DE202005020897U1

DE202005020897U1 - GPS-Navigationsvorrichtung

Info

Publication number: DE202005020897U1
Application number: DE202005020897U
Authority: DE
Original assignee: TomTom International BV
Current assignee: TomTom International BV
Priority date: 2004-03-15
Filing date: 2005-03-15
Publication date: 2006-12-07
Anticipated expiration: 2015-03-16
Also published as: GB2412254B; DE202005020898U1; US20070150190A1; GB0505314D0; GB0405794D0; WO2005090919A1; DE112005000606T5; DE202005020895U1; GB2412254A; DE202005020896U1

Abstract

Tragbare, unabhängige GPS-Navigationsvorrichtung, wobei die Vorrichtung einen GPS-Empfänger und eine Touch-Screen-Anzeige, die in der Vorderfläche der Vorrichtung befestigt ist, und eine einzelne Taste, die eine Ein/Aus-Taste ist, aber keinen Stift oder harte Taste zum Auswählen von Funktionen oder Navigationsanwendungen, die auf der Vorrichtung läuft, umfasst, wobei die Anzeige in einer Querformatorientierung liegt und symmetrisch in der Vorderfläche der Vorrichtung in Bezug auf eine vertikale Mittellinie durch die Vorderfläche angeordnet ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft eine tragbare GPS-Navigationsvorrichtung. Die Navigationsvorrichtung kann Reiseinformationen anzeigen und findet spezielle Anwendung als Navigationsvorrichtung im Auto.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Navigationsvorrichtungen auf GPS-Basis sind gut bekannt und werden als Navigationsvorrichtungen im Auto umfangreich verwendet. Es kann auf die Software der Navigator-Reihe vom vorliegenden Anmelder, TomTom B.V., Bezug genommen werden. Dies ist eine Software, die, wenn sie auf einem PDA (wie z.B. einem Compaq iPaq) läuft, der mit einem externen GPS-Empfänger verbunden ist, einem Benutzer ermöglicht, eine Startadresse (gewöhnlich der aktuelle Ort) und eine Zieladresse in den PDA einzugeben. Die Software berechnet dann die beste Route zwischen den zwei Endpunkten und zeigt Befehle dafür an, wie diese Route zu durchfahren ist. Unter Verwendung der vom GPS-Empfänger abgeleiteten Positionsinformationen kann die Software in regelmäßigen Intervallen die Position des PDA (typischerweise am Armaturenbrett eines Fahrzeugs angebracht) ermitteln und kann die aktuelle Position des Fahrzeugs auf einer Karte anzeigen und geeignete Navigationsbefehle (z.B. "in 100 m nach links abbiegen") anzeigen (und sprechen). Eine Graphik, die die zu unternehmenden Handlungen darstellt (z.B. ein Linkspfeil, der vorn links abbiegen angibt), kann in einer Statusleiste angezeigt werden und auch über die anwendbaren Abzweigungen/Wendungen usw. in den Straßen, die in der Karte selbst gezeigt sind, überlagert werden.
Es kann auch auf Vorrichtungen Bezug genommen werden, die einen GPS-Empfänger in eine Rechenvorrichtung integrieren, die mit einer Kartendatenbank programmiert ist und die Navigationsbefehle auf einer Anzeige erzeugen kann. Diese integrierten Vorrichtungen werden häufig am oder im Armaturenbrett eines Fahrzeugs montiert.
Der Begriff "Navigationsvorrichtung" bezieht sich auf eine Vorrichtung, die es einem Benutzer ermöglicht, zu einem vorbestimmten Zielort zu navigieren. Die Vorrichtung weist einen internen GPS-Empfänger auf.
Die Vorrichtung ist eine tragbare Vorrichtung und muss daher sicher an einem Anschluss montiert werden, der selbst gewöhnlich mit einem Saugnapf fest am Fahrzeugarmaturenbrett oder an der Fahrzeugwindschutzscheibe angebracht wird.
Die Vorrichtung wird typischerweise mit einer externen Antenne verbunden, um GPS-Signale aufzunehmen (der Begriff GPS deckt nicht nur US Navstar, sondern ähnliche GNSS (Global Navigation Satellite System) Globales Navigations-Satelliten-Systeme wie z.B. Galileo ab. Die externe Antenne kann am Körper der Vorrichtung gelenkig gelagert werden; sie kann dann bewegt werden, um zu ermöglichen, dass der Benutzer die Antenne so orientiert, dass sie den besten Signalempfang erreicht. Eine zusätzliche externe Antenne kann häufig auch bei diesen Vorrichtungen verwendet werden, da einige Arten von Windschutzscheibenglas die GPS-Signale blockieren können. Die HF-Signale von der zusätzlichen externen Antenne (am Dach oder am Armaturenbrett, jedoch mit besserer externer Sichtbarkeit, d.h. mit besserer Sichtlinie zu GPS-Satelliten, montiert) werden entlang eines Koaxialkabels geleitet, das direkt in die Navigationsvorrichtung eingesteckt werden muss.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft gemäß einem ersten Aspekt eine tragbare, unabhängige GPS-Navigationsvorrichtung, wobei die Vorrichtung einen GPS-Empfänger und eine Touch-Screen-Anzeige, die auf der Vorderfläche der Vorrichtung befestigt ist, und eine einzelne Taste, die eine Ein/Aus-Taste ist, aber keinen Stift oder harte Tasten zum Auswählen von Funktionen einer Navigationsanwendung, die auf der Vorrichtung läuft, umfasst, wobei die Anzeige in einer Querformatorientierung liegt und symmetrisch in der Vorderfläche der Vorrichtung in Bezug auf eine vertikale Mittellinie durch die Vorderfläche angeordnet ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben, in denen 1 eine Bildschirmaufnahme von einer Navigationsvorrichtung ist; die Bildschirmaufnahme zeigt eine ebene Kartenansicht und eine Statusleite, die entlang der Unterseite der Anzeige verläuft;
2 ist eine Bildschirmaufnahme von der Navigationsvorrichtung, die eine 3-D-Ansicht implementiert;
3 ist eine Bildschirmaufnahme von der Navigationsvorrichtung, die ein Navigationsmenü zeigt;
4A und 4B sind perspektivische Ansichten der Navigationsvorrichtung und eines Anschlusses gemäß der vorliegenden Erfindung; und
5 ist eine schematische Ansicht der Systemarchitektur für die Navigationsvorrichtung;
6 ist eine schematische Ansicht der Navigationsvorrichtung, des Anschlusses und der externen GPS-Antenne;
7 ist ein Blockdiagramm von Komponenten in der Navigationsvorrichtung;
8 ist ein Diagramm der elektrischen Unterbaugruppen in der Navigationsvorrichtung von 7.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Systemüberblick
Die vorliegende Erfindung wird in einer Fahrzeugnavigationsvorrichtung von TomTom B.V. implementiert, die Go genannt wird. Go setzt eine Navigationssoftware ein, die Navigator genannt wird, und weist einen internen GPS-Empfänger auf. Die Navigator-Software kann auch auf einer durch PocketPC betriebenen PDA-Vorrichtung mit Touch-Screen (d.h. durch einen Stift gesteuert), wie z.B. dem Compaq iPaq, laufen. Sie stellt dann ein Navigationssystem auf GPS-Basis bereit, wenn der PDA mit einem GPS-Empfänger gekoppelt ist. Das kombinierte PDA- und GPS-Empfänger-System ist so ausgelegt, dass es als fahrzeuginternes Navigationssystem verwendet wird.
Die Erfindung kann auch für eine beliebige andere Anordnung einer Navigationsvorrichtung verwendet werden, wie z.B. eine, die für die Nicht-Fahrzeug-Verwendung (z.B. für Spaziergänger) oder andere Fahrzeuge als Autos (z.B. ein Flugzeug) ausgelegt ist. Die Navigationsvorrichtung kann eine beliebige Art von GPS-Positionserfassungstechnologie implementieren; sie ist nicht auf NAVSTAR GPS begrenzt; sie kann daher unter Verwendung von anderen Arten von GNSS (globales Navigationssatellitensystem) wie z.B. des europäischen Galileo-Systems implementiert werden.
Die Navigator-Software ergibt, wenn sie auf einem PDA läuft, eine Navigationsvorrichtung, die bewirkt, dass der in 1 gezeigte normale Navigationsmodus-Bildschirm angezeigt wird. Diese Ansicht stellt Fahrbefehle unter Verwendung einer Kombination von Text, Symbolen, Sprachführung und einer sich bewegenden Karte bereit. Die Schlüssel-Benutzerschnittstellenelemente sind die folgenden: eine 2-D-Karte 1 belegt den größten Teil des Bildschirms. Die Karte zeigt das Auto des Benutzers und seine unmittelbare Umgebung in einer solchen Weise gedreht, dass die Richtung, in der das Auto fährt, immer "oben" ist. Über das untere Viertel des Bildschirms verläuft die Statusleiste 2. Der aktuelle Ort der Vorrichtung, den die Vorrichtung selbst unter Verwendung von herkömmlicher GPS-Ortsfeststellung ermittelt, und ihre Orientierung (wie aus ihrer Fahrtrichtung geschlussfolgert) ist durch einen Pfeil 3 dargestellt. Die von der Vorrichtung berechnete Route (unter Verwendung von im Vorrichtungsspeicher gespeicherten Routenberechnungsalgorithmen, die Kartendaten, die in einer Kartendatenbank im Vorrichtungsspeicher gespeichert sind, verwenden) ist als dunkler Weg 4 gezeigt, dem Pfeile überlagert sind, die die Fahrtrichtung angeben. Auf dem dunklen Weg 4 werden alle Haupthandlungen (z.B. Abbiegeecken, Kreuzungen, Umwege usw.) schematisch durch Pfeile 5 dargestellt, die dem Weg 4 überlagert sind. Die Statusleiste 2 umfasst auf ihrer linken Seite auch ein Diagramm 6, das die nächste Handlung (hier Abbiegen nach rechts) darstellt. Die Statusleiste 2 zeigt auch den Abstand bis zur nächsten Handlung (d.h. Abbiegen nach rechts – hier ist der Abstand 220 Meter), wie aus einer Datenbank der gesamten Route, die von der Vorrichtung berechnet wurde, gewonnen (d.h: eine Liste aller Straßen und zugehörigen Handlungen, die die zu nehmende Route definiert). Die Statusleiste 2 zeigt auch den Namen der aktuellen Straße 8, die abgeschätzte Zeit vor der Ankunft 9 (hier 2 Minuten und 40 Sekunden), die tatsächliche abgeschätzte Ankunftszeit 10 (11:36 vormittags) und den Abstand bis zum Zielort 11 (1,4 km). Die GPS-Signalstärke ist in einem Mobiltelefonstil-Signalstärkenindikator 12 angezeigt. Ein 3-D-Kartenansichtsmodus ist auch möglich, wie in 2 gezeigt.
