专利名称：硬盘系统及其程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于在车辆中控制硬盘驱动器的硬盘系统，以及用于该硬 盘系统的程序。
背景技术：
近年来，在利用地图数据显示车辆当前位置周围的地图并且通过计算 通向目的地的最佳路径来进行行驶引导的车载导航系统中，广泛地使用硬 盘驱动器作为用于存储地图数据等的存储介质。硬盘驱动器用磁头在上面涂有一层磁性材料作为存储介质的磁盘上进 行数据读写。硬盘驱动器采用的结构中，通过由于磁盘的旋转所产生的空 气粘滞度所导致的压力，使位于磁盘之上的磁头在硬盘驱动器工作期间从 磁盘上略微浮起来很小的量。因此，当硬盘驱动器在周围空气压力极其低的环境下工作时，由于浮 起磁头的空气压力减小，所以，磁盘和浮起的磁头之间的间隔可能无法维 持在适当的状态。这样一来，磁头碰撞到磁盘而使得磁盘受损的风险就很 高。因为大气压随着海拔增加而成正比地减小，所以硬盘的使用受到海拔的限制。通常，能保证硬盘驱动器在高达3000米(0.7 atm)到5000米(0.5 atm)的海拔上照样工作。因此，当假设在海拔超过了能保证硬盘驱动器操作的高海拔地区(例 如，海拔为3000米的公路或者海拔为4000到5000米的公路)使用带有硬 盘驱动器的车载导航系统时，就需要采取一些措施防止硬盘驱动器损坏。因此，为了应付这种情形，构思了一种技术，当车辆到达海拔等于或 者高于预定海拔(例如3000米)的地方时，该技术在可选择地将最初存储 在硬盘驱动器中的部分地图数据存储在外部存储
存储在外部存储器的地图数据来连续地进行路径引导(参见，例如，日本专利文献JP-A-2004-317358或其美国同族专利文献7171305)。利用这种技 术，即使在高海拔地区也可以不间断地提供路径引导服务，同时通过使硬 盘驱动器停止工作来防止硬盘驱动器损坏。为了检测出车辆到达了预定海拔，常用的结构通过用接收机接收位置 信息(例如GPS信息)来测量当前位置，并通过参考包括海拔信息的地图 数据来确认车辆是否到达预定海拔。然而，这种结构不能在无线电波由于 某种原因被屏蔽掉而不能接收到位置信息(例如GPS信息)的情况下测量 车辆的当前位置，例如，当车辆在隧道或山谷中行驶时，或者当车辆在高 耸的建筑物周围行驶时等等。在这些情况下，很难确认车辆已经到达预定 的海拔，从而由于不能停止硬盘驱动器而使得硬盘驱动器损坏。发明内容本发明正是考虑到以上情形及其他情形而设计出来的，本发明提供了 一种硬盘系统和在该系统中可执行的程序，由此，即使在位置信息不可接 收时也能可靠地使硬盘停止工作。一方面，本发明提供了一种硬盘系统操作方案，其在可以从位于车辆 之外的发射机接收位置信息的时候确定当前位置是高精度位置，在无法接 收位置信息的时候确定当前位置是低精度位置。在将当前位置确定为高精度位置的情况下，当至少由位置信息所指示 的车辆位置位于预定高海拔区域时，将车辆确j定为处于高海拔行驶状态， 当车辆位置不是位于高海拔区域时，将车辆确定为处于非高海拔行驶状态。本文所述的高海拔可被看作是，例如，超过了能保证硬盘驱动器操作 的海拔上限的海拔区域。高海拔行驶状态表示车辆行驶在高海拔区域，非 高海拔行驶状态表示车辆在高海拔区域范围之外行驶。当确定当前位置是低精度位置时，设定车辆的估计行驶范围(即，估 计范围)，并且根据高海拔区域与包括该估计行驶范围的区域之间的位置关 系，确定车辆要么处于高海拔行驶状态要么处于非高海拔行驶状态。基于自从接收到最后一条位置信息以来车辆所行驶的距离，以及根据 车辆的行驶方向和速度所估计的车辆位置，来设定本文所述的估计行驶范
