TW201020519A - Method for modifying navigation information and navigation apparatus using the same - Google Patents

Description

201020519 六、發明說明： ’ 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種導航資訊判斷與修正之技術，尤其 是指一種可以修正載具定位位置之一種導航資訊修正方法 及其導航裝置。 【先前技術】 隨著交通建設的發展’市區中地下道及高架橋等立體 ❹道路數量越來越多’目前市售可攜式導航產品（portable navigation device，PND)產品常因衛星訊號遮蔽而導致定 位不佳’讓使用者對全球定位系統（gl〇bai pOSHi〇ning system, GPS)相關之導航產品產生不好的觀感。以圖一 a 所示之地形為例’其係為平面道路1Q與立體道路11(例 如.咼架橋）平行’行駛於平面道路上時衛星訊號將被 立體道路11遮蔽。此外，如圖一 B所示，其係為高樓林立 的都會區示意圖，當車輛行駛在期間時，衛星訊號也會有 ❹死角。另外，又如行駛於隧道中，衛星訊號也會完全被遮 蔽。因此使用GPS時若碰上此類似道路或者是地形，導航 軟體會因訊號遮蔽問題無法對駕駛人提供導航之路徑。 -般對GPS遮蔽問題解決方式，也就是上述之情況發 生所導致之衛星訊號欠佳時，會利用慣性導航系ς (Inertial Navigation System，INS)繼續執行定位功 能。然而，慣性導航系統系統卻也有誤差累積的問題，如 圖二所示，該圖係為習用之慣性導航系統誤差示意圖。^ 圖二中，載具90在道路12上行駛，預計行駛一繞圈動作， 201020519 其中實線路徑13係為理論上顯示之導航路徑。但是，由於 慣性導航系統具有累計誤差的問題，因此當訊號持續累計 至特定時間之後，所產生之累計誤差將會使得載具顯示之 位置逐漸與預設之導航路徑13發生偏差，如果不予已修 正’當載具繞行完一圈之後，最後因為累計誤差所造成之 路徑偏差就會形成如路徑14之狀態。 為了解決慣性導航之誤差問題，習用技術中’例如美 國專利US· Pat. No. 5, 774, 482所揭露之導航系統，該技術 ❿内容為是直接將導航器輸出之定位座標與地圖資料作一整 合判斷’若定位座標已偏離預設導航路徑，則將偏離之定 位座標貼回預設導航路徑上距離最近之處，最後將正確之 導航資訊顯示在顯示單元上。由於此方法是假設在正常的 行驶狀況下載具不可能偏離公路系統，故比較定位座標與 地圖資料的侧向偏移距離，將定位座標強制貼在公路系統 上，即只能修正橫向位置，無法修正徑向位置，且只進行 貼圖修正’並無修正定位資訊。 【發明内容】 本發明提供一種導航資訊修正方法以及導航裝置，其 係利用根據载具之狀態資訊（如：方位角、姿態角）與導航 路裣中之特徵點所具有之特徵資訊進行比較，以適時對載 具之位置進行修正以及進行貼圖修正。 本發明提供-種導航裝置，其係利用感測模組感測载 具之狀態’並與地圖資料特徵點資訊之辅助判定方法 導航過程中偵測載具之方位角與姿態角與地圖資料中特徵 201020519 點之辨識資訊做比對，將定位座標修正至地圖上正確的位 置’使，航裝置可啸供給料人正確之導航雜資。 ❹ 〆，一實施例中，本發明提供一種導航資訊修正方法， ^有下列步驟：提供一導航路徑給一載具；於該導 上触-特徵點，該特徵點具有—特徵資訊；於該 :、行進的過財’制該載具之運紐態以得到-狀^ 狀態資訊與該特徵資訊進行比較以判斷該狀能 該特徵資訊相符合;如果該狀態資訊與該特； 次1 則繼續監控該载具之運動狀態丨以及如果該 二二：與忒特徵資訊相符合’則修正該載具之定位座‘ 至該特徵點所對應之導航路徑上之位置。 