KR100557802B1 - 네비게이션시스템 - Google Patents

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KR100557802B1
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텍사스 인스트루먼츠 프랑스
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Abstract

본 발명의 네비게이션 시스템, 장치 및 방법은, 복수의 송신기(20, 22, 24, 26)들에서 수신된 데이터 신호들로부터 도출된 네비게이션 정보를 사용자에게 제공한다. 복수의 송신기(20, 22, 24, 26) 각각까지의 거리가 해당 송신기로부터 수신된 해당 데이터 신호에 기초하여 계산되고, 상기 복수의 송신기 각각에 대한 현재 위치가 결정된다. 적어도 사용자 모듈(32)의 현재 위치에 관한 지리 데이터는 메모리(40)에 저장되고, 사용자 모듈(32)의 현재 위치에 관해 선택된 지리 데이터가 메모리(40)로부터 검색되어, 오디오 또는 비디오 디스플레이부(42)에 제공된다. 사용자 모듈(32)의 현재 위치와 복수의 경유점들 각각 간의 계산된 경로는 제어 프로세서에 전송되고, 제어 프로세서는 이러한 결정된 경로를 다른 사용자 모듈로부터 수신된 경로와 비교하여 교통 상황을 예측하고, 이를 사용자 모듈로 역전송하여, 그에 따라 경로가 변경될 수 있게 한다.

Description

네비게이션 시스템{A NAVIGATIONAL SYSTEM}
본 발명은 네비게이션 시스템 분야에 관한 것으로, 더 상세하게는 사용자에게 인접 환경에 대한 현재의 정보 및 선택된 목적지로의 경로를 제공하는 시스템, 장치, 및 그 운용 방법에 관한 것이다.
위치 및 네비게이션 정보를 제공하기 위한 시스템이 본 기술 분야에 공지되어 있다. 전형적으로, 이러한 시스템은 NAVSTAR 시스템과 같은 전지구 측위 시스템(GPS : Global Positioning System)으로부터 도출된 신호를 활용한다.
NAVSTAR는 어떠한 상황에서도 정확한 위치, 속도, 및 시간 정보를 제공하기 위해 개발되었다. 이 시스템은 24개의 위성을 포함하는데, 이 위성들은 12 시간 주기로 행성을 원형 궤도로 돌도록 6개의 궤도 평면에 배열되어 있다. 위성 궤도는 행성의 어느 지점에서 관찰해도 적어도 4개의 위성이 시야에 "들어오도록(view)" (즉, 행성의 굴곡(curvature)에 가려지지 않도록) 배열된다.
각각의 사용자 모듈은 4개의 위성으로부터 전송된 신호를 주기적으로 수신한다. 사용자 기기는 알려진 신호 수신 시간에 기초하여 각 위성까지의 거리 및 위성으로부터의 신호 전송 예측 시간을 계산한다.
GPS 시스템은, 통상적으로, 군용 표준 및 민간용 표준의 2가지 작동 표준을 갖는다. 군용 표준에 따라 작동하는 시스템은 16 미터의 위치 정확성, 0.1㎧의 속도 정확성, 및 100㎱(nanoseconds)의 시간 정확성을 제공한다. 그러나, 군용 표준을 따라 위성에 의해 전송된 신호는 불법 액세스를 방지하기 위해 암호화된다. 이와 달리, 민간용 표준에 따라 작동하는 시스템은 100 미터의 위치 정확성을 제공한다.
차량용 네비게이션 시스템은 본 기술 분야에 공지되어 있다. 예를 들어, 유럽특허출원 제EP-A-0,542,331호는 선정된 경로를 따라 차량을 유도하기 위한 차량용 네비게이션 시스템을 개시한다. 이 장치는 차량 내의 디스플레이 기기 상에 디스플레이되는 GPS 위치 데이터를 사용한다.
Magneti Marelli의 자회사인 TECmobility에 의해 제조된 "경로 선정자(Route Planner)" 시스템은, 지도와 관련하여 차량의 위치 정보를 제공하며, 경로 선정 기능을 갖는 네비게이션 장치이다. 차량의 위치는 GPS 위성으로부터 수신된 신호로부터의 위치 데이터를 사용하여 추정된다. 그 다음, 차량의 실제 위치는 수신된 GPS 신호로부터 계산된 위치 데이터를 CD-ROM에 저장된 차량의 현재 위치에 대한 지도 상의 대응 위치와 관련시키는 알고리즘에 의해 정정된다.
경로 선정 기능은 현재의 차량 위치와 사용자가 선택한 목적지 사이의 최적 경로를 계산한다. 불리한 교통 상황 등으로 인해 사용자가 선정된 경로에서 벗어난 경우, 이 시스템은 경로를 재계산할 수 있다. 또한, 이 시스템은 선정된 경로의 상황에 대한 데이터를 수신하여, 수신된 교통 상황 등에 따라 경로를 재계산할 수 있다.
그러나, 이 시스템은, 불리한 교통 상황에 따라 선정된 경로의 재계산을 야기하는 데이터를 수신할 수는 있으나, 다른 시스템 사용자들의 선정된 경로 계산에 따라 경로를 미리 능동적으로 재계산하지는 못한다. 예를 들어, 사용자에게는 현재의 교통 상황을 고려한 선정된 경로가 제공될 수 있지만, 이 시스템은 사용자가 그 경로를 지나는 동안에 예측되는 교통 상황은 고려하지 않는다. 결과적으로, 선택된 경로가 경로 선정 시의 교통 상황에 따라 결정된 것이지만, 다른 도로 사용자들의 의도를 고려해볼 때 그 경로는 덜 적절한 경로가 될 수 있다.
