簡易型導航方法及系統的製作方法

2023-06-09 10:58:26 2

專利名稱：簡易型導航方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種車輛導航技術，尤指一種適用於能簡易引導一車輛到其目的地的方法及系統。
背景技術：
傳統的車用導航系統，是在每一部車輛上組設有一電子地圖，再以車載機(OBU)自動運算由出發地前往目的地的最佳路徑。然而，這需要每一部車輛必需自備有電子地圖，以及運算功能強大的車載機，成本高昂又佔空間。
美國專利US6,292,743、及US6,314,369曾揭露一種利用遠程伺服器代為運算出最佳路徑，並經無線電傳送給車載機作為導航的技術。然而，此一已知技術無線電傳送的數據包括有最佳路徑的地球經/緯度(甚或高度)座標，其中各個經/緯度座標必須事先經過度、分、秒轉換後才無線電傳送，導致傳輸數據量龐大、錯誤率偏高。尤其是，車載機接收後必須隨時(或每一至五秒一次)將車輛當時的全球定位GPS座標先經複雜的度、分、秒轉換，再與上述最佳路徑非常複雜的地球經/緯度座標進行計算比較，才能得知是否產生偏差，其運算速率慢，而且車載機仍須保持有強大功能才能進行如此複雜的運算，無法降低成本，仍非十分理想。

發明內容
本發明的主要目的在於提供一種簡易型導航方法及系統，這能提高導航運算效率，並能簡化車載機以降低成本。
本發明的另一目的在於提供一種簡易型導航方法及系統，這能減少無線電數據傳送量，並能提升無線電傳送準確率。
為達成上述目的，本發明主要技術手段採用一遠程客服中心組設一伺服器、及一電子地圖，並依下列方法以建立一簡易型導航信息(A)接收一出發地位置信息、及一目的地位置信息；(B)搜尋由出發地位置前往該目的地位置所需經過的至少一經由路徑；(C)選定一特定地理區域以至少涵蓋有該等經由路徑，以至少二邊界點界定範圍，並能依預定二維格數平均分隔成多個地理小區域，該等地理小區域分別被定義有一依照二維陣列規則編碼的二維代碼；(D)搜尋出多個經由小區域，該等經由小區域指對應於全部經由路徑的地理小區域；以及(E)建立上述簡易型導航信息，使其包含有下列數據；該至少二邊界點、預定二維格數、及依序排列的該等經由小區域的二維代碼。
本發明的簡易型導航系統是組設於一車輛上，包括有全球定位模塊、存儲裝置、處理器、及輸出裝置。上述簡易型導航信息預先儲存於存儲裝置中，處理器讀取存儲裝置中該至少二邊界點以界定出一虛擬的二維網格圖，並讀取存儲裝置中預定二維格數以將二維網格圖平均分隔成多個二維小格，並分別定義以一參照點位置、及一依照二維陣列規則排列的二維代碼。處理器並擷取全球定位模塊所算出的車輛現在位置，並計算車輛現在位置所對應的現在小格的二維代碼。處理器並能將現在小格的二維代碼比對儲存於存儲裝置中代表由一出發地位置前往一目的地位置所需經過的多個經由小格的二維代碼，並產生一引導信息，以經由輸出裝置輸出而引導車主前往目的地。
本發明車載機的處理器可以只簡單比對現在小格的二維代碼、與依序排列後的多個經由小格的二維代碼，由於其數據型態簡單、運算容易，故可提高導航運算效率，更由於本發明不必再比對複雜的經/緯度座標數據，因此可改用較簡單的處理器以降低成本。
此外，本發明客服中心無線電傳送該等經由小區域的二維代碼給車輛，不必再傳送複雜的經/緯度座標數據，因此可減少無線電數據傳送量，並能提升無線電傳送準確率。


圖1為本發明一較佳實施例的系統配置圖。
圖2為本發明一較佳實施例遠程客服中心的作動流程圖。
圖3為本發明一較佳實施例的各經由路徑。