围。该估计行驶范围包括在估计车辆位置期间可能产生的误差。在将当前位置确定为高海拔行驶状态时，硬盘驱动器停止工作。 在如此配置的硬盘系统中，当不能从车辆外部接收到位置信息时，基 于车辆的估计行驶范围来判断车辆是否在高海拔状态下行驶。当确定车辆 在高海拔状态下行驶时，硬盘驱动器停止工作。因为上文所述的估计行驶范围考虑到了在估计车辆位置期间产生的误 差，所以，由于考虑到了车辆位置的估计误差，就不可能无视车辆实际行 驶在高海拔区域的事实而错误地确定该车辆未行驶在高海拔区域。因此， 即使当位置信息不可接收时，硬盘驱动器也能安全地停止工作。这样，就 可以防止等于或者低于可操作大气压下限的操作所造成的硬盘驱动器损 坏。本发明的存储在存储介质中的程序用于控制计算机系统，使之充当本发明的控制单元。由程序控制的计算机系统可以构成本发明的硬盘系统中的一些部分。 上述程序具有一系列有序的指令，该程序适用于计算机系统的处理，并且将该程序经由记录介质或者通信线路，提供给图像处理设备和/或图像处理设备的用户。
通过结合附图给出的以下详细描述，本发明的特征和优点将变得显而 易见，其中图l示出了本发明一个实施例中的车载装置的配置；图2A和2B示出了坐标平面的网格以及每个网格坐标平面对应的数据；图3示出了硬盘驱动器操作的切换处理的流程图；图4示出了估计行驶范围设定方法的示意图；图5示出了在高精度位置的高海拔区域确定；图6示出了在低精度位置的高海拔区域确定。
具体实施方式
下面将参考附图，详细解释本发明的实施例。(1)总体配置车载装置1具有导航系统的功能，如图1所示，其包括用于检测车辆当前位置的位置检测装置21、硬盘驱动器(HDD) 22、用于显示诸如地 图显示图像之类的各种图像的显示单元23、用于输出诸如引导话音之类的 音频信息的语音输出装置(扬声器)24、用于让用户输入各种指令的操作 切换群25、非易失性存储器26以及控制单元27。位置检测装置21具有GPS接收机21a、陀螺仪21b以及车辆速度传感 器21c，其中，GPS接收机21a经由GPS天线从GPS卫星接收GPS信息并 且检测车辆的位置坐标和海拔，陀螺仪21b根据施加在车辆上的旋转的角 速度输出检测信号，车辆速度传感器21c输出对应于车辆速度的检测信号。 因为传感器21a-21c中分别具有不同属性的误差，所以传感器21a-21c用于 彼此互补。当GPS接收机21a不能接收GPS信息B寸，对从接收到最后一条GPS 信息的点开始的行驶轨迹进行计算，以基于陀螺仪21b的检测信号和车辆 速度传感器21c的检测信号来估计车辆的当前位置。硬盘驱动器22是存储设备，在其中集成装配有用于存储信息的硬盘、 用于向硬盘读写信息的磁头、驱动单元、控制器等等。以上所述硬盘具有 数据存储区域，其存储用于操作车载装置1的程序、用于指示地图信息的 地图数据以及其它各种类型的数据。除了用于实现导航功能所必需的道路 数据和绘图数据之外，存储在硬盘驱动器22中的地图数据还包括用于确定 高海拔区域等的网格数据。以上所述的网格数据是如下创建的。首先，如图2A中所示，将地图坐 标平面沿着纬度A方向和经度B方向分割成多个网格。如图2B中所示， 对每个区域建立用于指示对应于每个网格的区域是高海拔区域还是非高海 拔区域的数据，从而创建网格数据。网格数据把包括高海拔地区(海拔等 于或者高于5000米)的网格设为高海拔区域，把根本不包括任何高海拔地 区的网格设为非高海拔区域。显示单元23是彩色显示装置，其具有诸如液晶显示器之类的显示表面， 并且根据从控制单元27输入的视频信号，在显示表面上显示各种图像。例 如，当车辆移动时，将从硬盘驱动器22中读出的地图数据所指示的地图屏 幕显示为导航显示屏，并且在其上叠加标记，用于指示位置检测装置21所 检测的当前车辆位置、各种路标的名称、标记、符号等等，以及通向目的 地的引导路径。语音输出装置24通过语音向用户报告各种信息。这样，就可以通过显 示单元23的显示和语音输出装置24的语音输出，将包括路径引导在内的 各种引导提供给用户。操作切换群25与显示单元23集成在一起，它包括安装在显示装置屏 幕表面上的触摸板、设在显示单元23周围的机械键切换器等等。非易失性存储器26对上述网格数据以及存储在硬盘驱动器22中的部 分应用程序进行存储。当硬盘驱动器22停止工作时，可以利用非易失性存 储器26所存储的数据来执行所需的处理。控制单元27的核心部件是公知的微型计算机，其包括CPU、 ROM、 RAM、 I/O,以及用于将这些组件和其它部件耦合起来的总线。控制单元27 控制上述整个车载装置1。