專利名稱:導航裝置和方法
技術領域:
本發明涉及導航裝置、系統及用于提供導航信息的方法。本發明的說明性實施 例涉及便攜式導航裝置(所謂的PND),尤其是包括全球定位系統(GPS)信號接收及處理 功能性的PND。其它實施例更一般來說涉及經配置以執行導航軟件以便提供路線規劃功 能性且優選地還提供導航功能性的任何類型的處理裝置。
背景技術:
包括GPS (全球定位系統)信號接收及處理功能性的便攜式導航裝置(PND)是 眾所周知的,且廣泛地用作車內或其它交通工具導航系統。一般來說,現代PND包含處理器、存儲器(易失性存儲器及非易失性存儲器中 的至少一者,且通常所述兩者)以及存儲于所述存儲器內的地圖數據。處理器與存儲器 協作以提供執行環境,在所述執行環境中可建立軟件操作系統,且另外,常常提供一個 或一個以上額外軟件程序以使得能夠控制PND的功能性且提供各種其它功能。通常,這些裝置進一步包含一個或一個以上輸入接口,其允許用戶與所述裝 置交互并控制所述裝置;以及一個或一個以上輸出接口,借助于所述輸出接口可將信息 中繼給用戶。輸出接口的說明性實例包括視覺顯示器及用于聲頻輸出的揚聲器。輸入 接口的說明性實例包括一個或一個以上物理按鈕,其用以控制所述裝置的開/關操作或 其它特征(如果所述裝置經內建于交通工具內,則所述按鈕沒有必要位于所述裝置自身 上,而是可位于方向盤上);以及麥克風,其用于檢測用戶話語。在特別優選的布置 中,可將輸出接口顯示器配置為觸敏式顯示器(借助于觸敏式覆蓋物或以其它方式)以額 外地提供輸入接口,用戶可借助于所述輸入接口而通過觸摸來操作所述裝置。這種類型的裝置還將通常包括一個或一個以上物理連接器接口,借助于所述 物理連接器接口可將電力及(任選地)數據信號發射到所述裝置以及從所述裝置接收電力 及(任選地)數據信號;以及(任選地)一個或一個以上無線發射器/接收器,其用以 允許經由蜂窩式電信以及其它信號及數據網絡(例如,Wi-Fi、Wi-Max GSM等)進行通
fn °這種類型的PND裝置還包括GPS天線,借助于所述GPS天線可接收衛星廣播信 號(包括位置數據)且隨后對其進行處理以確定所述裝置的當前位置。PND裝置還可包括電子陀螺儀及加速表,其產生的信號可經處理以確定當前角 加速度及線加速度,并且又,且結合從GPS信號導出的位置信息,確定裝置及(因此)其 中安裝所述裝置的交通工具的速度及相對位移。通常,所述特征最常見地提供于交通工 具內導航系統中,但還可提供于PND裝置中(如果此舉是有利的話)。所述PND的效用主要表現在其確定第一位置(通常,出發或當前位置)與第二 位置(通常,目的地)之間的路線的能力。這些位置可由裝置的用戶通過各種各樣不同方 法中的任一者來輸入,例如通過郵政編碼、街道名及門牌號、先前存儲的“眾所周知” 目的地(例如著名位置、城市位置(例如體育場或游泳池)或其它關注點)以及喜愛的或最近去過的目的地。 通常,通過用于根據地圖數據來計算出發地址位置與目的地地址位置之間的 “最佳”或“最優”路線的軟件來啟用所述PND。 “最佳”或“最優”路線是基于預
定標準來確定的且沒有必要是最快或最短路線。對引導駕駛員所沿著的路線的選擇可能 是非常復雜的,且所選擇的路線可考慮到現有的、預測的以及動態及/或無線地接收到 的交通及道路信息、關于道路速度的歷史信息以及駕駛員對于確定道路選項的因素的自 身偏好(舉例來說,駕駛員可指定路線不應包括高速公路或收費道路)。此外,所述裝置可持續監視道路及交通條件,且由于改變的條件而提供或選擇 改變剩余行程將經由其進行的路線。基于各種技術(例如,移動電話數據交換、固定相 機、GPS車隊跟蹤)的實時交通監視系統正用來識別交通延遲及將信息饋送到通知系統 中。這種類型的PND通常可安裝在交通工具的儀表板或擋風玻璃上,但還可形成為 交通工具無線電的機載計算機的一部分或實際上形成為交通工具本身的控制系統的一部 分。導航裝置還可為手持式系統(例如PDA(便攜式數字助理)、媒體播放器、移動電話 等)的一部分,且在這些情況下,手持式系統的常規功能性借助于將軟件安裝于裝置上 而得以延伸以便執行路線計算及沿著計算出的路線導航兩者。路線規劃及導航功能性還可由運行適當軟件的桌上型或移動計算資源來提供。 舉例來說,皇家汽車俱樂部(RAC)在http://www.rac.co.uk提供在線路線規劃和導航設 施,所述設施允許用戶輸入起點和目的地,于是,用戶的PC所連接到的服務器計算路線 (其方面可為用戶指定的)、產生地圖,且產生一組詳盡的導航指令用于將用戶從所選起 點指引到所選目的地。所述設施還提供計算出的路線的偽三維再現和路線預覽功能性, 所述路線預覽功能性模擬用戶沿著所述路線行進,且借此給用戶提供計算出的路線的預 覽。在PND的上下文中,一旦已計算出了路線,用戶便與導航裝置交互以任選地從 所建議路線的列表中選擇所需的計算出的路線。任選地,用戶可干涉或引導路線選擇過 程,例如通過指定對于特定行程應避免或必須遵循某些路線、道路、位置或標準。PND 的路線計算方面形成一個主要功能,且沿著此路線導航為另一主要功能。在沿著計算出的路線導航期間,所述PND通常提供視覺及/或聲頻指令以沿著 所選擇的路線將用戶引導到那條路線的終點,即所需的目的地。PND還通常在導航期間 在屏幕上顯示地圖信息,所述信息在屏幕上經定期更新,使得所顯示的地圖信息表示裝 置的當前位置且因此表示用戶或用戶交通工具的當前位置(如果裝置正用于交通工具內 導航的話)。在屏幕上顯示的圖標通常指示當前裝置位置且居中,其中還顯示當前裝置位置 附近的當前及周圍道路的地圖信息以及其它地圖特征。另外,可任選地在位于所顯示地 圖信息上方、下方或一側的狀態欄中顯示導航信息,導航信息的實例包括到用戶需要采 取的與當前道路的下一偏離的距離,其中所述偏離的性質可能由暗示特定偏離類型(例 如,左轉彎或右轉彎)的進一步圖標來表示。導航功能還確定聲頻指令的內容、持續時 間及定時,可借助于所述聲頻指令來沿著路線引導用戶。如可了解的,例如“100m后左 轉”等簡單指令需要大量處理及分析。