專利名稱：對自動行駛道路優先的汽車導航系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及在路線搜索中能夠優先選擇自動行駛道路的一種汽車導航系統。
背景技術：
作為新的交通系統，可以使車輛自動行駛的自動駕駛系統已被開發出來。例如，日本專利申請JP-A-H10-162285公開了一種自動駕駛系統。在該系統中，在一條被構造為自動行駛道路的汽車自動行駛專用的高速公路上，以固定行駛距離間隔放置了用于自動行駛道路的每一條車道的車道信號發射器。相對應的，在車輛的前保險杠的下方左右兩側安裝有兩個接收器，接收來自車道信號發射器的信號。該自動駕駛系統控制車輛的轉向器、加速器，及剎車，實現自動駕駛，使高速公路上的各車道信號發射器能夠位于兩個接收器的中間。此外，在高速公路的每個交換道(interchange)處設置有識別信號發射器，同時車輛安裝有汽車導航系統。這里，當指定了到達目的地的路線時，該汽車導航系統根據來自識別信號發射器的信號，判斷其是否為車輛應該從高速公路出去的交換道。然后汽車導航系統通知駕駛者判斷的結果。
在上述自動行駛道路中，因為駕駛者不需要進行操作，因此減輕了駕駛者到達目的地的操作負擔。但是，安裝在車輛中的汽車導航系統只是可通知駕駛者前方是否為其應從高速公路出去的交換道的一個系統。
這里，汽車導航系統一般具有當設置了目的地時，自動搜索從當前位置到該目的地的路線的功能。在上面的情況下，可在自動行駛道路上自動行駛的車輛具有一汽車導航系統，該汽車導航系統能夠將自動行駛道路優先選擇為到達目的地路線的至少一部分。其結果是，駕駛者減輕了操作負擔或者增強了駕駛的安全性。
發明內容
本發明的目的是提供一種汽車導航系統，其可以優先地選擇包括自動行駛道路在內的路線。
為了實現上述目的，一汽車導航系統包括道路地圖數據，其包括表示分支點、匯合點、或交叉點中的一個點的節點數據，以及表示這些點之間道路的連路數據。基于道路地圖數據搜索兩個點之間的路線，該搜索出的路線被通知為兩個點的引導路線。這里，可以指令該路線被選擇的同時對一自動行駛道路給予優先權。因此，當兩個點之間存在多條路線，且這些路線包括一自動行駛道路時，可以優先選擇包括該自動行駛路線的路線。其結果是，通過在自動行駛道路上行駛減輕了駕駛者的操作負擔。
在本發明的另一個方面中，每個連路的連路數據包括成本，且選擇路線時使其具有的連路中包括的成本的總和最小。另外，當對一自動行駛道路給予優先權時，對應于該自動行駛道路的連路的成本被改變為更小。其結果是，降低了包括該自動行駛道路的路線的成本，可實現對自動行駛道路的優先選擇。
在本發明的又一個方面中，判斷一車輛是否具有一自動駕駛引導裝置。這樣做的原因當車輛并不具有自動駕駛引導裝置時，對自動行駛道路的優先選擇將變得沒有用處。
本發明的上述及其它目的、特征和優勢通過下面結合附圖的詳細說明將更明顯。在附圖中圖1為顯示根據本發明實施例的汽車導航系統整體結構的示意性框圖；圖2A為解釋節點數據的結構的圖；圖2B為解釋連路數據的結構的圖；圖3為顯示安裝在車輛中的自動駕駛引導裝置的整體結構的示意性框圖。
圖4為解釋汽車導航系統中的路線搜索過程的流程圖；以及圖5A、5B為顯示選擇從一起始點到一目的地路線的示例的圖。
具體實施例方式
下面參照
根據本發明實施例的汽車導航系統。圖1為示意地顯示汽車導航系統整體結構的框圖。如圖中所示，該汽車導航系統包括位置檢測器1，該位置檢測器1進一步包括地磁傳感器2、陀螺儀3、距離傳感器4、GPS(全球定位系統)接收器5等。此外，該汽車導航系統還包括地圖數據輸入單元6、操作開關組7，以及具有麥克風(未示出)的語音識別單元13。上述部件及位置檢測器1連接至導航ECU(電子控制單元)8，以將它們的信號輸入該導航ECU8。
