专利名称：具有自动gps精度增强的导航装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有自动位置精度增强的导航装置。而且，本发明涉及一种用于提 供导航指令的方法。
背景技术：
基于GPS (全球定位系统)的现有技术导航装置是众所周知的，且广泛用作车内导 航系统。所述基于GPS的导航装置涉及一种计算装置，其在功能上连接到外部(或内部) GPS接收器且能够确定其全球位置。此外，所述计算装置能够确定开始地址与目的地地 址之间的路线，所述地址可由计算装置的用户输入。通常，计算装置由用于从地图数据 库计算开始地址位置与目的地地址位置之间的"最佳"或"最优"路线的软件实现。"最 佳"或"最优"路线在预定准则的基础上确定，且不需要一定是最快或最短路线。导航装置通常可安装在交通工具的仪表板上，但也可形成为交通工具或汽车收音机 的机载计算机的部分。导航装置还可以是例如PDA或电话等手持系统(的部分)。通过使用从GPS接收器导出的位置信息，计算装置可用规则的间隔确定其位置且可 向用户显示交通工具的当前位置。导航装置还可包含用于存储地图数据的存储器装置和 用于显示地图数据的选定部分的显示器。而且，其可提供关于如何通过恰当的导航方向来导航所确定路线的指令，所述指令 显示在显示器上和/或产生作为来自扬声器的可听信号(例如，"在前方100m处左转")。 描绘待完成的动作的图形(例如，指示前方左转的向左箭头)可在状态条中显示，且还 可在地图本身中叠加在适用的交叉路口/转弯等上方。已知使得车内导航系统能够允许驾驶员在沿着导航系统所计算的路线驾驶汽车的 同时起始路线重新计算。这在交通工具面临施工工程或严重堵塞的情况下是有用的。还已知使得用户能够选择导航装置所部署的路线计算算法种类，例如从"正常"模 式和"快速"模式(其在最短时间内计算路线，但不会考察如正常模式那么多的替代路 线)中作出选择。还已知允许以用户定义的准则计算路线；举例来说，用户可能偏爱由装置计算风景 路线。装置软件接着将计算各种路线，并更优先考虑那些沿其路线包括最多的标记为例如风景名胜的兴趣点(称为POI)的路线。当前GPS接收器能够以有限的准确度确定全球位置。GPS接收器通常每秒以大约 10到20米的误差，或在装置处于有许多或高大建筑物的城市区域或有山的农村区域(这 两者均会隐藏卫星)时以甚至更大的误差接收位置信息。此误差由系统静态误差分量(由 天气和大气条件引起)和变动误差分量(由通信系统噪声引起)组成。由于变动的误差 分量的缘故，GPS接收器将每秒发现其自身处于变化的位置。GPS接收器的这些不准确 测量将对于使用此GPS接收器的导航装置的准确度具有直接后果。发明内容所以，需要提供具有改进准确度的导航装置。因此，根据本发明的一方面，提供一种导航装置，其包含经设置以从定位装置接收位置信息的处理器。所述处理器进一步经设置以 一一从移动检测器接收移动信息；一一使用所述移动信息确定导航装置是否静止不动，且如果确定所述装置静止不 动，则—一使用在装置静止不动的时期期间从定位装置接收的连续位置信息来计算随时 间的平均位置，且一一将所述平均位置用于导航目的。通过对连续接收的位置求平均值，处理器可改进导航装置的位置的准确度。在一实施例中，处理器经设置以一旦确定导航装置静止不动便关闭导航装置的所有 或一些功能性。这将导致导航装置节省功率。移动信息可包含交通工具速度测量装置所产生的速度信息。此速度传感器可能已经 存在于汽车中，使得不需要任何额外组件来推断汽车是否静止不动。移动信息可同样包含陀螺仪、或加速计、或相机或磁力计所产生的数据。所有这些 装置可用于确定装置且因此携载此装置的交通工具是否静止不动。本发明还涉及一种交通工具(例如汽车、自行车、船只或飞机)，其包含如上文描 述的导航装置。在本发明的另一方面中，提供一种用于使用导航装置提供导航方向的方法，所述方法包含一一从移动检测器接收移动信息；一一使用所述移动信确定导航装置是否静止不动，且如果确定导航装置静止不动，贝U—一使用在装置静止不动的时期期间从所述定位装置接收的连续位置信息来计算 随时间的平均位置，且一一将所述平均位置用于导航目的。所述方法还可包含一旦确定导航装置静止不动，便关闭导航装置的所有或一些功能性。在另一方面中，提供一种计算机程序，其在加载于计算机设置上时给予所述计算机 设置执行上文描述的方法的能力。最后，提供一种数据载体，其包含上文提及的计算机程序。