如先前提及的,用戶與裝置的交互可通過觸摸屏或者另外地或替代地通過操縱桿安裝式遙控器、通過語音激活或通過任何其它適合方法來進行。所述裝置所提供的另一重要功能是在以下事件中進行自動路線重新計算用戶 在導航期間偏離先前計算出的路線(意外地或故意地);實時交通條件指示替代路線將更 有利且所述裝置適宜地經啟用以自動辨識所述條件,或者如果用戶出于任何原因而主動 地致使裝置執行路線重新計算。還已知允許按用戶定義的標準來計算路線;舉例來說,用戶可能更喜歡由裝置 計算風景路線,或者可能希望避開可能發生、預計會發生或當前正發生交通擁擠的任何 道路。裝置軟件將接著計算各種路線且更青睞于沿著其路線包括最高數目個經標記為 (例如)具有優美風景的關注點(稱為POI)的路線,或者通過使用指示特定道路上的正 在發生的交通條件的所存儲信息,按照可能擁擠或由于擁擠而引起的延遲的等級來將計 算出的路線進行排序。其它基于POI及基于交通信息的路線計算以及導航標準也是可能 的。雖然路線計算及導航功能對于PND的總體效用來說是基本的,但有可能將裝置 純粹用于信息顯示或“自由駕駛”,在“自由駕駛”中僅顯示與當前裝置位置相關的地 圖信息,且在“自由駕駛”中尚未計算出任何路線且裝置當前不執行導航。此操作模式 通常適用于當用戶已經知道需要沿其行進的路線且不需要導航輔助時。上述類型的裝置(例如,由湯姆湯姆國際私人有限公司(TomTomIntemational B.V.)制造并供應的型號720T)提供用于使得用戶能夠從一個位置導航到另一位置的可靠 方式。關于臨時發生的道路網絡的改變會出現問題。舉例來說,由于例如體育或文化 活動(cultural event)的活動,或由于在道路旁或在道路鄰近處進行的工作,發生道路網絡 的改變,例如道路的封閉。然而,在上面提供路線規劃、導航和指引的地圖數據中并未 反映此類改變。這可導致沿著封閉或繁忙的道路引導導航裝置的用戶。本發明的目標為解決此問題,明確地說,試圖允許在路線確定、導航和指引中 考量道路網絡的臨時改變。
發明內容
為了此目標,本發明的一目前優選實施例提供一種導航裝置,其包含處理 器和含有地圖數據的存儲裝置,其中所述地圖數據包含時變特征(temporally-variable feature),且所述處理器經布置以在路線規劃過程中根據時間信息確定所述時變特征的狀態。所述地圖數據的所述時變特征可為具有時變屬性的地圖特征或具有時變有效性 的地圖特征。優選地,所述時變屬性具有對于所述地圖數據中所定義的至少兩個時間或 時間周期不同的值,或所述時變有效性指示在所述地圖數據中所定義的一個或一個以上 時間周期內可在路線規劃過程中考量地圖特征形式。所述時變屬性可為與一道路段相關聯的速度或加權信息,其用以在路線規劃過 程中確定所述道路段的成本。所述時變有效性可指示在其期間地圖特征可用于在路線規 劃過程中考量的一個或一個以上時間周期。
與所述時變特征相關聯的信息可指示在其期間所述特征為時變的時間周期。所 述時間周期可由開始時間、持續時間和/或結束時間指示,或作為時間的函數予以指
7J\ ο所述地圖數據可包含包括地圖特征信息的第一地圖數據,以及包含所述時變 特征的第二地圖數據。所述第一地圖數據可能并非時變的。所述第二地圖數據可能已從 外部源接收且在所述第一地圖數據之后存儲于所述存儲裝置中。 所述導航裝置可包含時間測繪模塊,其經布置以根據所述時間信息確定所述時 變特征的狀態。所述地圖數據可包含多個時變特征,每一特征具有指示在其期間相應特 征為時變的時間周期的相關聯的時間信息。本發明的另一實施例涉及一種通過處理器確定從出發位置到目的地位置的路線 的方法,其包含以下步驟根據時間信息確定一個或一個以上時變地圖特征的狀態;以 及相對于所述一個或一個以上時變地圖特征的所述狀態而確定從所述出發位置到所述目 的地位置的所述路線。所述處理器可為導航裝置的處理器。本發明的又一實施例涉及包含一個或一個以上軟件模塊的計算機軟件,所述一 個或一個以上軟件模塊在執行環境中被執行時可操作以致使處理器根據時間信息確定 一個或一個以上時變地圖特征的狀態;且相對于所述一個或一個以上時變地圖特征的所 述狀態而確定從所述出發位置到所述目的地位置的所述路線。所述處理器可為導航裝置 的處理器。下文闡述這些實施例的優點,且在所附附屬權利要求中及在以下詳細描述中的 其它地方定義這些實施例中的每一者的另外細節及特征。
下文將借助于說明性實例并參看附圖來描述本發明的教示的各種方面及體現所 述教示的布置,在附圖中圖1為全球定位系統(GPS)的示意性說明;圖2為經布置以提供導航裝置的電子組件的示意性說明;圖3為導航裝置可經由無線通信信道接收信息的方式的示意性說明;圖4A及圖4B為導航裝置的說明性透視圖;圖5為所述導航裝置所使用的軟件的示意表示;圖6為地圖數據的示范性部分和具有時變值的地圖數據屬性的說明;圖7為包括具有時變有效性的特征的地圖數據的說明;圖8說明用于傳送時變地圖數據的系統;圖9為說明確定屬性值的過程的地圖數據;以及圖10為說明將屬性值指派到在活動附近的道路的地圖數據。
具體實施例方式現將特定參考PND來描述本發明的優選實施例。然而,應記住,本發明的教 示不限于PND,而實際上,本發明的教示普遍地適用于經配置以執行導航軟件以便提供 路線規劃及導航功能性的任何類型的處理裝置。因此,由此可見,在本申請案的上下文中,導航裝置既定包括(但不限于)任何類型的路線規劃及導航裝置,而不管所述裝置是 體現為PND、內建于交通工具中的導航裝置,還是實際上體現為執行路線規劃及導航軟 件的的計算資源(例如,桌上型或便攜式個人計算機(PC)、移動電話或便攜式數字助理 (PDA)) ο從下文還將顯而易見,本發明的教示甚至在用戶并不尋求對于如何從一點導航 到另一點的指導而僅希望具備給定位置的視圖的情況下仍有效用。在此類情況下,由用 戶選擇的“目的地”位置不需具有用戶希望從其開始導航的對應的出發位置,且因此, 本文中對“目的地”位置或實際上對“目的地”視圖的參考不應被解釋為意味著路線的 產生是必須的,行進到“目的地”必須發生,或者實際上,目的地的存在需要指定對應 的出發位置。