TWI426234B - 藉由汽車的噪音判斷該汽車之位置的手持式導航裝置及方法 - Google Patents

Description

藉由汽車的噪音判斷該汽車之位置的手持式導航裝置及方法

本發明係有關於一種手持式導航裝置，尤指一種藉由汽車的噪音判斷該汽車之位置的手持式導航裝置。

內建全球位置定位系統(Global Positioning System,GPS)的導航裝置不僅為人所熟知且廣泛採用在車用導航裝置。導航裝置的一般功能包含提供一地圖資料庫，用以在導航裝置的顯示器上產生導航指令，而導航裝置通常固定在儀表板上或鑲嵌至儀表板內。

“導航裝置”一詞是指一個能夠輔助使用者導航到一個預定目的地的裝置。導航裝置有用以接收位置資訊的內部系統，像是GPS接收器，或是能夠連上可接收位置資訊的接收器。導航裝置本身可自我運算導航路徑，或連上遠端的伺服器，遠端的伺服器可運算導航路徑以及提供導航資訊給導航裝置，或導航裝置協同遠端的伺服器共同完成導航路徑的運算。個人GPS導航裝置不是永久固定在一台車輛上而是可隨時拆卸或裝載在任一台車上，因此，個人GPS導航裝置是全功能配備的，也就是說個人GPS導航裝置包含內建GPS天線，導航軟體和地圖，所以可描繪和顯示導航路徑。

當車輛行經與天空隔離的區域時(像是進入隧道)，GPS導航裝置會接收不到衛星訊號。另外，當導航經過大城市中被密密麻麻的高聳建築物包圍的城市峽谷(urban canyons)時，GPS導航裝置也會產生錯誤的位置資訊。車子目前的位置坐標可藉由先前判定的位置、已知速率、經過時間、以及路徑來加以推算。就GPS導航裝置而言，藉由推算位置坐標，即使在接收不到GPS衛星傳來的GPS衛星訊號或是當導航環境造成基於GPS衛星訊號所得到之GPS導航裝置的位置坐標無法信賴的情況下，還能繼續導航。

當車輛行駛在無法接收GPS衛星訊號的位置時，GPS導航裝置仍可根據GPS導航裝置最後接收到GPS衛星訊號的時間、GPS導航裝置在該時間的地點，以及GPS導航裝置基於使用者輸入的目的地所設計的計劃路徑來預測車輛的位置。然而，當GPS導航裝置無法接收GPS衛星訊號時，GPS導航裝置較不容易判斷車輛的行車速率。相反地，當可接收GPS衛星訊號時，GPS衛星訊號將提供足夠的資訊使得GPS導航裝置能夠計算出目前車行速率。傳統上，車輛的行車速率可藉由將車速感測器的分接頭連結至GPS導航裝置的處理器來達成不需依靠GPS衛星訊號也能藉由處理器計算出行車速率的目的。

請參照第1圖，第1圖係先前技術說明連結至汽車接線器20的手持式導航裝置10的示意圖。手持式導航裝置10包含一顯示器12及複數個控制按鈕14。顯示器12係用以顯示地圖資訊，複數個控制按鈕14係使一使用者能夠操作手持式導航裝置10。上述提及為了提供有關行車速率的資訊至手持式導航裝置10，手持式導航裝置10必須連結至汽車接線器20。首先，保護/隔離電路26經由汽車接線器20連結至汽車電源22及行車速率感測器24。保護/隔離電路26從行車速率感測器24得到速率資訊後便提供速率資訊至信號轉換電路28，信號轉換電路28轉換速率資訊後便將轉換後的訊號傳給手持式導航裝置10使用。

不幸的是，當必須連結至汽車接線器20時，先前技術之手持式導航裝置10有許多缺點。首先，接通汽車接線器20的技術水準係超越大多數消費者的操作水準。第二個問題是一般消費者比較喜歡乾淨和排列整齊的線路環境，不喜歡裝置之間連接許多的線路和纜線。第三個問題是讀取行車速率所需的線路、保護/隔離電路26、信號轉換電路28都會大幅提升手持式導航裝置10的總體花費。

