處理定位數據的方法

2023-06-09 05:16:46

專利名稱：處理定位數據的方法
技術領域：
本發明涉及一種處理定位數據的方法且特定來說涉及處理定位數據以便產生經布置以用於導航裝置中且特定來說用於(但非特別是)可攜式導航裝置(PND)中的地圖數 據。本發明還提供用於提供所述方法的相關設備。
背景技術：
用於電子導航裝置(例如，基於GPS的個人導航裝置，像來自TomTom InternationalBV的GO )來自例如Tele Atlas NV等專家地圖商。此類裝置也稱作便攜 式導航裝置(PND)。此地圖數據經特別設計以供路線引導算法使用，通常使用來自GPS系統 的位置數據。舉例來說，可將道路描述為線-即向量(例如，道路的開始點、結束點、方向， 其中整個道路由成千上萬個此類路段組成，每一路段唯一地由開始點/結束點方向參數界 定)。因此，地圖是一組此類道路向量，與每一向量相關聯的數據(速度限制；行進方向等) 加上興趣點(POI)加上道路名稱加上像公園邊界、河流邊界等其它地理特徵等等，所有這 些內容根據向量來界定。所有地圖特徵(例如，道路向量、POI等)通常以與GPS坐標系統 對應或相關的坐標系統來界定，從而使得通過GPS系統確定的裝置位置能夠定位到地圖中 所示的相關道路上且用於計劃到達目的地的最佳路線。為構造此地圖資料庫，Tele Atlas以來自各種來源的基本道路信息開始，所述各 種來源例如英國陸軍道路測量局。其還具有在道路上行駛的大的專用車隊，加上人員檢查 其它地圖及航空照片，以更新並檢查其數據。此數據構成了 Tele Atlas地圖資料庫的核心。 此地圖資料庫通過地理參考數據不斷增強。因此，其一年向裝置製造商(像TomTom)檢查 及出版四次。每一此種道路路段具有與其相關聯的所述道路路段的速度參數，所述速度參數給 出車輛可沿所述路段行進的速度的指示且是產生地圖數據的一方(舉例來說，其可以是 Tele Atlas)所產生的平均速度。所述速度參數由在其上處理地圖的PND上的路線計劃算 法使用。因此，此種路線計劃的準確性取決於所述速度參數的準確性。舉例來說，通常在用 戶的PND上向用戶呈現選項，以使所述PND產生所述裝置的當前位置與目的地之間的最快 路線。如果所述速度參數不準確，那麼所述PND所計算的路線很可能不是最快路線。已知，例如交通密度等參數可顯著影響道路的路段的速度曲線且此種速度曲線變 化意味著兩個點之間的最快路線可不會保持不變。道路路段的速度參數的不準確性還可導 致不準確的估計到達時間(ETA)以及對次最佳最快路線的選擇。Tele Atlas已開發出一種系統，其中GPS數據從PND上載且用於提供地圖數據的 路段的速度參數，其目標在於提供顯示在一天的預定時間道路路段上的真實速度的速度參 數。

發明內容
根據本發明的第一方面，提供一種經布置以處理GPS數據以產生地圖數據的伺服器，所述地圖數據包含表示地圖所覆蓋的區域中的可通行路線的若干路段的多個可通行路 段，所述伺服器與無線電信收發器連接，所述無線電信收發器經布置以通過無線電信從多 個導航裝置接收GPS鎖定且將所述所接收的GPS鎖定發送到所述伺服器，所述伺服器包含 經布置以從來自所述多個導航裝置中的至少兩者的GPS鎖定產生每一路段的至少一個速 度曲線的處理器，每一速度曲線包含行進經過所述路段的預期速度，且所述伺服器經布置 以隨後致使所述收發器將所述速度曲線發送到所述導航裝置。所述伺服器可以是有利的，因為其允許無線更新與所述地圖數據所覆蓋的區域中 的每一可通行路段相關聯的速度曲線，特定來說可「實時」更新所述導航裝置上的地圖數 據，即，當導航裝置提供針對所確定路線的指令時。所述地圖數據的實時更新可給所述導航 裝置提供對沿所述道路路段的交通流動的更好指示(與舊地圖數據相比)，此可很好地增 加選路算法確定跨越所述地圖數據所表示的區域的旅程的準確性。所述速度曲線可以是包括所述多個導航裝置的導航裝置行進經過所述路段的平 均速度。所述速度曲線可以是導航裝置在預定時間周期中(舉例來說，在最後一小時期間) 已行進經過所述路段的平均速度。以此方式，所述速度曲線可提供對當前交通行為的指示。根據本發明的第二方面，提供一種處理GPS數據以產生地圖數據的方法，所述地 圖數據包含表示地圖所覆蓋的區域中的可通行路線的若干路段的多個可通行路段，所述方 法包含通過無線電信將來自多個導航裝置的GPS鎖定發射到處理器，從而致使處理器從 來自所述多個導航裝置中的至少兩者的GPS鎖定產生每一路段的至少一個速度曲線，每一 速度曲線包含行進經過所述路段的預期速度；及通過無線電信將所述速度曲線發送到所述 導航裝置。根據本發明的第三方面，提供一種用於確定跨越區域的路線的導航裝置，所述導 航裝置包含無線電信收發器；存儲器，其上存儲有地圖數據，所述地圖數據包含表示所述 地圖數據所覆蓋的區域中的可通行路線的若干路段的多個可通行路段，所述可通行路段中 的至少一者具有與其相關聯的速度曲線；及處理器，其經布置以使用所述地圖數據計算可 通行路線且響應於經由所述收發器接收至少一個經更新速度曲線且如果所述導航裝置正 提供針對所述所計算可通行路線的選路指令，使用所述至少一個經更新速度曲線重新計算 所述可通行路線。所述導航裝置可以是有利的，因為所確定的可通行路線經重新計算以計及所述地 圖數據的路段的所述路線所基於的速度曲線的任何改變。此可增加選路算法確定跨越所述 地圖數據所表示的區域的旅程的準確性。所述導航裝置可包含用於為所述導航裝置確定位置鎖定的定位裝置，所述處理器 經布置以經由所述收發器在電信網絡上將所述位置鎖定發送到伺服器，以使得所述伺服器 可識別所述導航裝置已行進的路線。