现在将参看随附示意图仅以实例方式描述本发明的实施例，其中相应的参考符号指 示相应的部分，且其中图1示意性描绘根据实施例的导航装置的示意性方框图；图2示意性描绘导航装置的示意性视图；图3展示根据实施例的包含导航装置的汽车；图4展示根据实施例的方法的流程图。
具体实施方式
图1展示导航装置10的实施例的示意性方框图，所述导航装置IO包含用于执行算术运算的处理器单元11。处理器单元11经设置以与存储指令和数据的存储器单元通信，所述存储器单元例如为硬盘12、只读存储器(ROM) 13、电可擦除可编程只读存储器 (EEPROM) 14和随机存取存储器(RAM) 15。存储器单元可包含地图数据。此地图数 据可为二维地图数据(纬度和经度)，但还可包含第三纬数(高度)。地图数据可进一步 包含额外信息，例如关于加油站/加气站、兴趣点的信息。地图数据还可包含关于沿着道 路的建筑物和物体的形状的信息。处理器单元11还可经设置以与一个或一个以上输入装置通信，所述输入装置例如 为键盘16和鼠标17。键盘16可例如为虚拟键盘，其提供在作为触摸屏的显示器18上。 处理器单元11可进一步经设置以与一个或一个以上输出装置(例如显示器18、扬声器 24)通信且与一个或一个以上读取单元19通信以读取例如软盘20或CD ROM 21。显示 器18可为常规的计算机显示器(例如，LCD)，或可为投射型显示器，例如用于将仪表数据投射到汽车挡风玻璃或挡风板上的抬头型显示器。显示器18还可为经设置以充当 触摸屏的显示器，其允许用户通过用手指触摸显示器18来输入指令和/或信息。扬声器24可形成作为导航装置10的部分。在导航装置10用作车内导航装置的情 况下，导航装置IO可使用汽车收音机、机载计算机等的扬声器。处理器单元11可进一步经设置以与定位装置23 (例如GPS接收器)通信，所述定 位装置23提供关于导航装置10的位置的信息。根据此实施例，定位装置23是基于GPS 的定位装置23。然而，将了解，导航装置IO可实施任何种类的定位感测技术，且不限 于GPS。其可因此使用例如欧洲伽利略系统等其它种类的GNSS (全球导航卫星系统) 来实施。同样，其不限于基于卫星的位置/速度系统，但可同样使用基于地面的信标或使 得所述装置能够确定其地理位置的任何其它种类的系统来部署。然而，应了解，可提供所属领域的技术人员己知的更多和/或其它存储器单元、输入 装置和读取装置。此外，其中一者或一者以上可在物理上定位成远离处理器单元11 (如 果需要的话)。处理器单元11被展示为一个方框，然而其可包含并行运作或由一个主处 理器控制的若干处理单元，所述处理单元可定位成彼此远离，如所属领域的技术人员已 知的。导航装置IO被展示为计算机系统，但可为具有模拟和/或数字和/或软件技术的任何 信号处理系统，其经设置以执行本文论述的功能。将了解，虽然导航装置IO在图1中 展示为多个组件，但导航装置IO可形成为单个装置。导航装置IO可使用导航软件，例如来自汤姆汤姆有限公司(TomTomB.V.)的称为 "导航仪"的导航软件。"导航仪"软件可在触摸屏(即，铁笔控制)袖珍PC供电的PDA 装置(例如康柏iPaq)以及具有一体式GPS接收器23的装置上运行。经组合的PDA和 GPS接收器系统经设计以用作交通工具内的导航系统。实施例还可在导航装置10的任 何其它设置中实施，例如具有一体式GPS接收器/计算机/显示器的装置或经设计以用于 非交通工具使用(例如，用于步行者)或除汽车以外的交通工具(例如，飞机)的设置。图2描绘如上文描述的导航装置10的起作用的显示器18的实例。"导航仪"软件当在导航装置IO上运行时致使导航装置IO在显示器18上显示正常 导航模式屏幕，如图2所示。此视图可使用文本、符号、语音引导和移动地图的组合来 提供驾驶指令。关键用户界面要素为如下三维地图占据大部分屏幕。请注意，地图也 可展示为二维地图。地图展示导航装置IO的位置和其直接周围环境，其以导航装置IO正在移动的方向 总是"向上"的方式旋转。延伸穿过屏幕的底部四分之一的可以是状态条2。导航装置IO的当前位置(导航装置IO本身使用常规的GPS位置测定来确定)和其定向(从其行 进方向推断)由位置箭头3描绘。装置所计算的路线4 (使用存储在存储器装置11、 12、 13、 14、 15中应用于存储在存储器装置11、 12、 13、 14、 15中的地图数据库中的地图 数据的路线计算算法)被展示为颜色加深的路线。