記住以上附帶條件,圖1說明可由導航裝置使用的全球定位系統(GPS)的實例 性視圖。所述系統是已知的且用于多種用途。一般來說,GPS為基于衛星無線電的導 航系統,其能夠為無限數目個用戶確定連續位置、速度、時間及(在一些例子中)方向信 息。先前稱為NAVSTAR的GPS并入有在極其精確的軌道中繞地球運轉的多個衛星。基 于這些精確軌道,GPS衛星可將其位置中繼到任何數目個接收單元。 當經專門配備以接收GPS數據的裝置開始掃描射頻以查找GPS衛星信號時實施 GPS系統。在從GPS衛星接收到無線電信號后,所述裝置經由多種不同常規方法中的一 者來確定所述衛星的精確位置。在大多數情況下,所述裝置將繼續掃描以查找信號,直 到其已獲得至少三個不同的衛星信號為止(請注意,通常并不(但可以)使用其它三角測 量技術用僅兩個信號來確定位置)。通過實施幾何三角測量,接收器利用三個已知位置來 確定其自身相對于衛星的二維位置。這可以已知方式來完成。另外,獲得第四衛星信號 將允許接收裝置通過相同的幾何計算以已知方式來計算其三維位置。位置及速度數據可 由無限數目個用戶連續地實時更新。如圖1中所示,GPS系統大體上由參考數字100表示。多個衛星120處于圍繞 地球124的軌道中。每一衛星120的軌道未必與其它衛星120的軌道同步,且實際上很 可能不同步。GPS接收器140經展示為從各種衛星120接收擴頻GPS衛星信號160。從每一衛星120連續地發射的擴頻信號160利用通過極其準確的原子鐘實現的高 度準確的頻率標準。每一衛星120作為其數據信號發射160的一部分而發射指示所述特定 衛星120的數據流。相關領域的技術人員了解到,GPS接收器裝置140通常獲得來自至 少三個衛星120的擴頻GPS衛星信號160以供所述GPS接收器裝置140通過三角測量來 計算其二維位置。額外信號的獲得(其產生來自總共四個衛星120的信號160)準許GPS 接收器裝置140以已知方式來計算其三維位置。圖2是以方框組件格式的對根據本發明的優選實施例的導航裝置200的電子組件 的說明性表示。應注意,導航裝置200的框圖并不包括所述導航裝置的所有組件,而是 僅表示許多實例性組件。導航裝置200位于外殼(未圖示)內。所述外殼包括連接到輸入裝置220及顯示 屏幕240的處理器210。輸入裝置220可包括鍵盤裝置、語音輸入裝置、觸摸面板及/或 用于輸入信息的任何其它已知輸入裝置;且顯示屏幕240可包括任何類型的顯示屏幕, 例如LCD顯示器。在特別優選的布置中,輸入裝置220及顯示屏幕240經集成為集成式輸入與顯示裝置,所述集成式輸入與顯示裝置包括觸摸墊或觸摸屏輸入,使得用戶僅需觸摸顯示屏幕240的一部分便可選擇多個顯示選項中的一者或激活多個虛擬按鈕中的一
者ο所述導航裝置可包括輸出裝置260,例如聲頻輸出裝置(例如,揚聲器)。因為 輸出裝置260可向導航裝置200的用戶產生聲頻信息,所以同樣應了解,輸入裝置240可 包括麥克風以及用于接收輸入語音命令的軟件。在導航裝置200中,處理器210經由連接225而操作性地連接到輸入裝置220且 經設定以經由連接225從輸入裝置220接收輸入信息,且經由輸出連接245而操作性地連 接到顯示屏幕240及輸出裝置260中的至少一者以將信息輸出到所述至少一者。另外,處 理器210經由連接235而可操作地耦合到存儲器資源230,且進一步適于經由連接275從 輸入/輸出(I/O)端口 270接收信息/將信息發送到輸入/輸出(I/O)端口 270,其中I/ O端口 270可連接到在導航裝置200外部的I/O裝置280。存儲器資源230包含(例如) 易失性存儲器(例如隨機存取存儲器(RAM))及非易失性存儲器(例如,數字存儲器,例 如快閃存儲器)。外部I/O裝置280可包括(但不限于)外部收聽裝置,例如耳機。到 I/O裝置280的連接可進一步為到任何其它外部裝置(例如汽車立體聲單元)的有線或無 線連接,用于免持式操作及/或用于(例如)語音激活式操作、用于到耳機或頭戴式耳機 的連接及/或用于到(例如)移動電話的連接,其中移動電話連接可用以在導航裝置200 與(例如)因特網或任何其它網絡之間建立數據連接且/或用以經由(例如)因特網或某 種其它網絡建立到服務器的連接。圖2進一步說明處理器210與天線/接收器250之間經由連接255的操作性連 接,其中天線/接收器250可為(例如)GPS天線/接收器。將了解到,為了說明而示意 性地組合由參考數字250表示的天線與接收器,但天線及接收器可為分開定位的組件, 且天線可為(例如)GPS片狀天線或螺旋天線。另外,所屬領域的技術人員將了解,圖2中所示的電子組件以常規方式由電源 (未圖示)供電。如所屬領域的技術人員將了解的,圖2中所示的組件的不同配置被視為 屬于本申請案的范圍內。舉例來說,圖2中所示的組件可經由有線及/或無線連接等相 互通信。因此,本申請案的導航裝置200的范圍包括便攜式或手持式導航裝置200。此外,圖2的便攜式或手持式導航裝置200可以已知方式連接或“對接”到交 通工具,例如自行車、摩托車、汽車或船。此導航裝置200接著可針對便攜式或手持式 導航用途而從對接位置移除。現參看圖3,導航裝置200可經由移動裝置(未圖示)(例如移動電話、PDA及 /或具有移動電話技術的任何裝置)建立與服務器302的“移動”或電信網絡連接,從而 建立數字連接(例如經由(例如)已知的藍牙技術的數字連接)。此后,通過其網絡服 務提供商,移動裝置可建立與服務器302的網絡連接(例如,通過因特網)。如此,在 導航裝置200(當其獨自及/或在交通工具中行進時,其可為且通常為移動的)與服務器 302之間建立“移動”網絡連接以便為信息提供“實時”或至少非常“新式的”網關。使用(例如)因特網(例如萬維網)來建立移動裝置(經由服務提供商)與例如 服務器302等另一裝置之間的網絡連接可以已知方式來完成。