本發明的一實施例揭露一種藉由汽車的噪音判斷該汽車之位置的手持式導航裝置。該手持式導航裝置包含一殼體、一記憶體、一顯示器、一麥克風、及一處理器。該記憶體安裝於該殼體內；該顯示器安裝於該殼體上，用以顯示地圖資訊和導航指令；該麥克風安裝於該殼體上，用以輸入聲音訊號至該手持式導航裝置；及該處理器，安裝於該殼體內，用以控制該手持式導航裝置的操作，該處理器接收並分析來自該麥克風的聲音訊號，當該手持式導航裝置沒有接收到全球位置定位系統衛星訊號時，根據所接收並已被分析的聲音訊號的特徵判定該汽車正在移動的速率，且基於該汽車的速率估計該汽車目前的位置。

本發明的另一實施例揭露一種藉由汽車的噪音判斷該汽車之位置之方法。一手持式導航裝置包含一記憶體和一顯示器，該顯示器用以顯示地圖資訊和導航指令。該方法包含透過一麥克風輸入聲音訊號至該手持式導航裝置；分析由該麥克風輸入的聲音訊號；當該手持式導航裝置沒有接收到全球位置定位系統衛星訊號時，根據所接收並已被分析的聲音訊號的特徵判定該汽車正在移動的速率；及基於該汽車的速率估計該汽車目前的位置。

當手持式導航裝置放置在無法接收GPS訊號的地方時，本發明提供一種簡化的方式用以決定行車速率。本發明的好處在於利用個人導航裝置現存的硬體，而不需要連結至汽車接線器，便可決定行車速率。

請參照第2圖，第2圖係本發明手持式導航裝置100的示意圖。手持式導航裝置100包含一殼體101，一顯示器102安裝於殼體101上，一麥克風104安裝於殼體101上，和複數個控制按鈕120安裝於殼體101上。顯示器102係用以顯示地圖資訊，複數個控制按鈕120係使一使用者能夠操作手持式導航裝置100。不同於傳統的手持式導航裝置10，本發明的手持式導航裝置100利用麥克風104從汽車內得到的聲音訊號分析聲音訊號，再據以決定汽車正在移動的速率。一旦得到行車速率，手持式導航裝置10利用行車速率、從最後接收到可信賴之GPS衛星訊號的地點及之後所經過的時間、及行車的計劃路徑，便可推算汽車目前的位置座標。

請參照第3圖，第3圖係手持式導航裝置100之功能方塊圖。手持式導航裝置100另包含一處理器106安裝於殼體101內，一記憶體108安裝於殼體101內，及一揚聲器110安裝於殼體101上。處理器106係用以分析從麥克風104接收的聲音訊號，然後根據接收的聲音訊號判定汽車正在行進的速率，以及基於所判定汽車的速率來估計汽車的目前位置。記憶體108不僅用以儲存地圖和路徑的資訊也儲存藉由處理器106所執行的軟體。揚聲器110係用以輸出聲音訊息給使用者，像是快接近導航路徑必須轉彎時的指令。手持式導航裝置100另外可選擇性地包含一通用分組無線業務(General Packet Radio Service,GPRS)數據機112、一通用序列匯流排(Universal Serial Bus,USB)埠114、一陀螺儀116及/或一加速率計118，將一一詳述如下。

利用麥克風104可判定汽車行進速率。當手持式導航裝置100接收不到可靠的GPS衛星訊號時，手持式導航裝置100判定的速率可用來輸入至位置座標推算系統，然後估計出目前汽車的目前位置。一般來說，汽車周圍環境的噪音會隨著汽車的速率而改變，因此，麥克風104係用來創造出基於周圍環境的噪音的數位化聲音訊號。然後將數位化聲音訊號提供給處理器106，讓處理器106分析數位化聲音訊號。為了增加分析結果的準確性，處理器106可選擇僅分析預定音頻範圍的聲音訊號。以這種方式，處理器106僅會考量相關於汽車速率的那些聲音，另外像是由汽車立體音響或是汽車內乘客所產生的其他音頻範圍的聲音將被忽略。因為當汽車速率改變時，會產生不同音高的噪音，處理器106可根據汽車目前的速率及其所產生的噪音調整汽車在不同的車速產生之噪音的音頻範圍。另外，處理器106也可利用噪音消除(noise-canceling)技術來忽略部分汽車周圍環境的噪音，然後僅針對直接相關於汽車引擎轉速的噪音進行處理。