圖4為本發明一較佳實施例中各地理小區域的二維矩陣編碼。
圖5為本發明一較佳實施例的經由路徑對應於經由小區域示意圖。
圖6為本發明一較佳實施例車載機的作動流程圖。
圖7為本發明一較佳實施例中各二維小格的二維矩陣編碼及參照點。
圖8為本發明一較佳實施例的現在小格與各經由小格位置圖。
圖9為本發明一較佳實施例的現在小格遵循各經由小格的導引箭頭示意圖。
圖10為本發明一較佳實施例的另一現在小格與各經由小格位置圖。
圖號說明11全球定位模塊 12存儲裝置13處理器14無線電通信裝置 15顯示幕 16輸入裝置3伺服器31電子地圖32無線電通信裝置A特定地理區域 Aij地理小區域Cpq現在小格D引導信息 G二維網格圖 Gij二維小格M車輛 (m，n)預定二維格數N簡易型導航信息Pc現在位置Ps出發地位置Pd目的地位置
Pe1，Pe2邊界點Rij參照點 R1，R2，R3......，R7經由路徑S客服中心 Tij經由小格 Zij經由小區域具體實施方式
圖1顯示本發明一較佳具體實施例是於遠程客服中心S組設有一伺服器3，並連結有一電子地圖31及一無線電通信裝置32。
請同時參閱圖1及圖2，本例的客服中心S先以無線電通信裝置32接收一遠方車輛M傳來的導航請求(request)，其包括有一出發地位置Ps信息、及一所欲前往的目的地位置Pd信息(步驟S11)。其中，該出發地位置Ps通常是直接取用車輛M上全球定位模塊11當時的全球定位座標作為出發點座標Ps(Xs，Ys)，亦可改由車主以輸入裝置16(例如鍵盤、觸摸顯示屏...等)自行輸入街名或交叉點名稱。目的地位置Pd通常是由車主透過無線電通信裝置32連線以語音告知客服中心S服務人員，再由服務人員代為設定出目的地座標Pd(Xd，Yd)，亦可由車主以上述輸入裝置16自行輸入。
請再一併參閱圖1，2，3，客服中心S伺服器3搜尋電子地圖31中由出發地位置Ps(Xs，Ys)前往目的地位置Pd(Xd，Yd)所需經過的多個經由路徑R1，R2，R3......，R7及其轉折點Pt1，Pt2，Pt3......Pt6(步驟S12)。
伺服器3繼由電子地圖31中選定一足以涵蓋上述全部經由路徑R1，R2，R3......，R7的特定地理區域A(geo area)(步驟S13)。圖3顯示本例特定地理區域A是由地球經/緯度平面座標是上二邊界點位置座標Pe1(Xe1，Ye1)及Pe2(Xe2，Ye2)作為一四方形區域的左下角與右上角予以界定，使得上述經由路徑R1，R2，R3......，R7的X座標值介於Xe1與Xe2之間，Y座標值介於Ye1與Ye2之間，若能一併涵蓋有出發地位置Ps(Xs，Ys)為較佳。
圖3，4並顯示，伺服器3更以一預定二維格數(m，n)將上述特定地理區域A平均分隔成m行xn列的地理小區域Aij(geo zone)，並將每一地理小區域Aij都定義有一以二維矩陣(2D matrix)規則編碼的二維代碼i，j(2D index)，其中i＝0...m，j＝0...n。該預定二維格數(m，n)是一預存於伺服器3中的預設值，為能提高無線電傳輸能力及搭配後續十六進位運算，建議以16×16(即十六進位的FF)為較佳。然而，該預定二維格數(m，n)亦可由伺服器3依實際需要自行變化，例如伺服器3預存有每一地理小區域Aij的等長邊長，並依特定地理區域A的實際長寬除以該邊長後找出整數倍數作為二維格數(m，n)。
圖5顯示伺服器3將上述經由路徑R1，R2，R3......，R7比對地理小區域Aij，以找出該等經由路徑R1，R2，R3......，R7所對應的多個經由小區域Zij(traveling zone)(步驟S14)。