所述定位裝置可以是產生GPS鎖定的GPS裝置。以此 方式，所述導航裝置可在移動中將位置數據提供到所述伺服器。此可允許所述伺服器計算 表示當前交通行為的速度曲線。所述處理器可經布置以識別所述導航裝置的當前位置的 預定距離內的路段且將 所述所識別路段的速度曲線變為所述經更新速度曲線或所述經更新速度曲線中的一者。所 述預定距離可以是在所述導航裝置周圍的特定區域(舉例來說，所述導航裝置周圍的大致 矩形或圓形區域)內的路段。所述導航裝置與所述區域的邊緣之間的距離可以是大約數十或數百千米，優選在50與200km之間。所述處理器可不將所述導航裝置的當前位置的預定 距離外的路段的速度曲線變為所述經更新速度曲線。通過所述處理器僅改變所述導航裝置 的預定距離內的路段的速度曲線，所需要的處理量相對於改變所有速度曲線來說減小。僅 改變所述導航裝置的預定距離內的路段的速度曲線可不影響所確定的路線的準確性，因為 所述導航裝置正與其一同行進的車輛/個人不可能在所述經更新速度曲線相關的時間期 間行進到所述預定距離外的路段。舉例來說，所述經更新速度曲線可經提供以計及因事故而導致的經過路段的平均 速度的驟降且如果在所述導航裝置受所述事故的影響的同時其仍將在那些路段上行進，那 麼所述導航裝置僅需要改變受影響路段的速度曲線。情況可能是，如果所述導航裝置在車 輛(例如，汽車)中，那麼距離所述車輛的當前位置數百千米的路段上的事故的影響將在車 輛到達這些路段之前清楚。因此，如果所述導航裝置所確定的路線用於機動化車輛，那麼所 述預定距離可以是大約數百千米，舉例來說，100到200km。如果所述導航裝置所確定的路 線用於非機動化車輛(例如，自行車)，那麼所述預定距離可以是大約數十千米。所述處理器可經布置以從所述導航裝置正行進的當前速度確定所述預定距離。舉 例來說，所述預定距離可以是所述導航裝置的當前速度乘以預設時間，舉例來說，一個或一 個以上的小時。所述預設時間可以是供所述交通行為在不平常事件(例如，交通事故)之 後回到正常的典型時間。或者，所述預設時間可以是(舉例來說)應用所述經更新曲線所 針對的所估計時間，所述所估計時間由所述伺服器發送到所述導航裝置。在另一實施例中，所述預定距離基於用於信號在所述導航裝置與提供所述經更新 速度曲線的伺服器之間的發射的帶寬。以此方式，可在所述地圖數據的速度曲線的準確性 與發送到所述導航裝置的數據的數量之間自動確定平衡。因此，在一個實施例中，所述導航 裝置可僅接收所述導航裝置的當前位置的預定距離內的路段的經更新速度曲線。根據本發明的第四方面，提供一種用於確定路線的導航裝置，所述導航裝置包含 無線電信收發器；存儲器，其上存儲有地圖數據；GPS接收器；及處理器，其經布置以經由無 線電信收發器將通過所述GPS接收器獲得的GPS鎖定發送到伺服器且應來自用戶的請求而 使用所述地圖數據計算可通行路線。以此方式，所述導航裝置可實時或至少偽實時地向伺服器提供GPS鎖定，以使得 伺服器可計算地圖數據的速度曲線且所述裝置可計算可通行路線。根據本發明的第五方面，提供一種含有指令的數據載體，所述指令在由伺服器的 處理器讀取時致使所述處理器根據本發明的第一方面操作，所述伺服器包含無線電信收發 器及所述處理器。根據本發明的第六方面，提供一種含有指令的數據載體，所述指令在由導航裝置 的處理器讀取時致使所述導航裝置根據本發明的第三或第四方面操作。可通行路段通常表示道路的路段，但也可表示可由車輛、個人等通行的任何其它 路徑、通道等的路段。舉例來說，可通行路段可表示路徑、河流、運河、單車路徑、拖曳路徑、 鐵路線等的路段。本文中參考與道路路段相關聯的速度數據。所屬領域的技 術人員應了解，每一道 路路段由提供地圖的地圖數據內的數據表示。在一些實施例中，表示道路路段的此種數據 可包含提供對所述速度數據的參考的識別符。舉例來說，所述參考可提供對所產生速度曲線的參考。可以查找表的形式提供此參考。在本發明的以上方面中的任一者中，所述機器可讀媒體可包含以下各項中的任一 者軟磁碟、CD R0M、DVD ROM/RAM(包括-R/-RW及+R/+RW)、硬碟驅動器、存儲器(包括USB 存儲器鍵、SD卡、Memorystick 、壓縮快閃卡等)、磁帶、任何其它形式的磁性光學存儲裝 置、所發射信號(包括網際網路下載、FTP傳送等)、電線或任何其它合適媒體。


現在將參照附圖僅以舉例的方式描述本發明的至少一個實施例，附圖中圖1是對導航裝置可使用的全球定位系統(GPS)的例示性部分的示意性圖解說 明；圖2a是用於導航裝置與伺服器之間的通信的通信系統的示意圖；圖2b是用於多個導航裝置與伺服器之間的通信的通信系統的示意圖；圖3是對圖2a的導航裝置或任何其它合適導航裝置的電子組件的示意性圖解說 明；圖4是安裝及/或銜接導航裝置的布置的示意圖；圖5是圖3的導航裝置所採用的架構堆棧的示意性表示；及圖6顯示概述用於將軌跡內的GPS鎖定與地圖匹配的實施例的流程圖。
