TWI481822B

TWI481822B - 導航系統及其路徑規劃方法，及其機器可讀取媒體

Info

Publication number: TWI481822B
Application number: TW097147094A
Authority: TW
Inventors: Chien Yang Chang
Original assignee: Mitac Int Corp
Priority date: 2008-12-04
Filing date: 2008-12-04
Publication date: 2015-04-21
Also published as: TW201022638A

Description

導航系統及其路徑規劃方法，及其機器可讀取媒體

本發明為一種導航系統的路徑規劃方法，特別是一種可縮短路徑規劃時間且可針對使用者需求重新規劃路徑的導航系統與其路徑規劃方法。

近年來，全球定位系統(Global Positioning System，GPS)被廣泛運用在各種電子裝置例如行動電話或是汽車的導航系統上，其係接收衛星訊號，並根據與各顆衛星的相對位置對擁有全球定位系統接收器的電子裝置作定位，以判定電子裝置的位置。使用者亦可以利用電子裝置中的導航軟體進行路徑規劃與導航作業。

一般而言，當使用者欲從一起點前往一目的地時，導航軟體可依據一特定演算法，規劃出一路徑，引導使用者知道行進方向。然而，當使用者未依照指定的行進方向前進時，此時重新路徑規劃的機制便會啟動。由於重新路徑規劃的運算所需的耗費的時間較長，造成原先路徑規劃完後，並不符合使用者所需。因此，如何縮短重新規劃所需的時間，並且針對使用者需求重新規劃路徑便是一個很重要的課題。

本發明一實施例提供一種縮短路徑規劃時間且可針對使用者需求重新規劃路徑的導航系統與其路徑規劃方法。

本發明實施例為一種導航系統的路徑規劃方法，適用於一具有導航系統之電子裝置，用以從一起點導航至一終點，包括下列步驟：根據該電子裝置的一目前位置尋找一規劃路徑上相應該目前位置之一決策點，其中該決策點具有該規劃路徑所規劃之一指定行進方向以及複數可能行進方向；根據該等可能行進方向的優先權，先後產生對應該等可能行進方向至該終點之複數條候選路徑；以及利用該等候選路徑之一者或該規劃路徑，將該電子裝置導航至該終點。

本發明實施例為一種導航系統，適用於一電子裝置，包括一顯示單元、一處理單元以及一路徑規劃單元。該處理單元，取得該電子裝置之一目前位置並找到相應該目前位置之一決策點，其中該決策點具有一規劃路徑所規劃之一指定行進方向以及複數可能行進方向。該路徑規劃單元，根據該等可能行進方向的優先權，先後產生對應該等可能行進方向至該終點之複數條候選路徑，其中當行經該決策點時，該處理單元利用該等候選路徑之一者或該規劃路徑，將該電子裝置導航至該終點。

本發明實施例為一種導航系統的路徑規劃方法，適用於一具有導航系統之電子裝置，用以從一起點導航至一終點，包括下列步驟：根據該起點與該終點規劃一第一路徑，該第一路徑具有複數個決策點；取得該電子裝置的一目前位置，並根據該目前位置與該第一路徑選擇一第一決策點，該第一決策點具有該第一路徑所規劃之一指定行進方向以及複數可能行進方向；根據該等可能行進方向的優先權，先後產生對應該等可能行進方向至該終點之複數條第一候選路徑；當行進至該第一決策點時，根據該電子裝置的一第一目前位置選擇該第一路徑或該等第一候選路徑中的一第二路徑將該電子裝置導航至該終點。

第1圖為根據本發明之一種導航系統的一實施例的示意圖。導航系統100包括路徑規劃單元101、處理單元102、儲存單元103以及顯示單元104。儲存單元103儲存有地圖資料，包括相應至少一特定區域，如地區或國家之圖資資料。其中，圖資資料可以包括門牌地址、地標、景點、與/或道路及道路資訊等。儲存單元103中更包括一資料庫，可用以儲存使用者道路使用習慣，用以提供路徑規劃單元101做為路徑規劃之用。處理單元102可以為具有路徑規劃能力之一導航引擎。使用者可以透過使用者操作介面輸入導航情況，如一起點、一終點、與/或至少一經過點等。處理單元102可以依據輸入之起點、經過點以及終點，進行路徑規劃，從而得到路徑規劃結果。使用者可以依據路徑規劃結果進行導航至目的地。值得注意的是，導航系統100可更包括一訊號接收單元(未顯示)，用以接收衛星接收訊號。在本實施例中，導航系統100可利用GPS、AGPS(Assisted GPS)或差分全球定位系統(Differential GPS, 簡稱DGPS)來進行衛星定位與導航的運作。