본 발명은, 사용자에게, 알려진 현재의 교통 상황에 따라 계산된 네비게이션 정보를 제공하기 위한 시스템, 장치 및 방법을 제공한다. 사용자에게 제공된 네비게이션 정보는 사용자가 초기 위치와 목적지 사이의 경로 상의 한 지점에 있는 동안에 대하여 예측되는 교통 상황에 응답하여 다시 계산될 것이다. 네비게이션 정보는 국부적인 환경 정보와 관련되어 해석된다.
따라서, 본 발명의 제1 양태에 따르면, 클러킹 신호를 사용자 모듈에 전송하기 위한 복수의 송신기를 포함하는 네비게이션 시스템이 제공되며, 상기 사용자 모듈은 복수의 송신기로부터 수신된 해당 클러킹 신호에 기초하여 복수의 송신기들 각각까지의 거리를 계산하고, 상기 복수의 송신기들 각각에 대한 현재 위치를 결정하기 위한 프로세서; 초기 위치와 선택된 최종 위치에 대한 현재 위치를 정의하는 기준점들의 시퀀스를 순차적으로 지정하고 저장하기 위한 지정 수단; 적어도 사용자 모듈의 현재 위치에 관한 지리 데이터를 저장하기 위한 메모리; 결정된 현재 위치에 기초하여 사용자 모듈의 현재 위치에 관한 지리 데이터를 선택하기 위한 선택 수단; 선택된 지리 데이터 및 이에 대해 사용자 모듈의 현재 위치에 대한 오디오/비디오 디스플레이를 제공하고, 사용자에게 상기 시퀀스 내의 순차적인 기준점들까지의 거리 및 방향에 대한 지시를 제공하기 위한 디스플레이부; 및 상기 지정된 기준점들의 시퀀스를, 상기 복수의 송신기들 중 적어도 하나와 관련된 제어 프로세서로 전송하기 위한 전송 수단을 포함한다.
전송된 데이터 신호는, 현재 상황에 대한 정보를 제공하는 지리 데이터 성분 및 프로세서가 수신기의 순간적인 위치를 결정하는 데 필요한 위치 데이터 성분을 포함한다. 예를 들어, 지리 데이터는 현재 위치의 지도 또는 관심이 되는 장소에 대한 세부 사항을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 사용자 모듈은 송수신기 중 하나를 폴링하고(polling), 폴링에 응답한 송수신기로부터 수신기의 순간적인 환경에 관한 지리 데이터를 수신한다. 그 다음, 수신된 지리 데이터는 메모리에 저장된다.
지리 데이터는 사용자 모듈을 외부 장치에 연결시킴으로써 저장되도록 하기 위한 메모리에 제공되는 것이 바람직하다. 외부 장치는 네트워크 또는 모뎀을 통해 데이터베이스에 링크된 컴퓨터를 포함할 수 있으며, 또는 CD-ROM, 플로피 디스크, 또는 다른 적절한 저장 매체를 포함할 수 있다.
현재 위치와 목적지 사이의 경로를 선택하기 위해 키보드 또는 다른 적절한 데이터 입력 수단이 사용자에게 제공된다. 제1 기준점은 현재 위치로 할당되고, 제2 기준점은 목적지로 할당된다. 또한, 현재 위치와 목적지 사이의 위치들이 선택되어 기준점들에 할당될 수도 있다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 복수의 송신기로부터 클러킹 신호를 수신하기 위한 수신기; 복수의 송신기로부터 수신된 해당 클러킹 신호에 기초하여 복수의 송신기들 각각까지의 거리를 계산하고, 상기 복수의 송신기 각각에 대한 현재 위치를 결정하기 위한 프로세서; 초기 위치 및 선택된 최종 위치에 대한 현재 위치를 정의하는 기준점들의 시퀀스를 순차적으로 지정하고 저장하기 위한 지정 수단; 적어도 사용자 모듈의 현재 위치에 관한 지리 데이터를 저장하기 위한 메모리; 결정된 현재 위치에 기초하여 사용자 모듈의 현재 위치에 관한 지리 데이터를 선택하기 위한 선택 수단; 선택된 지리 데이터 및 이에 대한 사용자 모듈의 현재 위치의 오디오 또는 비디오 디스플레이를 제공하고, 사용자에게 상기 시퀀스 내의 순차적인 기준점들까지의 거리 및 방향에 대한 지시를 제공하기 위한 디스플레이부; 및 상기 지정된 기준점들의 시퀀스를, 상기 복수의 송신기들 중 적어도 하나와 관련된 제어 프로세서에 전송하기 위한 전송 수단을 포함하는 네비게이션 시스템용 사용자 모듈이 제공된다.
사용자 모듈은 핸드-핼드형(hand-held)이거나 또는 헤드업 디스플레이(head-up display)를 포함하는 것이 바람직하다. 대안적으로는, 사용자 모듈은 휴대용 계산 장치를 포함할 수 있다. 일반적으로, 디스플레이부는 현재 환경에 대한 화상 및 네비게이션 지시 소자의 디스플레이를 포함한다.