舉例來說,這可包括TCP/ IP分層協議的使用。移動裝置可利用任何數目個通信標準,例如CDMA、GSM、WAN等。如此,可利用經由數據連接(例如,經由移動電話或導航裝置200內的移動電話 技術)所實現的因特網連接。對于此連接,建立服務器302與導航裝置200之間的因特 網連接。這可(例如)通過移動電話或其它移動裝置及GPRS (通用包無線電服務)連接 (GPRS連接是由電信運營商提供的用于移動裝置的高速數據連接;GPRS是用以連接到 因特網的方法)來完成。導航裝置200可進一步經由(例如)現有的藍牙技術以已知方式來完成與移動裝 置的數據連接且最終完成與因特網及服務器302的數據連接,其中數據協議可利用任何 數目個標準,例如GSRM、用于GSM標準的數據協議標準。導航裝置200可在導航裝置200本身內包括其自身的移動電話技術(例如,包括 天線,或者任選地使用導航裝置200的內部天線)。導航裝置200內的移動電話技術可包 括如上指定的內部組件,且/或可包括可插入式卡(例如,訂戶身份模塊或SIM卡),連 同(例如)必要的移動電話技術及/或天線。如此,導航裝置200內的移動電話技術可 類似地經由(例如)因特網以與任何移動裝置的方式類似的方式來建立導航裝置200與服 務器302之間的網絡連接。對于GRPS電話設定,具備藍牙功能的導航裝置可用以配合移動電話模型、制 造商等的不斷改變的頻譜正確地工作,舉例來說,模型/制造商特定設定可存儲于導航 裝置200上。可更新針對此信息而存儲的數據。在圖3中,導航裝置200被描繪為與服務器302經由一般通信信道318通信,所 述一般通信信道318可由許多不同布置中的任一者來實施。當在服務器302與導航裝置 200之間建立經由通信信道318的連接(請注意,此連接可為經由移動裝置的數據連接、 經由個人計算機經由因特網的直接連接等)時,服務器302與導航裝置200可通信。除了可能未說明的其它組件之外,服務器302還包括處理器304,所述處理器 304操作性地連接到存儲器306且經由有線或無線連接314進一步操作性地連接到大容量 數據存儲裝置312。處理器304進一步操作性地連接到發射器308及接收器310,以經由 通信信道318將信息發射到導航裝置200及從導航裝置200發送信息。所發送及所接收 的信號可包括數據、通信及/或其它傳播信號。可根據對于導航裝置200的通信設計中 所使用的通信要求及通信技術來選擇或設計發射器308及接收器310。另外,應注意,可 將發射器308及接收器310的功能組合為信號收發器。服務器302進一步連接到(或包括)大容量存儲裝置312,請注意,大容量存儲 裝置312可經由通信鏈路314耦合到服務器302。大容量存儲裝置312含有大量導航數據 及地圖信息,且可同樣為與服務器302分離的裝置,或者可并入到服務器302中。導航裝置200適于通過通信信道318而與服務器302通信,且包括如先前關于 圖2所描述的處理器、存儲器等以及發射器320及接收器322以通過通信信道318發送及 接收信號及/或數據,請注意,這些裝置可進一步用于與除服務器302以外的裝置進行 通信。另外,根據對于導航裝置200的通信設計中所使用的通信要求及通信技術來選擇 或設計發射器320及接收器322,且可將發射器320及接收器322的功能組合為單一收發器。存儲于服務器存儲器306中的軟件為處理器304提供指令且允許服務器302向導航裝置200提供服務。由服務器302提供的一個服務涉及處理來自導航裝置200的請求 及將導航數據從大容量數據存儲裝置312發射到導航裝置200。由服務器302提供的另一 服務包括對于所需應用使用各種算法來處理導航數據及將這些計算的結果發送到導航裝 置 200。通信信道318大體上表示連接導航裝置200與服務器302的傳播媒體或路徑。服 務器302及導航裝置200兩者均包括用于通過所述通信信道發射數據的發射器及用于接收 已通過所述通信信道發射的數據的接收器。通信信道318不限于特定通信技術。另外,通信信道318不限于單一通信技術; 也就是說,信道318可包括使用多種技術的若干通信鏈路。舉例來說,通信信道318可適 于提供用于電通信、光通信及/或電磁通信等的路徑。如此,通信信道318包括(但不 限于)下列各項中的一者或其組合電路、例如電線及同軸電纜等電導體、光纖電纜、 轉換器、射頻(RF)波、大氣、真空等。此外,通信信道318可包括中間裝置,例如路由 器、轉發器、緩沖器、發射器及接收器。在一個說明性布置中,通信信道318包括電話及計算機網絡。此外,通信信道 318可能能夠適應例如射頻、微波頻率、紅外通信等無線通信。另外,通信信道318可適 應衛星通信。通過通信信道318所發射的通信信號包括(但不限于)如對于給定通信技術可 能要求或需要的信號。舉例來說,所述信號可適于在例如時分多址(TDMA)、頻分多址 (FDMA)、碼分多址(CDMA)、全球移動通信系統(GSM)等蜂窩式通信技術中使用。可 通過通信信道318發射數字及模擬信號兩者。這些信號可為如所述通信技術可能需要的 經調制、經加密及/或經壓縮的信號。 服務器302包括可由導航裝置200經由無線信道接入的遠程服務器。服務器302 可包括位于局域網(LAN)、廣域網(WAN)、虛擬專用網絡(VPN)等上的網絡服務器。服務器302可包括例如桌上型或膝上型計算機等個人計算機,且通信信道318可 為連接在個人計算機與導航裝置200之間的電纜。或者,可將個人計算機連接在導航裝 置200與服務器302之間以在服務器302與導航裝置200之間建立因特網連接。或者,移 動電話或其它手持式裝置可建立到因特網的無線連接,以用于經由因特網將導航裝置200 連接到服務器302。可經由信息下載為導航裝置200提供來自服務器302的信息,所述信息下載可自 動地或在用戶將導航裝置200連接到服務器302后周期性地更新且/或可在經由(例如) 無線移動連接裝置及TCP/IP連接在服務器302與導航裝置200之間進行較恒定或頻繁的 連接后更為動態。對于許多動態計算,服務器302中的處理器304可用于處置大量的處 理需要,然而,導航裝置200的處理器210還可時常獨立于到服務器302的連接而處置許 多處理及計算。如以上圖2中所指示,導航裝置200包括處理器210、輸入裝置220及顯示屏幕 240。輸入裝置220與顯示屏幕240被集成為集成式輸入與顯示裝置以實現信息輸入(經 由直接輸入、菜單選擇等)及信息顯示(例如通過觸摸面板屏幕)兩者。如所屬領域的 技術人員眾所周知的,此屏幕可為(例如)觸摸輸入LCD屏幕。另外,導航裝置200還 可包括任何額外輸入裝置220及/或任何額外輸出裝置241,例如音頻輸入/輸出裝置。