導航ECU8還與外部存儲器9、顯示單元10、外部信息I/O單元11，以及揚聲器12連接，以將信號輸出至這些部件并從這些部件中的一些部件輸入信號。
導航ECU8被構造為具有CPU、ROM、RAM、I/O，以及與它們連接的總線的普通計算機。ROM存儲有用于操作汽車導航系統的可執行程序。根據該可執行程序，CPU執行給定的計算。這里，可執行程序可以從外部信息I/O單元11獲得，或者通過外部存儲器9獲得。
位置檢測器1用于檢測車輛的當前位置。如上文解釋的，位置檢測器1包括地磁傳感器2、陀螺儀3、距離傳感器4，以及根據來自GPS衛星的無線電波而檢測出車輛當前位置的GPS接收器5。傳感器2至5中的每一個都具有不同的特性及檢測精度，因此通過將傳感器2至5組合在一起，調整各自的誤差可以獲得較高的位置檢測精度。這里根據所需的精度級別也可以合適地選擇傳感器2至5中的一部分而非全部。另外，位置檢測器1可以包括檢測方向控制位置的旋轉傳感器、檢測車輛偏轉的偏轉角度傳感器等。
地圖數據輸入單元6用于向導航ECU8輸入地圖數據，例如道路地圖數據、地標數據，以及輸入用于設定目的地的各種檢索信息。地圖數據輸入單元6包括地圖數據記錄介質，根據數據容量一般可以使用例如DVD-ROM和CD-ROM。或者也可以使用存儲卡或硬盤。
下文將解釋所述的道路地圖數據。道路地圖數據包括關于交叉、分支點和匯合點的節點數據，以及關于這些點之間的道路的連路數據。如圖2A所示，節點數據包括唯一分配給每一節點的節點ID；節點的坐標；節點名稱；相聯連路ID，其為所有與該節點相聯的連路的ID；交換道種類；右轉/左轉專用線信息；車道數量；規則信息等。如圖2B所示，連路信息包括唯一分配給每一連路的連路ID；連路長度；起點和終點坐標；道路種類，例如高速路和本地公路；連路寬度；連路成本等。道路地圖數據具有分層結構，因此待顯示的節點和連路可以根據待顯示的道路地圖的標度尺寸而變化。
外部存儲器9存儲有先前被寄存為目的地的一個點，以及用于執行汽車導航系統其它功能的數據。
顯示單元10包括一LCD(液晶顯示器)，用于顯示基于由位置檢測器1檢測到的當前位置而顯示的本車標記；從地圖數據輸入單元6輸入的道路地圖數據；以及其它數據，例如疊加在地圖上的引導路線。
操作開關組7包括用于輸入各種項目的與顯示單元10集成在一起的接觸面板開關，或者機械開關。例如，當通過該操作開關組7輸入一目的地位置時，通過自動選擇從作為起始點的當前位置到該目的地的最合適的路線，形成一引導路線。然后根據該引導路線執行路線的導引。
外部信息I/O單元11用于接收外部信息，例如VICS(車輛信息與通信系統)，以及用于向外發送信息。從外部接收的信息由導航ECU8處理。當該信息為擁堵信息或規則信息時，則將其疊加在地圖上顯示。在必要時，由導航ECU8處理的信息可從外部信息I/O單元11輸出。
揚聲器12用于輸出到達目的地的話音路線引導或各種警報聲。揚聲器12可以是車輛內置的揚聲器，或者是嵌入到汽車導航系統中的揚聲器。
語音識別單元13識別用戶發出的用于通過話音操作汽車導航系統的語音，并向導航ECU8輸出識別結果。
如圖3所示，具有該汽車導航系統的車輛裝備有自動駕駛引導裝置20，用于使車輛可以在自動行駛道路上進行自動駕駛。這里，自動行駛道路具有用于道路的每一條車道的、埋在地下的車道信號發射器，例如固定距離間隔的磁性釘(未示出)。自動駕駛引導裝置20包括從上述信號發射器接收信號的信號接收器21。信號接收器21被放置在車輛寬度方向的中心附近，以檢測與位于車道的寬度中心附近的信號發射器之間的相對位移。控制單元22可根據該檢測的結果控制方向控制驅動單元23、加速器驅動單元24，或者剎車驅動單元25，使車輛能夠沿著車道的中心線行駛。