處理單元102所規劃的路徑上具有多個決策點(decision point)，一般為道路交接路口，路徑規劃單元101會根據目前導航系統100的所在位置，找出對應的一決策點，並進行決策點與終點間的可能路徑規劃。決策點具有至少一個的可能行進方向以及處理單元102所規劃的導航路徑的一指定方向。若導航系統是依據處理單元102所規劃的導航路徑的指定方向前進，則捨棄原先決策點與終點間的可能路徑規劃，並再根據導航系統100的所在位置尋找對應的下一決策點，並進行決策點與終點間的可能路徑規劃。為更清楚說明，請參考第2－4圖。

處理單元102先規劃自起點S到終點H的一路徑規劃。當導航系統到達I點時，路徑規劃單元101找到決策點C，並開始進行決策點C到終點H之間的路徑規劃。為了加速路徑規劃的速度，路徑規劃單元101在距離一預定距離的I點便開始規劃決策點C到終點H之間的可能路徑規劃。該預定距離可能為I點與決策點C之間的一直線距離、一最短路徑距離或該導航路徑上I點與該決策點C之間的距離。決策點C除了原先路徑規劃的行進方向3(直行)外，尚有行進方向1(右轉)、行進方向2(轉右前方)、行進方向4(左轉)與行進方向5(轉左前方)。換言之，當電子裝置行經決策點C時，可能會依行進方向1、2、4或5繼續前進。因此，路徑規劃單元101在I點便開始規劃決策點C到終點H之間的可能路徑規劃。路徑規劃單元 101在做路徑規劃時，會依據一資料庫中行進方向1、2、4與5的優先權，決定路徑規劃的優先順序。

舉例來說，行進方向1的優先順序為2，行進方向2的優先順序為1，行進方向4的優先順序為3，行進方向5的優先順序為4，則路徑規劃單元101優先規劃決策點C以行進方向2到終點H的路徑規劃，接著再根據行進方向1到終點H進行路徑規劃，最後才規劃行進方向5到終點H進行路徑規劃。行進方向1、2、4與5的優先權會根據使用者的用路習慣來決定，且會記錄使用者每一次的選擇，動態的改變行進方向1、2、4與5的優先權。路徑規劃單元101規劃的可能路徑可以暫存於儲存單元103，並且在導航系統離開決策點C時，根據導航系統的所在位置，選擇原先規劃的導航路徑或是其他導航路徑顯示在顯示單元104。要注意的是處理單元102在規劃導航路徑時亦可根據每一個決策點的複數個行進方向的優先權來規劃初始的導航路徑。利用上述的方式，可加快導航路徑規劃的時間，也因為加入了行進方向優先順序的考量，可以避免導航系統離開決策點後，仍未規劃出正確的導航路徑的情形。

第3圖為根據本發明之一種導航系統的導航路徑的另一實施例的示意圖。導航系統在I點的時候就先針對決策點C1的可能行進方向1、2與3進行規劃。當導航系統離開決策點C1一預定距離後，重新定位導航系統的位置，並且判斷導航系統是朝哪一個行進方向，將對應的路徑規劃顯示在顯示單元。在本實施例中，導航系統離開決策點C1的該預定距離必需大於導航系統所使用的定位系統的最小精確度。舉例來說導航系統所使用的定位系統的最小精確度為1公尺，則該預定距離必需大於1公尺，方能減少路徑規劃的錯誤。在本實施例中，導航系統選擇行進方向1。因此確定導航系統選擇行進方向1後，路徑規劃單元101會將原先針對行進方向2與3做的路徑規劃捨棄。並且再針對決策點C2的的可能行進方向1’、2’與3’進行規劃。決策點C2路徑的規劃亦會針對行進方向1’、2’與3’的優先權，先後做出對應的路徑規劃。