在路线4上，所有主要动作(例如， 拐角、十字路口、环形路等转弯)均由上覆在路线4上的箭头5示意性描绘。状态条2 还在其左侧处包括描绘下一动作(此处，右转)的示意性图标6。状态条2还展示到下 一动作的距离(即，所述右转一一此处，距离为l卯米)，其从装置所计算的整个路线 的数据库(即，定义待采取的路线的所有道路和相关动作的列表)中提取。状态条2还 展示当前道路的名称8、估计到达前要花费的时间9 (此处，35分钟)、实际估计到达时 间28 (4:50pm)和到目的地的距离29 (31.6 Km)。状态条2可进一步展示额外信息， 例如以移动电话式信号强度指示符展示GPS信号强度。如上文已经提到的，导航装置IO可包含输入装置(例如触摸屏)，其允许用户调用 导航菜单(未图示)。可从这个菜单起始或控制其它导航功能。允许从本身非常容易调 用的菜单屏幕(例如，从地图显示到菜单屏幕相差一个步骤)选择导航功能大大简化了 用户交互并使得其更快且更容易。导航菜单包括用于使用户输入目的地的选项。除了一体式GPS接收器23或来自外部GPS接收器的GPS数据馈入外，导航装置 IO本身的实际物理结构可基本上与任何常规手持式计算机没有不同之处。因此，存储器 装置12、 13、 14、 15存储路线计算算法、地图数据库和用户界面软件；处理器单元12 解译并处理用户输入(例如，使用触摸屏输入开始地址和目的地地址以及所有其它控制 输入)，且部署路线计算算法来计算最优路线。"最优"可指代例如最短时间或最短距离 或某些其它用户相关因数等准则。更具体地说，用户使用所提供的输入装置(例如触摸屏18、键盘16等)将其所需 要的目的地输入到在导航装置10上运行的导航软件中。用户接着选择计算行迸路线的 方式提供各种模式，例如"快速"模式，其非常迅速地计算路线，但路线可能不是最 短的；"完全"模式，其查看所有可能路线并定位最短路线，但花费较长时间来计算等。 其它选项也是可能的，其中用户定义风景路线一一例如，穿过最多的标记为出众的美景 的POI (兴趣点)或穿过最多的孩子可能感兴趣的POI或使用最少交叉路口等。导航装置10可进一步包含输入-输出装置25，其允许导航装置10经由网络27与远 程系统(例如其它导航装置10、个人计算机、服务器等)通信。网络27可为任何类型 的网络27，例如LAN、 WAN、蓝牙、因特网、内部网等。通信可以是有线的或无线的。 无线通信链路可例如使用RF信号(射频)和RF网络。道路本身在作为在导航装置IO上运行的导航软件的部分(或以另外方式由其存取) 的地图数据库中描述为线一一即，向量(例如，道路的起点、终点、方向，其中整个道 路由几百个此类区段组成，每一区段由起点/终点方向参数独特地定义)。于是，地图是 一组此类道路向量，加上兴趣点(POI)，加上道路名称，加上其它地理特征，如公园边 界、河流边界等，所有这些均按照向量定义。所有地图特征(例如，道路向量、POI等) 均在对应于GPS坐标系统或与GPS坐标系统相关的坐标系统中定义，从而使得能够将 通过GPS系统确定的装置位置定位到地图中所展示的有关道路上。路线计算使用作为导航软件的一部分的复杂算法。应用所述算法来对大量可能的不 同路线计分。导航软件接着对照用户定义的准则(或装置默认值)来对其进行评估，所 述准则例如为完整模式扫描、具有风景路线、经过博物馆和没有超速相机。接着由处理 器单元11计算最满足所定义准则的路线，并接着将其作为一系列向量、道路名称和待 在向量终点处完成的动作(例如，对应于沿着所述路线的每一道路的预定距离，例如在 100米之后左转到街道x中)存储在存储器装置12、 13、 14、 15中的数据库中。当前导航装置使用例如GPS卫星来确定装置的位置。由于这些定位系统中存在噪声 的缘故，导航装置具有有限的准确度。图1展示本发明的实施例，其中导航装置IO的处理器11经设置以从专门的移动检 测器30接收移动信息。根据本发明，处理器ll经设置以使用所述移动信息确定导航装 置11 (且因此其所固定到的交通工具)是否静止不动，且如果确定装置IO静止不动， 则使用在所述装置静止不动的时期期间从定位装置23 (例如GPS接收器23)接收的连 续位置信息来计算随时间的平均位置，并将所述平均位置用于导航目的。请注意，可能 已经仅使用两个位置计算平均值。没有必要为了改进准确度而使用整个时期。