制检测机动车当前位置坐标的操作，用于使检测到的机动车当前位置坐标与地图数据存储单元108中存储的地图数据上的链路对应，和查找从对应位置到机动车的目标坐标的行驶路径，以指引机动车行驶；显示驱动单元112，在控制单元110的控制下，使机动车当前位置和地图一起显示在显示单元114上；和语音指示单元116，在控制单元110的控制下，通过话筒118用声音指引机动车行驶。

在机动车行驶时，上述结构的导航系统的GPS接收机102接收由GPS卫星100发送的导航信息并将它们输入控制单元110，而传感器单元106则检测行驶状态，包括机动车行驶方向和行驶速度，并将它输入控制单元110。

然后，控制单元110用GPS接收机102接收到的导航消息和传感器单元106的检测信号检测机动车当前位置坐标，使检测到的机动车当前位置坐标与地图数据存储单元108中存储的地图数据上的链路对应，将对应的结果经显示驱动单元112输出到显示单元114，以显示地图和机动车当前位置。

当机动车用户设置机动车要行驶的目标坐标时，控制单元110查找地图数据，找出从已经与机动车当前位置对应的地图数据上的链路坐标到目的地坐标的行驶路径，使所找到的行驶路径和地图一起经显示驱动单元112显示在显示单元114上，同时，经语音指示单元116从话筒118输出指引声音，由此指引机动车沿着行驶路径行驶。

图2是按本发明的地图对应位置检测方法的流程图。如图所示，控制单元110接收用GPS接收机104接收到的导航消息和传感器单元106的检测信号(步骤200)，用接收到的导航消息和传感器单元106的检测信号检测机动车当前位置坐标P₀(步骤202)。

控制单元110查找地图数据存储单元108中存储的地图数据，找出最靠近所检测到的机动车当前位置坐标P₀的链路(步骤204)，查找并存储所找到的链路的两个端点的坐标P₁和P₂(步骤206)。

控制单元110检查所检测的链路(道路)的两个端点的坐标P₁和P₂界定的线 的方向(步骤208)，用获得交叉点的坐标P的方程式，获得从检测到的机动车当前位置坐标P₀到线

画的垂直线的交叉点的坐标P，确定所获得的垂直线的交叉点的坐标P为机动车当前位置的正确坐标，执行对应操作(步骤210)。

以下将参见图3到图5详细描述获得从检测到的机动车当前位置坐标P₀到线 画的垂直线的交叉点的坐标P的操作。

梯度是m和y-截距是n的线性方程式表示成以下的公式1：

     y＝mx+n                         ……(1)

表示成公式(1)的线性方程式中，不能表示平行于y-轴的线，其原因是，当线的方向比较接近垂直线时，梯度值m的值趋于无穷大。

因此，表示成公式(1)的线性方程式不能用于获得从机动车当前位置坐标P₀到线

画的垂直线的交叉点的坐标P。因此，要用表示成下面的公式(2)的一般线性方程式：

    Ax+by+c＝0                       ……(2)

如果公式(2)中b＝0，平行于y-轴的线可表示成线性方程式。因此，可认为公式(2)比用梯度和y-截距表示的公式(1)更通用。

为了获得垂直线的交叉点，有关线 和线 的线性方程式定义为以下的公式(3)和(4)：

$\stackrel{\↔}{P_1{P}_2}\⇒\mathrm{ax}+\mathrm{by}+c=0\·\·\·\·\·\·\·\left(3\right)$

$\stackrel{\↔}{P_{0}P}\⇒a^{\′}x+b^{\′}y+c^{\′}=0\·\·\·\·\·\left(4\right)$

线

的方向可对应垂直情况、水平情况和除垂直和水平情况之外的其他情况中的一种情况。下面按照线 的方向说明获得垂直线的交叉点的坐标P。

1.线 是垂直的(a≠0，b＝0)情况下(见图3)