k 冰置ί另^施例中，本發明更提供-種導航裝置，其係 载具上，該導航裝置包括:-感測模組，其係： 態而產生一狀態資訊;-資料儲存單 二糸儲存有一地圖資訊以及對應於該地圖資訊 一特徵點之特徵資訊；以及一訊處 ^ 該感測模組以及爷資料儲广留_ ^ ，其係分別與 前椒L 4儲料70相偶接，該訊號處理單元 P、一^邊圖資訊產生—導航路徑並將該導航路徑上之 以ip t所具有之特徵資訊與該狀㈣訊進行比較， 疋疋否要修正對應該載具之定位座標。 【實施方式】 =貴審查委員能對本發明之賴、目的及功 部結構以及設計的理念原由進行說明，以使 201020519 以了解本發明之特點，詳細說明陳述如下： ’ 請參閱圖三所示，該圖係為本發明之導航資訊 法實施例流程示意圖。該導航資訊修正方法2係°勺w正方 列步驟：首先以步驟20，提供一導航路徑給一戟=括有下 步驟中，產生導航路徑的有很多種方式，在習用^二在^ 位系統或者是地圖程式中都具有產生導航路徑的功=球= 般而言，產生的方式主要是根據使用者所輸入之^ 者是起始座標位置（經緯度）與終點或者是終點。j (經緯度），然後再依據時間（時間最短）或者是距： 短)的需求產生-路握提供使用者參考。產生導銳 j 術係屬於係用之技藝，在此不作贅述。而載具 ;;’f本實施:丨中係指輪型車輛，例如:汽車= 皁4,但不以此為限。 〜可疋微 接著，進行步驟21於該導航路徑上擷一 特徵點具有一特徵眘印。珠会肪胡 符徵點，该 m 路，干ϊ! 閱圖四所示，該圖係為導航 κ不意圖。在圖四中，標號3代 及點31分別代表導般路^夕^導般路仅，而點30以 ον ι,ιΦ 二之起始點與終點。而點至 =表導航路徑3上之特徵點所在之位置。—般= 坡的位置。#或者是上坡或者是下 -特徵ΐ訊=施:一:特徵點32至37分別對應有 態角的^ ΐ士實該特徵資訊係為方位角與姿 為載具方㈣朗示。參閱圖五所不，該圖係 上要進行轉Θ 斤謂方位角係指載具在特徵點 9〇在特it 需要轉向的角度。例如在圖五中，載且 特徵點38時，其方位角為零度；而在特徵點39 = 201020519 則其方位角為θ度。 另外，所謂姿態角係指載具之仰角或俯角。由於 中之導航路徑3中可能有不同的路況，例如在某些牿二 置上可能有上坡、下坡、地下道或者是上高架道路交^道 等各種不同組合的路況產生。在前述之路況下，車二 仰角角度就會隨著路面狀況而有所改變。如圖六A至^_ c 所示，該圖係為載具姿態角度示意圖。在圖六A中係為當 載具處於平坦路面時，其姿態角度為零度或者是在零度上 下的範圍内。而在圖六B中，該載具係為在上坡或上交流 道的狀況’因此其姿態角度大概是在角度Θ上下的一個範 圍内。另外’在圖六C中’則顯示出載具在下坡或下交流 道或下地下道時的情形，在此種狀況下，载具之姿態角度 在-0上下的一個範圍内。 ❹ 綜合上述’當載具於前述的各種不同的路況（轉彎、上 坡或下坡）行進時，载具的方位角以及姿態角度會產生變 化。另外，需說明的是，導航路徑之建立主要是根據事先 所記載關於該區域之地圖資訊而建立的，其係、屬於習用技 ^此不作贅述。但是在本發明中，不同於習用技術的 田在建立地圖負訊時，事先對於每一個特徵點位置都 建立對應A位置之特徵資訊。以圖四為例 ;37、所對應之實際仅置上，可能會有向前行、左轉】轉 生描因此當建立地圖資訊至特徵點37所對應之實 :時’便可以事先記錄下在該位置τ，軌向左轉會 之方位角與姿癌角、向右轉時會產生之方位角與姿態 201020519 角、前行時之方位角以及姿態角甚至迴轉時之方位角與姿 態角。又如特徵點34時可能是上坡以及右轉的地形，因此 當載具在該位置時理論上會具有之方位角以及姿態角的資 訊也都事先記錄。根據前述，在建立地圖資訊時，地圖上 其他之特定位置上也都可以事先記錄載具在每一個特徵點 下，所會具有之姿態角以及方位角而形成本發明所謂之特 徵資訊，然後儲存在資料庫中。 