Wenn der Benutzer die Mitte des Bildschirms 13 berührt, dann wird ein Navigationsbildschirmmenü angezeigt; aus diesem Menü können andere Kernnavigationsfunktionen innerhalb der Navigator-Anwendung eingeleitet oder gesteuert werden. Die Möglichkeit, Kernnavigationsfunktionen aus einem Menübildschirm auszuwählen, der selbst sehr leicht aufgerufen wird (z.B. ein Schritt von der Kartenanzeige zum Menübildschirm entfernt), erleichtert den Benutzerdialog erheblich und macht ihn schneller und leichter.
Die Fläche der Berührungszone, die von einem Benutzer berührt werden muss, ist weitaus größer als in den meisten Touch-Screen-Systemen auf Stiftbasis. Sie ist so ausgelegt, dass sie groß genug ist, um von einem einzelnen Finger ohne spezielle Genauigkeit zuverlässig ausgewählt zu werden; d.h. um die Bedingungen des realen Lebens für einen Fahrer nachzuahmen, wenn er ein Fahrzeug steuert; er hat wenig Zeit, um auf einen sehr detaillierten Bildschirm mit kleinen Steuerbildsymbolen zu blicken und noch weniger Zeit, um eines von diesen kleinen Steuerbildsymbolen genau zu drücken. Daher ist die Verwendung einer sehr großen Touch-Screen-Fläche, die einer gegebenen weichen Taste (oder verborgenen weichen Taste, wie in der Mitte des Bildschirms 13) zugeordnet ist, ein bewusstes Konstruktionsmerkmal dieser Implementierung. Im Gegensatz zu anderen Anwendungen auf Stiftbasis wird dieses Konstruktionsmerkmal einheitlich im ganzen Navigator eingesetzt, um Kernfunktionen auszuwählen, die für einen Fahrer wahrscheinlich notwendig sind, während er tatsächlich fährt. Sobald dem Benutzer die Wahl gegeben wird, Bildsymbole auf dem Bildschirm (z.B. Steuerbildsymbole oder Tasten einer virtuellen Tastatur, um beispielsweise eine Zieladresse einzugeben) auszuwählen, dann ist die Konstruktion dieser Bildsymbole/Tasten einfach gehalten und die zugehörigen Touch-Screen-Zonen sind auf eine solche Größe erweitert, dass jedes Bildsymbol/jede Taste eindeutig mit dem Finger ausgewählt werden kann. In der Praxis liegt die zugehörige Touch-Screen-Zone in der Größenordnung von mindestens 0,7 cm² und ist typischerweise eine quadratische Zone. Im normalen Navigationsmodus zeigt die Vorrichtung eine Karte an. Das einmalige (oder in einer anderen Implementierung zweimalige) Berühren der Karte (d.h. der berührungsempfindlichen Anzeige) nahe der Bildschirmmitte (oder irgendeinem Teil des Bildschirms in einer anderen Implementierung) ruft dann ein Navigationsmenü (siehe 3) mit großen Bildsymbolen auf, die verschiedenen Navigationsfunktionen entsprechen, wie z.B. der Option, eine alternative Route zu berechnen und die Route neu zu berechnen, um den nächsten Straßenabschnitt zu meiden (nützlich, wenn man mit einer Sperre oder starkem Stau konfrontiert ist); oder die Route neu zu berechnen, um spezielle, aufgelistete Straßen zu meiden.
Die tatsächliche physikalische Struktur der Vorrichtung ist von einer herkömmlichen eingebetteten Vorrichtung hinsichtlich der Speicherarchitektur (siehe nachstehender Systemarchitekturabschnitt) grundsätzlich verschieden. Auf einer hohen Ebene ist sie dennoch ähnlich: der Speicher speichert die Routenberechnungsalgorithmen, die Kartendatenbank und die Benutzerschnittstellen-Software; ein Mikroprozessor interpretiert und verarbeitet die Benutzereingabe (z.B. unter Verwendung eines Vorrichtungs-Touch-Screen, um die Start- und die Zieladresse und alle anderen Steuereingaben einzugeben) und setzt die Routenberechnungsalgorithmen ein, um die optimale Route zu berechnen. "Optimal" kann sich auf Kriterien wie z.B. kürzeste Zeit oder kürzeste Strecke oder irgendwelche anderen mit dem Benutzer in Zusammenhang stehende Faktoren beziehen.
Insbesondere gibt der Benutzer seine Startposition und den erforderlichen Zielort in der normalen Weise in die Navigator-Software, die auf dem PDA läuft, unter Verwendung einer virtuellen Tastatur ein. Der Benutzer wählt dann die Art und Weise aus, in der eine Reiseroute berechnet wird: verschiedene Modi werden angeboten, wie z.B. ein "schneller" Modus, der die Route sehr schnell berechnet, aber die Route könnte nicht die kürzeste sein; ein "voller" Modus, der alle möglichen Routen betrachtet und die kürzeste auffindet, aber zur Berechnung länger braucht, usw. Andere Optionen sind möglich, wobei ein Benutzer eine Route festlegt, die landschaftlich reizvoll ist – z.B. die meisten POI (interessierenden Punkte) passiert, die als Ansichten mit außergewöhnlicher Schönheit markiert sind, oder die meisten möglicherweise für Kinder interessanten POIs passiert oder die wenigsten Abzweigungen verwendet usw.
Straßen selbst sind in der Kartendatenbank, die ein Teil von Navigator ist (oder auf die anderweitig von diesem zugegriffen wird), der auf dem PDA läuft, als Linien – d.h. Vektoren (z.B. Startpunkt, Endpunkt, Richtung für eine Straße, wobei eine ganze Straße aus vielen Hunderten von solchen Abschnitten besteht, die jeweils durch Startpunkt/Endpunkt-Richtungsparameter eindeutig definiert sind) beschrieben. Eine Karte ist dann ein Satz von solchen Straßenvektoren plus interessierenden Punkten (POIs), plus Straßennamen, plus anderer geographischer Merkmale wie Parkgrenzen, Flussufer usw., die alle hinsichtlich Vektoren definiert sind. Alle Kartenmerkmale (z.B. Straßenvektoren, POIs usw.) sind in einem Koordinatensystem definiert, das dem GPS-Koordinatensystem entspricht oder mit diesem in Beziehung steht, was ermöglicht, dass die Position einer Vorrichtung, wie durch ein GPS-System ermittelt, auf der relevanten Straße, die in einer Karte gezeigt ist, aufgefunden wird.
Die Routenberechnung verwendet komplexe Algorithmen, die ein Teil der Navigator-Software sind. Die Algorithmen werden angewendet, um große Zahlen von potentiellen verschiedenen Routen zu bewerten. Die Navigator-Software wertet sie dann gegen die vom Benutzer definierten Kriterien (oder Vorrichtungsvorgaben) wie z.B. Vollmodus-Abtastung, mit landschaftlich reizvoller Route, an Museen vorbei und keine Radarfalle, aus. Die Route, die die definierten Kriterien am besten erfüllt, wird dann von einem Prozessor im PDA berechnet und dann in einer Datenbank im RAM als Folge von Vektoren, Straßennamen und an Vektorendpunkten durchzuführenden Handlungen (z.B. entsprechend vorbestimmter Abstände entlang jeder Straße der Route, wie z.B. nach 100 Metern in die Straße x links abbiegen) gespeichert.
Die 4A und 4B sind perspektivische Ansichten einer tatsächlichen Ausführung einer Navigationsvorrichtung und eines Anschlusses. Die Navigationsvorrichtung ist eine Einheit 41, die eine Anzeige, einen internen GPS-Empfänger, einen Mikroprozessor, eine Stromversorgung und Speichersysteme umfasst. Die Vorrichtung 41 sitzt auf einer Anschlussplattform 45; die Plattform 45 ist an einem Arm 42 drehbar montiert, der horizontal um eine Bolzenstütze 46 schwenken kann. Der Arm 42 kann auch vertikal um Stützen 47 schwenken, die durch Öffnungen in einem Montagearm verlaufen, der einen großen Saugnapf 43 an einem Ende aufweist. Wie in 4B gezeigt, können sich die Vorrichtung 41 und die Anschlussplattform 45 zusammen drehen; dies in Kombination mit den vertikalen und horizontalen Bewegungsgraden, die durch die Stützen 46 und 47 ermöglicht werden, ermöglicht, dass die Vorrichtung, wenn sie unter Verwendung eines großen Saugnapfes 43 am Autoarmaturenbrett befestigt wird, für einen Fahrer perfekt positioniert werden kann.
Ein wichtiges Detail dieser Konstruktion besteht darin, dass, obwohl die Vorrichtung 41 einen internen GPS-Empfänger mit einer internen Antenne umfasst, es unter einigen Umständen erwünscht ist, eine externe GPS-Antenne (z.B. am Dach montiert) zu verwenden. Normalerweise würde eine externe Antenne mit einer Navigationsvorrichtung unter Verwendung eines Koaxialkabels mit einer Buchse verbunden, die sich direkt in die Navigationsvorrichtung einstecken lässt. Beim vorliegenden System wird jedoch das Koaxialkabel direkt zu einer HF-Antennenbuchse 44 geführt, die an der Anschlussplattform 45 angeordnet ist. Wenn die Navigationsvorrichtung korrekt an der Anschlussplattform 45 montiert ist, steht ein HF-Verbindungsstecker innerhalb der Vorrichtung 41 mit der Antennenbuchse 44 in Eingriff, um HF-Signale von der externen Antenne zur Vorrichtungsschaltung zuzuführen. Wenn der Fahrer die Vorrichtung dreht, dann hält die Vorrichtung den Eingriff mit der Antennenbuchse 44 aufrecht, da die Buchse 44 ein Teil der Anschlussplattform 45 ist.
Systemarchitektur
Im Gegensatz zu herkömmlichen eingebetteten Vorrichtungen, die alle das OS und den Anwendungscode von einem großen Masken-ROM oder einem Flash-Bauelement ausführen, verwendet eine Implementierung der vorliegenden Erfindung eine neue Speicherarchitektur. 5 stellt schematisch die Vorrichtung dar. Die Vorrichtung, die im Allgemeinen mit 51 angegeben ist, umfasst herkömmliche Gegenstände wie z.B. einen Mikroprozessor 56, eine Stromquelle 57, eine Anzeige und zugehörige Treiber 58. Außerdem umfasst sie einen SD-Kartenleser 53; eine SD-Karte 52 ist in der in den Schlitz eingesteckten Position gezeigt. Die Vorrichtung 51 weist einen internen DRAM 54 und einen XIP-Flash 55 auf.
Die Vorrichtung verwendet daher drei verschiedene Speicherformen:

