用于创建并且与电子设备共享导航路线的系统和方法

专利名称：用于创建并且与电子设备共享导航路线的系统和方法
技术领域：
本发明涉及例如导航设备的电子设备及类似设备。更特别地，本 发明涉及用于将例如轨迹记录之类的地理坐标转换成与例如已知公 路网的已知路径相匹配的导航路线的设备、系统及方法。
背景技术：
导航设备的用户往往希望存储其行进路径上的点的坐标。这些点
的集合通常被称为轨迹记录(track log)，并且是与铺设面包屑痕迹 来标记路径的过程相对应的电子等价物。然后，这些点可以在地图页 上被连成线显示以便形成轨迹，由此用户可以查看其已去过的地方。
很多导航设备还提供帮助用户反向导航某个轨迹以返回到起点 或是允许用户在稍后时间导航到已存储轨迹的指引。这些设备通常会 从多点轨迹记录中移除某些点，由此将轨迹简化成只具有可以通过沿 着一系列直线"路程(leg)"遍历的较少数量的点。这些路程可以由设 备显示，以便沿着轨迹来帮助指引用户。
虽然这种轨迹记录特征非常普及，但它不能始终为用户提供足够 的导航帮助。例如，现有导航设备只提供了点到点导航，其中设备是 指引用户朝着轨迹记录中的下一个点前进的。所述设备并未尝试向用 户指示如何实际沿着所显示轨迹的直线路程行进，相反，它只提供行 进的粗略方向和距离。因此，在尝试沿着某个轨迹行进时，查看所述 轨迹的人必须确定所要选取的最佳公路、道路或其他路径。在驾驶车 辆时，由于必须在以较高速度驾驶的同时做出导航决定，因此，这个 任务非常困难。

发明内容
相应地，本发明涉及一种用于将例如轨迹记录之类的地理坐标系 列转换成与已知路径(例如已知公路网)相匹配的导航路线的设备、 系统和方法。在示例性的实施例中，本发明可以在电子设备内部实施， 所述电子设备例如是便携式电子设备、车栽导航系统等等。电子设备
的一个实施例包括位置确定组件，例如GPS接收机；显示器；以 及与GPS接收机和显示器相耦合的处理系统。GPS接收机从多个GPS 卫星接收卫星信号，并且根据卫星信号来确定位置信息。例如，GPS 接收机可以确定与沿设备的用户行进路径上的点相对应的轨迹记录 或其他地理坐标系列。所述处理系统被配置成将地理坐标系列转换成 易于被用户沿行的导航路线。特别地，所述处理系统访问GPS接收 机创建的地理坐标系列；比较地理坐标系列与已知路径数据库来找到 匹配；以及显示所述匹配路径的至少一部分和允许用户在路径上行进 时通常沿着地理坐标系列行进的导航信息。处理系统搜索的已知路径 数据库可以包括已知路段(road segment)的地理坐标、徒步旅行路 线、轨迹或是任何其他被频繁制图的路径。
举例来说，当用户在一组风景很好的公路、徒步旅行路线或是任 何其他路径上行进并保留了 一系列地理坐标作为所述路径的轨迹记 录时，可以^使用本发明。如果用户希望在晚些时4美4斤回所述路径，那 么处理系统会访问所述轨迹记录，将其与已知路径数据库相比较，然 后在与所述轨迹记录最紧密匹配的已知路径上显示所述轨迹记录。所 述处理系统还可以显示例如每个路口指引(turn-by-turn )指令之类 的导航信息，用于帮助用户沿着已知路径上的轨迹记录行进。
应该理解的是，上文中的概括性描述和下文中的详细描述都仅仅 是示例性和说明性的，它们对所要保护的发明不必构成限制。在这里 引入并构成说明书一部分的附图示出的是本发明的实施例，并且其连 同概括性描述一起用于说明本发明的原理。


以下参考附图来详细描述本发明的实施例，其中 图1是示出了根据本发明例示实施例的电子设备的等距视图； 图2是示出了图l设备的某些组件的框图； 图3是可以供本发明不同实施例使用的全球定位系统(GPS)的 示意图4是示出了本发明的方法中的选定步骤的流程图； 图5是示出了本发明的方法中的选定步骤的流程图； 图5A是图5的继续部分；
图6是示出了轨迹记录的电子设备的取样屏幕显示；以及
图7是电子设备的另一个取样屏幕显示，它示出的是已经被转换
成与已知公路网相匹配的导航路线的轨迹记录。
所述附图并不将本发明限制成这里公开和描述的特定实施例。所
述附图不必按比例扩缩，相反为清楚说明本发明原理，进行了着重说明。
具体实施例方式
下文中关于本发明的详细描述参考了附图，所述附图示出了可以 实现本发明的具体实施例。这些实施例旨在足够详细地描述本发明的 各方面，以使本领域技术人员能够实现本发明。在不脱离本发明的范 围的情况下，也可以使用其他实施例，并且可以对其他实施例进行改 变。由此，下文中的详细描述并不具有限制意义。