具體實施例方式貫穿以下說明，將使用相同參考編號識別類似部件。現將特定參照可攜式導航裝置(PND)來描述本發明的實施例。然而，應記住，本發 明的教示並不限於PND，而是可普遍應用於經配置以以便攜方式執行導航軟體以便提供路 線計劃及導航功能性的任何類型的處理裝置。因此，以下在本申請案的上下文中，導航裝置 打算包含(不限於)任何類型的路線計劃及導航裝置，無論所述裝置是否體現為PND、車輛 (例如，汽車)或實際上可攜式計算資源，例如，執行路線計劃及導航軟體的可攜式個人計 算機(PC)、行動電話或個人數字助理(PDA)。此外，參照道路路段描述本發明的實施例。應認識到，本發明也可應用於其它可通 行路段，例如路徑、河流、運河、單車路徑、拖曳路徑、鐵路線等的路段。為便於參考，這些共 同稱作道路路段。從以下內容還應明了，本發明的教示甚至在以下情形中具有效用其中用戶並非 在尋求關於如何從一個點通行到另一點的指令，而僅希望被提供給定位置的視圖。在此類 情形中，用戶選定的「目的地」位置無需具有用戶希望從其處開始通行的對應開始位置，且 因此本文中對「目的地」位置或實際上對「目的地」視圖的參考不應解釋為意味著必需產生 路線、到「目的地」的行進必須發生或實際上目的地的存在需要指定對應開始位置。記住以上附帶條件，圖1的全球定位系統(GPS)等用於各種各樣的用途。一般來 說，所述GPS是基於衛星無線電的導航系統，其能夠確定連續的位置、速度、時間，且在一些 實例中為無限數目的用戶確定方向信息。以前稱作NAVSTAR，所述GPS併入有在極為精確的 軌道中繞地球運轉的多個衛星。基於這些精確軌道，GPS衛星可將其位置作為GPS數據中 繼到任何數目的接收單元。然而，應理解，可使用全球定位系統，例如GL0SNASS、歐洲伽利略定位系統、COMPASS定位系統或IRNSS (印度區域導航衛星系統)。當經特別裝備以接收GPS數據的裝置開始掃描GPS衛星信號的射頻時，實施所 述GPS系統。在從GPS衛星接收無線電信號時，所述裝置通過多種不同常規方法中的一者 確定所述衛星的精確位置。在多數實例中，所述裝置將繼續掃描信號直到其已獲取至少三 個不同衛星信號(注意，正常不會但可以使用其它三角測量技術僅通過兩個信號來確定位 置)。實施幾何三角測量後，所述接收器利用三個已知位置來確定其自身相對於衛星的二維 位置。此可以已知方式完成。另外，獲取第四衛星信號允許所述接收裝置通過相同幾何計 算以已知方式計算其三維位置。可由無限數目的用戶在連續基礎上實時更新位置及速度數 據。如圖1中所示，GPS系統100包含繞地球104在軌道上運行的多個衛星102。GPS 接收器106從所述多個衛星102中的若干個衛星接收作為擴展頻譜GPS衛星數據信號108 的GPS數據。擴展頻譜數據信號108連續從每一衛星102發射，所發射的擴展頻譜數據信 號108每一者包含數據串流，所述數據串流包括識別所述數據串流源自其的特定衛星102 的信息。GPS接收器106通常需要來自至少三個衛星102的擴展頻譜數據信號108，以便能 夠計算二維位置。接收第四擴展頻譜數據信號使得GPS接收器106能夠使用已知技術計算 三維位置。翻到圖2a，包含定位裝置(在此實施例中為GPS接收器裝置106)及無線收發器 (其包含發射器165及接收器168)的導航裝置200 (即，PND)能夠建立與電信網絡(例如， 蜂窩式網絡)的網絡硬體的數據會話。所述無線通信可以是紅外通信、射頻通信(例如，微 波頻率通信)、衛星通信等。此後，經由電信網絡，裝置200可建立與伺服器150的通信信道152 (除電信網絡 夕卜，其也可涉及其它網絡，例如網際網路)。因此，可在導航裝置200 (在其單獨及/或在車輛 中行進時，其可以是且經常是移動的)與伺服器150之間建立無線網絡連接，以為信息提供 「實時」或至少非常「最新」的網關。導航裝置200可利用導航裝置200內的「行動電話技術」(例如，嵌入的GPRS調製 解調器)，且可包括配備有必要的行動電話技術及/或天線的內部組件及/或可插入卡(例 如，訂戶身份模塊(SIM)卡)。(舉例來說)使用網際網路在導航裝置200與伺服器150之間建立網絡連接可以已 知方式完成。就此來說，可採用任何數目的適當數據通信協議，例如TCP/IP分層協議。此 夕卜，導航裝置可利用任何數目的通信標準，例如CDMA2000、GSM、IEEE 802. lla/b/c/g/n等。通信信道152並不限於特定電信通信技術。另外，通信信道152並不限於單個無 線通信技術；也就是說，信道152可包括使用各種各樣的技術的數個通信鏈路。舉例來說， 通信信道152可經調適以提供用於電、光學及/或電磁通信等以及無線通信的路徑。此外， 通信信道152可包括例如路由器、中繼器、緩衝器、發射器及接收器等中間裝置。在一個說明性布置中，通信信道152包含電話及計算機網絡。經由通信信道152發射的通信信號包括但不限於給定通信技術可需要或期望的 信號。舉例來說，所述信號可經調試以用於蜂窩式通信技術中，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)、通用包無線電服務(GPRS)等。可 經由通信信道152發射數位訊號及模擬信號兩者。這些信號可以是如通信技術可期望的經調製、加密及/或壓縮信號。除可能未圖解說明的其它組件外，伺服器150還包括處理器154，處理器154操作 地連接到存儲器156且進一步經由有線或無線連接158操作地連接到大容量數據存儲裝置 160。大容量存儲裝置160含有導航數據及地圖信息的存儲件，且還可以是與伺服器150分 離的裝置或可併入到伺服器150中。處理器154進一步操作地連接到發射器162及接收器 164，以經由通信信道152將信息發射到導航裝置200或從導航裝置200接收信息。所發送 及接收的信號可包括數據、通信及/或其它傳播信號。發射器162及接收器164可根據導 航系統200的通信設計中使用的通信需要及通信技術來選擇或設計。此外，應注意，發射器 162及接收器164的功能可組合成單個收發器。如上文提及，導航裝置200可經布置以經由通信信道152與伺服器150通信，使用 發射器166及接收器168經由通信信道152發送及接收信號及/或數據，應注意，這些裝置 可進一步用於與不同於伺服器150的裝置通信。