1. Eine kleine Menge eines internen XIP- (eXecute In Place) Flash-ROM 55. Dieser ist analog zum BIOS-ROM eines PC und enthält nur einen anwendereigenes Boot-Ladeprogramm, eine E²-Emulation (für UID und Herstellungsdaten) und Begrüßungsbildschirm-Bitmaps. Dieser wird als 256 KB in der Größe abgeschätzt und würde sich an einer langsamen 8 Bit breiten SRAM-Schnittstelle befinden.
2. Den Hauptsystem-RAM- (oder DRAM) Speicher 54, der zum Hauptspeicher (RAM) des PC analog ist. Von dort wird der ganze Hauptcode ausgeführt, ebenso wie der Video-RAM und Arbeitsplatz für das OS und die Anwendungen bereitgestellt wird. Anmerkung: keine dauerhaften Benutzerdaten werden im Hauptsystem-RAM (wie bei einem PC) gespeichert, d.h. es gibt kein "Ram-Laufwerk". Dieser RAM wird ausschließlich mit einem synchronen Hochgeschwindigkeitsbus mit 32 Bit und 100 MHz verbunden.
3. Einen nicht-flüchtigen Speicher, analog zur Festplatte des PC. Dieser wird als entnehmbare auf NAND-Flash basierende SD-Karten 52 implementiert. Diese Vorrichtungen unterstützen XIP nicht. Das ganze OS, die Anwendung, Einstelldateien und Kartendaten werden dauerhaft auf SD-Karten gespeichert.

