專利名稱：車載導航系統及方法
車載導航系統及方法
技術領域：
本發明有關于一種導航技術，更詳而言之，關于一種結合全球衛星定位系統 (Global Positioning System ;GPS)進行車輛行駛導航的車載導航系統及方法。
背景技術：
全球衛星定位系統(Global Positioning System ;GPS)是一種覆蓋全球的全天候 被動式無線電定位系統；全球衛星定位系統由美國國防部開發、運行和管理，用以為全球范 圍內裝有GPS接收機的飛機、航空器、戰艦、商用船只、運行車輛以及行人等行動體提供精 密的位置、速度以及時間的信息。 目前車用道路導航設備大都具有道路定位功能與道路導航功能。道路定位功能是 利用全球衛星定位系統加上慣性導航裝置(方位偵測器與車速偵測器)實時計算車輛所在 位置坐標，并將此位置坐標與所儲存的道路數據庫內的道路數據比對，進而計算出車輛目 前所行駛的道路與實際位置；道路導航功能是供使用者設定一出發地與一目的地，而后利 用最佳路徑選擇算法來求出兩點間最快到達的路徑，泛稱『建議行車路徑』。其后，道路導航 設備再依據此建議行車路徑及道路定位的功能，隨時記錄車輛行進路徑并對使用者提示前 方轉彎路口及轉彎方向。此外，道路導航功能亦隨時監視車輛是否沿建議行車路徑行駛。
然而，目前GPS接收器接收到的均為例如飛機、航空器、戰艦、商用船只、運行車輛 以及行人等行動體的經緯度值，無法獲取這些行動體相對于地面的高度，若行動體行駛的 道路狀況為具有平面道路及高架道路時，將會造成GPS導航系統的誤判，例如當行動體由 平面道路行駛上高架道路時，由于GPS接收器接收到的均為行動體的經緯度值，致使GPS導 航系統誤認為行動體目前仍然行駛于平面道路，而導航內容則顯示行動體目前仍然行駛于 平面道路，進而產生導航錯誤；又例如當行動體由高架道路行駛上平面道路時，由于GPS接 收器接收到的均為行動體的經緯度值，致使GPS導航系統誤認為行動體目前仍然行駛于高 架道路，而導航內容則顯示行動體目前仍然行駛于高架道路，進而產生導航錯誤。
因此，如何提出一種車載導航系統及方法，以克服上述現有GPS導航技術由于無 法獲取行動體車輛相對于地面的高度進而無法判斷車輛行駛的道路狀況為高架道路或平 面道路，產生導航錯誤的缺失，實已成為目前業界亟待克服的課題。
發明內容
鑒于上述現有技術的缺點，本發明的主要目的在于提供一種車載導航系統及方 法，其得有效判斷車輛行駛的道路狀況為高架道路或平面道路。 為達上述及其它目的，本發明提供一種車載導航系統及方法，用以效判斷車輛行 駛的道路狀況為高架道路或平面道路。該車載導航系統用以判別車輛行駛的路面狀況 為平面道路或高架道路，并對該車輛進行導航，其包括全球定位系統(Global Position System ;GPS)接收單元，用以接收衛星所傳送的該車輛的定位信號，并將所接收到的定位 信號輸出；顯示單元，用以顯示電子地圖及依據該GPS接收單元輸出的定位信號于該電子地圖顯示該車輛的行駛路線；加速度感測單元，用以感測該車輛行駛一段時間內產生的加 速度信號，并將所感測到的加速度信號輸出；以及處理單元，用以接收該GPS接收單元輸出 的定位信號以及該加速度感測單元輸出的加速度信號，并依據所接收的加速度信號運算出 該車輛的運行方向相對于水平地面的傾斜角度信號，該處理單元依據運算得出的傾斜角度 信號判斷該車輛目前正在上坡還是下坡，若是上坡則令該顯示單元于該電子地圖上規劃車 輛即將行駛的路線為高架道路，并結合所接收到的定位信號對該車輛行駛進行導航，若是 下坡則令該顯示單元于該電子地圖上規劃車輛即將行駛的路線為平面道路，并結合所接收 到的定位信號對該車輛行駛進行導航。 該處理單元包括接收模塊，用以接收該GPS接收單元輸出的定位信號以及該加
速度感測單元輸出的加速度信號；運算模塊，用以依據該接收模組所接收的加速度信號運
算出該車輛的運行方向相對于水平地面的傾斜角度信號；以及規劃模塊，用以于該判斷模
塊判斷出該車輛目前正在上坡時令該顯示單元于電子地圖上規劃車輛即將行駛的路線為