第4圖為根據本發明之一種導航系統的導航路徑的另一實施例的示意圖。導航系統在決策點C時有三種路徑可以到達終點D，分別是路徑41、路徑42與路徑43。在本實施例中，路徑41與42為景觀路徑(scenic route)，路徑43為到達終點D的最快速路徑。在決策點C前一預定距離前，導航系統可依據使用者的習慣，或使用者下達選擇指令，選擇海景路徑41、山景路徑42或快速路徑43。在第1圖的導航系統100中，可具有一語音辨識軟體(圖上未繪出)，使用者可直接以語音選擇路徑，導航系統再透過語音辨識軟體辨識使用者選擇的路徑。或，導航系統100具有一輸入裝置，如按鈕，使用者可直接透過輸入裝置選擇路徑。又或導航系統100的顯示單元包括一觸控面板，使用者可直接在觸控面板上選擇路徑。

第5圖顯示一依據本發明實施例之路徑規劃方法之流程圖。依據本發明實施例之路徑規劃方法可以適用於具有導航功能之一電子裝置，如電腦系統與可攜式裝置等。

首先，如步驟S51，導航開始，依據使用者設定的起點以及終點，產生一規劃路徑P。接著，如步驟S52，依據電子裝置之目前位置，找到相應目前位置的一決策點，並規劃出決策點的其他可能行進方向所對應的候選路徑。其中，每一候選路徑係以行進方向至終點進行路徑規劃所產生。在步驟S53中，當電子裝置離該決策點一預定距離時，依據決策點的可能行進方向的優先順序，開始依序計算決策點與終點間的可能路徑。在本實施例中，該預定距離必須考量到電子裝置的行進速度以及運算速度，使得電子裝置在到達決策點能有時間進行決策點與終點間的可能路徑規劃。該預定距離可以是預設或是使用者可以自行設定。當行經決策點時，如步驟S54，判斷電子裝置是否偏離規劃路徑P。若電子裝置未偏離規劃路徑P(步驟S54的否)，如步驟S58，便可刪除候選路徑，接著執行步驟S57。若電子裝置偏離規劃路徑P(步驟S54的是)，亦即電子裝置未依指定行進方向前進，如步驟S55，依據電子裝置的目前位置選擇在步驟S53中計算的複數條可能路徑中對應的一條。並且，如步驟S56，以選取的路徑取代原規劃路徑P，將電子裝置導航至終點。接著，如步驟S57，判斷導航是否結束。亦即，是否已到達目的地。若導航已經結束(步驟S57的是)，則結束流程。若導航尚未結束(步驟S57的否)，便返回步驟S52，依據電子裝置之目前位置，找到相應目前位置的下一決策點，並規劃出下一決策點的其他可能行進方向所對應的候選路徑。

第6圖根據本發明之一種導航系統的導航路徑的另一實施例的示意圖。在本實施例中，係以一規劃路徑上的複數個決策點說明。導航系統先以根據起點與終點規劃一初始規劃路徑，接著根據使用者目前的位置，尋找初始規劃路徑上相應該目前位置之複數個決策點，其中每一個決策點個別具有該規劃路徑所規劃之一指定行進方向以及複數可能行進方向。在本實施例中，以第一決策點、第二決策點...一直到第n個決策點為例說明。導航系統根據每一個決策點的可能行進方向的優先權，先後產生對應該等可能行進方向至該終點之複數條候選路徑，並將所規劃出的所有候選路徑以及初始規劃路徑儲存在導航系統的資料庫，或是具有該導航系統的電子裝置的資料庫中。當具有導航系統的電子裝置的目前位置與該第一決策點之間的距離小於一預定距離時，導航系統便開始根據第一決策點及第二決策點規劃該等可能行進方向的優先權，先後產生對應該等可能行進方向至該終點之複數條候選路徑。

