专利名称：基于gps导航的模拟驾驶设备及其模拟驾驶方法
技术领域：
本发明涉及GPS定位导航技术，尤其涉及基于GPS定位导航技术的模拟驾驶设备， 还涉及基于GPS定位导航技术的模拟驾驶设备模拟驾驶方法。
背景技术：
近年来，全球定位系统(Global Positioning System)以其速度快、经济便捷等优 点，在架设各种形式的控制网、变形监测及精密测量工程等诸多方面均得到了广泛地应用。 众所周知，GPS的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多 颗卫星的数据信息来确定用户接收机的具体位置。为了确知卫星所在的位置，我们需要优 化设计卫星的运行轨道，并通过各种手段不断地监测卫星的运行状态，以保证卫星在其运 行轨道上正常工作。 由此，在GPS的定位过程中，通常会出现以下几个方面的误差其一是对每个用户 接收机都有的误差，诸如卫星钟误差、星历误差、电离层误差、对流层误差等；其二是来自 于自然界中大气层上的传播延迟误差；另外，各用户接收机自身所固有的误差也会对GPS 的测量精度产生影响，诸如，内部噪声、多径信号传送误差、信道延迟等。
特别是在GPS应用之车载导航方面，上述这些误差有可能会导致汽车行驶在完全 不同的错误路径上，驾驶者无法达到预定的目的地，甚至完全失去GPS定位导航最原始的 功能。此外，现有技术中的GPS导航设备只有在用户达到指定位置时，才能够显示这个位置 所在地的地图，使用的自由度不高。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中GPS车载导航所出现的上述缺陷，本发明提 供了一种基于GPS导航的模拟驾驶设备。 本发明所述的基于GPS导航的模拟驾驶设备，当用户向设备输入一位置后，设备 将此位置作为用户的起始驾驶位置，例如，用户可以选择步行、自行车、摩托车和汽车四种 模式，并且为用户提供GPS导航的模拟服务。 本发明所述的基于GPS导航的模拟驾驶设备，当用户需要出差或旅游时，可以将 出差或旅游的目的地作为用户的起始驾驶位置，利用设备来模拟驾驶以提前熟悉目的地。
本发明所述的基于GPS导航的模拟驾驶设备，用户还可以向设备输入另一位置作 为用户的目标驾驶位置，设备根据起始驾驶位置和目标驾驶位置提供若干套行驶道路方 案，在用户选定一套方案后由设备自动地模拟驾驶至目标驾驶位置。较佳地，设备模拟驾驶 时可以控制行驶速度。较佳地，所述行驶道路方案为用户提供电子地图显示以及所有经过 的道路显示。 本发明所述设备可以包括一多功能方向盘，以增强模拟驾驶的逼真体验感。
本发明所述设备还包括3D加速器、陀螺仪和G-Sensor中的任意一种或一种以上 的组合。更加具体地，安装3D加速器的用途在于，使设备的画面更加逼真，让用户有身临其境的感觉。而陀螺仪和G-Sensor的用途在于，使设备在摆动的时候，设备可以逼真地做到 相应的画面变动。需要指出的是，以上设备都不是必须的，可以选择与设备进行搭配。
本发明的另一目的提供一种模拟驾驶方法，包括以下步骤
向模拟驾驶设备中输入起始位置； 向模拟驾驶设备中输入目标位置； 模拟驾驶设备基于起始位置和目标位置，为用户提供若干套最佳的行驶道路方 案； 用户选定一种行驶道路方案；以及 模拟驾驶设备根据选中的行驶道路，利用GPS定位导航，将用户带到预期的目标 位置。 采用本发明的模拟驾驶设备，不熟悉道路的用户，如果想要去某一个地方的时候， 可以提前切身地感受到沿途以及目的地周围的情况与特点，并随意到目的地周围行驶，以 便让用户提前熟悉、体验所述地方的各种情况，当实际到达目的地时，不使用GPS都可以随 意开车去兜风。此外，所述模拟驾驶设备还可以提前避免GPS定位误差造成的后果，让用户 足不出户就可以旅游世界各地。