圖4A及圖4B 為導航裝置200的透視圖。如圖4A中所示,導航裝置200可為 包括集成式輸入與顯示裝置290 (例如,觸摸面板屏幕)及圖2的其它組件(包括但不限 于內部GPS接收器250、微處理器210、電源、存儲器系統230等)的單元。導航裝置200可擱置于臂292上,所述臂292本身可使用吸盤294而緊同到交通 工具儀表板/窗/等。此臂292為導航裝置200可對接到的對接臺的一個實例。如圖4B中所示,導航裝置200可對接或通過(例如)將導航裝置292搭扣連接 到對接臺的臂292來以其它方式連接到對接臺的臂292。導航裝置200可接著可在臂292 上旋轉,如圖4B的箭頭所示。為了釋放導航裝置200與對接臺之間的連接,(例如)可 按壓導航裝置200上的按鈕。用于將導航裝置耦合到對接臺及將導航裝置從對接臺去耦 的其它同樣合適的布置是所屬領域的技術人員眾所周知的。現參看附圖中的圖5,存儲器資源230存儲啟動載入器程序(未圖示),所述啟 動載入器程序由處理器210執行以從存儲器資源230載入操作系統470以用于由功能硬件 組件460執行,所述操作系統470提供應用軟件480可在其中運行的環境。操作系統470 用以控制功能硬件組件460且駐存于應用軟件480與功能硬件組件460之間。應用軟件 480提供操作環境,其包括支持導航裝置200的核心功能(例如,地圖檢視、路線規劃、 導航功能和與此相關聯的任何其它功能)的GUI。根據本發明的優選實施例,此功能性 的一部分包含時間測繪模塊490,現將結合以下各圖來詳細描述其功能。本發明的實施例涉及時變地圖數據。時變地圖數據為包括關于地圖特征(例 如,關于位置和/或道路)的信息的數據。時變地圖數據的至少一個方面依時間而定。 艮口,地圖數據的至少一個部分隨時間改變,即在時變地圖數據中所定義的一個或一個以 上時間周期期間改變。改變可為在地圖數據中對一特征的添加或刪除,或所述地圖數據 的屬性的改變。舉例來說,時變地圖數據可包括識別地圖特征(例如,道路)的特征信 息,其僅在指定時間周期內有效,即形成所述地圖數據的一部分。具有時變有效性的特 征的實例是為了一活動而建立或開放的臨時道路(temporaryroad)或停車場。在這些情況 下,可在預先指定的時間周期內(例如,在兩個特定日期/時間之間)開放通行道路或停 車場。以此方式,時變地圖數據與交通信息不同,交通信息可指示道路被封閉且在路線 規劃過程中加以考量,因為無法預先知道歸因于交通條件的封閉。相比之下,時變地圖 數據包括預定時間信息(即,例如在存儲地圖數據時預先已知)。時變地圖數據的實例為地圖特征(例如,道路、關注點(POI)、停車場等中 的一者或一者以上)的添加;地圖特征(例如,道路、POI、停車場等中的一者或一者以 上)的封閉或限制;或地圖數據中的一個或一個以上屬性(例如,與一個或一個以上道路 段相關聯的速度或權重信息)的改變。此外,在時變地圖數據中可包括臨時改道,所述 臨時改道將目的地位置重定向到其它位置,使得當在路線規劃過程中選擇所述目的地位 置時,將另一替代目的地用于所述目的地。時變地圖數據可以若干方式包括時間信息。在一個實施例中,時變地圖數據包 括指示地圖數據的改變開始的時間的出發時間和在其期間所述改變操作的持續時間。在 另一實施例中,時變地圖數據包括指示地圖數據的改變開始的時間的出發時間和指示地 圖數據的改變結束(即,改變被逆轉)的時間的結束時間。在另一實施例中,時變地圖 數據包括所述出發時間、所述結束時間和在其期間屬性呈不同(即,中間)值的多個中間時間周期。時變地圖數據可存儲于導航裝置200中且由導航裝置200在路線規劃過程期間 利用。在路線規劃過程期間,關于正針對其規劃旅途以便確定路線的時間而考量地圖數 據。即,如果正針對已對地圖數據進行時間改變的時間規劃所述路線,那么在路線規劃 過程期間考量所述改變。在一些實施例中,如將解釋,時變地圖數據用以修改現有地圖 數據。即,時變地圖數據充當“修補項”以修改現有地圖數據,使得時變地圖數據在所 述時變地圖數據中所指示的一個或一個以上時間周期內改變現有地圖數據。可經由通信 信道318將時變地圖數據傳送到導航裝置200。現將參看圖6到圖10更詳細地解釋時變地圖數據。參看圖6,在圖6(a)中說明地圖數據的一部分,其含有四個位置A到D(展示為 節點)和鏈接那些位置的四條道路601到604(展示為邊)。圖6(b)說明將位置B與D 鏈接的道路602的時變預期平均速度。所述預期平均速度為在涉及道路602的路線規劃 過程中所考量的道路602的屬性。然而,可考量例如最大速度等其它速度。道路602的 所述預期平均速度在第一預定時間^以前為預定值S10預期平均速度在時間^與第二預 定時間^之間降到0,其在所述第二預定時間^返回到先前預期平均速度Sl。道路602的 平均速度在時間^與t2之間減小到0有效地使在時間^與t2之間的路線規劃過程期間放 棄考量道路602。換句話說,認為道路602在時間^與I2之間封閉。舉例來說,這可歸 因于在時間^與t2之間在道路602上發生的預期維護工作或在道路602鄰近處發生的例如 狂歡節等活動。雖然在圖6中展示的時變地圖數據中,道路602的預期平均速度減小到 0以指示在時間^與^之間所述道路的封閉,但可以不同方式實現同一效果,例如通過改 變在路線規劃過程中考量的在時間^與^之間道路602的最大速度屬性的值。