본 발명의 제3 양태에 따르면, 복수의 송신기로부터 클러킹 신호를 수신하는 단계; 복수의 송신기들로부터 수신된 해당 클러킹 신호에 기초하여 복수의 송신기들 각각까지의 거리를 계산하고, 상기 복수의 송신기들에 각각에 대한 현재 위치를 결정하는 단계; 초기 위치 및 선택된 최종 위치에 대한 현재 위치를 정의하는 기준점들의 시퀀스를 지정하는 단계; 적어도 현재 위치에 관한 지리 데이터를 메모리에 저장하는 단계; 상기 메모리로부터 현재 위치에 관한 지리 데이터를 선택하는 단계; 선택된 지리 데이터 및 이에 대한 사용자의 현재 위치의 오디오 또는 비디오 디스플레이를 제공하는 단계; 사용자에게 상기 시퀀스 내의 순차적인 기준점까지의 거리 및 방향에 대한 지시를 제공하는 단계; 및 상기 지정된 기준점들의 시퀀스를, 상기 복수의 송신기 중 적어도 하나에 관련된 제어 프로세서에 전송하는 단계를 포함하는 네비게이션 정보 제공 방법이 제공된다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 시스템의 바람직한 실시예에 대한 개략도가 도시되어 있다. 영역(10)은 자동차(12) 등에 탑재된 사용자 모듈(32)이 GPS 시스템의 적어도 4개의 위성(20, 22, 24, 26)으로부터 신호를 수신할 수 있는 영역으로 도시된다.
또한, 차량(12)에 탑재된 복수의 유사한 사용자 모듈(32)로/로부터 데이터 신호를 송/수신하기 위한 송수신기(28)가 도시되어 있다. 각각의 송수신기(28)는 영역(10)과 관련된 제어 프로세서(30)와 데이터 통신을 할 수 있다.
제어 프로세서(30)는 하나 이상의 영역(10)의 환경에 관한 정보를 포함하는 데이터베이스의 형태인 것이 바람직하다. 예를 들어, 데이터베이스는 도시 및 마을, 도로의 유형, 도시 및 마을에 있는 상점, 지리 또는 역사 정보, 및 경찰서 또는 병원에 대한 데이터를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 각 영역(10)에 관련된 제어 프로세서(30)는 본 발명의 네비게이션 시스템을 이용하여 다른 영역(10)에 관련된 대응 제어 프로세서(30)와 데이터 통신을 할 수 있을 것이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 시스템(10)에 사용하기 위한 사용자 모듈(32)에 대한 개략도가 도시되어 있다. 사용자 모듈(32)은 안테나(24), 신호 프로세서(36), 마이크로프로세서(38), 메모리(40), 오디오/비디오 디스플레이부(42), 수동 제어기(44), 및 입출력(I/O) 인터페이스(46)를 포함한다. 신호 프로세서(36) 및 마이크로프로세서(38)는 디지털 신호 프로세서와 같은 일체형 장치의 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어, 텍사스 인스트루먼트사에 의해 제조된 TMS32OC6X가 적절한 디지털 신호 프로세서일 수 있다.
차량(12)의 위치를 결정하기 위한 시스템의 동작이 도 1, 도 2, 및 도 3을 참조로 상세하게 설명될 것이다.
사용자 모듈(32)이 위성(20, 22, 24, 26)의 전송 윈도우(transmission window) 내에 있는 경우, 각각의 위성(20, 22, 24, 25)은 차량(12)에 탑재된 사용자 모듈(32)의 안테나에 의해 수신되는 클러킹 신호(CLK1-CLK4)를 주기적으로 전송한다. 예를 들어, 도 2a를 간단히 참조하면, 사용자 모듈(32)이 장착되어 있으며 영역(21) 내에 위치하는 차량(12)은 각 위성들(20, 22, 24, 26)의 전송 윈도우 내에 있으며, 그들과 관련된 각각의 클러킹 신호(CLK1-CLK4)를 수신할 수 있다. 그러나, 영역(21') 내에 위치하는 차량(12)은 두 위성(22, 24)의 전송 윈도우 내에 있어서, 그들과 관련된 각각의 클러킹 신호(CLK2 및 CLK3)를 수신할 수 있지만, 나머지 2개의 위성(20, 26)의 전송 윈도우 밖에 있어서, 그들과 관련된 클러킹 신호(CLK1 및 CLK4)는 수신할 수 없다.
클러킹 신호(CLK1-CLK4)들이 도 4에 도시되어 있다. 각각의 위성들(20, 22, 24, 26)은 클러킹 신호(CLK1-CLK4)를 순차적으로 전송하여 동일한 기간에 2개의 신호가 전송되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
사용자 모듈(32)의 프로세서(38)는 4개의 클러킹 신호(CLK1-CLK4) 각각의 전송 주기를 계산함으로써 영역(10) 내의 차량(12)의 위치를 계산한다. 각 클러킹 신호의 전송 주기 계산으로부터, 마이크로프로세서(38)는 4개의 위성들(20, 22, 24, 26) 각각에 대해 차량(12)의 위치를 계산할 수 있다.
다음의 4개의 방정식은 각 위성(20, 22, 24, 26)까지의 거리를 2차원으로 계산하도록 세워지고 해가 구해진다.
