CN1779416B - 车载导航系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种车载导航系统，包括接收GPS定位数据的GPS接收单元及可根据存储于存储装置中的电子地图计算电子地图上两点间最优路径的路径规划单元，所述电子地图包括代表具体地址的位置点、两地址之间的道路及其道路的长度，其特征在于，还包括偏航处理单元，所述偏航处理单元用于执行以下步骤：根据GPS接收单元接收的定位数据判断车辆是否偏离路径规划单元规划的路径；若偏离原规划路径，向路径规划单元发送要求重新规划路径的指令，所述指令以当前位置为规划起点。本发明还提供一种车载导航方法。本发明的车辆导航系统及方法，可进行实时的车辆导航，并可在偏离预定路径的情况下以较优方式继续导航。
Description
技术领域
本发明涉及一种车载导航系统及方法，特别涉及一种利用全球定位系统数据的车载导航系统及方法。
背景技术
随着全球定位系统(GPS)的发展，其越来越多的被用于车辆导航。而类似的导航装置通常具有当前位置检测的功能，即利用GPS系统确定车辆的当前位置。类似的导航装置还可根据使用者输入的起点和终点规划有起点通向终点的路径，并将规划的路径显示于显示屏，以为车辆导航。由于GPS系统的接收盲区或由于交通拥堵等状况下，车辆往往会无意或有意地偏离预定线路。如果重新返回预定线路，在车辆偏离原路径较远的情况下，往往费时费力。而若重新规划线路，则往往需要停车规划，很不方便。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种车载导航系统及方法，可使车辆在偏离预定路径时顺利到达终点。
本发明的技术方案是，提供一种车载导航系统，包括接收GPS定位数据的GPS接收单元及可根据存储于存储装置中的电子地图计算电子地图上两点间最优路径的路径规划单元，所述电子地图包括代表具体地址的位置点、两地址之间的道路及其道路的长度，其特征在于，还包括偏航处理单元，所述偏航处理单元用于执行以下步骤：根据GPS接收单元接收的定位数据判断车辆是否偏离路径规划单元规划的路径；若偏离原规划路径，向路径规划单元发送要求重新规划路径的指令，所述指令以当前位置为规划起点。
上述车载导航系统中，所述路径规划单元包括全国规划单元及城市规划单元，其中全国规划单元根据所述电子地图计算两城市间的最佳路径，城市规划单元则根据所述电子地图计算城市内两点间的最佳路径。
上述车载导航系统中，还包括人机交互接口，所述人机交互接口可接收路径规划的起点和终点的输入并将所述起点和终点数据传送到路径规划单元规划所述两点间的最优路径。
上述车载导航系统中，所述偏航处理单元包括节点判断子模块、根据触发信号输出信号的计时子模块、距离判断子模块、控制子模块；或者所述偏航处理单元包括周期性产生信号的计时子模块、距离判断子模块、控制子模块。
上述车载导航系统中，所述路径规划单元使用迪杰斯特拉算法计算最优路径。
本发明还提供一种车载导航方法，包括通过人机交互接口接收路径规划的起点和终点，以及通过路径规划单元规划起点和终点间的最优路径的步骤，还包括以下步骤：(a)偏航处理单元利用GPS接收单元接收的定位数据和已规划的路径判断是否偏离原路径；(b)若偏离原规划路径，偏航处理单元向路径规划单元发送要求重新规划路径的指令，所述指令以当前位置为规划起点已原终点为终点；(c)通过路径规划单元规划重新计算起点和终点间的最优路径.