GPRS數據機112可用來下載有關於特定車款的資料模型，其可為汽車製造商或是同車款的其他駕駛所提供至伺服器的資料模型。USB埠114不僅可用來連結手持式導航裝置100至一外部電腦，也可經由外部電腦下載資料模型至手持式導航裝置100。在這兩種情況下，一旦資料模型出現在手持式導航裝置100上時，資料模型可協助處理器106分析由麥克風104所提供的聲音訊號。本發明並不受限於GPRS數據機和USB，也可應用其他形式的通訊裝置以及其他形式的標準匯流排。

除了判定汽車速率之外，當手持式導航裝置100接收不到GPS衛星訊號時，也能偵測汽車在行進方向上的轉彎和改變，達成上述目的的方法之一是藉由立體聲麥克風取代麥克風104。立體聲麥克風可用來偵測在汽車內兩不同位置的第一聲音訊號和第二聲音訊號，例如在汽車左前方和右前方兩不同位置的聲音訊號，進而比較第一聲音訊號和第二聲音訊號來判定兩者之間的差異是否出現。這些差異起因於當汽車左轉或右轉時，汽車的左邊和汽車的右邊所偵測到的噪音會有所差異。陀螺儀116及/或加速率計118可用來偵測汽車在行進方向上的加速或改變。一旦處理器106判定汽車有轉彎時，汽車轉彎的資訊可和汽車的速率一併用來估計汽車的速度(汽車速率加上汽車行進方向)。在進行座標估計時，汽車的速度會比汽車的速率更有效地用以推算汽車目前位置的位置座標。

總結來說，本發明的手持式導航裝置100排除需要額外的硬體以及排除連結任何線路至汽車接線器，而是提供一種可以簡單地估計行車速率的方法，並用該估計的行車速率來執行位置座標推算估計。因此，手持式導航裝置100提供一種利用位置座標推算的方法來估計汽車目前的位置。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

20‧‧‧汽車接線器

22‧‧‧汽車電源

24‧‧‧行車速率感測器

26‧‧‧保護/隔離電路

28‧‧‧信號轉換電路

10、100‧‧‧手持式導航裝置

101‧‧‧殼體

12、102‧‧‧顯示器

104‧‧‧麥克風

106‧‧‧處理器

108‧‧‧記憶體

110‧‧‧揚聲器

112‧‧‧通用分組無線業務數據機

114‧‧‧通用序列匯流排埠

116‧‧‧陀螺儀

118‧‧‧加速率計

14、120‧‧‧控制按鈕

第1圖係先前技術說明連結至汽車接線器的手持式導航裝置的示意圖。

第2圖係本發明手持式導航裝置的示意圖。

第3圖係第2圖手持式導航裝置之功能方塊圖。

100．．．手持式導航裝置

102．．．顯示器

104．．．麥克風

106．．．處理器

108．．．記憶體

110．．．揚聲器

112．．．通用分組無線業務數據機

114．．．通用序列匯流排埠

116．．．陀螺儀

118．．．加速率計

120．．．控制按鈕

Claims (20)