本发明可以用硬件、软件、固件或是其组合来实施。但在一个实 施例中，本发明是借助电子设备10来实施的，所述电子设备的示例 是在图1中示出的。所述电子设备10可以是便携式导航设备、个人 旅行助理、启用GPS的移动电话、启用GPS的个人数字助理(PDA)、 启用GPS的无线电设备等等。作为替换，电子设备10可以包括安装 在汽车、卡车、摩托车等交通工具中的导航系统。在一个实施例中，
电子设备10包括例如GPS接收机之类的位置确定组件或系统12; 显示器14;以及与GPS接收机和显示器相耦合的处理系统或类似计算设备16。
如下文中更详细说明的那样，位置确定组件12可以确定与沿设 备的用户行进路径上的点相对应的轨迹记录或其它地理坐标系列。处 理系统16将地理坐标系列转换成可以易于用户沿行的导航路线。特 别地，处理系统16访问位置确定组件产生的地理坐标系列，并且将 这些地理坐标系列与例如已知路段之类的已知路径数据库相比较，以 找到匹配。然后，处理系统16可以使显示器14显示匹配路径的至少 一部分以及导航信息，其中所述导航信息允许用户在已知路径上行进 时通常沿着这些地理坐标系列行进。优选地，得到的路径经常保留有 原始轨迹记录的位置和形状，但也尽可能与公路网匹配。作为补充或 替换，处理系统16可以使匹配路径的至少一部分以及可选地使导航 信息保存在例如内部存储器或可拆卸存储器之类的存储器中(直接或 者在显示给用户之后)。 一旦获取了所述匹配路径，可以进一步与其 他电子设备共享所述匹配路径的至少一部分。例如，匹配路径或是其 一部分可以保存在可拆卸存储器上，并且可以从电子设备10传送到 第二电子设备。作为替换，匹配路径或是其一部分可以经由有线或无 线连接而在电子设备10与第二电子设备之间传送。此外，可以采用 相同或相似的方式在两个或更多电子设备之间共享其他信息(例如兴 趣点(POI)，音频和视频文件等等)，。
在本发明的实施例中，电子设备10可以是任何能够通过操作来 接收、使用或以其他方式确定例如设备当前位置之类的地理信息的设 备。由此，设备10可以包括计算机、电视、无线电设备、例如膝上 型计算机或个人数据助理(PDA)之类的便携式处理系统、蜂窝电话 以及便携式娱乐设备。在例示实施例中，电子设备10是便携式导航 设备(例如GPS导航设备)、启用GPS的蜂窝电话或是启用GPS的 PDA。关于这些导航i殳备和个人旅行助理的示例是由Olathe， KS的 GARMIN INTERNATIONAL, INC制造的。在这里例证和描述的电 子设备10及其组件仅仅是可用于实施本发明的设备和组件的示例， 并且在不脱离本发明的范围的情况下，可以用其他的设备和组件来替换这些设备和组件。
除了上述位置确定组件12、显示器14以及处理系统16之外， 电子设备10的实施例还可以包括存储器18、用户界面20、电源22、 通信元件24、发射机26、接收机28、 一个或多个I/0端口 30、以及 用于容纳图l和2中以最佳方式描述的设备10的各种组件的外壳32。
位置确定組件12可以是为设备10提供地理位置信息的全球定位 系统(GPS)接收机，特别地，所述接收机可以是并行信道GPS接收 机或类似设备。通常，GPS是基于卫星的无线电导航系统，所述系统 能够为无限数量的用户确定连续的位置、速度、时间和方向信息。正 式名称为NAVSTAR (导航信号定时测距)的GPS引入了在极高精 度的轨道上环绕地球的多个卫星。根据这些精确的轨道，GPS卫星可 以将其位置中继给任意数量的接收单元。
GPS系统是在专门被装备成接收GPS数据的设备开始扫描GPS 卫星信号的无线电频率时实施的。 一旦接收到来自GPS卫星的无线 电信号，则设备可以借助不同常规方法之一来确定卫星的精确位置。 所述设备将会持续扫描信号，直至其获取了至少三个不同的卫星信 号。通过实施几何三角测量，接收机使用三个已知位置来确定其自身 相对于这些卫星的二维位置。如果获取了第四个信号，则允许接收设 备通过相同的几何计算来计算其三维位置。.位置和速度数据可以由无 限数量的用户实时地持续更新。
虽然启用GPS的设备通常会被用于描述导航设备，但是应该了 解，由于任何能从至少三个发射位置接收位置的接收设备都可以执行 基本的三角测量计算来确定所述接收设备与发射位置的相对位置，因 此，在确定接收单元的地理位置时不必使用卫星。例如，蜂窝塔或任 何定制的发射射频塔都可以用来取代卫星。借助这种配置，任何标准 的几何三角测量算法都可以用于确定接收单元的精确位置。这样一 来，如果被恰当地配备成是接收单元，则个人手持设备、蜂窝电话、 智能装置、智能服饰以及其他设备是很容易被地理定位的。