上述的自動駕駛引導裝置20只是一個例子，因此也可以使用其它類型的自動駕駛引導裝置。該裝置能夠通過利用除了埋在地下的信號發射器之外的通信裝置，從路旁獲得諸如道路形狀或者速度限制等信息，執行自動駕駛。另外，這樣的裝置也可通過與前面的車輛連接或者跟在前面車輛的后面來執行自動駕駛。
下面參照圖2A、2B、4、5解釋本實施例的一個特征，即用于搜索從一起始點到一目的地的駕駛路線的路線搜索過程。
當通過操作開關組7或語音識別單元13輸入了一個目的地時，執行如圖4所示的路線搜索過程。
在步驟S100，根據如圖2A、2B中所示的節點數據和連路數據，提取用于從作為起始點的車輛當前位置到目的地的路線搜索的節點和連路。通過操作操作開關組7，用戶可以將起始點從當前位置改變為其它位置。
下面，說明對節點和連路的提取。本實施例利用公知的Dijkstra方法或者類似方法進行提取。如圖2B所示，連路數據具有每一連路的起始節點和終止節點的坐標。相應地，根據起點的坐標，通過參照該節點的坐標，能夠判斷該連路是否在起點附近。進一步，通過參照節點數據的相聯連路ID，能夠明確這些連路的相聯關系。因此，通過參照節點數據的相聯連路ID，指明與起點附近的連路具有相聯關系的連路，可以指定由起點附近的多個連路構成的一條道路。這樣，每次追蹤一給定節點及相應的連路時，都可計算出到達該給定節點的最小成本的路線。然后，經該給定節點，對一特定節點及相應連路再度進行追蹤，又可計算出到達該特定節點的成本最小的路線。此后，重復上述計算過程，直至再度追蹤的一個節點對應于目的地為止，從而可指定從起始點到目的地的具有最小成本的路線。
但是，如果要對起始點和目的地之間所有節點和連路進行上述的計算處理的話，計算量將十分巨大。因此在實際中，通過考慮從起始點到目的地的方向，或者通過考慮節點數據或連路數據的分層結構，減少目標節點和連路，可以更有效率地執行上述過程。
這里，連路的成本根據連路的長度、道路的種類、平均駕駛速度等被指定。連路的相聯關系也可以作為成本加入進來。就是說，對于車輛來講，通過經由右轉彎或左轉彎彼此相聯的兩個連路行駛，比通過直接相聯的兩個連路行駛要更困難。因此，當兩個連路是經由轉彎相聯時，可以將基于該轉彎的成本分配給節點數據，使得行駛的容易程度能夠被考慮進來。
在步驟S110，為由提取的連路和節點構成的每一路線計算成本。在步驟S120，判斷該車輛是否適應自動駕駛(A.T.)。就是說，判斷該車輛是否裝備有圖3中所示的自動駕駛引導裝置20。為了執行該判斷，在具有車內局域網的車輛中，導航ECU8可以詢問自動駕駛引導裝置20或者當安裝了自動駕駛引導裝置20時，其可存儲表示安裝了自動駕駛引導裝置20的數據。
當在步驟S120判斷該車輛適應自動駕駛時，在步驟S130判斷是否指令在執行從起始點到目的地的路線搜索中，對自動行駛道路給予優先權。在本實施例的汽車導航系統中，可以選擇“本地公路優先”、“收費公路優先”，或者“自動駕駛優先”。當選擇“自動駕駛優先”時，在步驟S130判斷“是”。操作過程前進到步驟S140，在步驟S140，判斷所提取的連路和節點是否對應于自動行駛道路(A.T.ROAD)。對應于自動行駛道路的連路，其連路數據的道路種類為“自動行駛道路”。這使得判斷連路是否對應自動行駛道路成為可能。此外，關于和自動駕駛相對應的連路和節點的最新數據可以從外部信息I/O單元11獲得，這樣也可以進行該判斷。
當在步驟S140判斷提取的連路和節點對應于自動行駛道路時，處理過程前進到S150。這里，對應于自動行駛道路的路線的成本被降低。也就是說，作為連路成本總和的、對應于自動行駛道路的路線的當前成本被乘以一個小于1的系數K，使得自動行駛道路的成本降低。
在步驟S160，根據構成給定路線的連路和節點的成本，選擇到達一給定搜索節點成本最小的給定路線。當在步驟S120判斷車輛不適應自動駕駛時，或者當判斷未指令給予自動行駛道路以優先權時，處理過程前進到步驟S160而不執行步驟S140、S150的操作。