當使用者偏離預設路徑時，如使用者偏離第一決策點，導航系統立刻比對使用者現在的位置與預先計算好的可能行進方向至該終點之複數條候選路徑，並在導航系統的螢幕上顯示目前位置所在的候選路徑，供使用者選擇路徑並繼續導航。要注意的是，當使用者一但偏離原先的規劃路徑後，其相對應的決策點可能就會改變，因此導航系統會再根據新的決策點重新規劃候選路徑。在另一實施例中，導航系統可根據新的決策點以及原先以規劃好的複數條候選路徑的決策點做連結，以縮短路徑規劃的時間，詳細說明請參考第7圖。

第7圖根據本發明之一種導航系統的導航路徑的另一實施例的示意圖。在本實施例中，係以一規劃路徑上的複數個決策點說明。導航系統先以根據起點與終點規劃一初始規劃路徑，接著根據使用者目前的位置，尋找初始規劃路徑上相應該目前位置之複數個決策點，其中每一個決策點個別具有該規劃路徑所規劃之一指定行進方向以及複數可能行進方向。在本實施例中，導航系統先以第一決策點的可行行進方向規劃至決策點2_1、2_2以及2_3的候選路徑，接著分別根據2_1、2_2以及2_3的可能行進方向，規劃至可能的決策點的候選路徑。舉例來說，在決策點2_1的可能行進方向有至決策點3_1、3_2以及3_4，因此導航系統在分別規劃由決策點2_1至決策點3_1、3_2以及3_4的路徑。利用這樣的方式規劃至終點的候選路徑。

當使用者在經過第一決策點後，導航系統立刻比對使用者現在的位置與預先計算好的可能行進方向至該終點之複數條候選路徑，判斷使用者是往決策點2_1、2_2或2_3的方向前進，並在導航系統的螢幕上顯示目前位置所在的候選路徑，供使用者選擇路徑並繼續導航。舉例來說，使用者若是選擇了決策點2_1的方向前進，而原先決策點2_1 的可能行進方向並沒有包括往決策點2_2的方向，但是使用者在經過決策點2_1後往決策點2_2的方向前進，此時導航系統便必需再重新規劃路徑。在原先決策點2_1的後續路徑中包含了到決策點3_2的路徑，而在決策點2_2的可能行進方向也有到決策點3_2的方向，或是透過決策點3_3再到決策點3_2的路徑。因為決策點3_2之後的路徑規劃是相同的，因此導航系統可以規劃由決策點2_2到決策點3_2的可能路徑，再搭配原先已經規畫好由決策點3_2之後的路徑規劃，就可以快速的將新的候選路徑規劃好，並透過導航系統的螢幕上顯示新的候選路徑，供使用者選擇路徑並繼續導航。

綜上所述，依據本發明之導航系統及路徑規劃方法，藉由電子裝置之目前位置，找到並預先規劃下一個具有多個可能行進方向的決策點所有到終點的路徑，並且依據使用者的習慣優先規劃最有可能的行進方向的路徑。當電子裝置行經決策點並產生偏離航線時，可立刻以預先規劃好的路徑取代原有的路徑，無須重新計算並規劃出新路徑，可縮短重新路徑規劃所需的時間。

本發明之方法，或特定型態或其部份，可以以程式碼的型態包含於實體媒體，如軟碟、光碟片、硬碟、或是任何其他機器可讀取(如電腦可讀取)儲存媒體，其中，當程式碼被機器，如電腦載入且執行時，此機器變成用以參與本發明之裝置。本發明之方法與裝置也可以以程式碼型態透過一些傳送媒體，如電線或電纜、光纖、或是任何傳輸型態進行傳送，其中，當程式碼被機器，如電腦接收、載入且執行時，此機器變成用以參與本發明之裝置。當在一般用途處理器實作時，程式碼結合處理器提供一操作類似於應用特定邏輯電路之獨特裝置。

雖然本發明已以具體實施例揭露如上，然其僅為了易於說明本發明之技術內容，而並非將本發明狹義地限定於該實施例，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧導航系統