图3显示了用附图标记34概括性表示的GPS的一个典型^f见图。多个卫星36处于围绕地球38的轨道上。每一个卫星的轨道不必与其 他卫星的轨道同步，实际上，每一个卫星的轨道很有可能是异步的。 对于如结合本发明优选实施例描述的GPS接收机设备10来说，所述 接收机设备被显示成接收来自不同卫星30的扩频GPS卫星信号。
从每一个卫星36持续发射的扩频信号使用高精度并且伴之以极 为精确的原子时钟的频率标准。作为其数据信号传输的一部分，每一 个卫星36传送一个表示该特定卫星的数据流。设备10必须为GPS 接收机设备从至少三个卫星获取扩频GPS卫星信号，以便通过三角 测量来计算其二维位置。如果获取一个附加信号，由此导致来自总共 四个卫星的信号，则允许设备10计算其三维位置。
位置确定组件12和处理系统16可操作用于从GPS卫星36接收 导航信号，以及根据所述信号来计算设备10的位置。例如，所述位 置确定组件12和处理系统16可以确定与沿设备的用户行进路径上的 点相对应的轨迹记录或任何其他地理坐标系列。所述位置确定组件12 和/或处理系统16还可操作用于计算至期望位置的路线，提供用于导 航到期望位置的指令，在显示屏14上显示地图和其他信息，以及执 行这里描述的其他功能。
位置确定组件12可以包括一个或多个处理器、控制器或其他处 理系统和存储器，由此位置确定组件12可以在没有处理系统16的,情 况下计算位置和其他地理信息，或者它也可以使用处理系统16的组 件。更进一步，位置确定组件12可以与处理系统16集成，以使位置 确定组件12可操作用于具体执行这里描述的各种功能。由此，处理 系统16和位置确定组件12既可以组合，也可以分离，或者是分立的 元件。
在其他实施例中，位置确定组件12不需要直接确定设备10的当 前地理位置。例如，位置确定组件12可以直接从用户、通过通信网 络或是从其它的电子设备接收位置信息，来确定当前地理位置。
位置确定组件12可以包括用于帮助接收卫星信号的天线。所述 天线可以是四螺旋型天线(quad-helix antenna )或是能与导航设备结合使用的任何其他类型的天线。所述天线既可以直接安装在外壳32 上或其内部，也可以安装在外壳外部。
显示器22与处理系统相耦合，并且可操作用于显示与设备10 相对应的各种信息，例如如下所述的价格信息、地图、位置及方向。 所述显示器可以包括彩色显示元件(作为替换，也可以包括黑白或单 色显示元件)，其中包括但不限于LCD (液晶二极管)、TFT (薄膜 晶体管)LCD、 CRT (阴极射线管)、LEP (发光聚合物)或PLED (聚合物发光二极管)和/或等离子显示设备。优选地，显示器具有足 够的大小，以使用户易于查看所述显示器，从而在途中接收所呈现的
4 S息。
更进一步，如上所述，显示器14可以与用户界面20集成，其示 例可以参见显示器14是触摸屏显示器的实施例，由此，用户能够通 过触摸或是指向显示区域来向设备10提供信息，从而与显示器14进 行交互。
处理系统16可以包括任意数量的处理器、控制器、集成电路、 可编程逻辑器件或其他处理系统，以及用于存储那些供设备10访问 和/或由其生成的数据及其他信息的驻留或外部存储器。处理系统16 通过例如数据总线40之类的有线或无线连接而与位置确定组件12、 ,存储器18、用户界面20以及显示器14相耦合，以便能在各种组件之 间交换信息。
处理系统16实施的是将GPS轨迹记录和其他地理坐标系列转换 成与公路网或是来自已知路径数据库的其他已知路径相匹配的路线 的计算机程序。在例示实施例中，计算机程序包括用于在处理系统中 实施逻辑功能的可执行指令的有序列表。所述计算机程序可以嵌入在 任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、仪器或设备使用或与之 关联，此外，所述计算机程序还可以执行指令。在本申请的上下文中，
"计算机可读介质"可以是任何能够包含、存储、传递、传播或传输那 些供指令执行系统、仪器或设备使用或与之关联的程序的装置。例如， 所述计算机可读介质可以是电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体系统、仪器、设备或传播介质，但其并不限于此。更具体地，虽然没
有包含在内，但是计算机可读介质的示例将包括下列各项具有一条 或多条导线的电子连接、便携式计算机盘、随机存取存储器(RAM)、 只读存储器(ROM)、可擦写可编程只读存储器(EPROM或闪存)、 光纤、以及便携式紧凑型碟片只读存储器(CDROM)。由于程序可 以借助对印制了程序的纸张或其他介质进行光学扫描而被获取，然后 可以根据需要采用适当的方式来对其进行编译、解释或以其他方式进 行处理，并且随后将其保存在计算机存储器中，因此，所述计算机可 读介质甚至可以是其上印制了程序的纸张或其他的适当介质。