此外，發射器166及接收器168根據導航 裝置200的通信設計中使用的通信需要及通信技術來選擇或設計，且發射器166及接收器 168的功能可如上文關於圖2a所描述組合成單個收發器。當然，導航裝置200包含其它硬 件及/或功能部件，其稍後將在本文中進一步詳細描述。存儲在伺服器存儲器156中的軟體提供用於處理器154的指令，且允許伺服器150 給導航裝置200提供服務。伺服器150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160發射到導航裝置200。伺服器150可提供的另一 服務包括使用針對期望應用程式的各種算法處理導航數據及將這些計算的結果發送到導 航裝置200。伺服器150構成可由導航裝置200經由無線信道存取的數據的遠程源。伺服器 150可包括位於區域網(LAN)、廣域網(WAN)、虛擬專用網絡(VPN)等上的網絡伺服器。可給導航裝置200提供經由信息下載來自伺服器150的信息，其可不斷地自動更 新或在用戶將導航裝置200連接到伺服器150時更新，及/或可在經由無線連接在伺服器 150與導航裝置200之間做出更恆定或更頻繁連接時更動態。對於許多動態計算，伺服器 150中的處理器154可用於處置批量處理需要，然而導航裝置200的處理器(圖2a中未顯 示)也可處置許多處理及計算，經常獨立於到伺服器150的連接。參照圖2b，伺服器150經布置以(在此實施例中)在蜂窩式電信網絡300及因特 網301上與多個導航裝置200a到200i通信。每一導航裝置200a到200i對應於參照圖2a 所描述的導航裝置200，且具有用於獲得GPS位置鎖定的GPS接收器。在此實施例中，導航 裝置200a到200i與電信網絡300的基站300a到300c通信且這些基站300a到300c隨後 經由網際網路301將從導航伺服器200a到200i接收的信號傳遞到伺服器150。同樣，伺服器 150能夠經由網際網路301及適當基站300a到300c將信號發送到導航裝置200a到200i中 的每一者。參照圖3，應注意，導航裝置200的框圖並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位於外殼(未顯示)內。導航裝置200包括處理電 路，其包含(例如)上文提及的處理器 ，處理器202耦合到輸入裝置204及顯示器裝置 (例如顯示器屏幕206)。儘管此處以單數參考輸入裝置204，但所屬領域的技術人員應了 解，輸入裝置204表示任何數目的輸入裝置，包括鍵盤裝置、語音輸入裝置、觸摸板及/或用以輸入信息的任何其它已知輸入裝置。同樣，顯示器屏幕206可包括任何類型的顯示器屏 幕，例如液晶顯示器(LCD)。在一個布置中，集成輸入裝置204的一個方面、觸摸板及顯示器屏幕206以便提供 集成輸入與顯示器裝置，包括用以實現信息輸入(經由直接輸入、菜單選擇等)與信息顯示 (通過觸摸板屏幕)兩者的觸摸墊或觸控螢幕輸入250 (圖4)，以使得用戶僅需要觸摸顯示器 屏幕206的一部分來選擇多個顯示選擇中的一者或激活多個虛擬或「軟」按鈕中的一者。就 此來說，處理器202支持與所述觸控螢幕結合操作的圖形用戶接口(GUI)。在導航裝置200中，處理器202經由連接210操作地連接到輸入裝置204且能夠 從輸入裝置204接收輸入信息，且經由相應輸出連接212操作地連接到顯示器屏幕206與 輸出裝置208中的至少一者以從其輸出信息。導航裝置200可包括輸出裝置208，例如音 頻輸出裝置(例如，揚聲器)。當輸出裝置208可為導航裝置200的用戶產生音頻信息時， 同樣應理解，輸入裝置204可包括用於接收輸入語音命令的麥克風及軟體。此外，導航裝置 200還可包括任何額外輸入裝置204及/或任何額外輸出裝置，例如音頻輸入/輸出裝置。處理器202經由連接216操作地連接到存儲器214，且進一步經調適以經由連接 220從輸入/輸出(I/O)埠 218接收信息/發送信息到輸入/輸出(I/O)埠 218，其中 I/O埠 218可連接到導航裝置200外部的I/O裝置222。外部I/O裝置222可包括但不 限於外部收聽裝置，例如耳塞式耳機。到I/O裝置222的連接可進一步是到任何其它外部 裝置(例如，用於免提操作及/或用於語音激活操作的汽車立體聲單元)的有線或無線連 接，(舉例來說)以用於連接到耳塞式耳機或頭戴式耳機及/或(舉例來說)用於連接到 行動電話，其中所述行動電話連接可用於(例如)在導航裝置200與網際網路或任何其它網 絡之間建立數據連接，及/或經由(例如)網際網路或某一其它網絡建立到伺服器的連接。導航裝置200的存儲器214包含非易失性存儲器的一部分(舉例來說，以存儲程 序代碼)及易失性存儲器的一部分(舉例來說，以在執行所述程序代碼時存儲數據)。所述 導航裝置還包含經由連接230與處理器202通信的埠 228，以允許將可移除存儲器卡(通 常稱作卡)添加到裝置200。在正描述的實施例中，所述埠經布置以允許添加SD(安全數 字)卡。在其它實施例中，所述埠可允許連接其它格式的存儲器(例如，壓縮快閃(CF) 卡、Memory Sticks 、xD存儲器卡、USB (通用串行總線)快閃驅動器、MMC (多媒體)卡、智 能媒體卡、微驅動器等)。圖3進一步圖解說明處理器202與天線/接收器224之間經由連接226的操作連 接，其中(舉例來說)天線/接收器224可以是GPS天線/接收器且因此將用作圖1的GPS 接收器106。應理解，參考編號224指定的天線及接收器出於圖解說明的目的示意性地組 合，但所述天線與接收器可以是分開定位的組件，且(舉例來說)所述天線可以是GPS平板 天線或螺旋天線。