图1简要地说明了 GPS定位导航系统的原理示意图； 图2示出了依据本发明的一个方面的模拟驾驶设备的一个示意性实施例的结构 框图； 图3示出了如图2所示的模拟驾驶设备在模拟驾驶模式下工作的流程示意图；
图4示出了如图2所示的模拟驾驶设备在自由驾驶模式下工作的流程示意图。
具体实施例方式
下面参照附图，对本发明的具体实施方式
作进一步的详细描述。在整个描述中，相 同的附图标记表示相同的部件。 对于术语"定位"我们并不陌生。例如，一个二维的平面坐标系主要分为直角坐标 系和极坐标系两种类型，在直角坐标系中，一组参数(x， y)就可以唯一确定一个点的位置。 同样，在极坐标系中，一组参数(P ， a)也可以完全确定点的位置。而对于GPS定位导航来 说，精确地定位用户接收机的位置，对于GPS导航的精度是至关重要的。本领域的普通技术 人员应当理解，要描述一个物体的位置，就必须要有相关联的坐标系，而位于地球表面的用 户接收机的位置是相对于地球而言的。也就是说，锁定用户接收机的位置就要选择地球坐 标系作为三维参照系。从理论上讲，一组参数(x，y，z)就能够唯一确定空间中的任意位置。
图1简要地说明了 GPS定位导航系统的原理示意图。参照图l，示出了地球直角坐 标系，其中x轴、y轴和z轴的交点与地球的质心重合，x轴指向地球赤道面与格林威治子 午圈的交点(即零经度方向)，y轴指向东经90度方向，z轴指向地球北极。运行在不同轨 道上的四颗卫星分别为卫星1、卫星2、卫星3和卫星4，分别测量它们与用户接收机间的距
离，并对所测得的数据进行分析和计算，就可以精确地确定用户接收机的位置。 图2示出了本发明的模拟驾驶设备的一个示意性实施例的结构框图。本领域的普通技术人员应当理解，图2中的模拟驾驶设备只是示意性地说明了本发明的模拟驾驶设 备，但并不只局限于图2中的示例，例如，其它类型的模拟驾驶设备可以不包括图2中的一 些部件或模块，但同样在本发明的范围之内。参照图2，模拟驾驶设备200至少具有选择 单元202，输入单元204，模拟驾驶模块206和自由驾驶模块208。本领域的普通技术人员 应当理解，模拟驾驶模块206工作在模拟驾驶设备200的模拟驾驶模式，以及自由驾驶模块 208工作在自由驾驶模式(也可称为"兜风模式")。本领域的普通技术人员还应当理解，不 论是模拟驾驶模式还是自由驾驶模式均属于模拟驾驶这一工作状态。从另一个角度来说， 模拟驾驶设备200可以只工作在模拟驾驶模式，也可以只工作在自由驾驶模式，或者也可 以工作在模拟驾驶模式或者自由驾驶模式。 较佳地，当模拟驾驶设备200工作在模拟驾驶模式或者自由驾驶模式中之一时， 选择单元202用于为模拟驾驶设备200选择一种驾驶模式。输入单元204用于上载设备图 片，此图片系由卫星从各个角度进行拍摄，且基于计算机技术与实际路况相结合的地图，接 着图像被模拟成3D效果。此外，用户自身也可以上传3D图像，所述模拟驾驶设备通过人工 筛选添加到3D图像数据库中以丰富地提供各种数据信息。 较佳地，模拟驾驶设备200还可以包括一外接设备。例如，外接设备可以是，但不 只局限于，多功能方向盘，手柄，控制面板等等。通过这些外接设备，可以让用户的驾驶操作 更加简单，更加逼真。 以下分别就模拟驾驶设备200的上述模式逐一进行详细说明。 图3示出了图2中的模拟驾驶设备在模拟驾驶模式下工作的流程示意图。参照图