存储器18既可以与位置确定组件12集成，也可以与处理系统 16、单独的存储器集成，还可以与这二者的组合相集成。例如，所述 存储器可以包括可拆卸和不可拆卸存储器元件，例如RAM、 ROM、 闪存、磁性存储器、光学存储器、USB存储设备和/或其他常规存储 器元件。
存储器18可以存储与设备10的操作相关联的各种数据，例如上 文中述及的计算机程序和代码段，亦或是用于指示处理系统16和其 他设备元件执行这里描述的步骤的其他数据。更进一步，存储器18 可以存储与包括地图数据的地理位置以及例如干道、地形、警戒位置、 兴^^点、地理实体、无线电站和其他导航数据之类的地图元素相对应 的各种制图数据，以便为设备10提供的各种导航功能提供帮助。此 外，存储器18还可以存储目的地地址以及先前计算或以其他方式获 取的至目的地地址的路线，以便以后供处理系统16检索。
根据本发明的一个重要方面，存储器18或是其他一些可供处理 系统16访问的存储器存储已知路径数据库，所述已知路径包括已知 公路、公路网、路段、十字路口、徒步旅行路线、轨迹、人行道或是 地理坐标已知的任何其他已知路径。这里使用的"公路"指的是包括所 有可导航道路(pathway)，包括但不限于高速公路、街道、林荫 道、大街、公园道路、乡村公路、阶地(terrace),乃至私家街道、 车道和停车场。已知路径数据库既可以预先加栽到存储器18或其他存储器中，也可以经由通信元件24、接收机28或1/0端口下载到所 述设备。例如，根据位置确定组件12或处理系统16确定的设备当前 位置，可以将不同的已知路径数据库下载到所述设备。
保存在存储器18中的各种数据可以在一个或多个数据库内相关 联，以便为信息检索提供帮助。举个例子，如下文中更详细描述的， 所述数据库可以被配置成允许处理系统16根据设备10的当前地理位 置来自动访问已知路径数据库。
如下所述，对由处理系统16执行的软件、固件等组成的搜索引 擎来说，所述搜索引擎可以通过在已知路径数据库中进行搜索来找出 与 一 系列地理坐标相匹配的已知公路或其他已知路径。用户可以发起 搜索，并且搜索引擎可以根据例如设备10的当前位置之类的设备10 的状态来自动搜索所述数据库。
搜索引擎，或可替换地单独计算引擎(它也可以由处理系统12 执行的软件、固件等组成)还可以执行与来自所述数据库的已知路径 相关的计算，例如确定哪一条已知路径最匹配地理坐标系列，哪一条 已知路径在地理坐标系列的起点与终点之间提供最快和/或最短的路 线等等。
用户界面20允许用户操作设备10，并且还能使用户、第三方或 其他设^备与设备10共享信息，通常，用户界面20与外壳32相关联，
议的无线方式来实现的。由此，用户界面20不必在物理上与外壳32 相耦合。
用户界面20可以包括一个或多个带有功能的输入，例如按钮、 开关、滚轮、与显示器相关联的触摸屏、例如麦克风之类的语音识别 元件、鼠标之类的指示设备、触摸板、轨迹球、指示笔、例如数码或 胶片型的静止或视频相机之类的相机、或是其组合等等。更进一步， 用户界面20可以包括有线或无线数据传送元件，例如包括存储器18 的可拆卸存储器、数据收发信机等等，以使用户和其他设备或其他各
方远程与设备10对接。所述设备10还可以包括用于提供听觉指令和反馈的扬声器。
用户界面20可操作用于向使用显示器14或是扬声器之类的其他 视觉或听觉元件的用户提供各种信息。由此，用户界面20能使用户 和设备IO交换与设备10相关的信息，所述信息包括加油站信息、地 理实体、配置、安全性信息、偏好、路线信息、兴趣点、警报以及警 报通知、导航信息、停车点、目的地地址等等。
电源22与外壳32相关联，以便向各种设备10的元件提供电力。 例如，电源22可以直接或间接与用户界面20、位置确定组件12、处 理系统16、存储器18和/或显示器14相耦合。电源22可以包括常规 电源元件，例如电池、电池组等等。此外，电源22还可以包括电力 线管、连接器、以及可操作用于容纳电池、电池连接器或电源电缆的 插座。例如，所述电源22可以同时包括启用《更携操作的电池以及用 于接收来自汽车之类的外部源的电源输入。
通信元件24能使设备10通过通信网络或是直接连接而与其他电 子设备或任何其他启用网络的设备进行通信，所述通信网络例如是互 联网、局域网、广域网、自组织或对等网，所述直接连接例如是USB、 火线或BluetoothTM (蓝牙)连接等。同样，设备10可以被配置成允 许在相似配置的导航设备之间进行直接通信，由此，设备10不必使 用通信网络来共享地理位置信息。.