伺服器3繼將上述二邊界點位置座標Pe1(Xe1，Ye1)及Pe2(Xe2，Ye2)、預定二維格數(m，n)、及依序排列的該等經由小區域Zij的二維代碼i，j予以以組合以建立一簡易型導航信息N(步驟S15)。由圖3，4，5可知，本例的簡易型導航信息N的數據型態可如下列所示N＝$$(Xe1，Ye1)，(Xe2，Ye2)，(m，n)，30，31，32，22，23，13，14，15，16，26，36，46，56，66，76，86，87，88，98，A8，B8，C9$$其中，該等經由小區域Zij的二維代碼i，j是由出發地位置Ps到目的地位置Pd的順序依序排列，反之亦可。
客服中心S隨即以無線電通信裝置32傳送上述簡易型導航信息N給遠方車輛M的無線電通信裝置14(步驟S16)。在本例中，該二無線電通信裝置32，14分別包括有一GPRS模塊俾能無線電收發信息，亦可使用其他如GSM模塊、3C模塊、傳訊機(pager)、或其他等效無線電通信模塊皆可。
請一併參閱圖1，及6，車輛M之無線電通信裝置14接收到上述簡易型導航信息N(步驟S21)，處理器13便將其先儲存於存儲裝置12中備用。
車輛M的處理器13開始由存儲裝置12中讀取上述簡易型導航信息N的二邊界點位置座標Pe1(Xe1，Ye1)及Pe2(Xe2，Ye2)，並以其為左下角及右上角邊界以還原出一如圖7的虛擬的二維網格圖G(2Dgrillwork)(步驟S22)。物理上而言，該二維網格圖G是模擬並對應於上述特定地理區域A的實際地理範圍。
圖7並顯示處理器13又讀取存儲裝置12中上述簡易型導航信息N的預定二維格數(m，n)，並據以將二維網格圖G依m行xn列平均人隔成多個二維小格Gij(2D grid)(步驟S23)，並分別定義以相同於上述二維矩陣、規則的二維代碼i，j，並以每一個二維小格Gij的左下角為參照點位置Rij(Xij，Yij)，i＝0…m，j＝0…n，其中Xij=Xe1+i(Xe2-Xe1)m]]>及Yij=Ye1+j(Ye2-Ye1)n]]>物理上而言，每一二維小格Gij是模擬並對應於上述每一地理小區域Aij的實際地理範圍。
處理器13隨時擷取全球定位模塊11的車輛M現在位置座標Pc(Xc，Yc)，並與各參照點位置Rij(Xij，Yij)比對以計算出車輛M現在位置Pc(Xc，Yc)所對應的現在小格Cpq(current grid)的二維代碼p，q(步驟S24)。本例中，假設Xc位於Xij與X(i+1)j之間，亦即Xij≤Xc＜X(i+1)j，因此以上述Xij=Xe1+i(Xe2-Xe1)m]]>代入便成為Xe1+i(Xe2-Xe1)mXcXe1+(i+1)(Xe2-Xe1)m,]]>整理後得到im(Xc-Xe1)(Xe2-Xe1)(i+1),]]>故以 取其整數值，便可求得二維代碼P；同理，另一二維代碼q亦可以 取其整數值而獲得。
以圖8為例，假設車輛M目前正由出發點Ps＝Pc(Xc，Yc)出發，因此其所對應的現在小格為C30，且其二維代碼為p＝3，q＝0(其中，二維代碼以(p，q)＝(3，0)來表示，以下皆同)。圖8更顯示上述儲存於存儲裝置12中多個二維代碼i，j所對應的由出發地Ps前往目的地Pd所需經過且依序排列的多個經由小格Tij(traveling grid)。
處理器13繼將現在小格C30的二維代碼(3，0)比對各個經由小格Tij的二維代碼i，j以產生一引導信息D(步驟S25)，並以一輸出裝置(例如顯示幕15)以輸出顯示的(步驟S26)以引導車主依序前往目的地Pd。