3，模拟驾驶设备中的示意性的模拟驾驶方法可以包括以下步骤 步骤302，向模拟驾驶设备中输入起始位置； 步骤304，向模拟驾驶设备中输入目标位置； 步骤306，模拟驾驶设备基于起始位置和目标位置，为用户提供若干套最佳的行驶 道路方案； 步骤308，用户选定一种行驶道路方案；以及 步骤310，模拟驾驶设备根据选中的行驶道路，利用GPS定位导航，将用户带到预 期的目标位置。 较佳地，在模拟驾驶设备中内置了精密的3D加速器、陀螺仪和G-Sensor。模拟驾 驶设备通过测量出预定位置的卫星到设备接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的测量数 据计算出设备所在的位置。利用设备中内置的诸如3D加速器、陀螺仪或者G-Sensor等组 件来校正行驶方向、行驶速度和3D道路图片，从而精确地定位设备的位置。例如，预先假定 设备处在道路中，利用3D道路图片并基于卫星测距可以判断出是否在道路中，且设备结合 内置的测量仪器对位置进行校正。这样一来，校正得出的位置比没有3D道路图片校正的位 置更加精确合理。此外，由于3D道路图片显示在设备中，用户在驾驶时可以体验更加逼真 的道路。更加具体地，安装3D加速器的用途在于，使设备的画面更加逼真，让用户有身临其 境的感觉。而陀螺仪和G-Sensor的用途在于，使设备在摆动的时候，设备可以逼真地做到 相应的画面变动。本领域的普通技术人员应当理解，以上设备都不是必须的，可以选择与设 备进行搭配。 在现有技术中，GPS定位导航往往应用于真实的行驶道路中。比如，用户想自行驱车从上海去北京，只需将车载导航器中的起始位置设为上海，目标位置设为北京即可。但 是，GPS不能使用在模拟的位置中。相比之下，本发明的模拟驾驶设备可以适用于模拟驾驶 模式。当用户输入了起始位置和目标位置时，设备可根据交通状况计算出几套最佳的行驶 道路方案供用户选择，与此同时，显示出行驶距离和直线距离。在模拟驾驶过程中，模拟驾 驶设备可以控制行驶速度。 图4示出了图2中的模拟驾驶设备在自由驾驶模式下工作的流程示意图。参照图
4，模拟驾驶设备中的示意性的自由驾驶方法可以包括以下步骤 步骤402，向模拟驾驶设备输入用户预期的起始位置； 步骤404，用户自由驾驶设备； 步骤406，设备模拟GPS定位导航；以及 步骤408，设备将用户带至任意期望位置。 在自由驾驶模式下，用户只需输入起始位置，就可以从所述起始位置自由驾驶至 各个地方，同时还可了解起始位置附近的住宿、饮食和车站等信息。作为自由驾驶模式的一 个示例，对于用户出差或者旅游是相当有好处的。因为用户可以将出差或者旅游的目的地 作为模拟驾驶设备所接收的起始位置，自由驾驶到当地兜风，以提前了解所述地的人文风 情。当真正出差或旅游时，就可以畅游自如。此外，当用户在模拟驾驶设备上提前体验了目 的地的详细位置信息后，甚至在不需要GPS定位导航设备的情况下，都可以精确地在目标 位置自由兜风。 在以上描述中，依据本发明的模拟驾驶设备的一个实施例可以正常工作在模拟驾 驶模式或者自由驾驶模式。本领域的普通技术人员应当理解，模拟驾驶设备在这两种模式 之间是可以相互切换的，例如，用户可以从自由驾驶模式切换为模拟驾驶模式，也可以从模 拟驾驶模式切换为自由驾驶模式。本领域的普通技术人员应当理解，上文中的"起始位置" 和"目标位置"均是对位置的一种相对定义，起始位置和目标位置是可以互相转换的。例如， 在模拟驾驶模式中，起始位置可以作为目标位置，且目标位置可以作为起始位置。这样的变 更都没有脱离本发明的模拟驾驶设备的工作模式，因此也是在由权利要求书定义的本发明 的范围之内。本领域的普通技术人员应当理解，模拟驾驶设备还可以包括用于不同模式间 进行切换的切换模块。