如果例如使用GPS接收器23来确定导航装置10的位置，则处理器II以大约10 米的准确度接收位置信息。处理器11经设置以从移动检测器30接收移动信息。移动信 息可包含汽车的速度值，而且还可包含设置在导航装置10之中或之上的陀螺仪的定向 值。处理器11经设置以使用此移动信息以便确定导航装置是否静止不动。可例如将移 动值(或在陀螺仪的情况下是移动值的差值)与阈值进行比较，若低于阈值则可推断出 不存在移动。如果处理器11确定装置IO静止不动，则处理器11将开始用以改进当前 位置准确度的程序。在导航装置10静止不动的时期期间，处理器11将从GPS接收器 23接收随时间的若干位置值。处理器11接着将计算随时间的平均位置。此平均位置通 常比GPS系统所确定的一个特定测量位置准确。处理器11接着将此较准确的位置用于 导航目的。所述较准确的位置可例如用于校正上次使用的位置。所述较准确的位置可例9如用于更新屏幕18上的地图或用于重新计算路线。这可能在例如装备有此导航装置的 汽车处于交叉路口时尤其具有重要意义。在此情况下，已知的导航装置可能拿不准所述 汽车在哪条道路上。当作出错误假设时，已知的导航装置将会把汽车导航到错误的方向。 本发明的装置具有大约4到6米的改进准确度，视平均时间而定。有技术的读者将明白， 导航装置静止不动的时间越长，平均时间也就越长，也就有越多的位置用于计算平均值， 所计算的位置也将越精确。请注意，可过滤掉某些非正常值(即，明显的测量错误)， 且优选地不将所述非正常值用于计算平均位置。在第二主要实施例中，处理器11经设置以在一旦确定静止不动时便进入休眠模式。 在休眠模式中，处理器可关闭导航装置10的除接收来自移动检测器30的移动信息以外 的所有或一些功能性。在休眠模式中，可将处理器11的处理频率调低，以消耗较少能 量。还可在休眠模式期间不关闭GPS接收器23而是继续测量其位置，且处理器11如上 文描述那样继续求平均值程序。可在休眠模式期间降低GPS测量的频率以便节省功率。 处理器11可在从GPS接收器接收到的每个GPS位置暂时苏醒、处理此数据、且回到休 眠状态。如果在休眠模式期间，处理器ll接收到超过预定阈值的移动值，则处理器ll将切 换回到正常导航模式。在正常导航模式中，导航装置IO将在屏幕18上显示信息且/或其 将借助于声音将导航消息给予用户。移动检测器30可设置在导航装置11的外壳内部或其可位于装置11的外部。在任 何情况下，移动检测器30均经设置以与导航装置IO的处理器11通信。处理器ll与移 动检测器30之间的通信可为有线的或无线的(使用蓝牙、WiFi、红外等)。移动检测器 30可例如包含速度传感器30、陀螺仪30、加速计30，或其可包含这些传感器的组合。 速度传感器30可为交通工具的轮速检测器，其经设置以测量交通工具的速度。在此情 况下，假设导航装置和交通工具具有相同的速度。陀螺仪30是经设置以非常准确地检 测导航装置10的定向变化的装置。加速计30尤其可用于检测导航装置10的加速和/或 方向变化。移动检测器30还可包含相机30,其结合处理器ll而经设置以使用技术人员 将知道的模式比较软件来检测移动。通过此模式比较软件，处理器11能够确定导航装 置10是否静止不动。在又一实施例中，移动检测器30包含磁力计。所述磁力计经设置 以测量地面上的磁场线变化，且不需要任何其它外部信息来检测运动。与GPS装置相反，上文描述的移动检测器23不需要来自外部噪声系统(例如GPS 卫星或欧洲对地静止导航重叠服务(EGNOS)、伽利略系统)的输入。这意味着其可用 于确定例如汽车静止不动，使得处理器11可开始求平均值以便增强位置的准确度。本发明还涉及一种交通工具40 (例如汽车)，其包含上文描述的导航装置10，见图 3。在一实施例中，汽车40包含速度传感器30，其经设置以测量汽车40的速度。图4展示指示根据本发明实施例的方法的实例的流程图。所述方法在步骤401处开 始，其中例如用户打开导航装置10。接下来，在步骤402中，装置10从用户接收目标 位置。在步骤403中，装置10将从GPS接收器23读取位置信息。在下一步骤404中使 用此位置信息，其中可执行所有种类的导航功能，例如向用户给予指令或显示所推荐路 线的部分。接着，在步骤405中，处理器11从移动检测器30读取其输入。如果检测到 移动(见测试406)，则方法去往步骤403且装置IO将接收下一位置信息。