Beim Hochfahren fordert das anwendereigene Boot-Ladeprogramm 55 den Benutzer auf, die gelieferte SD-Karte 52 einzuführen. Wenn dies durchgeführt wird, kopiert die Vorrichtung eine spezielle Systemdatei von der SD-Karte 52 in den RAM 54. Diese Datei enthält das Betriebssystem und die Navigationsanwendung. Sobald dies vollständig ist, wird die Steuerung an die Anwendung übergeben. Die Anwendung startet dann und greift auf nicht-flüchtige Daten, z.B. Karten, von der SD-Karte 52 zu.
Wenn die Vorrichtung anschließend abgeschaltet wird, wird der Inhalt des RAM 54 bewahrt, so dass diese Hochfahrprozedur nur das erste Mal, wenn die Vorrichtung verwendet wird, stattfindet.
Die Vorrichtung 51 umfasst auch einen GPS-Empfänger mit einer eingebauten Antenne; ein HF-Anschluss 59 zum Annehmen eines HF-Signals von einer externen Antenne ist auch vorgesehen. Dies ist schematisch in 6 gezeigt: die Navigationsvorrichtung 61 ist an einer Anschlussplattform 62 montiert; wie vorher angegeben, umfasst die Anschlussplattform 62 einen HF-Anschluss 63, der mit dem HF-Anschluss in der Vorrichtung 61 in Eingriff steht, um HF-Signale von GPS-Satelliten zur Vorrichtung 61 zu leiten. Eine externe Antenne 65 ist über ein HF-Koaxialkabel 64 mit dem Anschluss an der Plattform 63 verbunden. In dieser Weise muss ein Benutzer die Navigationsvorrichtung nur an die Plattform anschließen, damit eine automatische Verbindung mit irgendeiner externen Antenne hergestellt wird. Es besteht kein Bedarf, ein HF-Kabel direkt mühselig in die Navigationsvorrichtung einzustecken. Obwohl Go eine interne GPS-Antenne besitzt, ist eine externe Antenne manchmal erforderlich, da bestimmte Arten von Windschutzscheibenglas (z.B. mit Spezialbeschichtungen) die von den GPS-Satelliten gesandten Signale absorbieren können.
Die folgenden weiteren Signale werden auch über den Anschluss mit der Navigationsvorrichtung verbunden:

1. Strom vom Fahrzeug
2. Ein Signal zum automatischen Stummschalten des Autoaudiosystems während eines gesprochenen Befehls
3. Ein Signal zum automatischen Ein- und Ausschalten der Vorrichtung mit dem Fahrzeugzündschalter oder -schlüssel
4. Audioausgabesignale, um gesprochene Befehle am Fahrzeugaudiosystem wiederzugeben.

Anhang 1
GO-Produktspezifikation
Einführung
Go ist eine eigenständige, vollständig integrierte, persönliche Navigationsvorrichtung. Sie arbeitet unabhängig von irgendeiner Verbindung mit dem Fahrzeug.
Zielmärkte
Go ist dazu vorgesehen, sich dem allgemeinen persönlichen Navigationsmarkt zuzuwenden. Insbesondere ist es dazu ausgelegt, den Markt für die persönliche Navigation über den Markt des "frühen Übernehmenden" hinaus zu erweitern. An sich handelt es sich um eine vollständige eigenständige Lösung; sie erfordert keinen Zugang zu einem PC, PDA oder einer Internetverbindung. Die Betonung liegt auf der Vollständigkeit und leichten Verwendung. Obwohl Go eine vollständige persönliche Navigationslösung ist, ist es hauptsächlich für die Verwendung im Fahrzeug vorgesehen. Der Hauptzielmarkt ist irgendjemand, der ein Fahrzeug entweder für das Geschäft oder zum Vergnügen fährt.
Um sich diesem Markt erfolgreich zuzuwenden, muss Go die folgenden Anforderungen oberster Ebene erfüllen:

1. Akzeptabler Kostenpunkt- Geeigneter Kompromiss zwischen Produktmerkmalen und Kosten
2. Einfachheit – Die Installation und der Betrieb von Go sind einfach und intuitiv, alle Hauptfunktionen sollten durch einen durchschnittlichen, nicht hinsichtlich des PC geschulten Benutzer ohne Zurückgreifen auf das Produkthandbuch durchgeführt werden können.
3. Flexibilität – Alle Kartendaten und Betriebsprogramme werden einsteckbar in Speicherkarten geliefert. Die Vorrichtung kann leicht erweitert werden, so dass sie verschiedene Orte abdeckt.
4. Zuverlässigkeit – Obwohl Navigationssysteme im Auto nicht als sicherheitskritische Komponenten betrachtet werden, verlassen sich Benutzer inzwischen auf Go. Es ist für alle relevanten Kraftfahrzeugumgebungsstandards konstruiert. Außerdem ist es für kurze GPS-Deckungsausfälle tolerant.