(ⅰ) (X1 - Ux)2 + (Y1 - Uy)2 = (R1 - CH)2
(ⅱ) (X2 - Ux)2 + (Y2 - Uy)2 = (R2 - CH)2
(ⅲ) (X3 - Ux)2 + (Y3 - Uy)2 = (R3 - CH)2
(ⅳ) (X4 - Ux)2 + (Y4 - Uy)2 = (R4 - CH)2
여기에서, R1 = C ×ΔT1, R2 = C ×ΔT2, R3 = C ×ΔT3, R4 = C ×ΔT4이고, C는 빛의 속도(2.997925 ×108㎧)이다.
일단, 4개의 위성(20, 22, 24, 26)에 대해 차량(12)의 위치가 결정되면, 마이크로프로세서(38)는 메모리(40)로부터 차량(12)의 현재 환경에 관한 데이터를 검색한다.
본 발명의 매우 바람직한 실시예에서, 데이터는 I/O 인터페이스(46)를 통하여 컴팩트 디스크 또는 다른 데이터 저장 매체로부터 메모리(40)로 다운로딩될 수 있다. 마이크로프로세서(38)는 오디오/비디오 디스플레이부(42) 상의 즉각적인 디스플레이를 위해 차량(12)의 현재 환경에 관한 데이터만을 선택한다.
오디오/비디오 디스플레이부(42)에 의해 생성되는 초기 윈도우에서, 사용자는 차량(12)의 현재 위치에 대한 세부 사항 (예를 들어, 거리 명칭 및/또는 우편번호), 차량(12)의 현재 환경에 대한 정보 (예를 들어, 식당, 주유소 등의 인접 편의 시설)를 선택하거나, 또는 선택된 목적지까지의 경로가 계산될 것을 요청할 수 있다. 또한, 사용자는 다른 영역(10)의 다른 사용자 모듈(32)의 입력에 의한 제어 프로세서(30)의 예측 계산에 기초하여 다가올 교통 상황에 대한 세부 사항을 선택할 수 있다.
각각의 선택은 전형적으로 마우스 및/또는 키패드의 형태일 수동 제어기(44)를 작동시킴으로써 이루어진다. 프로세서(38)는 수동 제어기(44)의 작동에 응답하여, 수동 제어기(44)에 작동을 통해 입력된 사용자 질문에 대응하는 데이터를 선택한다. 예를 들어, 차량(12)의 인접 환경 내에 있는 편의 시설에 관한 환경 정보를 열거하는 메뉴가 제공되는 것을 예상할 수 있다. 또한, 일반적인 정보가 제공되어, 사용자가 그 관련 정보에 대하여 송수신기(28)를 폴링하기 위해 사용자 질문을 선택할 수 있게 할 수 있다.
예를 들어, 메뉴는 마을 또는 도시 내의 거리에 대한 일반적인 세부 사항들을 제공할 수 있다. 주소를 선택하기를 원하는 사용자는 거리에 관한 메뉴 입력을 선택할 것이다. 선택된 메뉴 입력에 관련된 정보를 메모리(40)에 저장된 데이터로부터 입수할 수 없는 경우, 사용자 질문은 최인접 송수신기(28)로 전송된다. 송수신기(28)는 요청에 응답하여, 사용자 질문에 관한 데이터가 제어 프로세서(30) 내에 저장된 데이터베이스로부터 제공될 것을 요청한다. 결과적으로, 사용자 질문에 관한 데이터는 사용자 모듈(32)로 전송될 송수신기(28)에 제공된다.
초기에, 지리 정보 즉, 각각의 거리를 서브 메뉴에 디스플레이하기 위한 상세한 정보를 제공하는 데이터가 제공될 것이다. 그러면, 사용자는 서브 메뉴에서 거리를 선택하고, 사용자 모듈(32)은 송수신기(28)를 다시 폴링하여 마을 또는 영역(10) 내의 선택된 거리 및 그 위치에 관한 정보를 요청할 것이다.
그 다음, 프로세서(38)는 전술한 바와 같이 사용자의 위치를 결정하고, 차량(12)의 현재 위치와 관련하여, 선택된 거리의 위치를 결정할 것이다. 그 다음, 프로세서(38)는 메모리(40)에 저장된 데이터로부터 선택된 거리 또는 목적지까지의 경로를 계산한다.
거리 또는 목적지가, 그에 관한 데이터가 메모리(40)에 저장되어 있는 도시 또는 영역 내에 있지 않고, 차량(12)이 현재 위치하고 있는 관련 영역(10) 내에 있는 경우, 프로세서는 우선적으로, 선택된 도시 또는 목적지로의 경로를 계산한다.
제어 프로세서(30)가 사용자 질문에 대응하는 정보를 제공할 수 없는 경우, 제어 프로세서(30)는 그 선택된 목적지에 관한 데이터를 위해 다른 영역(10)에 관련된 제어 프로세서(30)를 폴링한다. 선택된 목적지에 대한 데이터를 저장하고 있는 제어 프로세서(30)가 인접 영역(10)에 대응하지 않는 경우, 각각의 중간 제어 프로세서(30)가 그 영역(10)을 통하는 도로에 관한 데이터를 제공할 것을 요청받는다. 각각의 제어 프로세서(30)로부터의 데이터는 차량(12)이 현재 위치하고 있는 영역과 관련된 제어 프로세서(30)에 전송된다.
마을 또는 도로까지의 경로를 계산할 때, 사용자 모듈(32)은 현재의 도로 상황 및 예측되는 도로 상황에 관한 정보를 위해 송수신기(28)를 폴링한다. 송수신기(28)는 그 폴링에 응답하여 제어 프로세서(30)를 순차적으로 인터로게이트(interogate)한다.