101‧‧‧路徑規劃單元

102‧‧‧處理單元

103‧‧‧儲存單元

104‧‧‧顯示單元

S‧‧‧起點

C、C1、C2‧‧‧決策點

D、H‧‧‧終點

I‧‧‧目前位置

41、42、43‧‧‧規劃路徑

1、2、3、4、5、1’、2’、3’‧‧‧行進方向

2_1、2_2、2_3、3_1、3_2、3_3、3_4、3_5、4_1、4_2、4_3、4_4、4_5、4_6、4_7‧‧‧決策點

第1圖為根據本發明之一種導航系統的一實施例的示意圖。

第2圖為根據本發明之一種導航系統的導航路徑的一實施例的示意圖。

第3圖為根據本發明之一種導航系統的導航路徑的另一實施例的示意圖。

第4圖為根據本發明之一種導航系統的導航路徑的另一實施例的示意圖。

第5圖顯示一依據本發明實施例之路徑規劃方法之流程圖。

第6圖根據本發明之一種導航系統的導航路徑的另一實施例的示意圖。

第7圖根據本發明之一種導航系統的導航路徑的另一實施例的示意圖。

Claims

一種導航系統的路徑規劃方法，適用於一具有導航系統之電子裝置，用以從一起點導航至一終點，包括下列步驟：從一起點至一終點產生一規劃路徑；根據該電子裝置的一目前位置尋找該規劃路徑上相應該目前位置之一第一決策點，其中該第一決策點具有該規劃路徑所規劃之一指定行進方向以及複數可能行進方向；根據該等可能行進方向的優先權，先後產生對應該等可能行進方向至該終點之複數條候選路徑；以及利用該規劃路徑或該等候選路徑之一，將該電子裝置導航至該終點，其中該等候選路徑包括一快速路徑與一景觀路徑，依據使用者的習慣或一操作指令，在行進至該第一決策點時，選擇該快速路徑或該景觀路徑，其中根據使用者的習慣來決定該等可能行進方向的優先權，並且根據使用者每一次選擇的候選路徑來改變該等可能行進方向的優先權。
如申請專利範圍第1項所述之導航系統的路徑規劃方法，其中該等可能行進方向的優先權儲存在一資料庫，並且優先規劃對應高優先權的可能行進方向的候選路徑。
如申請專利範圍第1項所述之導航系統的路徑規劃方法，其中更根據該第一決策點，尋找並選擇相應該第一決策點之一第二決策點，並根據該第二決策點規劃經該第二決策點至該終點之複數條候選路徑，該第一決策點位於候選路徑中該目前位置與該第二決策點之間，該第二決策點位於候選路徑中該第一決策點與該終點之間。
如申請專利範圍第1項所述之導航系統的路徑規劃方法，其中該操作指令可能為一語音信號。
如申請專利範圍第1項所述之導航系統的路徑規劃方法，更包括：當行進至該第一決策點且偏離該規劃路徑所規劃之該指定行進方向時，根據該電子裝置的一第二目前位置，自該等候選路徑中選擇之一者替換該規劃路徑，並以該替換之候選路徑導航至該終點。
如申請專利範圍第1項所述之導航系統的路徑規劃方法，其中當行進至該第一決策點且偏離該規劃路徑一預定距離時，根據該電子裝置的一第二目前位置，自該等候選路徑中選擇之一者替換該規劃路徑，並以該替換之候選路徑導航至該終點。
如申請專利範圍第1項所述之導航系統的路徑規劃方法，其中若行進至該第一決策點且未偏離該規劃路徑所規劃之該指定行進方向時，刪除該等候選路徑，繼續以該規劃路徑導航至該終點。
如申請專利範圍第1項所述之導航系統的路徑規劃方法，其中該電子裝置的目前位置與該第一決策點之間的距離可能為一直線距離、一最短路徑距離或該規劃路徑上該電子裝置的目前位置與該第一決策點之間的距離。
如申請專利範圍第1項所述之導航系統的路徑規劃方法，更包括：規劃一第二決策點之複數可能行進方向對應之複數第二候選路徑，其中該第二決策點係位於該第一決策點以及該終點之間；以及當行進至該第二決策點且偏離該規劃路徑所規劃之該指定行進方向時，以該等第二候選路徑之一者替換該規劃路徑，並以該替換之第二候選路徑導航至該終點。