Kanäle

• Verbraucherelektronik-Einzelhandelsgeschäfte
• Kraftfahrzeugzubehörgeschäfte
• Fachmännische Autozubehör-Installationswerkstätten

Produktzusammenfassung
Go ist eine fahrzeuginterne persönliche Navigationsvorrichtung. Es ist als Gerät ausgelegt, das heißt vielmehr für eine spezielle als eine universelle Funktion. Es ist für den Verbraucher auf dem Kraftfahrzeugmarkt nach dem Verkauf ausgelegt. Es ist vom Endverwender einfach zu verwenden und zu installieren, obwohl eine professionelle Installationsausrüstung wahlweise geliefert wird.
Die Hauptmerkmale sind:

• Eingebaute Standardobjektkomponenten des PocketPC 2000
• eine transreflektive Standard-¼-VGA-TFT-LCD-Anzeige des PocketPC mit 3,5'', die in der Quertormatorientierung angebracht ist
• eine Softboot-Speicherarchitektur ohne Rom
• eine hochintegrierte ARM9 CPU mit 200 MHz
• ein SD-Karten-Speicherschlitz für Anwendungs- und Kartendatenspeicherung
• ein integrierter GPS-Empfänger und eine integrierte GPS-Antenne
• ein integrierter Zweiachsen-Beschleunigungsmesser für einfaches Koppeln
• Strom-, Audio-, Fehlersuch- und externe GPS-Antennenanschlüsse, die durch den Anschlussverbindungsstecker an der Basis der Einheit hergestellt sind
• eingebettetes Linux-OS ohne GUI-Schicht, die Anwendung stellt ihre eigene UI bereit
• sehr einfache Touch-Screen-UI, die zur Fingerverwendung optimiert ist
• integrierter Lautsprecher mit hoher Qualität für Sprachbefehle
• interne wiederaufladbare Li-Ionen-Batterie, die mindestens fünf Stunden kontinuierlichen Betrieb gibt

Betriebssystem
Go verwendet eine kundenspezifische Version des eingebetteten Linux. Dieses wird von einer SD-Karte durch ein kundenspezifisches Boot-Ladeprogramm geladen, das sich im Flash-Speicher befindet
Harte Tasten
Go besitzt nur eine harte Taste, die Einschalttaste. Sie wird einmal gedrückt, um Go ein- oder auszuschalten. Die UI ist so ausgelegt, dass alle anderen Operationen durch die UI auf Stiftbasis leicht zugänglich sind.
Es ist auch eine verdeckte harte Rücksetztaste vorhanden.
Architektur
Die Go-Architektur basiert auf einem hochintegrierten Ein-Chip-Prozessor, der für mobile Rechenvorrichtungen ausgelegt ist. Diese Vorrichtung liefert ungefähr 200 MIPs Leistung von einem Industriestandard-ARM920T-Prozessor. Sie enthält auch alle Peripheriegeräte, die erforderlich sind, ausschließlich des GPS-Basisbandes. Diese Peripheriegeräte umfassen eine DRAM-Steuereinheit, Zeitgeber/Zähler, UARTs, eine SD-Schnittstelle und eine LCD-Steuereinheit.
Die Hauptelemente dieser Architektur sind:

• ein Mikroprozessor, der mit 200 MHz läuft
• 32 MB oder 64 MB schneller synchroner DRAM (SDRAM) mit leistungsarmer Selbstauffrischung, als zwei Vorrichtungen an einem 32 Bit breiten Bus mit 100 MHz angeordnet
• SD-Karten-Schnittstelle für jeden nicht-flüchtigen Speicher, einschließlich des OS (kein RAM-Laufwerk)
• natives (bare metal) Boot-Ladeprogramm, in 256 KB NOR-Flash gespeichert. Dieses Flash-Bauelement enthält einen Boot-Sektor, der schreibgeschützt ist, um geschützte Daten wie z.B. eindeutige Produkt-IDs und Herstellungsdaten zu speichern.
• Fehlersuch-UART (RS232 3V-Pegel), verbunden mit dem Anschlussverbindungsstecker
• USB-Client für PC-Konvektivität
• Integrierter GPS-Empfänger
• Integrierter Zweiachsen-Beschleunigungsmesser
• Wahlweiser integrierter Bluetooth-Sendeempfänger für PDA- und Mobiltelefonkonnektivität
• Audio mit hoher Qualität durch I²S-Codec und Verstärker

Das Go-Blockdiagramm befindet sich in 7.
Leistungsversorgung
Go wird von einer integrierten wiederaufladbaren Li-Ionen-Batterie mit 2200 mAh gespeist. Diese Batterie kann aufgeladen werden und die Vorrichtung von einer extern gelieferten Spannungsquelle mit +5V gespeist werden (selbst wenn die Batterie keine Ladung enthält). Diese externe Spannungsquelle mit +5V wird über den Anschlussverbindungsstecker oder eine Gleichspannungsbuchse geliefert. Diese Versorgung von +5V wird von der Hauptversorgungsleitung des Fahrzeugs oder von einem Netzadapter extern erzeugt. Die Vorrichtung wird durch eine einzelne Taste ein- und ausgeschaltet. Wenn die Vorrichtung ausgeschaltet wird, wird der DRAM-Inhalt bewahrt, indem der RAM in Selbstauffrischung gesetzt wird, so dass, wenn sie eingeschaltet wird, Go dort weitermacht, wo es ausgeschaltet wurde. Es steht auch ein Aufwecksignal über den Anschlussverbindungsstecker zur Verfügung, dieses kann verwendet werden, um Go automatisch einzuschalten, wenn die Fahrzeugzündung eingeschaltet wird. Es ist auch ein kleiner verborgener Rücksetzschalter vorhanden.
Systemspeicherarchitektur
Im Gegensatz zu herkömmlichen eingebetteten Vorrichtungen, die das ganze OS und den Anwendungscode von einem großen Masken-ROM oder einem Flash-Bauelement ausführen, basiert Go auf einer neuen Speicherarchitektur, die näher an einem PC liegt.
Diese besteht aus drei Speicherformen:

4. Einer kleinen Menge eines XIP- (eXecute In Place) Flash-ROM. Dieser ist analog zum BIOS-ROM des PC und enthält nur ein anwendereigenes Boot-Ladeprogramm, eine E²-Emulation (für UID und Herstellungsdaten) und Begrüßungsbildschirm-Bitmaps. Dieser wird als 256 KB in der Größe abgeschätzt und würde sich an einer langsamen 8 Bit breiten SRAM-Schnittstelle befinden.
5. Dem Hauptsystemspeicher, dieser ist analog zum Hauptspeicher des PC (RAM). Von dort wird der ganze Hauptcode ausgeführt, ebenso wie der Video-RAM und Arbeitsplatz für das OS und die Anwendungen bereitgestellt wird. Anmerkung: Keine dauerhaften Benutzerdaten werden im Hauptsystem-RAM (wie bei einem PC) gespeichert, d.h. es ist kein "RAM-Laufwerk" vorhanden. Dieser RAM wird ausschließlich mit einem synchronen Hochgeschwindigkeitsbus mit 32 Bit und 100 MHz verbunden. Go enthält zwei Stellen für 16 Bit breite 256/512 MBit-SDRAMs, die Speicherkonfigurationen von 32 MB (16 Bits breit), 64 MB, 32 Bits breit, und 128 MB (32 Bits breit) ermöglichen.
6. Einem nicht-flüchtigen Speicher, analog zur Festplatte eines PC. Dieser wird als entnehmbare SD-Karten auf NAND-Flash-Basis implementiert. Diese Vorrichtungen unterstützen XIP nicht. Das ganze OS, die Anwendung, Einstelldateien und Karten werden dauerhaft auf SD-Karten gespeichert.

Audio
Ein Lautsprecher mit 52 mm Durchmesser ist in Go untergebracht, um gesprochene Befehle mit guter Qualität zu geben. Dieser wird durch einen internen Verstärker und Audio-Codec angesteuert. Eine Audioausgangsleitung ist auch am Anschlussverbindungsstecker vorhanden.
SD-Speicherschlitz
Go enthält eine Standard-SD-Kartenbuchse. Diese wird verwendet, um die Systemsoftware zu laden und auf Kartendaten zuzugreifen.
Anzeige
Go verwendet eine transreflektive TFT-Anzeige mit Hintergrundbeleuchtung mit 3,5". Es handelt sich um eine "Standard"-¼-VGA-Anzeige, wie von PocketPC-PDAs verwendet. Sie enthält auch eine Berührungstastatur und eine helle CCFL-Hintergrundbeleuchtung.
Spannungsversorgungen
Spannungsversorgung-Wechselspannungsadapterbuchse

4,75V bis 5,25V (5,00 V +/- 5%)@2A

Spannungsversorgung-Anschlussverbindungsstecker

4,75V bis 5,25V (5,00 V +/- 5%)@2A

Varianten
Es soll möglich sein, die folgenden Varianten von Go zu montieren und zu testen:
Standard (Bluetooth nicht belegt, 32 MByte RAM)
In der Standardvariante ist die Bluetooth-Funktion nicht belegt und 32 MBytes RAM ist installiert.
Bluetooth-Option (Zukünftige Variante)
Die Produktkonstruktion sollte Bluetooth enthalten, obwohl es in der Standardvariante nicht belegt ist, um die BOM-Kosten zu minimieren. Die Konstruktion sollte sicherstellen, dass alle anderen Funktionen (einschließlich GPS-HF-Leistung) ohne Verschlechterung arbeiten, wenn die Bluetooth-Funktion arbeitet.
64 MByte RAM-Option (Zukünftige Variante)
Die Produktkonstruktion sollte sicherstellen, dass es möglich ist, einen RAM mit 64 MByte anstatt 32 MByte zu installieren.
Unterbaugruppen
Go besteht aus den folgenden elektrischen Unterbaugruppen, die in 8 gezeigt sind.
HF-Kabel
Das HF-Kabel führt das HF-Signal von einer externen GPS-Antenne (die mit Go über den HF-Verbindungsanschluss verbunden ist) der HF-PCB zu, wo sich das GPS-Modul befindet.
Externe Anschlüsse
Verbindungsanschlüsse
Zwei Verbindungsanschlüsse sehen eine Schnittstelle zu externen Anschlussstationen vor. Anschlussstiftbelegung des Verbindungsanschlusses #1

PWR Leistungsverbindung
PU Pull-Up-Widerstand innerhalb der Einheit
O/D Ausgabe mit offenem Drain
PD Pull-Down-Widerstand innerhalb der Einheit