在各种实施例中，通信元件24能使设备10使用无线数据传输方 法来与通信网络进行无线通信，所述无线数据传输方法例如是WiFi (802.11 ) 、 Wi-Max、 BluetoothTM、超宽带、红外、蜂窝电话、射 频等等。但是，通信元件34可以使用例如以太网电缆之类的有线连 接与通信网络相耦合，并且其并不限于无线方法。
可以提供发射机26和接收机28或是收发信机组件来启用无线信 息传输。例如，在例示实施例中，设备10包括射频调制(FM)接收 机，用于接收例如音乐之类的信息、无线电数据系统(RDS)信息、 FM业务消息信道(TMC)信息、或是MSN Dire"TM数据等直接的 波段信息。作为替换或补充，发射机26与接收机28组件可以包括短程发射机和接收机，例如BluetoothTM接收机/发射机组件、蜂窝电话 (例如TDMA (时分多址)、CDMA (码分多址)、GSM (全球移 动通信系统)等等)接收机/发射机组件等等。
I/O端口 30允许向处理系统16和位置确定组件12传送数据和 其他信息以及从处理系统16和位置确定组件传送数据和其他信息。 如图1所示，I/O端口可以包括用于容纳可拆卸的TransFlash卡的 TransFlash卡槽42,以及用于与连接到个人计算机之类的其他处理系 统的USB电缆相耦合的USB端口 44。导航软件、制图地图 (cartographic map )及其他数据和信息可经由I/O端口 、接收机28 或通信元件24而^皮载入i殳备10。
外壳32可以是手持或便携的，以便于设备10的易携带性。在一 些实施例中，外壳32可以被配置成以一般常规的方式安装在汽车或 其他交通工具内或之上。外壳32可以用适当的轻量抗冲击材料构造， 例如塑料、尼龙、铝或是其任何组合。外壳32可以包括一个或多个 适当的衬垫或密封，以使其实质上防水或抗蚀。外壳24可以釆用任 何适当的尺寸形状，并且在不脱离本发明的范围的情况下，可以改变 外壳的特定大小、重量和结构。
由于所描述的各种组件之间的无线通信是允许的，并且旨在落在 本发明的范围以内，，因此，在图2中显示并在这里描述的组件不必彼 此连接。
图4示出的是根据本发明的例示实施例而将轨迹记录转换成与 已知路线相匹配的导航路线的示例性方法200的某些步骤。在不脱离 本发明的范围的情况下，可以改变图4所示并在这里描述的特定步骤 顺序。例如，某些图示步骤可以颠倒、组合乃至完全去除。
如步骤202所述，处理系统16或电子设备10的其他组件首先访 问地理坐标系列。举例来说，所述地理坐标系列可以是与沿用户已行 进路径上的点的坐标相对应的轨迹记录。在图6中显示了一个始于点 A并且在B点结束的例示轨迹记录。所述处理系统既可以从存储器18 中访问所述地理坐标系列，也可以直接从位置确定组件12获取这些坐标。
在被设备的用户指引时，处理系统16可以访问地理坐标系列。 例如，用户可以点击用户界面20上的"路线创建"窗口、标签或按钮 来请求将轨迹记录转换成与已知公路相匹配的导航路线。作为替换， 处理系统16可以根据设备的一些状态来自动访问地理坐标系列，举 例来说，所述状态可以是设备的当前位置。
如步骤204所示， 一旦访问了地理坐标系列，则在尝试找出与地 理坐标系列相匹配的已知路径或已知路径组合的过程中，将其与已知 路径数据库相比较。如下文中更详细说明的那样，参考图5，在保留 地理坐标位置和形状的同时，处理系统16尝试在可能的时候将地理 坐标系列与已知公路或公路网相匹配。
然后，如步骤206所示，在显示器上显示与地理坐标系列相匹配 的一条或多条已知路径。例如，在设备的地图页上可以显示与这些坐 标相匹配的公路或公路网。此外，地理坐标系列也可以重叠在匹配的 />路网上。
然后，如步骤208所述，处理系统创建并显示帮助用户沿着匹配 公路、公路网或是其他的一条或多条匹配路径行进的路线和/或其他导 航信息。优选地，得到的路线通常保留了原始轨迹记录的位置和形状， 但其在可能的时候是与公路网相匹配的。图7示出的是显示了与图6 所示的轨迹记录相匹配的路线以及沿着所述路线显示的导航信息的 例示性显示。举例来说，所述导航信息可以包括每个路口指引，方向 箭头等等。