當使用者根據需要輸入起始位置與目的位置之後，導 ❹ 航裝置就會產生如圖四所示之導航路徑3。在導航路徑形 成的過程中，同時也會從資料庫中將導航路徑中所經過之 特定位置（亦即圖四中之特徵點32〜37)對應該路徑之特 徵資訊取出先暫存於記憶體中。例如：以特徵點37為例， 雖然在建立特徵資訊時，有向左轉、向右轉、前行或者是 迴轉的特徵資訊，但是在導航系統規劃形成之導航路徑3 中，在特徵點37以車子行進方向而言是向左轉，因此特徵 點37所對應該導航路徑3所具有之特徵資訊僅為向左轉時 ® 之特徵資訊，亦即載具向左轉時其方位角與姿態角之資 訊。同理，特徵點32至36在該導航路徑3之狀態下也會 具有對應之特徵資訊。 再回到步驟21來說明，以導航路徑3而言，載具第一 個會經過的是特徵點32，所以，步驟21中之特徵點即是 指特徵點32，其係為一上坡路段其方位角與姿態角的資訊 為（α，冷）。接著進行步驟22，於該載具行進的過程中， 偵測該載具之一狀態資訊。本步驟中所謂之狀態資訊，亦 201020519 狀上 ===:該:態:訊是否與該‘ 的問題，因此，:具=:;:==計偏差 =3。所以本發明利用步㈣將;具在== 鲁 所具有的狀態資訊與特徵資、巧點時 具是否通雜㈣32tir 以料判斷該載 圖四中，在起始點30與特徵點32之 位置會ϋ為累計誤齡_ ^所如的載具 顯示之位置為偏移到位置32,上0為了_、漸增加致使 特徵點32之位置上，本實施:將載具90修正至 :測到關於載具9。之狀態資訊是特==實際所 $資訊一致’以作為判斷載具是否已=二所對， 依據。如果特徵點32 <特徵資訊係 特徵點32之 一致的話’則判斷該載具9〇已 、之狀態資訊 此時進行轉24，修正該載具之位置， 32所對應之導航路徑上之位置。本步座標至該特徵點 出栽具90通過特徵點32時，則將載夏之意義在於當判斷 點32所對應之位置。此外，更可以顯置修正至特徵 上’亦即，將代表該載具9G之虛線路徑之晝面 =所對應之導航路徑上以形成至該特徵點 表裁具90之實線圖案。再回到圖三所,、’ f點32上之代 中’如果比對結果不符合，則代表;二之未在二= 201020519 =亦印在待徵點. 參 肌程會再度回到步驟η， 之間的位置行進中。此時， 過程中之姿態肖與方值’持續俄測代表該载具90於行進 步驟24之後，由於裁具’然後重複進行步驟23。在進行 個特徵點陸續還有二爻導航路徑3中 ’才通過第一 驟25，於該導航路徑蛋=點33至37，因此會再達行步 彎狀態的特徵點），缺释另—個特徵點33(其係為一轉 具90是否已經通過複^\步驟22至23，以卿裁 通過特⑽相同，在:不3二其述流程係购 膏施=圖：與圖八所示’該圖係為本發明之導航裝* 參 圖 '在本實施例中’該導航裝置4係設置 載具⑽上，該載具係可為輪型交通I具，例如： 汽車或者是機車’但不以此為限。該導航装置4具有一感 測模組40、-訊號處理單元41、一資料儲存單元犯以及 一顯不单兀43。該感測模組40，其係感測該载且9〇之一 運動狀態2生-狀態資訊給該訊號處理單元…如圖八 所示，該運動狀態係指該載具90之方位角以及姿熊角， 圖八中，方位角亦即指…之角度變化，而姿系指 之角度變化。而姿態角之變化係會反應在載具9〇上坡或者 是下坡時’當然在平地上行駛時其姿態角為零度。另外， 方位角則是反應在載具90進行轉向時。再回到^七所示’ 在本實施例中’用來感測該狀態資訊的實施例方式係^利 用一慣性感測模組400 ’其係由兩個陀螺儀感測器'4〇'〇〇與 4001來感測以及ωζ之角度變化。 ” 201020519 此外，如圖九A與九B所示’該圖係為本發明之慣性 感測模組另外兩種實施例示意圖。在圖九A之實施例中， 慣性感測模組係由兩個差分模組與4003所組 成。請參閱圖十所示’差分模組4002或4003主要是由兩 個相距一距離h之加速度感測器4004與4005所構成。