然而，如果 在测试406中推断出装置IO不移动，那么随后进行步骤407，其中装置IO将从GPS接 收器23接收下一位置信息。由于GPS系统中的噪声，此下一位置信息将略微不同于先 前位置信息，即使装置静止不动也是如此。连同先前位置信息一起使用所述下一位置信 息(见步骤408)来计算平均位置。多半时间，此平均位置比GPS系统所确定的仅单个 位置准确。所述平均位置用于步骤404，其中装置向用户给予导航信息。尽管上文已经描述了本发明的具体实施例，但将了解，本发明可以除如描述的方式 以外的其它方式来实践。举例来说，本发明可采取含有描述如上文揭示的方法的一个或 一个以上机器可读指令序列的计算机程序或其中存储有所述计算机程序的数据存储媒 体(例如，半导体存储器、磁盘或光盘)的形式。所属领域的技术人员将了解，所有软 件组件也可形成为硬件组件。以上描述内容意图为说明性的而非限制性的。因此，所属领域的技术人员将明白， 可在不脱离所附权利要求书的范围的情况下对所描述的发明作出多种修改。
权利要求
1.一种导航装置(10)，其包含经设置以从定位装置(23)接收位置信息的处理器(11)，所述处理器(11)进一步经设置以从移动检测器(30)接收移动信息；使用所述移动信息确定所述导航装置(10)是否静止不动，且如果确定所述导航装置(10)静止不动，则使用在所述导航装置(10)静止不动的时期期间从所述定位装置(23)接收的连续位置信息来计算随时间的平均位置，且将所述平均位置用于导航目的。
2. 根据权利要求l所述的导航装置，其中所述处理器(11)经设置以在一旦确定所述 导航装置(10)静止不动时便关闭所述导航装置(10)的所有或一些功能性。
3. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的导航装置，其中所述移动信息包含交通工 具速度测量装置(30)所产生的速度信息。
4. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的导航装置，其中所述移动信息包含陀螺仪 所产生的数据。
5. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的导航装置，其中所述移动信息包含加速计 所产生的数据。
6. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的导航装置，其中所述移动信息包含相机所 产生的数据。
7. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的导航装置，其中所述移动信息包含磁力计 所产生的数据。
8. —种交通工具，其包含根据前述权利要求中任一权利要求所述的导航装置(10)。
9. 一种使用导航装置(10)提供导航方向的方法，所述方法包含从移动检测器(30)接收移动信息；使用所述移动信息确定所述导航装置(10)是否静止不动，且如果确定所述导航 装置(10)静止不动，则使用在所述导航装置(10)静止不动的时期期间从所述定位装置(23)接收的 连续位置信息来计算随时间的平均位置，且将所述平均位置用于导航目的。
10. 根据权利要求9所述的方法，其中所述方法还包含一旦确定所述导航装置(10)静止不动，便关闭所述导航装置(10)的所有或一 些功能性。
11. 一种计算机程序，当其加载于计算机设置上时给予所述计算机设置执行权利要求9 或IO所述的方法的能力。
12. —种数据载体，其包含根据权利要求ll所述的计算机程序。
全文摘要
本发明涉及一种导航装置，其包含经设置以从定位装置接收位置信息的处理器。所述处理器还经设置以从移动检测器接收移动信息且使用所述移动信息确定所述装置是否静止不动。如果确定所述装置静止不动，则所述处理器使用在所述装置静止不动的时期期间从所述定位系统接收的连续位置信息来计算随时间的平均位置。将所述平均位置用于导航目的，例如向用户给予指令。通过在静止不动期间求平均值，可确定较准确的位置以用于给予更佳的指令。
文档编号G01C21/28GK101405574SQ200680054007
公开日2009年4月8日 申请日期2006年5月16日 优先权日2006年5月16日
发明者塞尔希·特卡琴科, 彼得·安德烈斯·格林, 戴维·斯特尔普斯特拉, 谢思·维塞柳斯 申请人:通腾科技股份有限公司