专利名称：依据时间特性调整路径规划的导航系统及其方法
依据时间特性调整路径规划的导航系统及其方法
技朮领域
本发明是为一种路径规划的导航系统及其方法，特别是为一种依据时间限 制参数及比对目前时间，而进行路径规划的导航系统及其方法。
背景技朮
目前的车用道路导航设备大都具有道路定位功能与道路导航功能，道路定
位功能是利用全球卫星定位系统(以下简称为GPS， Global Position System) 加上惯性导航装置，接收人造卫星所传来的定位信号，实时计算车辆所在位置 坐标，并将此位置坐标与所储存的道路数据库内的道路数据做比对，进而计算 出车辆目前所行驶的道路与实际位置。
道路导航功能则是可供驾驶人设定一出发地与一 目的地，而后利用最佳路 径算法(例如Dijkstra算法)来求出两地点间最快到达的路径，泛称最佳行车 路径。之后，道路导航设备再依据此最佳行车路径及道路定位的功能，随时记 录车辆行进路径并对驾驶人提示前方路口 ，或是前方转弯路口的距离及转弯方 向等等。此外，道路导航功能亦随时间视车辆是否沿最佳行车路径行驶，若车 辆偏离原先的最佳行车路径，则依照当时车辆位置及行车方向，再计算一条指 向目的地最快到达路径作为目前修正后的最佳行车路径。
在实际的行车过程中，路径的长短往往与行车时间有着极大的出入，交通 路况的良好与否占了重要的因素，例如道路拥塞，在上下班时间一些主要的 道路，高速公路的特定路段，学校周遭在上下学的道路，甚至有些道路具有调 拨路段限制，若无将这些路段区分出来，使用者若是只知道按照最佳路径行驶， 往往会误闯不可行驶的道路，要突然改变行进路线反而容易发生意外。还有-一 些是原本就有计划的道路封锁行动，例如马拉松路跑活动，都会进行一部分道 路的封锁。
另外有些道路正在为捷运施工，道路面积縮减而且路面也会改铺临时水泥 板并不好行驶，导致行车速度也无法正常行驶；还有些是长时间的道路中断， 例如快速道路改建，铁路地下化施工等等，有着许许多多的因素是当初在建置 地图时所还未发生而无法考虑的，导致在进行路径规划时产生了一条未必是最 佳路径的建议。
虽然有些导航系统具有通信设备，可以实时接收路况中心所提供的道路信 息来进行路径规划，但是一来导航系统使用通信设备要再额外增加一笔费用， 二来若是在信号不佳的地方便无法发生作用；再者，所接收到路况信息的及时
性及正确性也是值得商榷，对于中央处理器(CPU)要不断的来接收及处理事件通
知，显然会是一个不小的负担，过多的运算常常会导致系统的当机。因此，如 何在以最少的花费来建构一个最方便且合适使用者操作的导航系统，实为一重
要的课题。
发明内容
为解决上述问题，若是可以在地图资料中即加入与时间相关的道路信息， 例如调拨路段、上下班尖峰时间易塞车路段、或者可由使用者自己设定施工路 段，在进行路径规划时则将该施工路段去除，则可规划出一条比起最佳路径还 来的快速到达的路径。
因此，本发明的主要目的在于提供一种依据时间特性调整路径规划的导航 系统及其方法，通过在导航系统中的地图数据中，依据各道路的特性新增--时 间限制参数，当路径产生模块在进行路径规划时，除了依据最短路径的方式来 规划路径外，也可参照目前时间及时间限制参数，避掉目前的时间点所无法行 驶的路线。
因此，为达上述目的，本发明所提出的一种依据时间特性调整路径规划的 导航系统，至少必须包含
GPS接收器，用以接收人造卫星所传来的定位信号；
输入模块，用以接收使用者所输入的目的地设定，以及自行输入的特殊路 段设定；
地理信息系统(GIS， Geographic Information System)数据库,用以储存 地图数据；
路径产生模块，用以根据目前坐标、目的地坐标及地图数据产生一最佳行 车路径；
比对模块，用以根据目前时间及特殊路段的限制，检査是否须进行再次规 划最佳行车路径；