以 感測ωζ之角度變化為例，當加速度計4004以及加速度計 4〇〇5所感測之X軸加速度差值積分便可得到位移（Si，S2)， 然後推算Si，S2之差值，由於加速度計4004以及加速度計 ® 4005相差一距離h，所以可藉由計算得到Z轴之角度0變 化。同理，感測ω X之角度變化亦屬於同樣的原理，在此 不作贅述。因此利用圖九Α之方式亦可以感測到載具之方 位角以及姿態角。另外，如圖九B所示，在本實施例中， 主要是將陀螺儀感測器4000與差分模組4002進行組合以 達到感測栽具之方位角與姿態角度。 % 除了利用慣性感測的方式之外’在習用技術中亦可以 利用圖十一之組合來感測方位角與姿態角。在圖十一中， 感測模組40主要是由一磁力計401以及一電子羅盤感測器 402所構成’其中磁力計401係可用來感測姿態角，而該 電子羅盤感測器402則是用來感測方位角。再回到圖七所 示，該資料儲存單元42，其係儲存有一地圖資訊以及對應 於該地圖資訊中至少一特徵點之特徵資訊。該資料儲存^ 义42，一般係指利用儲存媒體（記憶體或者 =資料庫以供該訊號處理單元41存取。在本實施例中，該 =储存單元42儲存之地圖#訊係指要進行規劃導航ς a所需要之地圖資訊，其係属於習用之技術，在此不做贅 201020519 ;二;二:=在 ==二_ :二是;時下:之位置。_特=::: :本下發::載事r在每-個特定位置上= 錄，以供後$判::用具有的方位㈣及姿—】記 ❹ ❹ 兮理單元41，其係分別與該感測模組40以及 存單元42相偶接，該訊號處理單元41係可根據 • 用輸入介面430所輸入之規劃路徑需求（例 如·=始點以及終點）而於該f料儲存單元42⑽儲存之 也圖寊訊中產生一導航路徑顯示於該顯示單元43上。在本 實施例中’該輸入介面430係可設置於譎顯示單元43上， 以利使用者操作。當產生出導航路徑之後，該訊號處理單 το 41同時利用本發明前述之圖三所示之導航資訊修正方 法々IL程，於载具行駛的過程中，將該導航路徑上之特徵 點所Ϊ有之特徵資訊與該即時偵測到之關於載具在行進時 之狀愍資訊進行比較，以決定是否要修正對應該載具之定 位座軚，並且在顯示單元内所顯示之載具圖像修正至正確 的位置上。其判斷以及修正之方法係如前所述，在此不作 贅述。 惟以上所述者，僅為本發明之實施例，當不能以之限 制本發明範圍。即大凡依本發明申請專利範園所做之均等 變化及修飾，仍將不失本發明之要義所在，亦不脫離本發 明之精神和範圍，故都應視為本發明的進一夕實施狀況。 201020519 綜合上述，本發明提供之導航資訊修正方法及其導航 裝置，可以適時修正載具之位置並且修正導航裝置所顯示 之載具位置資訊。因此已經可以提高該產業之競爭力以及 帶動週遭產業之發展，誠已符合發明專利法所規定申請發 明所需具備之要件，故爰依法呈提發明專利之申請，謹請 貴審查委員允撥時間惠予審視，並賜准專利為禱。 ❹

14 201020519 【圖式簡單說明】 圖一 A與圖一 B係為載具行駛道路環境示意圖。 圖二係為習用之慣性導航系統誤差示意圖。 圖三係為本發明之導航資訊修正方法實施例流程示意圖。 圖四係為導航路徑不意圖。 圖五係為載具方位角說明示意圖。 圖六A至六C係為載具姿態角度示意圖。 圖七與圖八係為本發明之導航裝置實施例方塊示意圖。 φ 圖九A與九B係為本發明之慣性感測模組第二與第三種實 施例示意圖。 圖十係為本發明之利用加速度計差分說明示意圖。 圖十一係為本發明之慣性感測模組第四種實施例示意圖。 【主要元件符號說明】 10- 平面道路 11- 立體道路 ⑩ 2-導航資訊修正方法 20〜25-步驟 3- 導航路徑 3 0 _起始點 31-終點 32〜38-特徵點 32’ -載具顯示位置 4- 導航裝置 40-感測模組 15 201020519 4 0 0 -慣性感測模組 4000、4001-陀螺儀感測器 4002、4003-差分模組 4004、4005-加速度感測器 401- 磁力計 402- 電子羅盤感測器 41- 資料儲存單元 42- 訊號處理單元 43- 顯示單元 90-載具