例如於圖8中，處理器13比對現在小格C30的二維代碼(3，0)比對各個經由小格Tij的二維代碼i，j以產生一引導信息D(步驟S25)，並以一輸出裝置(例如顯示幕15)以輸出顯示的(步驟S26)以引導車主依序前往目的地Pd。
例如於圖8中，處理器13比對現在小格C30的二維代碼(3，0)符合存儲裝置12內其中一經由小格T30的二維代碼(3，0)時，處理器13便讀取下一個經由小格T31的二維代碼(3，1)，並與現在小格C30的二維代碼(3，0)計算比較以得知下一個經由小格T31是位於現在小格C30的j＝+1(經度多一格)方向，因此便產生一指向下一個經由小格T31的箭頭符號(↑)作為引導信息D(如圖9所示)，並顯示於顯示幕15上。圖9更顯示車輛M於每一經由小格Tij時所看到的各種不同的八方向箭頭符號，因此車輛M能依序受其導引而到達目的地Pd所在的經由小格Tc9。其中，上述引導信息D亦可改以語音提醒車主，可增加駕駛安全性。
圖10顯示，倘若車輛M由T32誤入其中一二維小格G34時，處理器13是比對出現在小格Cpq(即C34)的二維代碼(3，4)不符合存儲裝置12內任一個經由小格Tij的二維代碼i，j，處理器13便立即計算現在小格Cpq(即C34)與其他剩餘經由小格Tij的差值Δij＝|i-p|+|j-q|，其中，|i-p|與|j-q|是指分別取其絕對值。處理器13將選擇其中具有最小差值Δjj、且排列順序較後較接近目的地Pd所在的經由小格Tc9者，以將其設定為下一目標小格。
例如，圖10顯示由T32以後剩餘尚未走過的經由小格依序有T22，T23，T13，T14，T15，T16，T26，T36，T46...等，其中，(1)經由小格T23與現在小格C34的差值Δ23＝1+1＝2，(2)經由小格T14與現在小格C34的差值Δ14＝2+0＝2，及(3)經由小格T36與現在小格C34的差值Δ36＝0+2＝2三者為最小值，其中又以經由小格T36排列順序較後較接近Tc9，因此處理器13優選選擇經由小格T36並將其設定為下一目標小格，並與現在小格C34的二維代碼(3，4)計算比較以得知下一個目標小格T36是位於現在小格C34的j＝+2(經度多二格)方向，因此產生一指向下一個目標小格T36的箭頭符號(↑)作為引導信息D(如圖10所示)，並顯示於顯示幕15上。
本例中，車載機(OBU)的處理器13比對現在小格Cpq及各個經由小格Tij的二維代碼p，q及i，j，皆屬十六進位的二位數字簡單比對，運算十分容易，故可提高導航運算效率，也由於本例不必比對已知複雜的經/緯度座標數據，因此可使用較簡單的處理器13以降低成本。再且，本例客服中心S只要無線電傳送各個經由小區域Zij的二維代碼i，j給車輛M，其亦為簡單的十六進位的二位數字，無須再傳送複雜的經/緯度座標數據，因此確可減少無線電數據傳送量，進而提升無線電傳送準確率。
本例為了配合全球定位衛星9所傳送的定位訊號，目前多是參考地球經/緯度平面座標系，因此各步驟均依循地球經/緯度平面座標系予以設計。當然亦可改用其它直角平面座標系，或其他角度的斜角平面座標系，甚或半徑-角度(Rθ)座標系…等均可，只要遠程客服中心S與車輛M上系統使用同一座標系即可。
本例簡易型導航信息N的二邊界點不以上述為限，亦可選用左上角及右下角，或二上角，或二下角，或三角、或四角的邊界點均可。