上述车载导航方法中，所述规划路径步骤包括：路径规划单元判断起点和终点是否在同一个城市；若不在同一城市，通过全国规划单元规划两城市间的最优路径；通过城市规划单元规划城市内的两点间的最优路径。
上述车载导航方法中，所述偏航判断步骤包括以下步骤：经过道路交叉点后判断当前位置是否偏离预定路径，或者周期性判断当前位置是否偏离预定路径。
本发明的车辆导航系统及方法，可进行实时的车辆导航，并可在偏离预定路径的情况下以较优方式继续导航。
附图说明
图1是本发明车载导航系统的应用平台结构框图。
图2是图1中车载导航系统的结构框图。
图3是图2中偏航处理单元的组成示意图。
图4是图2中偏航处理单元的组成的另一实施例的示意图。
图5是本发明车载导航方法的导航流程图。
图6是图5中偏航步骤的流程图。
具体实施方式
如图1所示，为本发明车载导航系统的应用平台结构框图。导航系统11与安装与车上的GPS系统12通讯连接，而GPS终端12则与通讯卫星11通讯连接。GPS系统12可通过与通讯卫星的交互，实时获取汽车的位置信号。该GPS系统属于现有技术，在此不作赘述。
导航系统13从GPS系统12获取定位数据，并根据该定位数据为汽车提供实时的导航信息
如图2所示，导航系统13包括GPS接收单元21、偏航处理单元22、人机交互接口23、电子地图24、路径规划单元25。
电子地图24可直接利用GPS系统11中的电子地图，其一般包括底图层、代表地址的位置点层、位置点间的道路层等的复合地图。电子地图24还包括一个对应的数据库，其中包括两位置间道路的距离等的数据。电子地图24可通过人机交互接口23以重叠的方式将电子地图的多个层显示于显示装置。人机交互接口23可接收路径起点和终点位置的输入，并生成路径规划指令发送到路径规划单元25。所述起点位置和终点位置可包括城市名、道路名以及具体地点名，也可仅包括道路名和具体地点名，还可仅包括具体地点名。而起点和终点的输入可采用直接输入地点名(可包括城市名、道路名)，也可采用在地址列表或电子地图24上选取的方式输入，而起点输入时还可直接以车辆当前位置为起点输入。
路径规划单元25可根据人机交互接口23接收的起点和终点数据规划起点与终点间的最优路径.该路径规划单元25以起点和终点间的位置点为中间节点，以中间节点间的路径长度为权重，采用迪杰斯特拉(Dijkstra)算法计算起点和终点间的最短路径.路径规划单元25还可规划多条次短路径，供使用者通过人机交互接口23选择，并以最短路径为默认的最优路径.路径规划单元25具体包括全国规划单元26和城市规划单元27，其中全国规划单元26可根据城市间的道路数据，规划两个城市间的最优路径，而城市规划单元27则可根据城市内的道路数据规划同一城市内两地点间的最优路径.
路径规划单元25规划的路径可在电子地图24上通过人机交互接口23显示于显示屏。
GPS接收单元21提供与GPS系统11对接的接口，以从GPS系统11接收定位数据，即汽车的当前位置，并将接收的定位数据传送到偏航处理单元22。
偏航处理单元22可比较接收自GPS接收单元21的汽车定位数据以及路径规划单元25规划的路径，判断汽车是否偏离预定路径。在由路径规划单元25规划的预定的路径上，通常有多个道路交叉点，而车辆往往在所述道路交叉点发生偏航现象。因此，本发明中的偏航处理单元22在车辆始离每一预定路径上的交叉点的预定时间内，例如1～10分钟，根据从GPS接收单元21获取的车辆当前位置及车辆的预定路径，判断车辆是否偏离预定路径。当然，上述预定时间也可根据需要设置，若所设时间较长，则可能车辆偏离原路径较远；若所设时间过短，则可能出现频繁规划路径的现象。而若频繁地重新设置路径，则可能影响驾驶员驾驶车辆，甚至造成交通事故。若两个道路交叉点较近，即在预定时间内车辆可能经过多个道路交叉点，则偏航处理单元22在经过的第一道路交叉点后的预定时间之后判断是否偏航，而在该预定时间内经过的交叉点则被忽略。
该偏航处理单元22还在车辆中断信号接收并重新获取GPS定位数据时(即车辆驶出GPS系统信号盲区时)即时判断车辆是否偏离预定路径。
在本发明的另一实施例中，偏航处理单元22以时间判断车辆是否偏航，即偏航处理单元22以一个预定的时间周期性的地执行判断车辆是否偏航的指令。上述预定时间也可根据实际情况设置，如1～30分钟。同样地，若设置的时间较长，则可能车辆偏离原路径较远；若所设时间过短，则可能出现频繁规划路径的现象。
在执行上述判断时，可以设定一个预定的距离范围作为判断车辆是否偏航的标准。在该预定范围内，不认为车辆偏航，因为此时可能车辆并未偏航或者偏航较小，可很容易回到原路径。上述的预定范围为车辆的当前位置与预定路径的最短直线距离。同样地，若设置的预定范围较大，则可能车辆偏离原路径较远；若所设预定范围较小，则可能出现频繁规划路径的现象。在本实施例中，上述的预定范围可以为20～500米。
若偏航处理单元22判断出车辆偏航，则该偏航处理单元22向路径规划单元25发送重新规划指令，该指令以车辆当前位置为起点，以初始设定的终点为终点。
上述单元可以使用不同的处理芯片及其外围电路实现，也可通过单一的、包含微程序的处理芯片及其外围电路实现。
偏航处理单元22的组成如图3。其中偏航处理单元22包括节点判断子模块31、计时子模块32、距离判断子模块33、控制子模块34。节点判断子模块31在车辆经过节点31时产生一经过节点信号发送到计时子模块32。计时子模块32接到上述信号后开始计时，经过预定时间后向距离判断子模块33发送信号，触发距离判断子模块33根据当前位置数据及预定路径进行距离判断。若距离在预定范围之外则触发控制子模块34，控制子模块34生成路径设置指令，该指令以当前位置为起点。该偏航处理单元22还可包括与计时子模块32连接的盲区判断子模块(图中未示出)，用于判断车辆是否经过GPS系统盲区。
如图4所示，为偏航处理单元22的另一实施例的组成示意图.不同之处在于该实施例中的计时子模块周期性地生成信号触发距离判断子模块.