此外,雖 然道路602的預期平均速度減小到0,但可考量一個或一個以上其它預定預期平均速度。 舉例來說,預期平均速度可在^與在時間^與t2中間的預定時間t3之間減小到非零值s2, 且在^與^之間減小到0。應注意,這些僅為說明性值和時間。時變地圖數據還可包括屬性,其值作為時間的函數變化或在算法上變化。舉例 來說,地圖數據中的道路的平均速度經定義成作為時間的函數改變。類似地,地圖數據 中的道路的權重可作為時間的函數改變。 繼續參看圖6中展示的實例時變地圖數據,在to與^之間的時間處,利用導航裝 置200(其中存儲有圖6中說明的地圖數據)的用戶操作所述導航裝置200以確定從出發 位置A到目的地位置D的路線。根據存儲于導航裝置200中的用戶偏好信息,所確定路 線將為從A到D的最快路線,但可認識到,用戶偏好可指示需要其它路線,例如最短路 線、不包括某些類型的道路的路線等。由所述導航裝置確定的路線包含道路601和602。 道路602優先于道路603和604 (道路603和604也可用以從中間位置B經由位置C到達 位置D)而包括于所確定路線中,這是歸因于其從位置B到達位置D的速度比使用道路 603和604快(根據用戶的偏好)。換句話說,道路602具有組合或比道路602和604大 的預期平均速度和/或比道路602和604短的距離,其經設定為用戶對于路線確定的偏 好。然而,在時間^與^之間,當位置A與D之間的同一路線由導航裝置200根據相同 的用戶偏好來確定時,所確定路線包括道路601、603和604,這是歸因于道路602具有預 期平均速度0。以此方式,時變地圖數據實施地圖數據中的特征的臨時封閉或限制,其與動態接收到的交通信息的利用對比而為預先已知的。
在時變地圖數據的另一實例中,與地圖數據中的一個或一個以上頂點相關聯的 權重或成本屬性為時變的。舉例來說,圖6中展示的道路602的權重或成本屬性在時間tl 與b之間可改變到與在時間^前和在時間^后的值不同的值。在目標在于通過考量在出 發位置與目的地位置之間的可能路線的權重或成本的和來找到所確定路線的最小化權重 或成本的路線規劃過程中,可考量權重或成本屬性。舉例來說,路線規劃過程可基于代 克斯托算法(Dijkstra' s algorithm)或其變型。每一道路段的權重或成本屬性可對應于所 述道路段的長度,其中通過確定在出發位置與目的地位置之間具有最低權重或成本的路 線,可找到最短路線。或者,權重或成本可基于道路段的長度與所述道路段的預期平均 或最大速度的組合。在此情況下,確定出發位置與目的地位置之間具有最低權重或成本 的路線來找到在出發位置與目的地位置之間的最快路線。在時變地圖數據的一個實施例 中,增加道路段的權重或成本屬性以便減少在所確定路線中包括所述道路段的可能性。 舉例來說,在時間^與^之間,可將道路602的權重或成本屬性增加到預定值,所述預定 值大于在那些時間外道路602的權重或成本值。所述預定值可為無窮大,其將有效地致 使所述道路段封閉,但可選擇比對現實道路段的預期高得多的預定值。
圖7說明時變地圖數據的另一實例。在參看圖7所描述的實例中,一特征被臨 時引入到所述地圖數據中。在所說明的實例中,在一時間周期內,臨時改道包括于所述 地圖數據中。所述改道建立于POI(例如,活動位置)與停車區域之間。然而,將認識 到,其它時變特征可包括于所述地圖數據中。圖7(a)中展示的地圖數據的所說明部分包 括五個位置A到E(展示為節點)和鏈接那些位置的六條道路701到706 (其表示為邊)。 POI 707包括于地圖數據的所說明部分中。所述POI可為活動位置(例如,展覽場地)、 運動場或類似物中的一者,預計在活動的預定時間周期期間,大量參觀者將會出現在此 處。為應付預期數目的參觀者,有關當局已提供停車場709。所述停車場可為永久或臨 時的(即,僅在所述活動的持續時間內提供)。然而,如圖7(b)所指示,在所述活動期 間,參觀者將被引導到停車場709,而不是引導到POI 707本身(通過在地圖數據中包括 POI 707與停車場709之間的臨時改道708)。在所述活動的持續時間期間選擇POI 707作 為目的地位置的導航裝置的用戶被自動引導到停車場709,即停車場709代替POI 707被 設定為目的地。這可通過將重定向信息存儲為所述POI的屬性來實現,所述重定向信息 通過遵循改道708而將目的地位置自動設定為停車場709的位置。此外,為阻止參觀者利 用道路704、709,在所述活動的持續時間期間可更改這些道路的屬性,例如其相應的預 期平均或最大速度屬性或其權重。舉例來說,將經由包括道路703和705的路線來引導 在所述活動持續時間外將位置F設定為出發位置且將POI設定為目的地的用戶。然而, 在所述活動的持續時間期間,目的地位置將自動改變為停車場709且所確定路線包括道 路701、702和到停車場709的道路706的一部分,這是歸因于道路704和705的預期平 均速度的減小使所確定路線優先經過道路701和702。
圖8說明將時變地圖數據傳送到導航裝置的系統。所述系統800包含導航裝置 810,其具有存儲于其中(例如,存儲器230中)的地圖數據815。圖8提供地圖數據 815的說明,地圖數據815包含位置A到D和連接那些位置的道路801到804。地圖數據 815進一步包含在路線規劃過程中使用的在地圖數據815中的每條道路的預期平均速度信息。將認識到,地圖數據815可包含其它信息,例如每一條道路的權重信息,其使得能 夠根據一種或一種以上準則確定路線的成本。導航裝置810經由數據通信信道830以通信 方式耦合到服務器820,所述數據通信信道830可為直接或間接的(即,經由例如移動電 話等另一裝置),或導航裝置810包括存儲于例如存儲卡等可裝卸存儲媒體上的數據。服 務器820經布置以經由所述通信信道830將時變地圖數據840發射到導航裝置840。為避 免需要將含有時變信息的整個地圖數據815傳送到導航裝置810,所述時變地圖數據840 將與存儲于導航裝置810中的地圖數據815 —起由時間測繪模塊490使用。如圖8中所 示,時變地圖數據840含有識別所述地圖數據815的每一改變的開始時間的開始時間信息 841、識別所述地圖數據815的每一改變的結束時間的結束時間信息842、識別所述地圖 數據815的哪一特征將被改變的特征信息843、識別將被改變的特征的屬性(例如,預期 平均速度、最大速度、權重等)的屬性信息844,以及所述屬性的經改變值845。一旦時 變地圖數據840由導航裝置810接收且存儲于存儲器230中,時間測繪模塊便利用所述時 變地圖數據840連同現有地圖數據815,使得地圖數據的屬性(即,道路802的平均速度 信息)在由在時變地圖數據844中所指定的開始信息841和結束信息842指定的持續時間 內具有所述經改變值844而不是由地圖數據815指定的正常值。