然后，如步骤210所述，所述设备可以沿着所显示的路线来为用 户导航。为此目的，处理系统可以持续确定设备当前位置，然后指示 用户在哪儿以及何时转弯，以便紧密地沿着所述路线行进。举个例子， 如图7所示，当位置确定组件确定设备处于沿所显示路线上的特定位 置时，所述^殳备可以显示如下指令"Drive .4 miles then enter Roundabout" , "Enter Roundabout ， take 3rd exit"以及"Enter Roundabout take 2nd exit"。处理系统16还可以将路线的至少一部分以及可选地将导航信息 存入存储器18，例如内部存储器或可拆卸存储器(如SD卡等)。所 产生的路线和导航信息既可以在创建时被直接存入存储器，也可以在 显示给用户(和/或为其导航)之后存入存储器。此外， 一旦确定了路 线，则可以与其他电子i殳备共享所述路线的至少一部分。例如，所述 路线或是其一部分可以保存在可拆卸存储器上，并且可以从电子设备 IO传送到一个或多个第二电子设备。作为替换，所述路线或是其一部 分可以借助有线或无线连接(例如WiFi ( 802.11 ) 、 Wi-Max、 BhietoothTM、超宽带、红外、蜂窝电话、射频等等)而在电子设备IO 与第二电子设备之间传送。
图5和5A示出的是4吏用电子i殳备10的更详细的例示方法300 中的某些步骤。与图4所述的方法200 —样，在不脱离本发明的范围 的情况下，可以改变在图5和5A中例证并在这里描述的特定步骤顺 序。
通常，方法300使用GPS轨迹记录来创建与已知公路网数据库 相匹配的导航路线。所述方法计算轨迹记录何时聚合于公路数据库中 的公路或是何时从公路数据库中的公路上分叉。得到的导航路线保留 了原始轨迹记录的位置和形状，但是在可能的时候是与公路网相匹配 的。非地图匹配点的群组会作为离开路线路段添加给所述路线。这种 转换允许设备10在沿与轨迹记录相匹配的路线上指引用户，同时提 供每个路口方向等特征。举个例子，所述方法可以在用户行进于某一 组风景很好的公路、徒步旅行路线或是任何其他路径时使用，并且所 述方法保存所述路径的轨迹记录。如果用户希望在稍后的时间方便地 折回所述路径，那么处理系统会访问所述轨迹记录，将其与已知路径 数据库相比较，然后在与轨迹记录最紧密匹配的已知路径上显示轨迹 记录。此外，所述处理系统还可以显示路线规划指令等导航信息，用 于帮助用户沿着已知路径上的轨迹记录行进。
在方法300中，如步骤302所述，处理系统16或电子设备10 的其他组件首先访问轨迹记录、轨迹数据或是任何其他地理坐标系列。举例来说，所述地理坐标系列可以是与沿用户已行进的路径上的
点的坐标相对应的轨迹记录。在图6中显示了一个始于点A并在点B 结束的例示轨迹记录。所述处理系统既可以从存储器中访问地理坐标 系列，也可以直接从位置确定组件获取所述坐标。与方法200 —样， 在受到设备的用户指示时，处理系统可以访问轨迹记录或其他地理坐 标系列，或者它也可以根据设备当前位置之类的某些设备状态来自动
进行访问0
然后，如步骤304所述，处理系统指定轨迹记录中的下一个未匹 配轨迹点作为"源，，点。当首次执行步骤304时，下一个未匹配轨迹点 (即源点)将会是轨迹记录中的第一个地理坐标。
然后，如步骤306所述，处理系统16通过搜索已知路径数据库 来为源点产生一组候选公路。举例来说，所述处理可以通过使用常规 的匹配试探法而在数据库中定位所有的公路或其他路径来实现，所述 数据库包含与源点地理坐标距离指定距离内的地理坐标。在保留了地 理坐标的位置和形状的同时，处理系统尝试在可能的时候将源点与已 知公路或公路网相匹配。候选路段是使用地图匹配试探法产生的，其 中所述试探法使用距离与方向匹配的组合来比较与轨迹路段相距指 定距离内的公路，并且根据方向来对其进一步加权。这种匹配试探法 是在假设如果设备"靠近，，公路，则设备较有可能保持在公路上的情 况下根据设备是否处于"离开"到"靠近"公路的转变而改变的。
在步骤308中，确定是否找到任何公路候选。如果找到的话，则 所述方法移至步骤310，其中处理系统将下一个未匹配轨迹点指定为 "目的地"点。然后，在步骤312中，搜索数据库中的已知路径，以便 如步骤312所示为目的地点产生一组候选公路。所述处理系统尝试在 可能的时候将目的地点与已知公路或公路网相匹配，同时保留地理坐 标的位置和形状。与源点一样，用于目的地点的候选路段是使用地图 匹配试探法产生的，其中所述试探法使用了距离与方向匹配的组合， 以便比较与轨迹路段相距指定距离内的公路，并且进一步根据方向来 对其加权。这种匹配试探法是在假设如果设备"靠近"公路，则设备较有可能保持在公路上的情况下根据设备是否处于从"离开"到"靠近" 公路的转变而改变的。