同样地，图3及图4中的各子模块可以使用不同的处理芯片及其外围电路实现，也可通过单一的、包含微程序的处理芯片及其外围电路实现。
如图5所示，为导航的流程图。首先启动路径规划，人机交互接口23接收起点和终点输入，并生成路径规划指令发送到路径规划单元25(步骤S51)。路径规划单元25接到路径规划指令后，判断该路径起点和终点是否在同一城市(步骤S52)。若不在同一城市，则路径规划单元25的全国规划单元26进行全国路径规划(步骤S53)，然后路径规划单元25的城市路径规划单元26进行城市路径规划(步骤S54)。若路径规划单元25判断起点和终点在同一城市，则直接进行城市路径规划。完成规划后，路径规划单元25将规划的路径作为预定路径保存，并通过人机交互接口将预定路径显示于显示装置。
路径规划完成后，偏航处理单元22在道路交叉后的预定时间内或周期性地检查车辆是否偏航(步骤S55)，若偏航，则生成设置路径指令发送到路径规划单元25，并返回步骤S55。该导航系统还周期性地判断车辆是否到达终点(步骤S56)，若到达则终止导航，否则返回步骤S55。
如图6所示，为图5中偏航步骤的流程图。在路径规划完成后，节点判断子模块31判断是否经过节点，即道路交叉点(步骤S61)。若未经过，则转向步骤S56；若经过，则节点判断子模块31生成一信号，触发计时子模块32计时(步骤S62)。经过预定时间之后，计时子模块32触发距离判断子模块33，判断车辆当前位置与预定路径间的最短距离是否超过预定范围(步骤S63)，若未超过，则返回步骤S56。若超过预定范围，则触发控制子模块34，生成路径规划指令，该指令以车辆当前位置未起点(步骤S64)。
在本发明的另一实施例中，通过偏航处理单元22的计时子模块周期性判断车辆是否偏离预定路径。
Claims (7)
1.一种车载导航系统，包括接收GPS定位数据的GPS接收单元及可根据存储于存储装置中的电子地图计算电子地图上两点间最优路径的路径规划单元，所述电子地图包括代表具体地址的位置点、两地址之间的道路及其道路的长度，其特征在于，还包括偏航处理单元，所述偏航处理单元用于执行以下步骤：
根据GPS接收单元接收的定位数据判断车辆是否偏离路径规划单元规划的路径，其中设置一个预定的距离范围作为判断车辆是否偏离的标准；
若偏离原规划路径，向路径规划单元发送要求重新规划路径的指令，所述指令以当前位置为规划起点；
其中，所述路径规划单元包括全国规划单元及城市规划单元，其中全国规划单元根据所述电子地图计算两城市间的最佳路径，城市规划单元则根据所述电子地图计算城市内两点间的最佳路径。
2.根据权利要求1所述车载导航系统，其特征在于，还包括人机交互接口，所述人机交互接口可接收路径规划的起点和终点的输入并将所述起点和终点数据传送到路径规划单元规划所述两点间的最优路径。
3.根据权利要求1所述车载导航系统，其特征在于，所述偏航处理单元包括节点判断子模块、根据触发信号输出信号的计时子模块、距离判断子模块、控制子模块。
4.根据权利要求1所述车载导航系统，其特征在于，所述偏航处理单元包括周期性产生信号的计时子模块、距离判断子模块、控制子模块。
5.根据权利要求1所述车载导航系统，其特征在于，所述路径规划单元使用迪杰斯特拉算法计算最优路径。
6.一种车载导航方法，包括通过人机交互接口接收路径规划的起点和终点，以及通过路径规划单元规划起点和终点间的最优路径的步骤，其特征在于，还包括以下步骤：
(a)偏航处理单元利用GPS接收单元接收的定位数据和已规划的路径判断是否偏离原路径，其中设置一个预定的距离范围作为判断车辆是否偏离的标准；
(b)若偏离原规划路径，偏航处理单元向路径规划单元发送要求重新规划路径的指令，所述指令以当前位置为规划起点；
(c)通过路径规划单元规划重新计算起点和终点间的最优路径；
其中，所述规划路径步骤包括：
路径规划单元判断起点和终点是否在同一个城市；
若不在同一城市，通过全国规划单元规划两城市间的最优路径。
7.根据权利要求6所述车载导航方法，其特征在于，所述偏航判断步骤包括以下步骤：经过道路交叉点后判断当前位置是否偏离预定路径，或者周期性判断当前位置是否偏离预定路径。
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