圖9 (a)說明包含九個位置和鏈接那些位置的十二條道路的實例地圖數據。如上 文所指出,圖9(a)中說明的地圖數據可存儲于導航裝置200的存儲器230中。圖9 (b)說 明確定地圖數據中的道路的時變權重的過程。圖9(b)中展示的地圖數據對應于圖(a)中 展示的地圖數據。另外,圖9(b)中展示的地圖數據包括活動913的位置和臨時道路914, 所述臨時道路914提供到所述活動913的通路。在本發明的一個實施例中,基于每一條道 路距所述活動913的距離確定在所述活動附近的道路的時變加權。在所說明的實例中, 將三個等級的時變加權應用于在所述活動913周圍的道路。圖9(b)展示按預定半徑圍繞 所述活動913繪制的三個周界920、930、940。三個半徑可為同一半徑的第一、第二和第 三倍數,或可為預定值。舉例來說,第一、第二和第三半徑可為5km、IOkm和15km。 然而,在另一實施例中,第一、第二和第三半徑可為5km、7km和13km。將認識到, 可適當地選擇其它距離。或者,可基于距地圖特征(例如,活動913)的距離作為連續函 數來確定權重。至少部分地在第一周界920內的道路901、903、904、913經指派有第一 權重值;至少部分地在第二周界930內的道路902、905、906經指派有第二權重值;且 至少部分地在第三周界940內的道路908、909、910經指派有第三權重值。可基于每一 道路的初始權重值確定所指派的權重值,例如通過將權重處罰添加到所述道路的初始權 重。或者,可根據每一道路部分所在的周界在不參照所述道路的初始權重值的情況下確 定所指派的權重值。舉例來說,道路901、903、904、913經指派有大于道路902、905、 906的時變權重值,道路902、905、906經指派有大于道路908、909的時變權重值。分等 級的權重到道路的指派(根據道路距活動913的距離)逐步地阻礙將那些道路包括于路線 中,除非為了到達目的地位置(例如,活動913)而有必要使用那些道路。舉例來說,當 導航裝置200正執行路線確定過程以確定從出發位置到目的地位置的路線(所述路線將通 常部分地鄰近于活動913,例如所述路線的一部分在道路903上大體經過所述活動)時, 當考量其中已對道路903給定相對高的相關聯權重(歸因于在第一周界920內)的時變地 圖數據時,路線規劃過程可接著確定避免使用道路903(歸因于其高成本)的路線。所述15同一路線在活動期間可包括道路905、902或具有甚至更低的相關聯成本的其它道路。以 此方式,權重到相應更靠近所述活動913的道路的指派具有減少在活動913的地點處的通 過交通量的效果。
雖然在與圖9相關聯的描述中已描述至少部分地進入一周界的道路經指派有對 應的權重值,但在另一實施例中,可細分道路段,使得時變權重僅指派到道路的位于每 一周界920、930、940內的一部分。舉例來說,道路906的位于第二周界930內的一部分 經指派有第二權重值,而道路906的在第二周界930外但在第三周界940內的部分經指派 有第三權重值。不改變道路906的在第三周界940外的部分的權重值。如先前參看圖8 所描述,將時變地圖數據840傳送到導航裝置810以結合存儲于其中的現有地圖數據815 加以使用。
圖10說明使用時變地圖數據以鼓勵交通工具優先于其它道路而使用預定道路。 圖10中展示包含九個位置和鏈接那些位置的十二條道路1001到1011的地圖數據。也 可視為第十位置的POI 1013(例如活動)也包括于所述地圖數據中。道路1001、1002、1004、1005、1007、1009和1012具有相對高的交通工具容量,即每小時能夠承載比道 路1003、1006、1008、1011多的交通工具。為表示較高容量,圖10中用粗體展示道路 1001、1002、1004、1005、1007、1009和1012。 當然,因其它原因(例如,空氣/噪 音污染),也可能需要道路1001、1002、1004、1005、1007、1009和1012承載更多交 通量,其不包括例如交通紓緩措施(traffic calming)、橋梁等某些特征,其對于緊急交通 工具等來說可更易于通行。在圖10中指示的出發位置處的用戶將POI設定為目的地位 置。在當將目的地位置設定成POI 1012的位置時的正常情況下,所確定路線包括道路 1001、1002、1003、1008。可根據代克斯托算法的變型通過確定在出發位置與POI 1013 之間的最低權重路線來確定所述路線。然而,所述路線包括具有相對低的交通工具容量 的道路1003、1008。為鼓勵交通工具在活動的持續時間內(即,在第一與第二預定時間 之間)避開較低容最道路(即,道路1003、1008),時間地圖數據840含有減小高容量道 路1001、1002、1004、1005、1007、1009和1012的權重(相對于較低容量道路1003、 1006、1008、1011)的屬性信息。在第一與第二時間之間的時間處,經操作以確定在出 發位置與POI 1013之間的路線的導航裝置810確定一路線,使其包括道路1001、1002、1005、1009、1010。道路1005、1009、1010 的較低加權(與道路 1003、1008 相比)使 時間測繪模塊490將時變地圖數據與可由導航裝置存取的現有地圖數據組合,且選擇道 路1005、1009、1010,因為其具有比道路1003、1008低的組合權重。因此,在活動期間 遵循由導航裝置確定的路線的交通工具沿著較高容量道路被引導到POI 1013。然而,在 活動前和活動后,使在POI 1013周圍的道路的權重返同到正常,使得道路1003、1008、1006、1011更有可能包括于所確定路線中。