此外，控制单元27根据从ROM、硬盘驱动器 22、非易失性存储器26读出的应用程序和各种数据，进行有关导航的处理， 稍后描述的硬盘驱动器操作切换处理，以及其它处理。有关导航的处理包括例如地图显示处理、路径引导处理等等。地图显 示处理基于来自位置检测装置21的检测信息来计算车辆的当前位置，并且 基于存储在硬盘驱动器22中的地图数据，在显示单元23上显示当前位置 周围的地图等等。路径引导处理基于存储在硬盘驱动器22中的地图数据， 计算目的地路径，并且基于当前位置和目的地路径之间的关系来进行通向 目的地行驶引导，其中所说的目的地路径是由用户通过操作切换群25的操 作所设定的从当前位置到目的地的最佳路径。诸如Dijkstra算法的成本计算 之类的公知技术就是按照这种方式自动设定最佳路径的技术。 (2)硬盘驱动器操作的切换处理下面将参考图3，解释控制单元27所进行的硬盘驱动器操作的切换处理。当车辆的附件开关打开时车载装置1启动，于是当硬盘驱动器22开始 工作之后立即开始硬盘驱动器操作的切换处理。硬盘驱动器操作的切换处 理与上述地图显示处理、路径引导处理等
在硬盘驱动器操作的切换处理中，基于GPS信息的接收状况，首先确 认当前位置是否为"低精度位置"(步骤SIO)。这里，如果预先确定的非定 位期限(例如在本实施例中是五分钟)在接收GPS信息之后还未届满，则 将当前位置确定为"高精度位置"，如果非定位期限己经届满，则将当前位 置确定为"低精度位置"。当确定的结果是当前位置确定为"低精度位置"时(步骤S10中的"是")， 处理前进到步骤S20。另一方面，在当前位置确定为"高精度位置"时(步 骤S10中的"否")，处理前进到步骤S30。将非定位期限设为合适的时间， 以使得当GPS信息由于车辆的环境(例如高耸的建筑物、隧道、山谷等等) 而变得暂时无法接收时，不会立即发生从高精度到低精度的切换。当在步骤S10将当前位置确定为"低精度位置"时，设定车辆的估计 行驶范围(步骤S20)。如下设定车辆的估计行驶范围。首先，如图4中所 示，将接收GPS信息的点定义为参考点30。基于位置检测装置21的陀螺 仪21b和车辆速度传感器21c输出的检测信号，计算从参考点30开始的行 驶轨迹，并且估计车辆的当前位置40。以当前位置40为中心，设定方形的 估计行驶范围，其一边的长度为车辆从接收最后一条GPS信息的时候以来 行驶的距离的20% (即，从参考点30到当前位置40的长度的20%)。设 定估计行驶范围，使得该方形的每条边在位置关系上与经度方向和维度方 向基本平行。接下来，使用上述网格数据来判断车辆是否位于高海拔区域(步骤 S30)。这里，当在步骤S10确定当前位置是"高精度位置"时，如图5中 所示，判断由位置检测装置21所检测的车辆当前位置是否位于被设定为高 海拔区域的区域。另一方面，当在步骤S10确定当前位置是"低精度位置" 时，如图6中所示，判断在步骤S20中所设定的估计行驶范围是否与被设 定为高海拔区域的网格重叠。当确定即使是部分重叠时，确定车辆位于高 海拔区域。当确定车辆位于高海拔区域时(当车辆处于高海拔行驶状态时)(步骤 S30中为"是")，处理前进到步骤S40。当未确定车辆位于高海拔区域时(当 车辆处于非高海拔行驶状态时)(步骤S30中为"否")，处理前进到步骤S50。当在步骤S30确定车辆位于高海拔区域时，硬盘驱动器22停止工作(步
骤S40)。当硬盘驱动器22已经停止工作时，使硬盘驱动器22的操作继续。 在硬盘驱动器22停止工作之后，利用存储在非易失性存储器26中的各种 数据来继续车载装置1的各种处理，直到硬盘驱动器22重新开始工作为止。 随后，处理返回步骤SIO。当在步骤S30未确定车辆位于高海拔区域时，判断硬盘驱动器22是否 停止了工作，以及车辆从该车辆离开高海拔区域的时刻以来行驶的距离是 否大于高海拔偏离判定距离(步骤S50)。该车辆离开高海拔区域的时刻是 当在步骤S30确定该车辆不再"位于高海拔区域"的时刻。当确定硬盘驱动器22停止了工作并且车辆的行驶距离大于高海拔偏离 判定距离的时候(步骤S50中的"是")，硬盘驱动器22重新开始工作(步 骤S60)，随后，处理返回步骤SIO。