高架道路，并結合該定位信號對行駛車輛進行導航，反之則令該顯示單元于電子地圖上規
劃車輛即將行駛的路線為平面道路，并結合該定位信號對行駛車輛進行導航。 該定位信號包括該車輛的經緯度值。而該加速度感測單元為三軸加速規。 本發明亦提供一種車載導航方法，應用于一車載導航系統中，用以判別車輛行駛
的路面狀況為平面道路或高架道路，并對該車輛進行導航，該車載導航方法包括接收衛星
所傳送的該車輛的定位信號；顯示一電子地圖且依據該定位信號于該電子地圖顯示該車輛
的行駛路線；感測該車輛運行一段時間內產生的加速度信號；依據感測到的加速度信號運
算出該車輛的運行方向相對于水平地面的傾斜角度信號；依據運算所得的傾斜角度信號判
斷該車輛目前正在上坡還是下坡；以及若判斷結果為該車輛目前正在上坡則于顯示的該電
子地圖上規劃車輛即將行駛的路線為高架道路，并結合所接收到的定位信號對該車輛行駛
進行導航，反之，則于顯示的該電子地圖上規劃車輛即將行駛的路線為平面道路，并結合所
接收到的定位信號對該車輛行駛進行導航。 該定位信號包括該車輛的經緯度值。 相較于現有導航技術，本發明主要通過加速度感測單元感測車輛行駛一段時間內 的加速度信號，且運算車輛行駛方向與地平面之間的傾斜角度信號，并依據該傾斜角度信 號判斷該車輛目前正在上坡還是下坡，若是上坡則于顯示的電子地圖上規劃車輛即將行駛 的路線為高架道路，并結合所接收到的定位信號對該車輛行駛進行導航，若是下坡則于顯 示的電子地圖上規劃車輛即將行駛的路線為平面道路，并結合所接收到的定位信號對該車
輛行駛進行導航。通過本發明，若車輛行駛的路線的路況具有平面道路及高架道路時，可準 確有效對車輛行駛經過的平面道路或高架道路進行導航顯示，避免現有導航技術由于無法
獲取行動體車輛相對于地面的高度進而無法判斷車輛行駛的道路狀況為高架道路或平面 道路，產生導航錯誤的缺失。 為對本發明的目的、構造特征及其功能有進一步的了解，茲配合附圖詳細說明如 下
圖1為本發明的車載導航系統的基本架構示意圖。
圖2為圖1所示的處理單元的基本架構示意圖。 圖3用以顯示本發明的車載導航系統的判斷模塊以狀態機的狀態變化圖說明對 濾除下坡噪聲的具體實施方式
。 圖4為本發明的車載導航方法的詳細流程圖。
具體實施方式
如圖1所示者顯示本發明的車載導航系統的系統架構示意圖。該車載導航系統可 判別車輛行駛的路面狀況為平面道路或高架道路，并對該車輛進行導航。如圖所示，該車載 導航系統包括全球定位系統(Global Position System ;GPS)接收單元11、加速度感測單 元12、處理單元13、以及顯示單元14。以下即對本發明的車載導航系統進行詳細說明。
GPS接收單元11用以接收衛星所傳送的該車輛的定位信號，并將所接收到的定位 信號輸出。該定位信號包括關于該車輛的經緯度值。 顯示單元14用以顯示電子地圖及依據該GPS接收單元11輸出的定位信號于該電 子地圖顯示該車輛的行駛路線。 加速度感測單元12用以感測該車輛行駛一段時間內產生的加速度信號，并將所 感測到的加速度信號輸出。于本實施例中，加速度感測單元12為三軸加速規(G-sensor) 用以感測車輛一段時間內的空間加速度值并輸出。于本發明的其它實施例中，亦可以與三 軸加速規具有相同功能的電子組件或電子電路代替該三軸加速規。 處理單元13用以接收該GPS接收單元11輸出的定位信號以及該加速度感測單元 12輸出的加速度信號，并對所接收的加速度信號運算處理，且依據運算處理結果結合該定 位信號對該車輛行駛進行導航。請一并參閱圖2，處理單元13復包括接收模塊131、運算 模塊132、判斷模塊133、以及規劃模塊134。以下對處理單元13內部架構進行詳細說明。
接收模塊131用以接收該GPS接收單元11輸出的定位信號以及該加速度感測單 元12輸出的加速度信號。 運算模塊132用以依據接收模組131所接收的加速度信號運算出該車輛的運行方 向相對于水平地面的傾斜角度信號e (t)，并將運算所得的傾斜角度信號e (t)輸出。