Claims (1)

1. 201020519 七、申請專利範圍： 1. -種導航資訊修正方法，其係包括有下列步驟： 提供一導航路徑給一戴具. 於該導航路徑上棘1徵點，該㈣點具有-特徵 資訊； 於該載具彳T進的過程中，制該載具之運動狀 癌以得 到一狀態資訊； 將該狀態貢訊與該特徵資訊進行比較以判斷該狀態 © f减讀轉㈣軸符合； 如果該狀態資訊與該特徵資訊不符合，則繼續監控該 載具之運動狀態；以及 如果該狀態資訊與該特徵資訊相符合，則修正該載具 之定位座標至該特徵點所對應之導航路徑上之位 置。 2·如申請專利範圍第1項所述之導航資訊修正方法，其中 該狀態資訊係為該載具之方位角、姿態角或者是前述之 _ 組合。 m 3’如申請專利範圍第1項所述之導航資訊修正方法，其中 該特徵資訊係為該裁具之方位角、姿態角或者是前述之 組合。 .如申請專利範圍第1項所述之導航資訊修正方法，其中 該特徵點係為導航路徑上所具有之轉彎、上坡或者是下 坡之位置。 5.如申請專利範圍第1項所述之導航資訊修正方法，其中 多正β亥載具之定位座標多该特徵點所對應之導航路徑 17 201020519 上之位置之後更包括有下列步驟： 於該導航路徑上擷取另一特徵點，再繼續偵測該載具 之運動狀態與該另—特徵點之特徵資訊進行比較。 6. 如申請專利範圍第i項所述之導航資訊修正方法其中 修正該載具之定位座標至該特徵點所對應之導航路徑 上之位置之後更包括有下列步驟： 於顯示該導航路徑之畫面上，將代表該載具之圖案修 正至該特徵點所對應之導航路徑上。 ❹ 7. :種導航裝置，其係設置於—載具上，該導航裝置包 括. 模組’其係感測該載具之—運動狀態而產生一 狀態資訊； m2單元’其係儲存有"'地圖資訊以及對應於 一二未資：中至少一特徵點之特徵資訊；以友 二：理單兀’其係分別與該感測模組以及該資料 :::相偶接，該訊號處理單元係可根據該地圖 牿二ί 導航路徑並將該導航路徑上之至少- 特徵點所具有之特資能 較，以決定4 ^貝與該狀態資訊進行比 8. 如t請專利正對應該載具之定位座標。 組係為—慣性感2所述之導航裝置，其_測模 9. 如申請專利範圍第 測模组具有兩個陀螺儀感測器裝置’其中該慣性感 瓜如申請專利範圍第8項所述之導 感測模組且右裝置’其中該慣性 ，、有〜組加速度感測器以及—陀螺儀感測器。 18 201020519 11. 如申請專利範圍第8項所述之導航裝置，其中該慣性 感測模組具有兩組加速度感測器。 12. 如申請專利範圍第8項所述之導航裝置，其中該感測 模組具有一磁力計以及一電子羅盤感測器。 13. 如申請專利範圍第7項所述之導航裝置，其係更具有 一顯示單元，該顯示單元係與該訊號處理單元電訊連接 以顯不該導航路徑。 14. 如申請專利範圍第13項所述之導航裝置，其中該訊號 φ 處理單元更可以於該顯示單元所顯示之導航路徑上，將 代表該載具之圖案修正至該特徵點所對應之導航路徑 上。 15. 如申請專利範圍第13項所述之導航裝置，其中該顯示 單元上更具有一輸入介面。 16. 如申請專利範圍第7項所述之導航裝置，其中該狀態 資訊係為該載具之方位角、姿態角或者是前述之組合。 17. 如申請專利範圍第7項所述之導航裝置，其中該特徵 φ 點係為導航路徑上所具有之轉彎、上坡或者是下坡之位 置。 18. 如申請專利範圍第7項所述之導航裝置，其中該感測 模組係感測該載具之運動狀態以產生狀態訊號給該訊 號處理單元。 19. 如申請專利範圍第7項所述之導航裝置，其中該載具 為交通工具。 20. 如申請專利範圍第7項所述之導航裝置，其中該資料 儲存單元係為記憶體或硬碟。