中央处理器，用以控制整个导航系统的运作；及 设定数据库，用以储存使用者对各种状况所设定的特殊路段设定。 依据本发明的目的且达到上述的优点，本发明的方法包含下列步骤 当启动导航系统开始进行路径规划时，首先，接收使用者所输入的目的地 设定，并接收卫星定位信号进行最佳行车路径规划，接着判断最佳行车路径是 否有特殊路段，假如在最佳行车路径上有特殊路段，则判断特殊路段的时间限 制是否包含目前时间，假如目前的时间为位于特殊路段的时间限制内时，则将 该特殊路段标示为禁止行驶路段；将该路段排除在可规划的道路之外后，再次 进行最佳行车路径规划，完成后则在屏幕上显示规划的结果。
在本发明的另一实施例中，使用者可自行根据个别道路状态来进行设定，让地图中的特殊路段除了原本地图数据中己记录的部份，透过可由使用者自行 输入限制设定而更具弹性，而设定的方法包含下列步骤
首先进入特殊路段设定模式，然后接收使用者于显示的地图上做选择的特 殊路段的起始点设定，再接收使用者于显示的地图上做选择的特殊路段的终止 点设定，完成后再接收所设定的作用时间范围以及所要对应执行的提示动作， 最后将使用者所作的设定加以储存。
图l是本发明的系统架构图。
图2是本发明的方法流程图。
图3是本发明使用者自行增加设定的方法流程图。
图4是本发明利用使用者自行设定而进行对应处理的方法流程图。
具体实施例方式
本发明将提出一种依据时间特性调整路径规划的导航系统ioo及其方法。 在本发明的以下详细说明中，将描述多种特定的细节以便提供本发明的完整说 明。然而，对熟练者来说，并可以不需要使用该等特定细节便可以实施本发明， 或者可以借着利用替代的组件或方法来实施本发明。在其它的状况下，并不特 别详细地说明己知的方法、程序、部件、以及电路，以免不必要地混淆本发明 的重点。
请参阅图l，此为本发明的系统架构图，GPS接收器140，包含了接收天线 (GPS antenna)，用以接收人造卫星所传来的卫星定位信号，从而得知当前的日 期、时间、经纬度、行进的角度、时速及海平面高度，并将卫星定位信号转换 为国际标准丽EA0183格式的坐标数据。
输入模块190，在此是指一实体的装置，例如键盘、游戏杆、按键、遥控 器、或是触控屏幕等可供使用者作输入的装置，用以接收使用者所作设定的输 入信号，例如于地图中设定一目的地位置，或者选择设定特殊路段的起始点 坐标以及终止点坐标，设定特殊路段作用的限制时间，以及设定抵达特殊路段 时的提示动作等等。
设定数据库110则一般是指导航系统100中的内建内存，通常都为非挥发 性内存(NVRAM， Non-Volatile RAM)，由于数据储存于非挥发性内存中，并不会 在手机使用至没电、关机或是因为更换电池，导致没有电力维持数据保存的情 形，而此非挥发性内存包含了下列几种EEPR0M (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)、可抹除式只读存储器(EPROM， Erasable Programmable Read-Only Memory), 或是闪存(flash memory)如与非门闪存 (NAND Type Flash Memory)、或非门闪存(NorFlash， NOR Type Flash Memory); 用以储存使用者所作的特殊路段设定，其中设定数据库110包含起始点位置坐 标、终止点位置坐标、特殊路段作用的限制时间，以及设定抵达特殊路段时相 对应的提示动作等字段，其中提示动作包括开启大灯、减低行车速度、提示前 方为易塞车路段等。
地理信息系统(以下简称为GIS， Geographic Information System)数据库 130其内部储存有各种地图数据，此地图数据包含有一地区的道路名称、路形、 道路交会点、对应的经纬度坐标、单行道方向等属性参数，或其它相关的交通， 特别是本系统还需具备有时间特性的特殊路段设定参数字段，用以记录各个道 路特殊路段的时间限制，例如忠孝路三段在早上七点到九点为南至北的单向 行驶，如此一来便可以避免在进行路径规划时，在时间限制内误把在忠孝路三 段北至南向的路径给加入最佳行车路径之中。