Anschlussstiftbelegung des Verbindungsanschlusses #2
HF-Verbindungsanschluss
Der HF-Verbindungsanschluss ermöglicht die Verbindung einer externen aktiven GPS-Antenne über eine Anschlussstation
Adapterbuchse für Wechselspannung
Die Adapterbuchse für Wechselspannung ermöglicht, dass Leistung von einem kostengünstigen Wechselspannungsadapter oder CLA (Zigarettenanzünderadapter) geliefert wird.
USB-Verbindungsstecker
Der USB-Verbindungsstecker ermöglicht die Verbindung mit einem PC mittels eines Standard-Mini-USB-Kabels.
SD-Kartenbuchse
Eine harte Verriegelungs-SD-Kartenbuchse, die für Anwendungen mit starker Schwingung geeignet ist, unterstützt SDIO-, SD-Speicher- und MMC-Karten. (Obwohl Go eine Hardwareunterstützung für SDIO bereitstellt, steht eine Softwareunterstützung zum Zeitpunkt der Produkteinführung nicht zur Verfügung).
Prozessor
Der Prozessor ist der ARM920T auf der Basis von SOC (System auf Chip), der mit ungefähr 200 MHz arbeitet.
RAM
Go wird mit einem RAM mit den folgenden Spezifikationen ausgestattet:
Flash-Speicher
Go wird mit einem Minimum von 256 KByte eines 16 Bit breiten Flash-Speichers ausgestattet, der folgendes enthalten soll:

• Boot-Lade-Code, um das Laden von O/S von der SD-Karte zu ermöglichen
• Im Werk festgelegte geschützte Festwert-Herstellungsparameter (z.B. Herstellungsdatum) und eindeutige ID (E2PROM-Emulation)
• Benutzerspezifische Einstellungen (E2PROM-Emulation)

Die folgenden Vorrichtungen können in Abhängigkeit von Preis und Verfügbarkeit verwendet werden:
Interne GPS-Antenne
Die interne GPS-Antenne wird direkt an der HF-PCB angebracht.
Umschalten auf die externe (aktive) GPS-Antenne
Wenn eine externe Antenne mit dem HF-Verbindungsanschluss verbunden ist, wird die GPS-Antennenquelle automatisch auf die externe Antenne umgeschaltet.
Beschleunigungsmesser
Ein Festkörper-Beschleunigungsmesser ist direkt mit dem Prozessor verbunden, um Informationen über die Änderung der Geschwindigkeit und Richtung zu tiefem
Hilfsfunktionen
Zündsynchronisation
Zündungsaufwecken
Eine steigende Flanke am IGNITION-Signal der Anschlussstation weckt die Einheit auf. Das IGNITION-Signal kann mit einer Fahrzeugbatterie mit 12 V oder 24 V verbunden sein.
Zündungszustandsüberwachung
Der Zustand des IGNITION-Signals der Anschlussstation wird erfasst und einem GPIO-Stift zugeführt, um zu ermöglichen, dass die Software die Einheit abschaltet, wenn das Zündungssignal auf einen niedrigen Pegel geht.
Standard-Peripherieeinheiten
Die folgenden Peripherieeinheiten sind als Standard bei Go enthalten.

• Ein einfacher Anschlusspolschuh montiert Go und ermöglicht das Aufladen über eine Gleichspannungsbuchse. Keine andere Konnektivität ist im einfachen Anschluss enthalten.
• Zigarettenanzünder-Stromkabel, das Go über die Gleichspannungsbuchse oder einen einfachen Anschlusspolschuh verbindet.
• Mini-USB-Kabel für PC-Konvektivität.
• Universeller Netzadapter für die Verbindung mit der Gleichspannungsbuchse

Wahlweise Peripherieeinheiten
Die folgenden wahlweisen Peripherieeinheiten stehen zur oder nach der Zeit des Starts von Go zur Verfügung

• Eine Ausrüstung für die aktive Antenne enthält eine aktive GPS-Antenne und einen Anschlusspolschuh mit GPS-HF-Anschluss und angefügtem Kabel. Zur Selbstinstallation, wenn eine externe Antenne erforderlich ist.
• eine professionelle Fahrzeuganschlussausrüstung, nur zum Installieren durch eine fachmännische Installation, ermöglicht eine direkte Verbindung mit der Fahrzeugversorgung, dem Audiosystem und der aktiven Antenne über einen Fahrzeug-Schnittstellenkasten.

Claims

Tragbare, unabhängige GPS-Navigationsvorrichtung, wobei die Vorrichtung einen GPS-Empfänger und eine Touch-Screen-Anzeige, die in der Vorderfläche der Vorrichtung befestigt ist, und eine einzelne Taste, die eine Ein/Aus-Taste ist, aber keinen Stift oder harte Taste zum Auswählen von Funktionen oder Navigationsanwendungen, die auf der Vorrichtung läuft, umfasst, wobei die Anzeige in einer Querformatorientierung liegt und symmetrisch in der Vorderfläche der Vorrichtung in Bezug auf eine vertikale Mittellinie durch die Vorderfläche angeordnet ist.
Tragbare GPS-Navigationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung nur eine einzelne harte Taste umfasst, die verwendet wird, um die Vorrichtung ein- und auszuschalten.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vorrichtung eine-¼-VGA-LCD-Anzeige mit 3,5'' verwendet, wie für die Verwendung von PocketPCs gefordert.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Anzeige eine Touch-Screen-Anzeige ist und der Benutzer mit einer Navigationsanwendung, die auf der Vorrichtung läuft, unter Verwendung des Touch-Screen in Dialogverkehr treten kann.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Benutzer mit der Navigationsanwendung durch Berühren von Bildsymbolen, Tasten oder Schaltflächen in Dialogverkehr treten kann.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Bildsymbole, Tasten oder Schaltflächen zur Aktivierung mit dem Finger und nicht zur Aktivierung mit dem Stift ausgelegt sind.
Tragbare GPS-Navigationsvorrichtung nach einem vorangehenden Anspruch, wobei die Vorrichtung eine interne Antenne umfasst, die direkt an der Hochfrequenz-Leiterplatte des GPS-Empfängers angebracht ist.