제어 프로세서(30)의 데이터베이스는 다음과 같은 정보를 포함할 것으로 예상된다.
(ⅰ) 도로의 건설 또는 보수에 대한 세부 사항;
(ⅱ) 경로의 각 부분에 대한 현재 교통량; 및
(ⅲ) 하루/한 주 동안 그 경로의 각 부분에 대해 예측되는 교통량;
예를 들어, 마이크로프로세서(38)는 선택된 목적지까지의 경로 중 도로의 건설/보수, 현재의 교통 체증, 및 예상되는 교통 체증을 피할 수 있는 경로를 계산할 수 있다.
간명한 설명을 위해, 이하, 차량(12)의 현재 위치와 차량(12)의 목적지간의 중간 위치를 경유점(way-point)이라고 칭한다.
프로세서(38)는 차량(12)이 반드시 경유해야 하는 각각의 영역(10)과 관련된 제어 프로세서(30)에서 수신된 데이터로부터 선택된 목적지까지의 경로를 계산한다. 그 다음, 이러한 경로 정보는 사용자 모듈(32)에 의해 송수신기(28)에 전송되고, 송수신기(28)는 이 경로 정보를 제어 프로세서(30)에 제공한다. 그 다음, 제어 프로세서(30)는 현 차량(12)의 경로 정보를 다른 차량(12)들에 의해 제공된 경로 정보와 비교하고, 차량(12)들 각각에 대해 각 경유점에서의 도착 시간 추정값(ETA : estimated time-of arrival)을 계산한다. ETA는 도로의 건설 또는 보수에 의한 영향, 경로 상의 각 부분에 대한 현재의 교통량, 하루/한 주 동안의 경로의 각 부분에 대해 예측되는 교통량, 및 각 차량(12)으로부터 수신된 경로 정보에 따라 예측되는 교통량을 계산함으로써 결정될 수 있다.
각 시간 주기 동안에 예측되는 교통량을 계산하고 나면, 제어 프로세서(30)는 각 차량(12) 내에 탑재된 사용자 모듈(32)로의 전송을 위해 이 정보를 송수신기(28)로 포워딩한다. 그 다음, 사용자 모듈(32)은 송수신기(28)에서 수신된 정보를 이용하여 경로를 재계산하여, 선택된 목적지까지의 최적화된 경로를 정의하는 경유점의 집합을 결정한다. 경로 결정은 송수신기(28)에서 수신된 정보를 이용하여 프로세서(38)에 의해 계속적으로 수행되는 반복적인 프로세스이며, 프로세서(38)는 경유점의 집합을 통해 차량(12)의 순간적인 현 위치에서 목적지까지의 경로를 계속적으로 재계산한다. 그러므로, 현재의 교통 상황 및 예측되는 교통 상황이 계산된 경로를 따르는 경유점 각각에서 변경됨에 따라, 경유점들은 재계산되어 선택된 목적지까지의 최적의 경로를 정의한다.
경로를 정의하는 각각의 경유점들을 계산하고 나면, 프로세서(38)는 차량(12)의 현 위치로부터 제1 경유점까지의 방향을 제공한다. 일단, 제1 경유점에 도착하면, 차량(12)으로부터 순간적인 상황에 관한 정보를 폴링하고 수신하는 프로세스가 계속적으로 반복되어 순차적인 경유점들을 결정한다. 수신된 데이터/환경 정보는 마을 또는 영역(10)의 지도 형태인 것이 바람직하다.
차량(12)이 경유점들 간을 이동할 때, 사용자 모듈(32)은, 메모리(40)에 저장되어 있으며 오디오/비디오 디스플레이부(42)에 제공되는 위치 및/또는 지리 정보를 계속적으로 수신하고 갱신한다. 바람직하게는, 생성된 디스플레이 화상은 현재 상황에 대한 개략적인 일러스트레이션 또는 지도와 관련하여 사용자의 위치를 나타낸다.
사용 중에, 사용자가 선택된 목적지까지의 경로 중 하나 이상의 중간점을 지나는 경로를 제공받기를 원하는 경우가 있을 수 있음을 예상할 수 있다. 프로세서(38)에는 목적지까지의 경로 중 복수의 선택되고 계산된 경유점들을 지나는 경로를 결정하기 위한 소프트웨어가 제공되며, 경로는 사용자가 수동 제어기(44)를 조작함으로써 입력된 선호도에 따라 선택된다. 예를 들어, 높이가 높은 차량(12)은 높이가 낮은 교량을 피하는 경로를 필요로 할 것이다. 사용자는 수동 제어기(44)를 사용하여 낮은 교량을 피하는 경로를 요청하는 사용자 질문을 선택할 수 있다. 그 다음, 프로세서(38)는 선택된 경로 상의 경유점들 간에 낮은 교량이 존재하는지의 여부를 판정하고, 그에 따라 대안적인 경로를 선택한다.
바람직한 실시예에서, 디스플레이부에 의해 순차적인 경유점으로의 방향 지시가 제공되어, 사용자를 초기 위치에서 중간 경유점을 지나 목적지로 (즉, 선택된 마을 또는 도로로) 유도한다.
본 발명이 영역(10) 내에 배치된 송수신기(28)를 구비하는 시스템의 견지에서 설명되었지만, 본 발명의 숙련된 기술자는 본 발명이 4개의 위성만으로도 구현될 수 있음을 예상할 수 있을 것이다. 위성(20, 22, 24, 25)에 대한 차량(12)의 위치가 거리, 위도, 및 경도 좌표의 견지에서 계산될 수 있고, 차량(12)의 현재 환경에 관한 데이터는 그에 따라 제어 프로세서(30)로부터 선택될 수 있다.