判斷模塊133用以依據該運算模塊132運算得出的傾斜角度信號9 (t)判斷該車 輛目前正在上坡還是下坡，并將判斷結果輸出。 規劃模塊134用以于該判斷結果為該車輛目前正在上坡時令顯示單元14于電子 地圖上規劃車輛即將行駛的路線為高架道路，并結合該定位信號對行駛車輛進行導航，反 之，則令顯示單元14于電子地圖上規劃車輛即將行駛的路線為平面道路，并結合該定位信 號對行駛車輛進行導航。此處需說明的是結合GPS接收單元ll接收的定位信號對車輛進 行導航的技術為現有，且非本案的重點所在，故在此不再詳細贅述。 通過本發明，若車輛行駛的路線的路況具有平面道路及高架道路時，可準確有效 對車輛行駛經過的平面道路或高架道路進行導航顯示。 此處需進一步詳細說明的是，在車輛上(下)坡過程中，有可能因為剎車或減速而 造成傾斜角度信號e (t)中包括有下(上)坡噪聲，因此需要對噪聲進行濾除以準確有效 判斷車輛目前的狀況為上坡還是下坡。本發明通過上述判斷模塊133并結合狀態機(state machine)來完成，結合圖3所示的狀態機的狀態變化圖對濾除下坡噪聲的具體做法進行如
6下說明首先通過判斷模塊133判斷上(下)坡時間是否達到一預定時間(lower bound),
若為達到該預定時間值則車輛視為未進入斜坡，不會于該傾斜角度信號9 (t)主動濾除未
超過另一預定時間(up bound)的下(上)坡傾斜角。而當上(下)坡持續時間達到預定
時間值(lower bound)時，con_slope會設定成持續時間到達lower bound的上(下)坡
值。而當con_slope被設定且init_slope ! = c_slope的時候，若d_start被設定過了
(setflag = 1)，則會去比較現在時間與d_start的時間差，若低于upper bound值，則會被
忽略，要是超過upper bound值，則將init_slope值改成c_slope。 其中，c—slope:目前的斜坡狀態。隨著每筆的9值做改變，有上下坡兩值。 init_Sl0pe :目前狀態的斜坡，與c_Sl0pe比較來判斷是否出現噪聲。 con—slope :連續進入slope —段lower bound時間之后，紀錄slope狀態，none
表示沒有連續進入slope —段1ow6er bound時間。 current :現在的時間。 c_start :紀錄init_slope的時間。 d_start :當COn_Slope為上(下)坡時，用來記錄與下(上)坡時的起始時間。 低于upper bound的值會被忽略。 setflag :判斷下(上)坡時的起始時間d_start是否被設定了 。 如圖4所示者顯示利用本發明的車載導航系統執行車載導航方法的詳細流程圖。
首先進行步驟S1以及步驟S2，于步驟S1中，接收衛星所傳送的該車輛的定位信號。于步驟
S2中，感測該車輛運行一段時間內產生的加速度信號。接著進至步驟S3。 于步驟S3，依據感測到的加速度信號運算出該車輛的運行方向相對于水平地面的
傾斜角度信號。接著進至步驟S4。 于步驟S4，依據運算所得的傾斜角度信號判斷該車輛目前正在上坡還是下坡，若 是上坡，則進至步驟S5，若是下坡則進至步驟S6。 于步驟S5，于電子地圖上規劃車輛即將行駛的路線為高架道路，并結合步驟Sl所 接收到的定位信號對該車輛行駛進行導航。接著進至步驟S7。 于步驟S6，于電子地圖上規劃車輛即將行駛的路線為平面道路，并結合步驟Sl所 接收到的定位信號對該車輛行駛進行導航。接著進至步驟S7。
于步驟S7，顯示電子地圖及該車輛即將行駛的路線。 相較于現有導航技術，本發明主要通過加速度感測單元感測到的車輛行駛一段時 間內的加速度信號運算車輛行駛方向與地平面之間的傾斜角度信號，并依據該傾斜角度信 號判斷該車輛目前正在上坡還是下坡，若是上坡則于電子地圖上規劃車輛即將行駛的路線 為高架道路，并結合所接收到的定位信號對該車輛行駛進行導航，若是下坡則于電子地圖 上規劃車輛即將行駛的路線為平面道路，并結合所接收到的定位信號對該車輛行駛進行導 航。通過本發明，若車輛行駛的路線的路況具有平面道路及高架道路時，可準確有效對車輛 行駛經過的平面道路或高架道路進行導航顯示，避免現有導航技術由于無法獲取行動體車 輛相對于地面的高度進而無法判斷車輛行駛的道路狀況為高架道路或平面道路，產生導航 錯誤的缺失。