當然，所屬領域的技術人員應理解，圖3中所示的電子組件由一個或一個以上電源(未顯示)以常規方式供電。此類電源可包括用於低電壓DC供電的內部電池及/或輸 入或任何其它合適布置。所屬領域的技術人員還應理解，本發明涵蓋圖3中所示的組件的 不同配置。舉例來說，圖3中所示的組件可經由有線及/或無線連接等而彼此通信。因此， 本文中所描述的導航裝置200可以是可攜式或手持式導航裝置200。另外，圖3的可攜式或手持式導航裝置200可以已知方式連接或「銜接」到車輛，例如自行車、摩託車、汽車或船隻。因此，此種導航裝置200可從所述銜接位置移除以用於 可攜式或手持式導航用途。實際上，在其它實施例中，裝置200可經布置以便可手持以允許 用戶的導航。參照圖4，導航裝置200可以是包括集成輸入與顯示器裝置206及圖2a的其它組 件(包括但不限於內部GPS接收器224、處理器202、電力供應(未顯示)、存儲器系統214 等)的單元。導航裝置200可位於臂252上，所述臂本身可使用吸盤254固定到車輛儀錶板/ 窗戶/等。此臂252是導航裝置200可銜接到的銜接站的一個實例。可通過(舉例來說) 將導航裝置200搭鎖連接到臂252來將導航裝置200銜接到或以其它方式連接到所述銜接 站的臂252。因此，導航裝置200可在臂252上旋轉。為釋放導航裝置200與所述銜接站之 間的連接，(舉例來說)可按下導航裝置200上的按鈕(未顯示)。所屬領域的技術人員熟 知用於將導航裝置200與銜接站耦合及解耦的其它同樣合適的布置。翻到圖5，處理器202與存儲器214協作以支持BIOS (基本輸入/ 輸出系統)282， 所述BIOS用作導航裝置200的功能硬體組件280與由所述裝置執行的軟體之間的接口。然 後，處理器202從存儲器214加載作業系統284，所 述作業系統提供其中應用軟體286 (實 施所描述路線計劃及導航功能性中的一些或所有功能性)可在其中運行的環境。應用軟體 286提供包括支持導航裝置的核心功能(例如，地圖觀看、路線計劃、導航功能及與其相關 聯的任何其它功能)的圖形用戶接口(GUI)的操作環境。就此來說，應用軟體286的部分 包含視圖產生模塊288。導航裝置200經布置以使得用戶可將地圖數據下載到存儲器214中或卡埠 228 中的存儲器卡中。所述地圖數據包含表示所述地圖數據所覆蓋的區域中的可通行路線的若 幹路段的多個可通行路段，所述可通行路段中的每一者具有與其相關聯的速度曲線。每一 速度曲線可包含在不同的每周重複發生時間周期經過所述路段的多個平均速度。導航裝置 200的處理器202經布置以使用所述地圖數據確定用戶請求的可通行路線且此可通行路線 可基於所述速度曲線。舉例來說，處理器202可使用所述速度曲線來確定最快路線及/或 沿所述路線的行進時間的估計。在正描述的實施例中，導航裝置的處理器202經編程以接收天線224所接收的GPS 數據且不斷地將所述GPS數據與接收所述GPS數據時的時間戳一起存儲在存儲器214內， 以構建所述導航裝置的位置的記錄。可將如此存儲的每一數據記錄視為GPS鎖定；S卩，其是 所述導航裝置的位置的鎖定且包含緯度、經度、時間戳及準確性報告。在一個實施例中，數據大致在周期性基礎上存儲，(舉例來說)所述周期是每5 秒。所屬領域的技術人員應了解，其它周期將是可行的且數據解析度與存儲器容量之間存 在平衡；即，當通過取更多樣本來增加數據的解析度時，需要更多的存儲器空間來保存所述 數據。然而，在其它實施例中，所述解析度可以是大致每1秒、10秒、15秒、20秒、30秒、45 秒、1分鐘、2. 5分鐘(或實際上，這些周期之間的任何周期)。因此，在所述裝置的存儲器 內，構建裝置200在時間點處的行蹤的記錄。在一些實施例中，可發現，所捕獲數據的質量隨周期增加而降低且雖然降級的程 度將至少部分取決於導航裝置200移動的速度，但大約15秒的周期可提供合適的上限。雖然導航裝置200通常經布置以構建其行蹤的記錄，但一些實施例針對旅程的開始或結束處的預定周期及/或距離不記錄數據。此種布置有助於保護導航裝置200的用戶 的隱私，因為其可能保護用戶的家及其它頻繁目的地的位置。舉例來說，導航裝置200可經 布置以針對旅程的大約前5分鐘及/或針對旅程的大約第一英裡不存儲數據。在其它實施例中，可不在周期性基礎上存儲GPS，而是可在預定事件發生時將其存 儲在存儲器內。舉例來說，處理器202可經編程以在所述裝置通過道路交叉點、道路路段的 改變或其它此類事件時存儲GPS數據。
此外，處理器202經布置以不斷地經由通信信道152 (包括無線蜂窩式網絡300) 將裝置200的行蹤的記錄(S卩，GPS數據及時間戳)上載到伺服器150。處理器202經布 置以在大致實時基礎上上載行蹤的記錄，但此可能無法避免地意味著數據實際上不斷地發 射(例如，每5、10、20、30、40、50秒、分鐘等或這些時間之間的任何時間)，其中所述發射之 間具有相對短的周期，且因此可更正確地將其視為偽實時。在此類偽實時實施例中，所述導 航裝置可經布置以緩衝存儲器214內及/或插入埠 228中的卡上的GPS鎖定且在已存儲 預定數目時發射這些GPS鎖定。此預定數目可以是大約20、36、100、200或其之間的任何數 目。所屬領域的技術人員應了解，所述預定數目部分由存儲器214/埠 228內的卡的大小 管控。在正描述的實施例中，行蹤的記錄包含一個或一個以上軌跡，其中每一軌跡表示 導航裝置200在24小時周期內的移動。每一 24小時經布置以與日曆上的一天一致，但在 其它實施例中不需要如此。