從前述內容將顯而易見,本發明的教示提供一種布置,借以可由導航裝置使用 預定時變地圖數據以臨時影響路線確定。時變地圖數據對于在臨時活動期間影響交通工 具的交通是有用的。
還將了解,雖然至此已描述了本發明的各種方面及實施例,但本發明的范圍不 限于本文中所闡述的特定布置,而是擴展為涵蓋屬于所附權利要求書的范圍內的所有布 置以及對其的修改及更改。
舉例來說,雖然在前述詳細描述中描述的實施例參考GPS,但應注意,導航裝 置可利用任何種類的位置感測技術作為對GPS的替代方案(或實際上,除了 GPS以外)。 舉例來說,導航裝置可利用使用其它全球導航衛星系統,例如歐洲伽利略(Galileo)系 統。同樣,其不限于基于衛星,而是可易于使用基于地面的信標或使得裝置能夠確定其 地理位置的任何其它種類的系統來起作用。
所屬領域的技術人員還將很好了解到,雖然優選實施例借助于軟件來實施某些 功能性,但所述功能性可同樣僅以硬件(例如,借助于一個或一個以上AMC(專用集成 電路))來實施或實際上由硬件與軟件的混合物來實施。如此,不應將本發明的范圍解釋 為僅限于以軟件來實施。
最后,還應注意,雖然所附權利要求書閘述了本文中所描述的特征的特定組 合,但本發明的范圍不限于上文所主張的特定組合,而是本發明的范圍擴展為涵蓋本文 中所揭示的特征或實施例的任何組合,而不管此時是否已在所附權利要求書中具體列舉 了所述特定組合。
權利要求
1.一種導航裝置(200、810),其包含 處理器(210);以及含有地圖數據的存儲裝置(230); 特征在于所述地圖數據(815)包含時變特征;且所述處理器(210)經布置以在路線規劃過程中根據時間信息確定所述時變特征的狀態。
2.根據權利要求1所述的導航裝置(200、810),其中所述地圖數據(815)的所述時變 特征為具有時變屬性的地圖特征或具有時變有效性的地圖特征。
3.根據權利要求2所述的導航裝置(200、810),其中所述時變屬性為與道路段相關 聯的速度或加權信息。
4.根據權利要求2所述的導航裝置(200、810),其中所述時變有效性指示在其期間 地圖特征可用于在所述路線規劃過程中考量的時間周期。
5.根據任一前述權利要求所述的導航裝置(200、810),其中與所述時變特征相關聯 的信息指示在其期間所述特征為時變的時間周期。
6.根據任一前述權利要求所述的導航裝置(200、810),其中所述地圖數據(815) 包含包含地圖特征信息的第一地圖數據,以及包含所述時變特征的第二地圖數據 (840)。
7.根據任一前述權利要求所述的導航裝置(200、810),其包含 數據接收構件(322),其用于接收數據;其中所述第二地圖數據(840)從所述數據接收構件接收且存儲于所述存儲裝置(230)中。
8.根據任一前述權利要求所述的導航裝置(200、810),其包含時間測繪模塊(490), 所述時間測繪模塊(490)經布置以根據所述時間信息確定所述時變特征的狀態。
9.根據任一前述權利要求所述的導航裝置(200、810),其中所述地圖數據(815)包 含多個時變特征(840),每一特征具有指示在其期間所述相應特征為時變的時間周期的相 關聯的時間信息。
10.一種確定從出發位置到目的地位置的路線的方法,所述方法的特征為以下步驟 由處理器(210)根據時間信息確定一個或一個以上時變地圖特征(840)的狀態;以及 相對于所述一個或一個以上時變地圖特征的所述狀態而確定從所述出發位置到所述目的地位置的所述路線。
11.根據權利要求10所述的方法,其中所述確定時變特征的所述狀態包含根據所述時 間信息確定與地圖特征相關聯的屬性的值,或地圖特征是否可用于在所述路線中進行 的考量。
12.根據權利要求10或11所述的方法,其包含接收包含與所述一個或一個以上時變特征相關聯的信息的第一地圖數據(840); 其中根據所述第一地圖數據(840)和包含地圖特征信息的第二地圖數據(815)確定所 述路線。
13.根據權利要求10、11或12所述的方法,其包含根據所述第一地圖數據(840)和所述時間信息確定包括于所述第二地圖數據(815)中的地圖特征的狀態。
14.根據權利要求10到13中任一權利要求所述的方法,其包含根據所述第一地圖數 據(840)和所述時間信息確定除了所述第二地圖數據(815)之外的地圖特征的狀態。
15.—種系統,其包含服務器(302),其以通信方式耦合到導航裝置(200、810),其中所述導航裝置 (200、810)包括數據存儲裝置(230),所述數據存儲裝置(230)具有存儲于其中的第一地 圖數據(815); 特征在于所述服務器(302、820)經布置以將第二地圖數據(840)傳送到所述導航裝置(200、 810),其中所述第二地圖(840)數據包括時變地圖特征信息;且所述導航裝置(200、810)經布置以接收所述第二地圖數據(840)且根據所述第一和 第二地圖數據(815、840)與時間信息的組合確定路線。
全文摘要
本發明涉及一種導航裝置(200),其包含處理器(210);以及含有地圖數據的存儲裝置(230),其中所述地圖數據包含時變特征,且所述處理器(210)經布置以在路線規劃過程中根據時間信息確定所述時變特征的狀態。
文檔編號G01C21/34GK102027326SQ200980116828
公開日2011年4月20日 申請日期2009年6月24日 優先權日2008年6月25日
發明者布雷特·R·博斯克爾 申請人:通騰科技股份有限公司