有关线

的方程式中，P₁和P₂的x-轴坐标值x₁和x₂相等(x₁＝x₂)。有关线

的方程式中，y＝y₀。所以，连接两根线

和

的垂直线的交叉点的坐标P是(x₁，y₀)。

2.线

是水平的(a＝0，b≠0)情况下(见图4)

有关线

的方程式中，P₁和P₂的y-轴坐标值y₁和y₂相等(y₁＝y₂)。有关线 的方程式中，x＝x₀。所以，连接两根线 和

的垂直线的交叉点的坐标P是(x₀，y₁)。

3.线

不是垂直或水平的(a≠0，b≠0)情况下(见图5)

假设连接两根线

和

的垂直线的交叉点的坐标P是(p，q)，则建立以下公式：

垂直线的交叉点的坐标P，即(p，q)，是将公式(5)设置成以下的公式(6)而获得的：

这里，由于线 and 不相互平行，而且a和b不是0，所以 $\frac{a^{\′}}{a}\≠\frac{b^{\′}}{b}.$

因此，由于a′b-ab′≠0，因而，存在逆矩阵。

所以，可以认为垂直线的交叉点的坐标P，即(p，q)，取决于线性方程式的系数a，b，c，a′，b′和c′。

一般来说，即便线性方程式的两边乘以除0以外的任意数，方程式也成立。也就是说，即便有关线

的方程式乘以除0以外的常数k，这也表示与线

同样的线性方程式，如下面的公式(7)：

$\stackrel{\↔}{P_1{P}_2}\⇒\mathrm{kax}+\mathrm{kby}+\mathrm{kc}=0(k\≠0)\·\·\·\·\·\·\left(7\right)$

因此，线性方程式的多个系数中的一个系数可以固定到一个特定值。

这里，假设有关线

的线性方程式中的系数b是-1，有关线

的线性方程式中的系数b′是-1，如公式(8)所示：

b＝b′＝-1                          ……(8)

然后，可获得有关线

and

的公式(9)和(10)：

$\stackrel{\↔}{P_1{P}_2}\⇒y=\mathrm{ax}+c\·\·\·\·\·\·\left(9\right)$

$\stackrel{\↔}{P_{0}P}\⇒y=a^{\′}x+c^{\′}\·\·\·\·\·\·\·\left(10\right)$

由于坐标P₁(x₁，y₁)和P₂(x₂，y₂)c对应线

上的点，两个点的坐标P₁和P₂代入公式(9)，得到的相关表达式如以下的公式(11)：

整理公式(11)和计算系数a和c时，获得下式(12)：

这里，由于线 不平行于y-轴，所以x₁-x₂≠0，因而，存在逆矩阵。

由于两根线 和

相互垂直，因此可以从以下的公式(13)获得系数a′：

$\stackrel{\↔}{P_1{P}_2}\⊥\stackrel{\↔}{P_{0}P}\⇒(-\frac{a}{b})\×(-\frac{a^{\′}}{b^{\′}})=\frac{{\mathrm{aa}}^{\′}}{{\mathrm{bb}}^{\′}}=-1,{\mathrm{aa}}^{\′}=-1$

$a^{\′}=-\frac{1}{a}=-\frac{x_1-x_2}{y_1-y_2},$ 其中y₁≠y₂.                        ……(13)

这里，由于线

不平行于x-轴，所以y₁-y₂≠0。

同时，由于坐标P₀对应线 上存在的点，所以可以将坐标P₀，即(x₀，y₀)代入公式(10)而获得以下的公式(14)，依次整理成：

y₀＝a′x₀+c′

$c^{\′}=y_0-a^{\′}{x}_0=y_0+\frac{x_1-x_2}{y_1-y_2}{x}_0=\frac{y_0{y}_1-y_2{y}_0+x_0{x}_1-x_2{x}_0}{y_1-y_2}\·\·\·\·\·\left(14\right)$