在步骤314中，确定是否在步骤312中找到任何公路候选。如果 是的话，则所述方法移动到步骤316,其中处理系统使用路径发现算 法(path finding algorithms )来规划路线，并且产生源与目的地候选 公路集合之间的机动指导。每一组候选公路都是按其与轨迹记录的适 合程度来加权的。所述路径发现算法与常规的路线选择算法相似，但 它却保持在距当前轨迹路段的"通道(corridor)，，内，以便确保得到 的路线不会过度偏离轨迹路段的形状。这样做有助于减小替换物，以 及还减小路径规划所需要的时间。
在步骤318中，确定是否找到从源点候选公路到目的地点候选公 路的任何可接受路径。如果是的话，则所述方法移动到步骤320,其 中处理系统使目的地点成为新的源点，并使目的地公路候选成为源公 路候选，然后重复步骤316的计算。由此，在步骤306、 312和316 中，计算一组用于源、目的地点以及候选公路之间的路线的候选公路 集合。在为两个点之间的轨迹记录路段完成匹配之后，目的地点变为 下一个源点。由于新的源点(旧的目的地点)以及相关联的候选公路 已经是已知的，因此不必对其进行重新计算。目的地仅仅是作为源使
用的，而剩余的未匹配点则是作为新目的地来使用的。然后，,为新目 的地计算候选公路。
在步骤322中，确定轨迹记录中是否还有未匹配点。在步骤324 中，如果还有未匹配点，则处理系统使用最佳加权路径，然后返回到 步骤312，以便为轨迹记录中的下一个未匹配点产生一组候选公路。
如果处理系统在步骤308中没有为源点找到公路候选，那么在步 骤330，处理系统将添加从源点到目的地点的新的"离开公路"路段。 然后，在步骤332中，确定任何先前的"靠近公路"路段是否无关紧要。 如果先前的靠近公路路段无关紧要，则处理系统将无关紧要的靠近公 路路段与步骤334中的离开公路路段相结合。然后，在步骤336中， 确定是否还存在未匹配轨迹点。如果是的话，则所述方法返回到步骤304。
如果在步骤314中没有为目的地点找到公路候选，则处理系统在 步骤338中为源点保存最佳加权的靠近公路路径，并且所述处理前进 到步骤330。同样，如果在步骤318中没有找到从源点到目的地点的 路径，则所述方法移动到步骤338。
在步骤322中，如果在轨迹记录中没有未匹配点，则在步骤326 中将最佳加权路径保存为"靠近公路"路段。然后，所述处理系统移动 到步骤328，以便显示最佳加权路径以及在图7中显示并在上文中参 考方法200说明的相关导航信息。同样，在步骤326中，如果在轨迹 记录中没有未匹配点，则所述方法移动到步骤328。
在步骤328，处理系统16还可以将最佳加权路径的至少一部分 以及可选地将导航信息存入存储器18，例如内部存储器或可拆卸存储 器(例如SD卡等)。在创建时，路径和导航信息可以直接存入存储 器，或者所述路径和导航信息也可以在显示给用户之后存入存储器。 此外，"旦确定，则可以与其他电子设备共享所述最佳加权路径的至 少一部分。例如，最佳加权路径以及相关导航信息既可以保存在可拆 卸存储器上，也可以从电子设备10传送到一个或多个第二电子设备， 还也可以借助有线或无线连接(例如WiFi ( 802.11 ) 、 Wi-Max、 BluetoothTM、.超宽带、红外、蜂窝电话、射频等)而在电子设备.10 与第二电子设备之间传送。
虽然在这里参考附图所示的例示实施例而对本发明进行了描述， 但是应该指出的是，在不脱离权利要求所述的本发明范围的情况下， 可以使用多种等价物并且可以做出多种替换。例如，虽然本发明特别 适合将轨迹记录转换成与已知的公路网互配的路线，但是它也可以用 于将任何地理坐标转换成与任何已知路径相匹配的路线。更进一步， 电子设备10及其在这里被显示和描述的组件仅仅是可以用于实施本 发明的设备和组件的示例，并且在不脱离本发明的范围的情况下，可 以用其他设备和组件来替换。 '相信本发明及其众多伴随的优点将会通过在先描述而被理解，并且很明显，在不脱离本发明的范围和实质或是不丧失所有重要优点的 情况下，可以进行形式、构造和组件排列方面的各种变化。先前描述 的形式仅仅是其解释性实施例，后续权利要求旨在包含和包括这种改 变。
权利要求
1.一种电子设备，包括显示器，用于显示信息；以及与显示器耦合的处理系统，用于访问地理坐标系列并且将所述地理坐标系列与已知路径相匹配，其中所述处理系统使显示器显示已知路径的至少一部分。
2. 根据权利要求1所述的电子设备，其中所述处理系统还使显示器显示导航信息，所述导航信息用于在所述已知路径的一部分上行进时，帮助电子设备的用户通常沿着所述地理坐标系列行进。
3. 根据权利要求2所述的电子设备，其中所述导航信息是从包含路线、每个路口指引、迂回路线选择以及航向信息的群组中选择的。