另一方面，当硬盘驱动器22正在工作时，或者当确定车辆的行驶距离 不大于高海拔偏离判定距离的时候(步骤S50中的"否")，处理返回步骤 SIO。以上所述的高海拔偏离判定距离是在车辆在高海拔区域和非高海拔区 域之间的边界附近行驶而导致在高海拔行驶状态和非高海拔行驶状态之间频繁切换的情况下，用于防止硬盘驱动器22频繁地重复开始工作和停止工 作的裕度距离。(3) 有益效果在如上配置的车载装置1中，即使在GPS信息无法接收的情况下，也 可以通过对包括与估计相伴的误差在内的范围中的该车辆位置进行估计， 来判断车辆是否行驶在高海拔区域。因此，可以控制硬盘驱动器22的开始 和停止工作，以服务于安全性考虑，并且可安全地防止由于在大气压操作 下限之下的硬盘驱动器22操作故障。(4) 变形在以上实施例中描述了本发明。需要特别强调的是，本发明不限于以 上所述实施例，并且在不脱离本发明的技术范围的前提下可以对本发明进 行各种变形。在上述实施例中，按照所示的配置，车载装置1具有用于预先存储网 格数据等的非易失性存储器26，并且当硬盘驱动器22停止工作时，从非易 失性存储器26读出数据。然而，可以采用任何具体形式的配置，只要能在 硬盘驱动器22停止时从其读出数据即可。例如，还可以提供一种当车载装置1启动的时刻或者当车辆进入预定 区域的时刻，仅将硬盘驱动器22存储的数据中所需要的数据复制到非易失 性存储器26的配置。采用以此种方式提供的配置，非易失性存储器26就 没有必要一直保存非必需的数据，例如与车辆的当前位置相距甚远的位置 的网格数据。因此，可以使用存储容量较小的非易失性存储器26。当提供 这种配置时，可以用易失性存储器来代替非易失性存储器26。在上述实施例中，将方形估计行驶范围的一条边的长度设为在接收到 最后一条GPS信息之后车辆所行驶的距离的20X。然而，该百分比并无特 别限制意义。因为随着估计范围的一条边的长度降低，可以将车辆的位置 限制在更小的范围中，因此，如果可以降低根据陀螺仪21b和车辆速度传 感器21c所估计的车辆位置的误差，则能有效地縮短估计范围的一条边的 长度。该配置并不局限于一条边的长度随着车辆的行驶距离正比例地增加 的情况；而是，其还适用于一条边的长度随着距离的增加而阶跃增加的情 况。在上述实施例中，为举例说明的目的，将估计行驶范围描述成以估计 车辆位置为中心的方形。估计行驶范围的中心可以不同于估计车辆位置， 并且，估计行驶范围可以不同于方形。例如，参考道路数据，可将沿着道 路的范围有选择地设为估计行驶范围，并且，车辆实际上并不行驶的区域 (例如，海上区域、湖等)可以从估计行驶范围中排除出去。此外，估计 行驶范围可以是圆形，而不是方形。在上述实施例中，对网格数据的使用进行了举例说明，其中将地图上 的区域设为高海拔区域或低海拔区域。然而，也可以将区域分割得更详细。 例如，可以将在高海拔地区附近的海拔区域(例如，海拔等于或者大于3000 米并小于5000米的区域)设为准高海拔区域，当车辆进入准高海拔区域时， 可以开始设定估计行驶范围，或者可以将硬盘驱动器22的数据复制到非易 失性存储器26中。在上述实施例中，举例说明了在接收到最后一条GPS信息之后，当预 定时间届满时将当前位置确定为低精度位置的情况。当然，在接收到最后
一条GPS信息之后，也可以当车辆行驶了预定距离时将当前位置确定为低 精度位置。此外，在上述实施例中，举例说明了当车辆在离开高海拔区域后的行 驶距离大于高海拔偏离判定距离的时候使硬盘驱动器22重新开始工作的情 况。当然，也可以在离开高海拔区域之后的预定时间届满时，使硬盘驱动 器22重新开始工作。此外，在上述实施例中，示出了通过GPS接收机21a接收从GPS人造 卫星所发送的GPS信息的配置。然而，还可以采用其它任何的具体配置形 式，只要能从车辆外的发射机接收位置信息即可。例如，可以想到，可以 从安放在路边的通信设备接收位置信息。 (5)对应关系在上述实施例中，车载装置1对应于本发明的硬盘系统，GPS接收机 对应于本发明的位置信息接收单元，控制单元27对应于本发明的位置估计 单元、接收确定单元、估计行驶范围设定单元、行驶状态确定单元以及硬 盘操作切换单元。