1. 一種藉由汽車的噪音判斷該汽車之位置的手持式導航裝置，包含：一殼體；一記憶體，安裝於該殼體內；一顯示器，安裝於該殼體上，用以顯示地圖資訊和導航指令；一麥克風，安裝於該殼體上，用以輸入該汽車周圍環境的噪音至該手持式導航裝置，其中該汽車周圍環境的噪音會隨著該汽車的速率而改變；及一處理器，安裝於該殼體內，用以控制該手持式導航裝置的操作，該處理器接收並分析來自該麥克風所接收的該汽車周圍環境的噪音，當該手持式導航裝置沒有接收到全球位置定位系統衛星訊號時，根據所接收並已被分析的該汽車周圍環境的噪音的特徵判定該汽車正在移動的速率，且基於該汽車的速率估計該汽車目前的位置。
2. 如請求項1所述之手持式導航裝置，其中該麥克風是一立體聲麥克風，用以輸入來自該汽車內兩不同位置的一第一聲音訊號和一第二聲音訊號，該處理器比較該第一聲音訊號和該第二聲音訊號並且根據比較的結果來判定該汽車是否正在轉向。
3. 如請求項1所述之手持式導航裝置，其中該處理器分析一預定音頻範圍的該汽車周圍環境的噪音。
4. 如請求項3所述之手持式導航裝置，其中該處理器根據該汽車目前的速率及噪音調整該預定音頻範圍。
5. 如請求項1所述之手持式導航裝置，其中該處理器利用噪音消除(noise-canceling)技術來忽略該汽車的周圍環境的部分噪音。
6. 如請求項1所述之手持式導航裝置，另包含：一通用分組無線業務(GPRS)數據機，用以下載有關於該汽車的資料模型，該處理器根據該汽車的資料模型分析該汽車周圍環境的噪音。
7. 如請求項1所述之手持式導航裝置，另包含：一通訊埠，用以致能該手持式導航裝置和一外部電腦之間的通訊，該手持式導航裝置透過該通訊埠下載有關於該汽車的資料模型，及該處理器根據該汽車的資料模型分析該汽車周圍環境的噪音。
8. 如請求項7所述之手持式導航裝置，其中該通訊埠是一通用序列匯流排(Universal Serial Bus,USB)埠。
9. 如請求項1所述之手持式導航裝置，另包含：一陀螺儀，用以偵測該汽車在方向上的加速及/或改變，該處理 器基於該汽車的速率和該汽車在行進方向上的加速及/或改變來估計該汽車目前的位置。
10. 如請求項1所述之手持式導航裝置，另包含：一加速率計，係用以偵測該汽車在方向上的加速及/或改變，該處理器基於該汽車的速率和該汽車在行進方向上的加速及/或改變來估計該汽車目前的位置。
11. 一種藉由汽車的噪音判斷該汽車之位置之方法，該手持式導航裝置包含一記憶體和一顯示器，該顯示器用以顯示地圖資訊和導航指令，該方法包含：透過一麥克風輸入該汽車周圍環境的噪音至該手持式導航裝置；分析由該麥克風輸入的該汽車周圍環境的噪音；當該手持式導航裝置沒有接收到全球位置定位系統衛星訊號時，根據所接收並已被分析的該汽車周圍環境的噪音的特徵判定該汽車正在移動的速率；及基於該汽車的速率估計該汽車目前的位置。
12. 如請求項11所述之方法，其中該麥克風是一立體聲麥克風，而該方法另包含：利用該立體聲麥克風輸入來自該汽車內兩不同位置的一第一聲音訊號和一第二聲音訊號； 比較該第一聲音訊號和該第二聲音訊號；及根據比較的結果來判定該汽車是否正在轉向。
13. 如請求項11所述之方法，其中分析由該麥克風輸入的該汽車周圍環境的噪音包含分析一預定音頻範圍內的該汽車周圍環境的噪音。
14. 如請求項13所述之方法，另包含：根據該汽車目前的速率調整該預定音頻範圍。
15. 如請求項11所述之方法，另包含：利用噪音消除技術來忽略該汽車的周圍環境的部分噪音。
16. 如請求項11所述之方法，其中該手持式導航裝置另包含一GPRS數據機，而該方法另包含：下載有關於汽車的資料模型；及根據該汽車的資料模型分析由該麥克風輸入的該汽車周圍環境的噪音。
17. 如請求項11所述之方法，其中該手持式導航裝置另包含一通訊埠，用以致能該手持式導航裝置和一外部電腦之間的通訊，而該方法另包含：該手持式導航裝置透過該通訊埠下載有關於該汽車的資料模 型；及根據該汽車的資料模型分析由該麥克風輸入的該汽車周圍環境的噪音。
18. 如請求項17所述之方法，其中該通訊埠是一通用序列匯流排(USB)埠。
19. 如請求項11所述之方法，其中該手持式導航裝置另包含一陀螺儀，用以偵測該汽車在行進方向上的加速及/或改變，而該方法另包含：基於該汽車的速率和該汽車在方向上已被偵測的加速及/或改變來估計該汽車目前的位置。
20. 如請求項11所述之方法，其中該手持式導航裝置另包含一加速率計，用以偵測該汽車在行進方向上的加速及/或改變，而該方法另包含：基於該汽車的速率和該汽車在方向上已被偵測的加速及/或改變來估計該汽車目前的位置。