采用本发明的模拟驾驶设备，至少具有下列优点 1.不熟悉道路的用户，如果想要去某一个地方的时候，可以提前切身地感受到沿
途以及目的地周围的情况与特点，并随意到目的地周围行驶，以便让用户提前熟悉、体验所
述地方的各种情况，当实际到达目的地时，不使用GPS都可以随意开车去兜风。 2.所述模拟驾驶设备还可以提前避免GPS定位误差造成的后果，让用户足不出户
就可以旅游世界各地。 上文中，参照附图描述了本发明的具体实施方式
。但是，本领域中的普通技术人员 能够理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的具体实施方式
作各 种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书所限定的范围内。
权利要求
一种基于GPS导航的模拟驾驶设备，其特征在于当用户向所述模拟驾驶设备输入一位置后，所述模拟驾驶设备将所述位置作为用户的起始驾驶位置并且为所述用户提供GPS导航的模拟服务。
2. 如权利要求l所述的模拟驾驶设备，其特征在于当用户需要出差或旅游时，可以将出差或旅游的目的地作为用户的起始驾驶位置，利用所述设备模拟驾驶以提前熟悉目的地。
3. 如权利要求1所述的模拟驾驶设备，其特征在于所述用户还可以向所述模拟设备输入另一位置作为用户的目标驾驶位置，所述模拟设备根据所述起始驾驶位置和所述目标驾驶位置提供若干套行驶道路方案，在用户选定一套方案后由所述设备自动地模拟驾驶至所述目标驾驶位置。
4. 如权利要求3所述的模拟驾驶设备，其特征在于所述设备模拟驾驶时可以控制行驶速度。
5. 如权利要求3所述的模拟驾驶设备，其特征在于所述行驶道路方案为用户提供电子地图显示。
6. 如权利要求3所述的模拟驾驶设备，其特征在于所述行驶道路方案为用户提供所有经过的道路显示。
7. 如权利要求1所述的模拟驾驶设备，其特征在于所述设备包括一多功能方向盘，以增强模拟驾驶时的逼真体验感。
8. 如权利要求7所述的模拟驾驶设备，其特征在于所述设备还包括一 3D加速器、一陀螺仪和一 G-Sensor中的任意一种或一种以上组合。
9. 一种模拟驾驶方法，包括以下步骤向模拟驾驶设备中输入起始位置；向模拟驾驶设备中输入目标位置；模拟驾驶设备基于起始位置和目标位置，为用户提供若干套最佳的行驶道路方案；用户选定一种行驶道路方案；以及模拟驾驶设备根据选中的行驶道路，利用GPS定位导航，将用户带到预期的目标位置。
全文摘要
本发明公开了一种基于GPS导航的模拟驾驶设备，其中，当用户向模拟驾驶设备输入一位置后，模拟驾驶设备将此位置作为用户的起始驾驶位置，并且为用户提供GPS导航的模拟服务。本发明提供了一种模拟驾驶方法，包括以下步骤向模拟驾驶设备中输入起始位置；向模拟驾驶设备中输入目标位置；模拟驾驶设备基于起始位置和目标位置，为用户提供若干套最佳的行驶道路方案；用户选定一种行驶道路方案；以及模拟驾驶设备根据选中的行驶道路，利用GPS定位导航，将用户带到预期的目标位置。采用本发明的模拟驾驶设备，可为不熟悉道路的用户，提前切身地感受到沿途以及目的地周围的情况与特点，还可以提前避免GPS定位误差造成的后果。
文档编号G01C21/28GK101707013SQ20091018650
公开日2010年5月12日 申请日期2009年11月18日 优先权日2009年11月18日
发明者卢强 申请人:英华达(南昌)科技有限公司