權利要求
一種車載導航系統，用以判別車輛行駛的路面狀況為平面道路或高架道路，并對該車輛進行導航，其特征在于，該系統包括全球定位系統接收單元，用以接收衛星所傳送的該車輛的定位信號，并將所接收到的定位信號輸出；顯示單元，用以顯示電子地圖及依據該GPS接收單元輸出的定位信號于該電子地圖顯示該車輛的行駛路線；加速度感測單元，用以感測該車輛行駛一段時間內產生的加速度信號，并將所感測到的加速度信號輸出；以及處理單元，用以接收該GPS接收單元輸出的定位信號以及該加速度感測單元輸出的加速度信號，并依據所接收的加速度信號運算出該車輛的運行方向相對于水平地面的傾斜角度信號，該處理單元依據運算得出的傾斜角度信號判斷該車輛目前正在上坡還是下坡，判斷結果為上坡，則令該顯示單元于電子地圖上規劃車輛即將行駛的路線為高架道路，并結合所接收到的定位信號對該車輛行駛進行導航，判斷結果為下坡，則令該顯示單元于電子地圖上規劃車輛即將行駛的路線為平面道路，并結合所接收到的定位信號對該車輛行駛進行導航。
2. 如權利要求1所述的車載導航系統，其特征在于，該處理單元包括接收模塊，用以接收該GPS接收單元輸出的定位信號以及該加速度感測單元輸出的加 速度信號；運算模塊，用以依據該接收模組所接收的加速度信號運算出該車輛的運行方向相對于 水平地面的傾斜角度信號；判斷模塊，用以依據該運算模塊運算得出的傾斜角度信號判斷該車輛目前正在上坡還 是下坡；以及規劃模塊，用以于該判斷模塊判斷出該車輛目前正在上坡時于電子地圖上規劃車輛即 將行駛的路線為高架道路，并結合該定位信號對行駛車輛進行導航，反之則于電子地圖上 規劃車輛即將行駛的路線為平面道路，并結合該定位信號對行駛車輛進行導航。
3. 如權利要求1所述的車載導航系統，其特征在于，該定位信號包括該車輛的經緯度值。
4. 如權利要求1所述的車載導航系統，其特征在于，該加速度感測單元為三軸加速規。
5. —種車載導航方法，應用于一車載導航系統中，用以判別車輛行駛的路面狀況為平 面道路或高架道路，并對該車輛進行導航，其特征在于，該車載導航方法包括接收衛星所傳送的該車輛的定位信號；顯示一電子地圖且依據該定位信號于該電子地圖顯示該車輛的行駛路線； 感測該車輛運行一段時間內產生的加速度信號；依據感測到的加速度信號運算出該車輛的運行方向相對于水平地面的傾斜角度信號；依據運算所得的傾斜角度信號判斷該車輛目前正在上坡還是下坡；以及 若判斷結果為該車輛目前正在上坡則于電子地圖上規劃車輛即將行駛的路線為高架 道路，并結合所接收到的定位信號對該車輛行駛進行導航，反之，則于顯示的該電子地圖上 規劃車輛即將行駛的路線為平面道路，并結合所接收到的定位信號對該車輛行駛進行導航。
6.如權利要求5所述的車載導航方法，其特征在于，該定位信號包括該車輛的經緯度值。
全文摘要
本發明揭示一種車載導航系統及方法，用以判別車輛行駛的路面狀況為平面道路或高架道路，并對該車輛進行導航，接收定位信號；顯示一電子地圖且依據該定位信號于該電子地圖顯示該車輛的行駛路線；感測該車輛運行一段時間內產生的加速度信號；依據感測到的加速度信號運算出該車輛的運行方向相對于水平地面的傾斜角度信號；依據運算所得的傾斜角度信號判斷該車輛目前正在上坡還是下坡；以及若判斷結果為該車輛目前正在上坡則于顯示的該電子地圖上規劃車輛即將行駛的路線為高架道路，并結合所接收到的定位信號對該車輛行駛進行導航，反之，則于顯示的該電子地圖上規劃車輛即將行駛的路線為平面道路，并結合所接收到的定位信號對該車輛行駛進行導航。
文檔編號G01C21/36GK101762275SQ20081022039
公開日2010年6月30日 申請日期2008年12月25日 優先權日2008年12月25日
發明者楊益彰 申請人:佛山市順德區順達電腦廠有限公司