通常，導航裝置200的用戶同意將裝置行蹤的記錄上載到伺服器150。如果不同 意，那麼不向伺服器150上載記錄。所述導航裝置本身及/或所述導航裝置所連接到的計 算機可經布置以詢問用戶其是否同意對行蹤的記錄的此種使用。伺服器150經布置以接收所述裝置的行蹤的記錄且將此記錄存儲在大容量存儲 裝置160內以供處理。因此，隨著時間流逝，大容量存儲裝置160累積已上載數據的導航裝 置200a到200i的多個行蹤記錄。從這些記錄，伺服器150經布置以產生速度曲線，如現在 所描述。如上文所論述，大容量存儲裝置160還含有地圖數據。此種地圖數據提供關於道 路路段的位置、興趣點的信息及通常在地圖上找到的其它此種信息。作為第一過程，伺服器150經布置以在地圖數據與已被接收的行蹤的記錄內含有 的GPS鎖定之間執行地圖匹配功能且關於圖6描述此種過程。可以所謂的實時方式(即， 當接收到行蹤的記錄時)執行此種地圖匹配或稍後在已從大容量存儲裝置160重新調用行 蹤的記錄之後的時間執行此種地圖匹配。為增加所述地圖匹配的準確性，如下執行行蹤的記錄的預處理。將每一 GPS軌跡 (即，GPS數據的24小時周期)劃分成一個或一個以上行程(600)，其中每一行程表示導航 裝置200的單個旅程，隨後存儲所述行程以供稍後處理。在每一行程內，拒絕從導航裝置接收的其準確性報告不足夠高的GPS鎖定(602)。 因此，在一些實施例中，如果所述準確性報告指示關於GPS鎖定來自少於三個衛星102的信 號正由導航裝置200接收時可拒絕所述鎖定。此外，當鎖定之間的所報告時間高於閾值時 修剪每一行程(604)。傳遞通過此預處理階段的每一行程以進行地圖匹配。在此背景下，被修剪的行程是其中連續GPS鎖定之間存在大於預定時間的預定時間周期的行程。因此，可推斷，車輛一直保持靜止且因此應將其視為第一行程已結束且第二 行程已開始。因此，經修剪行程變為兩個單獨行程。然而，在劃分行程之前，進行所述車輛的位置在最後兩個鎖定之間是否已改變的 檢查，因為高於GPS鎖定之間的預定時間的間隙也可因GPS信號的丟失而產生，且在此類情 形中，不劃分所述行程。在正描述的實施例中，所述預定時間是大約3分鐘。然而，所屬領 域的技術人員應了解，所述間隙可以是任何其它合適時間，例如大致是以下各項中的任一 者15秒、30秒、1分鐘、90秒、2分鐘、5分鐘、10分鐘或這些時間之間的任何時間。如下文 所論述，如果從其發送GPS鎖定的導航裝置200的平均速度低於預定閾值，那麼在一些實施 例中可在稍後處理中拒絕數據。此種實施例可以是有用的，在於其可移除與所謂的時停時 動交通(其可發生在例如碰撞等事故之後)相關的數據，此可留下更能表示穩定狀態交通 流動的剩餘數據。然後，依次進行每一行程且將所述行程內的鎖定與來自地圖數據內的地圖匹配。每一地圖包含可能沿其行進的多個道路路段，其中每一路段在所述地圖內表示為直向量。在伺服器150的處理器154上運行的程序代碼提供地圖匹配器，其經布置以步進 經過正被處理的行程中的所述或每一鎖定，直到其找到位於路段內或足夠接近於路段的鎖 定，以便假設所述鎖定已出現在所述路段上(即，其在所述路段的距離閾值內)。此閾值允 許小於100%的GPS準確性及將道路分裂成一組直向量的壓縮影響。每一行程具有比所述行程內的其它鎖定更難以與路段相關聯的初始鎖定(即，所 述行程內的第一鎖定)，因為不存在已經被識別可用於限定對路段的選擇的路段。對於此 第一鎖定，如果多個路段在閾值內(606)，那麼所述算法進行到所述行程內的下一 GPS鎖定 (即，第二鎖定)且依據所述2個鎖定之間(即，第一鎖定與第二鎖定之間)的距離基於可 能行進從那多個路段產生一組根。如果第二鎖定未產生第一鎖定的唯一候選路段，那麼所 述算法移動到所述行程內的第三鎖定且再次產生並比較可能的路線以嘗試提供第一鎖定 的唯一候選路段(608)。此過程可繼續直到已處理行程內的剩餘GPS鎖定。此種實施例的優點是，儘管孤立的任何一個第一鎖定可靠近多個路段，且不可孤 立地在這些路段之間進行區分，但可使用進一步行進(即，第二及第三鎖定)來確定第一鎖 定與其相關聯的路段的身份。因此，通過所述地圖匹配器確定行程的第一路段。一旦已針對行程識別第一路段，那麼處理其它的鎖定以便識別其它的路段。當然， 所述行程的下一鎖定可能位於與第一鎖定相同的路段內(612)。因此，處理行程的隨後鎖定(610)以確定其是否在路段的距離閾值內，且所述地 圖匹配器經布置以使所述路段與位於所述距離閾值內的鎖定中的每一者相關聯。當所述地 圖匹配器處理所述距離閾值外的鎖定時，其經布置以針對所述鎖定產生新一組候選路段。 然而，現在可添加其它限定下一路段是連接到剛剛經處理的一者的末端的一者。通過地圖 匹配器從基礎地圖數據獲得這些相鄰路段。如果所述地圖匹配器由於閾值內不存在路段或其不能夠唯一地識別單個路段而 在任何點處未能夠識別給定鎖定的從先前路段路段繼續的路段，那麼所述地圖匹配器經布 置以步進經過隨後鎖定(616)，以便進一步限定所述旅程直到其可識別是唯一匹配的路段。 也就是說，如果第η個鎖定不能夠唯一地與路段相關聯，那麼使用第η+1個路段來進一步限 定路段的識別。如果所述第η+1個鎖定未產生唯一的路段，那麼使用第η+2個鎖定。在一些實施例中，此過程可繼續進行直到識別唯一的路段或已處理關於行程的所有GPS鎖定。所述地圖匹配器經布置以嘗試唯一地識別路段；在正描述的實施例中，其不嘗試 形成連續路線，僅嘗試將路段與鎖定匹配。在其它實施例中，可期望嘗試使所述地圖匹配器 產生連續的路線。因此，在所述地圖匹配器經布置以執行的所述過程的結束，獲得導航裝置200已 在正分析的行程中沿其行進的一系列道路路段。