如申請專利範圍第1項所述之導航系統的路徑規劃方法，其中更包括對應該目前位置的複數個決策點，該等複數個決策點具有該規劃路徑所規劃之一指定行進方向以及複數可能行進方向，根據該等可能行進方向的優先權，先後產生對應該等可能行進方向至該終點之複數條候選路徑，並將該等決策點的該等候選路徑係儲存於該具有導航系統之電子裝置中的一資料庫中。
如申請專利範圍第1項所述之導航系統的路徑規劃方法，其中更包括對應該目前位置的一第二決策點，該第二決策點具有該規劃路徑所規劃之一指定行進方向以及複數可能行進方向，根據該第二決策點的該等可能行進方向的優先權，先後產生對應該等可能行進方向至該終點之複數條候選路徑，並將該第二決策點與該第一決策點的該等候選路徑係儲存於該具有導航系統之電子裝置中的一資料庫中。
如申請專利範圍第11項所述之導航系統的路徑規劃方法，其中當該電子裝置的目前位置與該第一決策點之間的距離小於一預定距離時，開始根據第一決策點及第二決策點規劃該等可能行進方向的優先權，先後產生對應該等可能行進方向至該終點之複數條候選路徑。
一種導航系統，適用於一電子裝置，包括：一顯示單元：一處理單元，取得該電子裝置之一目前位置並找到相應該目前位置之一決策點，其中該決策點具有一規劃路徑所規劃之一指定行進方向以及複數可能行進方向；以及一路徑規劃單元，根據該等可能行進方向的優先權，先後產生對應該等可能行進方向至該終點之複數條候選路徑，其中當行經該決策點時，該處理單元利用該等候選路徑之一者或該規劃路徑，將該電子裝置導航至該終點，其中該等候選路徑包括一快速路徑與一景觀路徑，依據使用者的習慣或一操作指令，在行進至該決策點時，選擇該快速路徑或該景觀路徑，其中根據使用者的習慣來決定該等可能行進方向的優先權，並且根據使用者每一次選擇的候選路徑來改變該等可能行進方向的優先權。
如申請專利範圍第13項所述之導航系統，其中該等可能行進方向的優先權儲存在一資料庫，並且優先規劃對應高優先權的可能行進方向的候選路徑。
如申請專利範圍第13項所述之導航系統，其中該顯示單元為一觸控螢幕，可用以接收使用者的指令，自該等候選路徑中選擇一者。
如申請專利範圍第13項所述之導航系統，其中該顯示單元用以顯示一地圖資料以及該規劃路徑。
如申請專利範圍第13項所述之導航系統，其中該操作指令可能為一語音信號。
如申請專利範圍第13項所述之導航系統，其中當行進至該決策點且偏離該規劃路徑所規劃之該指定行進方向時，該路徑規劃單元根據該電子裝置的一第二目前位置，自該等候選路徑中選擇之一者替換該規劃路徑，並以該替換之候選路徑導航至該終點。
如申請專利範圍第13項所述之導航系統，其中當行進至該決策點且偏離該規劃路徑一預定距離時，該路徑規劃單元根據該電子裝置的一第二目前位置，自該等候選路徑中選擇之一者替換該規劃路徑，並以該替換之候選路徑導航至該終點。
如申請專利範圍第13項所述之導航系統，其中若行進至該決策點且未偏離該規劃路徑所規劃之該指定行進方向時，刪除該等候選路徑，繼續以該規劃路徑導航至該終點。
如申請專利範圍第13項所述之導航系統其中該電子裝置的目前位置與該決策點之間的距離可能為一直線距離、一最短路徑距離或該規劃路徑上該電子裝置的目前位置與該決策點之間的距離。
如申請專利範圍第13項所述之導航系統，當該電子裝置行經該決策點時，該處理單元找尋一第二決定點，該路徑規劃單元根據該第二決策點規劃複數第二候選路徑，其中該第二決策點係位於該決策點以及該終點之間。
如申請專利範圍第22項所述之導航系統，當該電子裝置行進至該第二決策點且偏離該規劃路徑所規劃之該指定行進方向時，該路徑規劃單元以該等第二候選路徑之一者替換該規劃路徑，並以該替換之第二候選路徑導航至該終點。