路径产生模块120，用以根据GPS接收器140所传来目前的坐标数据，以及 使用者自输入模阻180所输入的目的地坐标，依最短路径的计算方式，并加入 快速道路优先以及各种限制参数等规则，进而精确的推论出最佳的行进道路路 线、行进的里程数…等数据，并由显示模块160将结果显示于导航系统100的 屏幕上。
中央处理器150，用以在导航系统100启动时，控制各该模块的运作，包含 负责在GPS接收器140将所收到的卫星定位信号转换为国际标准丽EA0183格式 的计算，以及路径产生模块120在产生最佳行车路径时，以最短路径算法推导 出最佳行车路径的计算，并在比对模块180在将设定数据库110内的设定参数 套用在地理信息系统数据库130时，由内部的定时器170提供目前的时间，以 进行判断限制条件是否生效，并在限制条件生效后，执行对应的设定动作，比 方说显示提示讯息，进行路径的重新规划，甚至可进一步控制汽车的大灯点亮 与否，降低行车速度等提示。而定时器170时间可在GPS接收器140收到人造 卫星所传来的定位信号时，根据信号内容所含的目前日期、时间，进行定时器 170的同步。
透过在地理信息系统数据库130其内部的各种地图数据新增时间特性的特 殊路段设定参数字段，路径产生模块120在进行最佳行车路径产生时，便可预 先避开将一些在固定时段无法行使的路段纳入最佳行车路径之中。请参照图2， 此为本发明的方法流程图，当导航系统100开启而开始为使用者进行路径规划 时，首先，接收使用者自输入模块190所输入的目的地设定，可透过汇入标记 方式或者是自地图数据中寻找作选择(步骤210)。
目的地设定完成后，便可由GPS接收器140接收人造卫星所传来的卫星定 位信号，由于卫星定位信号并无法直接解读，因此还需转换为国际标准醒EA0183 格式，以订出目前的位置坐标，并与使用者所设定的目的地由中央处理器150 以最短路径算法，计算出最佳行车路径规划(步骤220)。当最佳行车路径规划出
来后，还需由比对模块180读取设定数据库110的限制时间数据，判断该路径 上是否有具时间限制的特殊路段(步骤230)。
以调拨路段为例说明，假如该最佳行车路径确含有具时间限制的调拨路段，
则接着读取中央处理器150内的定时器170所提供的目前的时间，根据该目前 时间判断是否落于该调拨路段的限制时间范围内(步骤240)，倘若目前的时间落 于该调拨路段的限制时间范围内且禁止行进的方向相同时，则将该调拨路段标 示禁止行驶后(步骤250)，去除了所有禁止行驶的路段后，再次进行最佳行车路 径规划(步骤260)，规划完成后再重复步骤23(T250的处理程序，直到无禁止行 驶的路段出现在所规划的最佳行车路径，最后由显示模块160显示该最终所得 的最佳行车路径(步骤270)。
为使导航系统100的设定功能更具弹性，除了于系统中增加时间限定参数 而避免掉错误的路径规划所导致使用者因而误驶因时间限制而无法行使的路 段，另外透过使用者自行输入限制设定，而可达到因环境而可添加因时因地制 宜的设定，而设定的方法包含下列步骤
请参照图3，此为使用者自行增加设定的方法流程图。首先，使用者可进入 特殊路段设定模式(步骤310)，然后接收使用者于显示的地图上做选择的特殊路 段的起始点设定(步骤320)，以阳金公路为例，使用者可在仰德大道末端即于地 图中设定起始点标示，并于地图中的阳金公路进入金山乡地点，再接收使用者 于显示的地图上做选择的特殊路段的终止点设定(步骤330)，完成后再接收使用 者所设定的作用时间范围，比方说全天，或者是晚上6点到早上5点，以及所 要对应执行的提示动作(步骤340)，像是语音提示全天候开启大灯，或者本路段 限速60公里，甚至可自行录音如"前方路段因大雨坍方请改道行驶"的语音提 示；最后将使用者所作的设定储存于导航系统100的储存装置内(步骤350)。