本例中每一地理小區域Aij及二維小格Gij的二維代碼i，j，亦可改用其他二維陣列(2D array)規則編碼。圖4中第一組二維代碼(0，0)亦可改由任一格開始以逐格遞增(或遞減)，其遞增量(或遞減量)可為2，3，4…等。而且，第一組二維代碼不以(0，0)為限，亦可改用任何其它數值開始皆可。
此外，遠程伺服器3若能一併由電子地圖31搜尋出河流、湖泊、高山、懸崖等天然障礙、或危險區域、或塞車路段(譬如本例圖3所示的湖泊區域、及其於圖10標示有斜線的對應障礙區域)，並將上述區域所在的二維代碼(i，j)隨同上述簡易型導航信息N一併無線電傳送給車輛M，促使車輛M能主動避開這些障礙區域。這對本身無精密導航裝置、只能藉由遠程導航伺服器提供簡易導航指引的車輛M而言，可避免誤入歧途及消除行車盲點，非常重要。
實際上，上述於客服中心S中運作的各個步驟，可改由服務人員以人工逐一完成，無須藉由伺服器執行，亦可達成上述功效。
上述實施例僅是為了方便說明而舉例而已，本發明所主張的權利要求自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。
權利要求
1.一種簡易型導航方法，使用於一客服中心，該客服中心組設有一電子地圖；其特徵在於，上述方法包括下列步驟(A)接收一出發地位置信息、及一目的地位置信息；(B)搜尋由該出發地位置前往該目的地位置所需經過的至少一經由路徑；(C)選定一特定地理區域以至少涵蓋有該等經由路徑，其中，該特定地理區域是以至少二位置參數予以界定其範圍，並能依一預定二維格數平均分隔成多個地理小區域，該等地理小區域分別被定義有一依照二維陣列規則編碼的二維代碼；(D)搜尋出多個經由小區域，該等經由小區域是指對應於該等經由路徑的地理小區域；以及(E)建立一簡易型導航信息，使其包含有下列數據；該至少二位置參數、該預定二維格數、及依序排列的該等經由小區域的二維代碼。
2.如權利要求1所述的導航方法，其特徵在於，步驟(C)中該至少二位置參數是指一直角平面座標是上至少二邊界點位置座標，且該特定地理區域是以該至少二邊界點位置座標為邊界予以界定，並依該直角平面座標以該預定二維格數平均分隔出該等地理小區域。
3.如權利要求1所述的導航方法，其特徵在於，該直角平面座標是指地球經/緯度平面座標系。
4.如權利要求1所述的導航方法，其特徵在於，步驟(C)中該等地理小區域的二維代碼是以二維矩陣規則編碼。
5.如權利要求1所述的導航方法，其特徵在於，步驟(E)中該簡易型導航信息的該等經由小區域的二維代碼是依該出發地位置到該目的地位置的順序依序排列。
6.如權利要求1所述的導航方法，其特徵在於，尚包括有一步驟(F)傳送該簡易型導航信息給一車輛。
7.如權利要求1所述的導航方法，其特徵在於，該客服中心是組設有一伺服器並連結至該電子地圖。
8.如權利要求1所述的導航方法，其特徵在於，該客服中心更組設有一無線電通信裝置，與一車輛無線電收發信息。
9.如權利要求8所述的導航方法，其特徵在於，該無線電通信裝置是指一GPRS模塊。
10.一種簡易型車用導航系統，組設於一車輛上，其特徵在於，包括有一全球定位模塊，能計算出該車輛的現在位置信息；一存儲裝置，儲存有一簡易型導航信息其包含有至少二位置參數、一預定二維格數、及多個依序排列的二維代碼；一處理器，能讀取該存儲裝置中的該至少二位置參數，並以其界定一虛擬的二維網格圖，該處理器並能讀取該存儲裝置中的該預定二維格數以將該二維網格圖平均分隔成多個二維小格，該等二維小格並分別被定義有一參照點位置、及一依照二維陣列規則排列的二維代碼，該處理器並能擷取該全球定位模塊中的該車輛現在位置信息，並比對該等參照點位置以計算出該車輛現在位置所對應的現在小格的二維代碼，該處理器並能將該現在小格的二維代碼比對儲存於該存儲裝置中代表由一出發地位置前往一目的地位置所需經過的多個經由小格的該等二維代碼，以產生一引導信息；以及一輸出裝置，是能輸出該引導信息。