权利要求
1、装配在车辆中的一种硬盘系统(1)，所述硬盘系统(1)包括硬盘驱动器(22)；控制单元(27)，用于控制所述硬盘驱动器(22)；位置信息接收单元(21)，从位于所述车辆外部的发射机接收位置信息，所述位置信息用于表示所述车辆的位置，其中，所述控制单元(27)包括位置估计单元，用于通过测量所述车辆的行驶方向和行驶速度来估计所述车辆的位置；接收确定单元，用于当所述位置信息接收单元(21)能够接收到位置信息时，确定当前位置是高精度位置；当所述位置信息接收单元(21)不能接收到位置信息时，确定当前位置是低精度位置；估计行驶范围设定单元，用于当所述接收确定单元确定所述当前位置是低精度位置时，基于自从所述位置信息接收单元(21)最后一次接收到位置信息以来所述车辆行驶的距离以及所述位置估计单元估计的车辆位置，设定所述车辆的估计行驶范围；行驶状态确定单元，用于确定所述车辆处于高海拔行驶状态和非高海拔行驶状态中的一种状态下；硬盘操作切换单元，用于当所述行驶状态确定单元确定所述车辆处于高海拔行驶状态下时，使所述硬盘驱动器(22)无效，其中，在所述接收确定单元确定所述当前位置是高精度位置的情况下，如果至少基于所述位置信息接收单元(21)接收的位置信息而指定的车辆位置位于预定高海拔区域，则所述行驶状态确定单元确定所述车辆处于高海拔行驶状态，如果所述车辆位置不是位于所述预定高海拔区域，则所述行驶状态确定单元确定所述车辆处于非高海拔行驶状态，其中，在所述接收确定单元确定所述当前位置是低精度位置的情况下，所述行驶状态确定单元根据所述高海拔区域与所述估计行驶范围设定单元所设定的估计行驶范围中包括的一个区域之间的位置关系，确定所述车辆处于高海拔行驶状态和非高海拔行驶状态中的一种状态下。
2、 如权利要求1所述的硬盘系统(1)，其中，在所述行驶状态确定单元确定所述车辆处于非高海拔行驶状态 而所述硬盘驱动器(22)处于无效状态之后，所述硬盘操作切换单元开始 激活所述硬盘驱动器(22)。
3、 如权利要求1或2所述的硬盘系统(1)，其中，在所述接收确定单元确定所述当前位置是低精度位置的情况下， 当包括在所述估计行驶范围中的所述区域至少部分地与所述高海拔区域重 叠时，所述行驶状态确定单元确定所述车辆处于高海拔行驶状态，当包括 在所述估计行驶范围中的所述区域与所述高海拔区域不重叠时，所述行驶 状态确定单元确定所述车辆处于非高海拔行驶状态。
4、 如权利要求1或2所述的硬盘系统(1)，其中，所述估计行驶范围设定单元把与自从所述位置信息接收单元 (21)最后一次接收到位置信息以来所述车辆行驶的距离相对应的一个区 域设为所述估计行驶范围，所述区域的中心位于所述位置估计单元所估计 的所述车辆位置。
5、 如权利要求1或2所述的硬盘系统(1)，其中，所述位置信息接收单元(21)能够接收到位置信息的情况表示 自从所述位置信息接收单元(21)最后一次接收到位置信息以来预定时期 尚未届满的情况，其中，所述位置信息接收单元(21)不能接收到位置信息的情况表示 自从所述位置信息接收单元(21)最后一次接收到位置信息以来所述预定 时期已经届满的情况。
6、 如权利要求1或2所述的硬盘系统(1)，其中，所述位置信息接收单元(21)接收GPS信息作为位置信息。
7、 一种可由计算机系统执行的指令程序，用于实现如权利要求1或2 所述的控制单元(27)的功能。
全文摘要
一种车载装置(1)，包括位置检测器(21)、硬盘驱动器(22)、显示器(23)、扬声器(24)、操作切换器(25)、非易失性存储器(26)以及控制器(27)。当确定当前车辆位置是该装置不能接收到GPS信号的低精度位置时，设定车辆的估计行驶范围，在该估计行驶范围至少部分地与高海拔区域重叠的情况下使硬盘驱动器(22)停止工作。
文档编号G01C21/26GK101398307SQ20081016102
公开日2009年4月1日 申请日期2008年9月24日 优先权日2007年9月25日
发明者田中诚, 福本基宏 申请人:株式会社电装