隨後，所述地圖匹配器進一步處理這些道 路路段且從GPS鎖定指派所述路段的進入時間以及經過時間。將這些所指派時間存儲在大 容量存儲裝置160內供稍後處理。完全可針對每一道路路段存儲多個GPS鎖定。然而，不 管多少GPS鎖定是否與每一路段相關聯，使用路段的進入時間、GPS鎖定及長度(其在此實 施例中存儲在地圖數據中)來計算所述道路路段的平均速度。然後，將此平均速度存儲在 與相關所指派時間及所述路段相關聯的大容量存儲裝置160內。可將與道路路段上的交通 流動的速度相關且被指派到道路路段的信息視為所述道路路段的速度數據。伺服器150進一步經布置以在處理器154上運行求平均程序代碼以提供平均器， 所述平均器如下文所描述處理所指派的時間以從其產生一個或一個以上平均值。現在描述 此實施例中所使用的求平均過程。在所述過程的第一步驟中，平均器基於地圖上的每一道路路段的平均速度發生的 時間(例如，最後5分鐘、10分鐘、15分鐘、30分鐘或這些時間之間的任何時間)將所述平 均速度分組。在將從行程產生的平均速度分組到預定時間周期中之前，對其進行篩選以嘗試增 加數據質量。在此實施例中，如果所述平均速度落到預定範圍內，那麼僅將所述平均速度 添加到預定周期的群組。在此實施例中，所述方法排除超過最大預定閾值(其可以是大約 180km/h)的速度且此外，所述方法排除降到低於所述路段在所述預定時間周期中的平均速 度的預定量的速度(舉例來說，其可以是2km/h)。在其它實施例中，最大所準許速度可被設 定為所述道路路段的速度限制，但所屬領域的技術人員應了解，此種信息在正被處理的地 圖數據中可不準確且還應了解道路路段的速度限制實際上可不給出對交通條件的準確指示。在在所設定時間周期已過去之後的預定時間(舉例來說，緊在所設定時間周期已 過去之後)，針對每一道路路段針對所述所設定時間周期計算平均速度。存在用於計算所述 平均速度的數個選項使用簡單算術或調和平均數或計算中位數。因此，在正描述的實施例中且對於正被處理的地圖，針對所述地圖上的每一道路 路段產生最近已過去的所設定時間周期的平均速度。應進一步了解，實際上，未必所有道路 路段將具有針對每一所設定時間周期給其指派的平均速度，因為一些道路上尤其在非正常 工作時間(例如，凌晨)時很少發生頻繁穿行的情況。然而，在使用每一路段的平均速度之前，執行質量檢查。在一些實施例中，如果少 於5個值用於組成所述平均值，那麼拒絕所述平均值。其它實施例當然可使用不同值，例如 2、3、4、6、7、8、10、20或更大值或這些值之間的任何值。而且，執行對平均值的質量的進一步檢查，且對於每一平均值，將所述平均值的標 準偏差除以用於組成所述路段在所述時間周期的平均值的數據樣本的數目的平方根。如果 此計算的結果在預定閾值外，那麼再次拒絕所述平均值，從而留下所述路段在所述時間周期的間隙。可根據以下各項中的任一者實施進一步質量檢查以拒絕平均值所述數據中的偏 差是否超出預定閾值；存在超出預定閾值的多於預定數目的離群值。所屬領域的技術人員 應了解用以確保數據的質量的此類統計學技術。可將任何給定道路路段的平均值組視為所述道路路段的所測量速度曲線。所屬領域的技術人員應了解，如果道路路段的所測量速度曲線具有極少 遺漏速度 值(即，所有或至少大部分預定時間周期均具有一值)，那麼可處理所述路段且因此遮蔽所 述遺漏值。通過這些質量檢查的每一平均值被視為可信賴且經核准用於地圖數據中。伺服器 150然後經由通信信道152將這些經更新速度曲線發送到導航裝置200a到200i。在將所述經更新速度曲線發送到導航裝置200a到200i之前，伺服器150的處理 器可檢查以查看所述經更新速度曲線與導航裝置200正使用的地圖數據的當前速度曲線 如何不同。如果所述不同高於預定閾值，那麼將所述經更新速度曲線發送到所述導航裝置， 然而，如果不高於預定閾值，那麼不將所述經更新速度曲線發送到所述導航裝置。此可有助 於減少不必要的處理及對可用帶寬的利用。在另一實施例中，所述速度曲線不是在最近的所設定周期期間經過路段的平均速 度而是添加到當前速度曲線的延遲，舉例來說，當前速度曲線的平均速度減去所預測速度 差別，例如5、10、15、20km/h等。所述所預測速度差別可使用所屬領域的技術人員已知的常 規算法計算。在接收到所述經更新速度曲線時，導航裝置200將存儲在存儲器214或卡埠 228 中的存儲器卡中的地圖數據的速度曲線中的至少一些速度曲線變為所述經更新速度曲線。 以此方式，偽實時地更新所述地圖數據的速度曲線，以使得存儲在所述導航裝置上的地圖 數據給出對當前交通條件的更準確反映。如果所述導航裝置正提供針對所計算可通行路線的選路指令，那麼處理器202可 使用所述經更新速度曲線重新計算所述可通行路線。以此方式，導航裝置200可提供自動 適應於行進經過可通行路線的路段的平均速度的改變的路線。在一個實施例中，導航裝置200的處理器202不利用從伺服器150接收的所有經 更新速度曲線，而是僅改變導航裝置200的當前位置的預定距離內的路段的速度曲線。舉 例來說，在接收到經更新速度曲線時，處理器202可識別所述導航裝置的當前位置的預定 距離內的路段且將所述所識別路段中的每一者的速度曲線變為經更新速度曲線(如果針 對所述路段已接收經更新速度曲線)。落在所述預定距離外的路段的速度曲線保持不變。 所述預定距離可以是在所述導航裝置周圍的特定區域內的路段，且在導航裝置用於引導車 輛的情況下，所述預定距離可在50與200km之間。對於經調試以提供各種形式的交通(除機動車輛外，例如行走、騎腳踏車等)的可 通行路線的導航裝置，導航裝置200的處理器202可從所述導航裝置正在行進的當前速度 確定所述預定距離。舉例來說，所述預定距離可以是所述導航裝置的當前速度乘以預設時 間，舉例來說，一個或一個以上的小時。在另一實施例中，所述預定距離基於用於信號在導航裝置與提供所述經更新速度 曲線的伺服器之間的發射的帶寬。