将获得的这些系数值代入公式(6)，可以获得从机动车当前位置坐标P₀到线

画的垂直线的交叉点的坐标P。

如上所述，按照本发明，在地图上找到机动车当前位置坐标，用通用的线性方程式画出从机动车当前位置坐标到地图数据上最靠近的链路的垂直线，找到垂直线的交叉点的坐标，机动车当前位置坐标与交叉点的坐标对应，由此使机动车当前位置对应链路上的正确位置。因此，可以更准确告知用户机动车当前位置的信息，并通过更正确地查找行驶路径指引机动车行驶。

尽管以上已经结合优选实施例说明和描述了本发明，但是，本领域技术人员应容易了解，在不脱离由所附的权利要求书界定的本发明精神和范围的前提下，本发明还可以做出各种修改和变化。

Claims (9)

1、机动车在导航系统中地图上的对应位置的检测方法，包括以下步骤：

(a)获得机动车当前位置坐标(P₀)；

(b)查找地图数据，找出要与步骤(a)中获得的机动车当前位置坐标(P₀)对应的地图数据上的一个链路；

(c)画出从步骤(a)中获得的机动车当前位置坐标(P₀)到步骤(b)找到的链路的垂直线，获得垂直线的交叉点的坐标(P)；和

(d)确定机动车当前位置坐标是步骤(c)中获得的坐标(P)。

2、按照权利要求1的方法，其特征是，步骤(a)中获得的机动车当前位置坐标(P₀)是用GPS接收机接收的导航消息和安装在机动车上的各种传感器的检测信号检测的位置坐标。

3、按照权利要求1的方法，其特征是，步骤(b)中找到的链路是最靠近机动车当前位置坐标(P₀)的地图数据上的链路。

4、机动车在导航系统中地图上的对应位置的检测方法，包括以下步骤：

(a)通过控制单元，用GPS接收机接收的导航消息和安装在机动车上的各种传感器的检测信号获得机动车当前位置坐标(P₀)；

(b)查找地图数据，找出要与步骤(a)中获得的机动车当前位置坐标(P₀)对应的地图数据上的一个链路，获得链路两个端点的坐标(P₁，P₂)；

(c)获得从步骤(a)中获得的机动车当前位置坐标(P₀)到用步骤(b)中获得的链路两个端点的坐标(P₁，P₂)界定的线 画出的垂直线

的交叉点的坐标(P)；和

(d)确定机动车当前位置坐标是步骤(c)中获得的交叉点的坐标(P)。

5、按照权利要求4的方法，其特征是，步骤(b)中找到的链路是最靠近机动车当前位置坐标(P₀)的地图数据上的链路。

6、按照权利要求5的方法，其特征是，步骤(c)还包括步骤：

确定由步骤(b)中获得的链路的两个端点的坐标P₁和P₂界定的线 的方向；和

按照确定的方向获得垂直线的交叉点的坐标(P)。

7、按照权利要求6的方法，其特征是，如果线

的方向在数字地图上不是垂直的或不是水平的，则可以用下式计算垂直线的交叉点的坐标(P)：

$\left[\begin{array}{c}p\\ q\end{array}\right]=\frac{1}{a^{\′}b{-\mathrm{ab}}^{\′}}\left[\begin{array}{c}{b}^{\′}c-{\mathrm{bc}}^{\′}\\ c^{\′}a-{\mathrm{ca}}^{\′}\end{array}\right]$

式中，p和q分别是垂直线的交叉点的坐标(P)的x-轴坐标值和y-轴坐标值，a，b，c，a′，b′和c′是有关线

的方程式ax+by+c＝0和有关线

的方程式a′x+b′y+c′＝0的系数。

8、按照权利要求6的方法，其特征是，如果线

的方向在数字地图上是垂直的，那么，垂直线的交叉点坐标(P)确定为(x₁，y₀)，式中x₁是坐标(P₁，P₂)的x-轴坐标值，y₀是坐标(P₀)的y-轴坐标值。

9、按照权利要求6的方法，其特征是，如果线

的方向在数字地图上是水平的，那么，确定垂直线的交叉点的坐标(P)是(x₀，y₁)，式中x₀是坐标(P₀)的x-轴坐标值，y₁是坐标(P₁，P₂)的y-轴坐标值。

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