在步驟S170，判斷給定的搜索節點是否對應于目的地。當判斷該給定的搜索節點與目的地相對應時，選擇具有最小成本的給定路線，并借此終止路線搜索過程。相反，當給定的搜索節點與目的地不對應時，重復從步驟S100開始的處理過程。
圖5A、5B顯示了符合上述路線搜索處理的例子。如圖5A中所示，只有當設置了起始點和目的地時，僅使用本地道路的路線具有最短的距離，且其成本變得比使用自動行駛道路的路線低。這意味著不具備優先選擇自動行駛道路的能力，其結果是將指定僅通過本地道路的路線。
但是，根據本實施例的汽車導航系統，其優先選擇自動行駛道路的能力使得包括自動行駛道路的一路線被優先選擇為具有最小成本。這里，自動行駛道路的優先選擇等于使構成自動行駛道路的連路的成本低于自動行駛道路被給予優先權之前的成本。
對本領域的技術人員來說，顯而易見的是本發明的上述實施例中可以有各種變型。但是，本發明的范圍由隨附的權利要求書來界定。
權利要求
1.一種汽車導航系統，包括道路地圖數據，其包括代表分支點、匯合點，和交叉點中的至少一個點的節點數據，以及代表這些點之間的道路的連路數據；路線搜索裝置(8、S100)，用于根據道路地圖數據搜索兩個點之間的路線；以及通知裝置(8、10、12)，用于通知搜索到的路線，作為兩個點之間的一引導路線，該汽車導航系統的特征在于其包括指令裝置(8、S130)，用于指令所述路線搜索裝置選擇路線時對車輛在其上可以自動行駛的自動行駛道路給予優先權，其中，當所述路線搜索裝置被指令在選擇路線的同時對自動行駛道路給予優先權時，所述路線搜索裝置優先選擇包括對應于所述自動行駛道路的道路的路線(S160)。
2.根據權利要求1的汽車導航系統，其中所述道路地圖數據的連路數據包括一成本，其中所述路線搜索裝置選擇一給定路線(S160)，其中該給定路線中包括的連路的成本總和為一最小值，以及其中，當所述路線搜索裝置被指令在選擇路線的同時對自動行駛道路給予優先權時，對應于所述自動行駛道路的連路數據的成本變為更小(S150)。
3.根據權利要求1的汽車導航系統，進一步包括判斷裝置(8、S120)，用于判斷安裝了所述汽車導航系統的車輛是否具有一自動駕駛引導裝置，其中，只有當所述判斷裝置判斷該車輛具有所述自動駕駛引導裝置時，所述路線搜索裝置才在選擇路線的同時對自動行駛道路給予優先權。
4.一種用于汽車導航的路線搜索方法，具有道路地圖數據，其中該道路地圖數據包括代表分支點、匯合點，和交叉點中的至少一個點的節點數據，以及代表這些點之間的道路的連路數據，該路線搜索方法的特征在于其包括下列步驟根據所述道路地圖數據搜索兩個點之間的路線(S100)；通知搜索到的路線為所述兩個點之間的引導路線；以及指令路線選擇的同時對一自動行駛道路給予優先權(S130)，其中在該自動行駛道路上車輛可以自動行駛，其中，當指令路線選擇的同時對自動行駛道路給予優先權時，優先選擇包括對應于所述自動行駛道路的道路的路線(S160)。
全文摘要
提供了一種汽車導航系統及方法，該系統包括道路地圖數據，其包括代表分支點、匯合點和交叉點中的至少一個點的節點數據，以及代表這些點之間的道路的連路數據；路線搜索裝置，用于根據道路地圖數據搜索兩個點之間的路線；以及通知裝置，用于通知搜索到的路線，作為兩個點之間的一引導路線，指令裝置，用于指令所述路線搜索裝置選擇路線時對車輛在其上可以自動行駛的自動行駛道路給予優先權，其中，當指令在選擇路線的同時對自動行駛道路給予優先權時，所述路線搜索裝置優先選擇包括對應于所述自動行駛道路的道路的路線。
文檔編號G01C21/00GK1497242SQ0313268
公開日2004年5月19日 申請日期2003年9月30日 優先權日2002年10月7日
發明者西山圣司 申請人:株式會社電裝