在此實施例中，所述經更新速度曲線臨時在導航裝置200中保持達預定時間長度 (例如1小時)，其此後導航裝置200將所述速度曲線變回原始速度曲線或其它經更新速度 曲線。從最近的所設定時間周期確定的經更新速度曲線可提供對在所述所設定時間周期之 後的短周期的當前交通條件的更好表示，但情況可能是，除非接收其它經更新速度曲線，否 則原始速度曲線(其基於在若干個時間周期上而非單個時間周期上計算的平均速度)將在 相當晚的時間(例如，在所述所設定時間周期之後1、2或3個小時)給出對交通條件的更 好表示。所屬領域的技術人員應了解，經提供以執行如本文中所描述的方法的設備可包含 硬體、軟體、固件或這些中的兩者或兩者以上的任何組合。所屬領域的技術人員應了解，儘管已將術語GPS數據用於指代從GPS全球定位系統(舉例來說，如關於圖1所描述)導出的位置數據，但可以類似於如本文中所描繪的方法 的方式來處理其它位置數據。因此，術語GPS數據可由短語定位數據取代。舉例來說，此種 位置信息可從從行動電話操作導出的位置信息、在收費處路障接收的數據、從道路中所嵌 入的感應線圈獲得的數據、從車牌辨識系統獲得的數據或任何其它合適數據導出。
權利要求
一種經布置以處理GPS數據以產生地圖數據的伺服器，所述地圖數據包含表示地圖所覆蓋的區域中的可通行路線的若干路段的多個可通行路段，所述伺服器與無線電信收發器連接，所述無線電信收發器經布置以通過無線電信從多個導航裝置接收GPS鎖定且將所述所接收的GPS鎖定發送到所述伺服器，所述伺服器包含經布置以從來自所述多個導航裝置中的至少兩者的所述GPS鎖定產生每一路段的至少一個速度曲線的處理器，每一速度曲線包含行進經過所述路段的預期速度，且所述伺服器經布置以隨後致使所述收發器將所述速度曲線發送到所述導航裝置。
2.根據權利要求1所述的伺服器，其中所述速度曲線是包括所述多個導航裝置的導航 裝置行進經過所述路段的平均速度。
3.—種處理GPS數據以產生地圖數據的方法，所述地圖數據包含表示地圖所覆蓋的區 域中的可通行路線的若干路段的多個可通行路段，所述方法包含通過無線電信將來自多 個導航裝置的GPS鎖定發射到處理器；致使處理器從來自所述多個導航裝置中的至少兩者 的所述GPS鎖定產生每一路段的至少一個速度曲線，每一速度曲線包含行進經過所述路段 的預期速度；及通過無線電信將所述速度曲線發送到所述導航裝置。
4.一種用於確定跨越區域的路線的導航裝置，所述導航裝置包含無線電信收發器； 存儲器，其上存儲有地圖數據，所述地圖數據包含表示所述地圖數據所覆蓋的區域中的可 通行路線的若干路段的多個可通行路段，所述可通行路段中的至少一者具有與其相關聯的 速度曲線；及處理器，其經布置以使用所述地圖數據計算可通行路線且響應於經由所述收 發器接收的至少一個經更新速度曲線且如果所述導航裝置正提供針對所述所計算可通行 路線的選路指令，使用所述至少一個經更新速度曲線重新計算所述可通行路線。
5.根據權利要求4所述的導航裝置，其包含用於確定所述導航裝置的位置鎖定的定位 裝置，所述處理器經布置以經由所述收發器在電信網絡上將所述位置鎖定發送到伺服器， 以使得所述伺服器可識別所述導航裝置已行進的路線。
6.根據權利要求5所述的導航裝置，其中所述定位裝置是產生GPS鎖定的GPS裝置。
7.根據權利要求4到6中任一權利要求所述的導航裝置，其中所述處理器經布置以識 別所述導航裝置的當前位置的預定距離內的路段且將所述所識別路段的速度曲線變為所 述經更新速度曲線或所述經更新速度曲線中的一者。
8.根據權利要求7所述的導航裝置，其中處理器經布置以從所述導航裝置正行進的當 前速度確定所述預定距離。
9.一種用於確定路線的導航裝置，所述導航裝置包含無線電信收發器；存儲器，其上 存儲有地圖數據；GPS接收器；及處理器，其經布置以經由所述無線電信收發器將通過所述 GPS接收器獲得的GPS鎖定發送到伺服器且應來自用戶的請求而使用所述地圖數據計算可 通行路線。
10.一種含有指令的數據載體，所述指令在由伺服器的處理器讀取時致使所述處理器 根據權利要求1或權利要求2操作，所述伺服器包含無線電信收發器及所述處理器。
11.一種含有指令的數據載體，所述指令在由導航裝置的處理器讀取時致使所述導航 裝置根據權利要求4到9中任一權利要求操作。
全文摘要
本發明揭示一種經布置以處理GPS數據以產生增強的地圖數據的伺服器，且所述地圖數據包含表示地圖所覆蓋的區域中的可通行路線的若干路段的多個可通行路段，所述伺服器與無線電信收發器連接，所述無線電信收發器經布置以通過無線電信從多個導航裝置接收GPS鎖定且將所述所接收的GPS鎖定發送到所述伺服器，所述伺服器包含經布置以從來自所述多個導航裝置中的至少兩者的所述GPS鎖定產生每一路段的至少一個速度曲線的處理器，每一速度曲線包含行進經過所述路段的預期速度，且所述伺服器經布置以隨後致使所述收發器將所述速度曲線發送到所述導航裝置。
文檔編號G08G1/0967GK101836080SQ200880112931
公開日2010年9月15日 申請日期2008年10月22日 優先權日2007年10月26日
發明者伊恩·馬爾科姆·阿特金森, 彼得·米特, 拉爾夫-彼得·舍費爾, 本·呂滕, 格特·希爾布蘭迪耶, 馬丁·沃爾夫 申請人:通騰科技股份有限公司