또한, 사용자 모듈(32)의 프로세서(38)는 4개의 클러킹 신호(CLK1-CLK4) 각각의 전송 주기를 계산함으로써 영역(10) 내에서 사용자의 위치를 계산할 수 있다. 클러킹 신호 각각의 전송 주기에 대한 계산으로부터, 프로세서(38)는 사용자 모듈의 위치를 4개의 위성(20, 22, 24, 26) 각각에 대하여 계산할 수 있다.
각 위성(20, 22, 24, 26)까지의 거리를 3차원으로 계산하기 위해 다음과 같은 4개의 방정식이 세워지고 해가 구해진다.
(ⅰ) (X1 - Ux)2 + (Y1 - Uy)2 + (Z1 - Uz)2 = (R1 - CH)2
(ⅱ) (X2 - Ux)2 + (Y2 - Uy)2 + (Z2 - Uz)2 = (R2 - CH)2
(ⅲ) (X3 - Ux)2 + (Y3 - Uy)2 + (Z3 - Uz)2 = (R3 - CH)2
(ⅳ) (X4 - Ux)2 + (Y4 - Uy)2 + (Z4 - Uz)2 = (R4 - CH)2
여기에서, R1 = C ×ΔT1, R2 = C ×ΔT2, R3 = C ×ΔT3, R4 = C ×ΔT4이고, C는 빛의 속도(2.997925 ×108㎧)이다.
숙련된 기술자들에게는 본 발명이 위성(20, 22, 24, 26) 대신 송신기, 송수신기, 또는 트랜스폰더와 같은 구성 요소들을 이용하여 구현될 수 있음이 명백할 것이다. 각각의 구성 요소들에는 선정된 거리 및 면적에 걸쳐 클러킹 신호를 전송하기 위한 전방향 안테나가 제공될 것임을 예상할 수 있다. 또한, 클러킹 신호는 현존하는 셀룰러 통신 네트워크와 관련된 현존하는 송신기로부터 수신될 수 있음을 예상할 수 있다.
또한, 출원 중인 UK특허출원 제9712070.3호에 개시된 바와 같이, 사용자 모듈(32)은 차량 내의 탑재로부터 분리되어 핸드 핼드 기기를 제공할 수 있다. 송수신기(28)로부터의 데이터는 안테나(34)에서 수신되어 신호 프로세서(36)로 전달된다. 그 다음, 신호 프로세서(36)는 신호를 프로세서(38)에 전달하기에 앞서, 압축 해제, 해독, 필터링, 및 양자화할 수 있다. 그 다음, 프로세서(38)는 수신된 데이터를 메모리(40)에 저장한다. 그 다음, 프로세서(38)는 영역(10)에 대한 일반적인 정보에 관한 데이터를 선택하여, 그 정보를 메뉴의 형태로 오디오 비쥬얼 디스플레이부(42)에 제공한다.
사용자는 수동 제어기(44)를 조작함으로써 관심의 대상이 되는 정보를 메뉴로부터 선택할 수 있다. 프로세서(38)는 수동 제어기(44)의 조작에 응답하여, 수동 제어기(44)의 조작에 의해 입력된 사용자 질문에 대응하는 데이터를 선택한다. 예를 들어, 도시 또는 도로 내의 편의 시설에 대한 환경 정보를 열거하는 메뉴가 제공될 수 있음을 예상할 수 있다. 또한, 일반적인 정보가 제공되어, 사용자가 그에 관한 정보를 위해 송수신기를 폴링하기 위한 사용자 질문을 선택할 수 있다.
예를 들어, 메뉴는 한 도시 내에서 상점에 관한 일반적인 세부 사항을 제공할 수 있다. 신발 상점을 찾고자 하는 사용자는 신발 상점에 관한 메뉴 입력을 선택할 것이고, 사용자 질문은 최인접 송수신기(28)로 전송될 것이다. 송수신기(28)는 사용자 질문에 관련된 데이터가 제어 프로세서(30)에 저장된 데이터베이스로부터 제공될 것을 요청할 것이다. 결과적으로, 사용자 질문에 관련된 데이터가 송수신기(28)에 제공되고, 이는 사용자 모듈(32)로 전송될 것이다.
초기에, 지리 정보 즉, 서브 메뉴에 디스플레이되기 위한 각각의 신발 상점에 대한 세부 정보를 제공하는 데이터가 제공될 것이다. 그러면, 사용자는 서브 메뉴에서 신발 상점을 선택할 수 있고, 사용자 모듈(32)은 선택된 신발 가게 및 도로 내에서 그 상점의 위치에 관한 정보를 요청하기 위해 송수신기(28)를 재차 폴링할 것이다.
그 다음, 프로세서(38)는 전술한 바와 같이 사용자 모듈의 위치를 결정하고, 사용자 모듈(32)에 대하여 선택된 신발 상점의 위치를 계산할 것이다. 사용자가 가장 가까이에 있지 않은 신발 상점을 선택한 경우, 프로세서는 그 곳까지의 경로를 계산하여야만 한다. 경로는 우선 신발 상점의 위치를 사용자에 대하여 결정함으로써 계산된다. 예를 들어, 신발 상점이 사용자가 현재 위치하고 있는 도로 상에 있지 않은 경우, 프로세서는 우선 우회로를 경유하는 경로를 계산한다.