完成了使用者自行输入的设定后，请参照图4，此为系统利用使用者自行设 定而进行对应处理的方法流程图。当导航系统100开启后，GPS接收器140便一 直在接收人造卫星所传来的目前定位坐标(步骤410)，比对模块180根据所接收 的目前定位坐标，比对GIS数据库130及设定数据库110内的设定数据，判断 是否己到达特殊路段的固定范围内？(步骤420)例如使用者如先前设定了在阳金 公路需全天候开大灯，则当目前的坐标已经到达仰德大道尾端时，比对模块180 便加载先前的设定，接着判断时间限制的条件(步骤430)，由于是设定为全天， 因此便进一步读取加载使用者先前所设定的执行动作(步骤440)，接着由中央处 理器150根据该对应动作的设定，驱动外围个模块执行所设定的对应动作，例 如发出一语音提示(步骤450)。
权利要求
1.一种依据时间特性调整路径规划的导航系统，其特征在于该导航系统具有一输入模块，用以接收一使用者所输入一目的地、若干笔特殊路段限制时间的设定条件，及其对应的若干个执行动作；一设定数据库，用以储存若干笔特殊路段限制时间的设定条件，及其对应的若干个执行动作；一GIS数据库，用以储存若干笔地图数据；一GPS接收器，用以接收一卫星信号并转换为一定位坐标及一当前时间；一比对模块，用以根据该当前时间及该定位坐标，判断该设定数据库有无符合的各该限制时间的设定条件；一路径产生模块，用以根据各该限制时间的设定条件及该地图数据进行一最佳行车路径的规划。
2. 根据权利要求1所述的依据时间特性调整路径规划的导航系统，其特征 在于还包含一显示模块，用以显示该最佳行车路径的规划结果。
3. 根据权利要求1所述的依据时间特性调整路径规划的导航系统，其特征在于该设定数据库的参数字段包含一起始点位置坐标， 一终止点位置坐标，--特殊路段的限制时间，及在该限制时间抵达该特殊路段时对应的各该执行动作。
4. 根据权利要求1所述的依据时间特性调整路径规划的导航系统，其特征在于各该地图数据还包含一时间特性的参数字段。
5. 根据权利要求1所述的依据时间特性调整路径规划的导航系统，其特征 在于该定位坐标为国际标准醒EA0183格式。
6. —种依据时间特性调整路径规划的方法，其特征在于该方法包含下列步骤接收一目的地设定；接收一卫星信号并转换为一定位坐标及一当前时间；根据该定位坐标及该当前时间，比对若干笔地图数据进行一最佳行车路径 规划；过滤该最佳行车路径的若干笔具时间限制参数的特殊路段； 将各该符合时间限制参数的特殊路段于各该地图数据中标示为一禁止行驶 路段；依修改后的各该地图数据再次规划一最佳行车路径。
7. 根据权利要求6所述的依据时间特性调整路径规划的方法，其特征在于该特殊路段若非于该时间限制参数为该禁止行驶路段，则无须再次规划该最佳 行车路径。
8. 根据权利要求7所述的依据时间特性调整路径规划的方法，其特征在于.-该定位坐标位于该特殊路段时，于一屏幕上显示一提示用语。
9. 根据权利要求7所述的依据时间特性调整路径规划的方法，其特征在于:该定位坐标位于该特殊路段时，发出一语音提示。
10. —种由使用者自行设定可依据时间及位置特性执行提示动作的方法，其 特征在于该方法包含下列步骤接收一特殊路段的一起始点设定； 接收该特殊路段的一终止点设定；设定该特殊路段作用的一时间限制参数及对应执行的一提示动作； 储存该设定。
11. 根据权利要求10所述由使用者自行设定的依据时间及位置特性执行提 示动作的方法，其特征在于该提示动作包含发出一语音提示。
12. 根据权利要求10所述由使用者自行设定的依据时间及位置特性执行提 示动作的方法，其特征在于该提示动作包含于一屏幕上显示一提示用语。
全文摘要
本发明揭示了一种依据时间特性调整路径规划的导航系统及其方法，是在导航系统中的地图数据中，依据各道路的特性新增一时间限制参数，当路径产生模块在进行路径规划时，除了依据最短路径的方式来规划路径外，也可参照目前时间及时间限制参数，避掉目前的时间点所无法行驶的路线。
文档编号G01C21/34GK101097137SQ20061003618
公开日2008年1月2日 申请日期2006年6月30日 优先权日2006年6月30日
发明者黄尚玮 申请人:佛山市顺德区顺达电脑厂有限公司;神达电脑股份有限公司