4. 根据权利要求1所述的电子设备，其中所述已知路径是从包含下列各项的群组中选择的已知z^路、已知7>路网、已知道路、已知道路网、已知徒步旅行路线、已知徒步旅行路线网、已知轨迹、以及已知轨迹网。
5. 根据权利要求4所述的电子设备，其中所述地理坐标系列包括轨迹记录的全部或是至少一部分。
6. 根据权利要求1所述的电子设备，还包括位置确定组件，用于在设备的用户行进到与地理坐标相对应的点时确定所述地理坐标系列。
7. 根据权利要求6所述的电子设备，其中所述位置确定组件是GPS接收机，所述接收机可操作用于从多个GPS卫星接收卫星信号并且根据卫星信号确定地理坐标。
8. 根据权利要求1所述的电子设备，还包括与处理系统耦合的用户界面，用于允许用户指示所述处理系统将所述地理坐标系列与已知路径相匹配。
9. 根据权利要求1所述的电子设备，还包括用于存储所述地理坐标系列和已知路径数据的存储器。
10. 根据权利要求1所述的电子设备，还包括通信设备，用于 执行从外部源接收信息以及向外部源传送信息中的至少一项，所述通 信设备与外部源共享所述已知路径的至少一部分。
11. 根据权利要求10所述的电子设备，其中所述通信设备包括 射频收发信机。
12. 根据权利要求1所述的电子设备，其中所述地理坐标系列是 从外部源接收的。
13. —种电子设备，包括 显示器，用于显示信息；位置确定组件，用于确定与沿设备的用户行进路径上的点相对应 的地理坐标系列；与显示器和位置确定组件相耦合的处理系统，用于访问所述地理 坐标系列，将所述地理坐标系列与已知路径的地理坐标相比较，并且 选择与所述地理坐标系列最紧密匹配的已知路径，其中所述处理系统使显示器显示与所述地理坐标系列最紧密匹 配的已知路径中的至少一部分。
14. 根据权利要求13所述的电子设备，其中所述处理系统还使 显示器显示导航信息，所述导航信息用于在所述已知路径的一部分上 行进时，帮助设备的用户通常沿着所述地理坐标系列行进。
15. 根据权利要求13所述的电子设备，其中所述已知路径是从 包含下列各项的群组中选择的已知公路、已知公路网、已知道路、 已知道路网、已知徒步旅行路线、已知徒步旅行路线网、已知轨迹、 以及已4口轨迹网。
16. 根据权利要求13所述的电子设备，其中所述地理坐标系列 是轨迹记录的一部分。
17. 根据权利要求13所述的电子设备，其中所述导航信息是从 包含路线、每个路口指引、迂回路线选择以及航向信息的群组中选择 的。
18. 根据权利要求13所述的电子设备，其中所述位置确定组件是GPS接收机，所述接收机可操作用于从多个GPS卫星接收卫星信 号并且根据卫星信号来确定地理坐标。
19. 根据权利要求18所述的电子设备，还包括与所述处理系 统相耦合的用户界面，用于允许用户指示处理系统将所述地理坐标系 列与已知路径相匹配。
20. 根据权利要求13所述的电子设备，还包括用于存储所述 地理坐标系列和已知路径数据的存储器。
21. 根据权利要求13所述的电子设备，还包括通信设备，用 于执行从外部源接收信息以及向外部源传送信息中的至少一项，所述 通信设备与外部源共享已知路径的至少 一 部分。
22. 根据权利要求21所述的电子设备，其中所述通信设备是从 包含无线电收发信机、BluetoothTM收发信机、以及蜂窝收发信机的群 组中选棒的。
23. 根据权利要求13所述的电子设备，其中所述地理坐标系列 是从外部源接收的。
24. —种用于在导航设备的显示器上显示路线的方法，所述方法 包括以下步骤访问地理坐标系列；将所述地理坐标系列与多个已知路径相比较； 确定所述多个已知路径中的哪一个与所述地理坐标系列最佳匹 配；以及显示与所述地理坐标系列最佳匹配的已知路径的至少一部分。
全文摘要
一种将轨迹记录之类的地理坐标转换成与已知公路网相匹配的导航路线的设备，包括GPS接收机；显示器；以及处理系统。GPS接收机确定与沿设备的用户行进路径上的点相对应的地理坐标。处理系统访问地理坐标系列；通过将其与已知路径数据库相比较来找到匹配；以及显示匹配路径的至少一部分和导航信息，其中所述导航信息允许用户在所述路径上行进时通常沿着地理坐标系列行进。
文档编号G01C21/00GK101663563SQ200880005141
公开日2010年3月3日 申请日期2008年1月9日 优先权日2007年2月15日
发明者C·B·比尔德巴克, M·D·汤普金斯, M·F·布莱克曼, S·J·布伦克, S·T·穆尔, T·W·贝内特 申请人:佳明有限公司