그 다음, 프로세서(38)는 사용자 모듈(32)의 현재 위치에서 제1 경유점까지의 방향을 제공한다. 일단, 제1 경유점에 도달하면, 제어 프로세서(30)로부터의 순간적인 상황과 관련된 폴링 및 수신 프로세스가 반복되어 순차적인 경유점들을 결정한다.
큰 면적을 갖는 거리에서, 데이터는 순간적으로 인접하는 영역에만 관련되는 제어 프로세서(30)로부터 수신될 수 있다. 수신되는 데이터/환경 정보는 도로의 지도 형태인 것이 바람직하다.
사용자가 경유점들 사이를 이동할 때, 사용자 모듈(32)은, 메모리에 저장되어 있으며 오디오/비디오 디스플레이부에 제공되는 위치 및/또는 지리 정보를 계속적으로 수신하고 갱신한다. 바람직하게는, 생성된 디스플레이 화상은 그 순간의 환경에 대한 지도와 관련하여 사용자의 위치를 나타낸다.
사용 중, 사용자가, 선택된 목적지까지의 경로 중 하나 이상의 중간점을 지나는 경로를 제공받기를 원하는 경우가 있을 수 있음을 예상할 수 있다. 프로세서(38)에는 목적지까지의 경로 중 복수의 경유점을 지나는 경로를 결정하기 위한 소프트웨어가 제공되며, 사용자에 의해 수동 제어기(44) 상에 입력된 선호도에 따라 경로가 결정된다.
바람직한 실시예에서, 순차적인 경유점들로의 방향 지시가 디스플레이부에 의해 지시되어, 사용자를 초기 위치에서 중간 경유점들을 지나 목적지로 (즉, 선택된 신발 상점) 유도한다.
사용자 모듈은 영역(10)과 관련된 위성, 송수신기, 송신기, 또는 트랜스폰더로부터 현재 위치를 결정하기 위해 클러킹 신호의 수신을 선택할 수 있도록 제어 가능할 수 있음이 예상된다. 영역(10)은 국가 또는 주와 같이 넓은 영역, 셀룰러 네트워크와 관련된 영역, 도시 또는 도로, 또는 쇼핑몰의 한 층을 포함할 수 있다. 유사하게, 본 발명이 GPS 위성으로부터의 신호 수신의 관점에서 설명되었지만, 셀룰러 네트워크, 도시 또는 거리, 또는 쇼핑몰의 한 층을 포함하는 영역(10)과 관련된 송수신기, 송신기, 또는 트랜스폰더를 이용하여 구현될 수 있음을 예상할 수 있을 것이다.
또한, 본 기술 분야의 숙련된 기술자에게, 본 발명이 어떠한 건물 내에서도 응용될 수 있음은 명백할 것이다. 예를 들어, 본 발명은 오래된 건물, 박물관, 또는 미술관 내에 구현되어 사용자에게 그 건물 및 그 안에 있는 문화 유물이나 전시물에 관한 정보를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 응급 서비스에서 사용되어 익숙치 않은 영역(10)에 들어갔을 때 구조를 효과적으로 하는 데 활용될 수 있다.
본 발명은 단지, 영역(10) 내에 배치된 사용자 모듈(32)이 송신기, 송수신기, 또는 트랜스폰더 등의 복수의 소자 중 적어도 4개의 소자로부터 정보를 수신할 수 있도록 배치된 상기 소자들의 설비를 필요로 하기 때문에, 숙련된 기술자들에게 본 발명이 도시, 도로 등의 영역에 걸쳐 구현될 수 있음은 자명할 것이다.
또한, 빌딩 등과 관련된 제어 모듈(32)은 거리 또는 영역 내의 또 다른 건물 내에 배치된 대응 제어 모듈의 네트워크와의 데이터 통신을 위해 링크될 수 있음이 예상된다.
또한, 다른 일반적인 정보들과 함께 광고물도 오디오/비디오 디스플레이부(42) 상의 설비를 위해 사용자 모듈(32)로 다운로딩될 수 있다.
또한, 사용자에 의해 선택된 언어로의 오디오 또는 비디오 디스플레이부(42) 설비가 제공될 수 있음이 예상된다.
또한, 선정된 영역(10) 내에서 도난당한 아이템의 위치를 알아내고 트래킹할 수 있도록 활성화 가능한 송신기들이 제공될 수 있음이 예상된다.
또한, 선정된 영역에 들어온 아동들에게는 선정된 영역(10) 내에서 미아의 위치를 찾도록 활성화될 수 있는 송신기들이 제공될 수 있음이 예상된다.
바람직하게, 디스플레이부(42)는 LCD 또는 다른 적절한 비디오 디스플레이 장치의 형태로 제공된다. 그러나, 디스플레이는 안경, 고글, 헤드업 디스플레이 기능을 가진 바이저(visor)의 형태로 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 네비게이션 시스템의 개략도.
도 2는 도 1의 네비게이션 시스템의 개략도.
도 2a는 도 1 및 도 2의 네비게이션 시스템에 사용되는 위성에 의한 지역적 커버리지에 대한 개략도.
도 3은 도 1의 네비게이션 시스템의 조작을 위한 사용자 모듈의 개략적 블록도.