11.如權利要求10所述的導航系統，其特徵在於，該簡易型導航信息的該等二維代碼是依該出發地位置到該目的地位置所需經過的該等經由小格的順序依序排列。
12.如權利要求10所述的導航系統，其特徵在於，該等二維小格的二維代碼是以二維矩陣規則編碼。
13.如權利要求10所述的導航系統，其特徵在於，該至少二位置參數是指一直角平面座標是上之至少二邊界點位置座標，且該處理器是以該至少二邊界點位置座標為邊界以界定出該二維網格圖，並將該二維網格圖依該直角平面座標是以該預定二維格數平均分隔出該等二維小格。
14.如權利要求13所述的導航系統，其特徵在於，該直角平面座標是指地球經/緯度平面座標系。
15.如權利要求13所述的導航系統，其特徵在於，該等邊界點位置座標有二點Pe1(Xe1，Ye1)及Pe2(Xe2，Ye2)分別定義該二維網格圖的左下角與右上角，且該等參照點位置的座標Rij(Xij，Yij)，i＝0...m，j＝0...n分別定義其對應二維小格的左下角並具有下列關係Xij=Xe1+i(Xe2-Xe1)m]]>及Yij=Ye1+j(Ye2-Ye1)n]]>且該處理器是以下列公式計算出該車輛現在位置Pe(Xc，Yc)所對應現在小格Cpq的二維代碼pq 及
16.如權利要求13所述的導航系統，其特徵在於，該處理器將該現在小格的二維代碼比對符合儲存於存儲裝置內其中一二維代碼時，該處理器便讀取下一個經由小格的二維代碼，並與該現在小格的二維代碼加以比較，並產生一由現在小格指向該下一個經由小格的箭頭符號作為該引導信息。
17.如權利要求13所述的導航系統，其特徵在於，該處理器將該現在小格Cpq的二維代碼p，q比對不符合儲存於存儲裝置內任一二維代碼時，該處理器便選擇剩餘經由小格Tij的二維代碼i，j中具有最小差值Δ者並將其設定為下一目標小格，其中Δ＝|i-p|+|j-q|，並與該現在小格Cpq的二維代碼pq加以比較，並產生一由現在小格Cpq指向該下一目標小格的箭頭符號作為該引導信息。
18.如權利要求17所述的導航系統，其特徵在於，該處理器是優先選擇剩餘經由小格的二維代碼中具有最小差值Δ、且排列順序越後越接近該目的地位置者，以將其設定為下一目標小格。
19.如權利要求10所述的導航系統，其特徵在於，更包括有一無線電通信裝置，與一遠程客服中心無線電收發數據。
20.如權利要求19所述的導航系統，其特徵在於，該無線電通信裝置是指一GPRS模塊。
全文摘要
本發明主要涉及一種簡易型導航方法及系統，該系統的遠程客服中心運算出由出發地前往目的地所需經過的經由路徑，並選定一特定地理區域以涵蓋全部經由路徑。其中該特定地理區域是以二邊界點界定其範圍，並依預定二維格數平均分隔及分別定義以二維代碼。遠程客服中心將二邊界點、預定二維格數、及由出發地到目的地依序排列的二維代碼無線電傳送給一車輛。車輛便能以二邊界點還原出一虛擬二維網格圖，並依預定二維格數平均分隔及分別定義以二維代碼。故當車輛行進中，只要簡單找出該車輛現在所在的二維代碼，並與上述依序排列的二維代碼簡單比對，便能找出導引方向。
文檔編號G01C21/26GK1530634SQ03120028
公開日2004年9月22日 申請日期2003年3月11日 優先權日2003年3月11日
發明者陳國榮, 李俊忠, 黃振宏 申請人:行毅科技股份有限公司