도 4는 도 1의 네비게이션 시스템의 타이밍도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
12 : 차량
20, 22, 24, 26 : 위성
28 : 송수신기

Claims (10)

  1. 네비게이션 시스템에 있어서,
    클러킹 신호를 사용자 모듈에 전송하기 위한 복수의 송신기
    를 포함하고,
    상기 사용자 모듈은
    상기 복수의 송신기들로부터 수신된 해당 클러킹 신호에 기초하여 상기 복수의 송신기들 각각까지의 거리를 계산하고, 상기 복수의 송신기들 각각에 대한 현재 위치를 결정하기 위한 프로세서;
    초기 위치 및 선택된 최종 위치에 대한 상기 현재 위치를 정의하는 기준점들의 시퀀스를 순차적으로 지정하고 저장하기 위한 지정 수단(designation means);
    적어도 상기 사용자 모듈의 상기 현재 위치에 관한 지리 데이터를 저장하기 위한 메모리;
    상기 결정된 현재 위치에 기초하여 상기 사용자 모듈의 상기 현재 위치에 관한 지리 데이터를 선택하기 위한 선택 수단;
    상기 선택된 지리 데이터 및 이에 대한 상기 사용자 모듈의 상기 현재 위치에 대한 오디오 또는 비디오 디스플레이를 제공하고, 상기 사용자에게 상기 시퀀스 내의 순차적인 기준점에 대한 거리 및 방향에 대한 지시를 제공하기 위한 디스플레이부; 및
    상기 지정된 기준점들의 시퀀스를 상기 복수의 송신기들 중 적어도 하나의 송신기와 관련된 제어 프로세서로 전송하기 위한 전송 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 네비게이션 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 지정 수단은 상기 제어 프로세서로부터 수신된 데이터 신호에 응답하여 상기 기준점들의 시퀀스를 재정의하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 네비게이션 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 지정 수단은 현재의 교통 상황을 나타내는 성분을 갖는 수신 데이터 신호에 응답하여 상기 기준점들의 시퀀스를 재정의하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 네비게이션 시스템.
  4. 네비게이션 시스템용의 사용자 모듈에 있어서,
    복수의 송신기들로부터 클러킹 신호를 수신하기 위한 수신기;
    상기 복수의 송신기들로부터 수신된 해당 클러킹 신호에 기초하여 상기 복수의 송신기들 각각까지의 거리를 계산하고, 상기 복수의 송신기들 각각에 대한 현재 위치를 결정하기 위한 프로세서;
    초기 위치 및 선택된 최종 위치에 대한 상기 현재 위치를 정의하는 기준점들의 시퀀스를 순차적으로 지정하고 저장하기 위한 지정 수단;
    적어도 상기 사용자 모듈의 상기 현재 위치에 관한 지리 데이터를 저장하기 위한 메모리;
    상기 결정된 현재 위치에 기초하여 상기 사용자 모듈의 상기 현재 위치와 관한 지리 데이터를 선택하기 위한 선택 수단;
    상기 선택된 지리 데이터 및 이에 대해 하는 상기 사용자 모듈의 상기 현재 위치에 대한 오디오 또는 비디오 디스플레이를 제공하고, 상기 사용자에게 상기 시퀀스 내의 순차적인 기준점에 대한 거리 및 방향에 대한 지시를 제공하기 위한 디스플레이부; 및
    상기 지정된 기준점들의 시퀀스를 상기 복수의 송신기들 중 적어도 하나의 송신기와 관련된 제어 프로세서로 전송하기 위한 전송 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 모듈.
  5. 제4항에 있어서, 상기 지정 수단은 상기 송수신기로부터 수신된 데이터 신호에 응답하여 상기 기준점들의 시퀀스를 재정의하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 사용자 모듈.
  6. 제4항에 있어서, 상기 지정 수단은 현재의 교통 상황을 나타내는 성분을 갖는 수신 데이터 신호에 응답하여 상기 기준점들의 시퀀스를 재정의하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 사용자 모듈.
  7. 네비게이션 정보를 제공하기 위한 방법에 있어서,
    복수의 송신기로부터 데이터 신호를 수신하는 단계;
    상기 복수의 송신기로부터 수신된 클러킹 신호에 기초하여 상기 복수의 송신기들 각각까지의 거리를 계산하고, 상기 복수의 송신기들 각각에 대한 현재 위치를 결정하는 단계;
    초기 위치 및 선택된 최종 위치에 대한 상기 현재 위치를 정의하는 기준점들의 시퀀스를 지정하는 단계;
    적어도 상기 현재 위치에 관한 지리 데이터를 메모리에 저장하는 단계;
    상기 메모리로부터 상기 현재 위치에 관련된 지리 데이터를 선택하는 단계;
    상기 선택된 지리 데이터 및 이에 대한 상기 사용자의 상기 현재 위치에 대한 오디오 또는 비디오 디스플레이를 제공하고, 상기 사용자에게 순차적인 기준점에 대한 거리 및 방향에 대한 지시를 제공하는 단계; 및
    상기 지정된 기준점들의 시퀀스를 상기 복수의 송신기 중 적어도 하나의 송신기에 관련된 제어 프로세서에 전송하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 송신기들을 선정된 범위 내에 배치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 송신기들을 배치하는 단계는, 선정된 범위에 걸쳐서 데이터 신호를 전송하도록 배열된 복수의 송수신기를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제7항 내지 제9항에 있어서, 지리 데이터 성분 및 위치 데이터 성분을 포함하는 데이터 신호를 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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