专利名称：地图建立系统、建立方法及记录媒体的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种地图建立系统，特别是有关于利用周边障碍物侦测技术与装置位 移侦测技术，以协助建立地图数据的地图建立系统、方法及记录媒体。
背景技术：
现有技术中，在一空间区域中导航做法如下其一，于空间区域配置RFID感应系统，其感应使用者身上的被感应单元，以判定 使用者于空间区域的位置。其二，将GPS导航系统配合电信基地台，并于使用者的手机上配置惯性感应系统 (Inertial Navigation System, INS)。当使用者进入一空间区域时，通过惯性感应单元感 应手机的相对位移信息(包括位移速度与方位)以传输至电信基地台，GPS导航系统提供 自身与手机连接中断的定位点至电信基地台，供其计算出一绝对位置信息，电信基地台再 利用绝对位置信息与相对位移信息取得手机的定位信息，并传输定位信息至手机，以供使 用者参考。但定位信息多为坐标数据。
发明内容
本发明公开一种地图建立系统，系统包括至少二个距离感测单元、一惯性感应单 元与一参数处理单元，其皆配置于一可移动式电子设备。距离感测单元用以感应可移动式 电子设备至至少一障碍物的距离，以产生至少二距离参数；惯性感应单元用以侦测可移动 式电子设备的位移，以产生至少一位移参数；参数处理单元利用上述的距离参数与位移参 数计算出一区域地图，并由显示单元显示此区域地图。本发明公开一种地图建立方法，应用于一可移动式电子设备，方法包括感应可移 动式电子设备至至少一障碍物的距离，以产生至少二距离参数；侦测可移动式电子设备的 位移，以产生至少一位移参数；以及利用距离参数与位移参数计算出一区域地图，并显示此 区域地图。本发明公开一种内储程序的记录媒体，其供一可移动式电子设备读取记录媒体内 储的程序以执行上述地图建立方法，流程如前说明，感应可移动式电子设备至至少一障碍 物的距离，以产生至少二个距离参数；侦测可移动式电子设备的位移，以产生至少一位移参 数；以及利用距离参数与位移参数计算出一区域地图，并显示此区域地图。本发明的特点在于使用者在初次进入一未知的空间区域时，利用地图建立系统建 立空间区域的地图数据。所建立的地图数据供可移动式电子设备随时进行空间区域定位与 导航作业，及与其它设备进行地图数据交换。
图IA绘示本发明地图建立系统实施例的第一种系统方块示意图；图IB绘示本发明地图建立系统实施例的第一种系统结构示意5
图IC绘示本发明地图建立系统实施例的第二种系统方块示意图；图ID绘示本发明地图建立系统实施例的第二种系统结构示意图；图2绘示本发明实施例的距离参数修正示意图；图3A至图3D绘示本发明实施例的地图建立示意图；图4绘示本发明实施例的地点标记数据示意图；图5绘示本发明实施例的导航示意图；图6A绘示本发明的地图建立方法流程图；图6B至图6C绘示本发明的地图建立方法细部流程图；图6D绘示本发明的地图建立方法的导航方法流程图。其中，附图标记IOaUOb可移动式电子设备 11 距离感测单元12惯性感应单元121多维度加速度计
122多维度陀螺仪13参数处理单元
14显示单元15信号接收单元
16输入单元17微控制单元
21距离参数22位移参数
23倾斜角度24起始坐标
25区域地图26定位点
27地点标记数据28目的数据
29导航路径31障碍物
41第一通讯模块42第二通讯模块
50伺服设备A空间区域
具体实施例方式兹配合附图将本发明较佳实施例详细说明如下。首先请参照图IA绘示本发明地图建立系统实施例的第一种系统方块示意图、图 IB绘示本发明地图建立系统实施例的第一种系统结构示意图、图IC绘示本发明地图建立 系统实施例的第二种系统方块示意图、图ID绘示本发明地图建立系统实施例的第二种系 统结构示意图，与图2绘示的本发明地图建立系统实施例的距离参数修正示意图。第一种系统实施例以可移动式电子设备IOa进行说明，地图建立系统包括至少二 个距离感测单元11、一惯性感应单元12、一参数处理单元13与一显示单元14。在此说明，“地图”指地图数据，为根据空间区域的环境条件，绘示出对应空间区域 的概念地图(不论平面式或立体式)。概念地图用以呈现出空间区域的物件或障碍物分布 情形、空间大小与形状、区域内的路径分布、空间区域内的物件或障碍物代表意义…等一个 或多个环境条件。地图数据的类型如区域设计图(不论室内或室外)、导航图、路径规划图， 但不以此为限，只要能呈现出对应空间区域的概念地图皆适用。如图1A、图IB与图2，距离感测单元11配置于可移动式电子设备IOa上，每一个 距离感测单元11用以感应可移动式电子设备IOa至其周边一个以上的障碍物31的距离， 以产生一个以上的距离参数21，两个距离感测单元11即产生两个以上的距离参数21。本实施例中，距离感测单元11为红外线距离感测单元或超声波距离感测单元，以图2所示，可 移动式电子设备IOa的两侧边各配置一个距离感测单元11，但配置数量与单元种类不以此 为限。惯性感应单元12配置于可移动式电子设备10a，用以侦测可移动式电子设备IOa 的位移，以产生至少一位移参数22 (包括可移动式电子设备IOa的位移速度、位移方位…等 位移信息)。惯性感应单元12包括一多维度加速度计121与一多维度陀螺仪122，多维度 加速度计121为二维度加速度计或三维度加速度计，多维度陀螺仪122为二维度陀螺仪或 三维度陀螺仪。本实施例以三维度陀螺仪与三维度陀螺仪进行说明。如1A、图IB与图2，惯性感应单元12中的多维度加速度计121用以侦测可移动式 电子设备IOa的位移速度，并配合多维度陀螺仪122以侦测出可移动式电子设备IOa的位 移方位，以多维度陀螺仪122会感应可移动式电子设备IOa的倾斜角度23 (或称可移动式 电子设备IOa的姿态角度)。参数处理单元13配置于可移动式电子设备10a，并电性耦接各距离感测单元11与 惯性感应单元12。参数处理单元13取得距离感测单元11与惯性感应单元12提供的距离 参数21与位移参数22，以计算出一区域地图25。显示单元14则显示参数处理单元13计 算出的区域地图25。其中，惯性感应单元12提供可移动式电子设备IOa的倾斜角度23给 参数处理单元13，以供参数处理单元13利用可移动式电子设备IOa的倾斜角度23修正距 离参数21。如图2，距离感测单元11侦测可移动式电子设备IOa与障碍物31的距离为d，惯 性感应单元12侦测到可移动式电子设备IOa的倾斜角度23为θ，参数处理单元13即计算 出实际的距离参数21为D = dcos θ，但修正模式不以此为限。可移动式电子设备IOa包括一信号接收单元15，其用以接收一卫星定位信号。可 移动式电子设备IOa进入一空间区域，与可移动式电子设备IOa受空间区域的环境条件 (如处于室内空间，或受邻近基地台发送信号的干扰)影响，参数处理单元13判定卫星定位 信号的信号强度低于一临界值时，记录可移动式电子设备IOa所在位置以形成一起始坐标 Μ，并传输至惯性感应单元12，供惯性感应单元12利用起始坐标M为起点，结合侦测可移 动式电子设备IOa的位移数据，以产生前述的位移参数22。然参数处理单元13更利用位移参数22与起始坐标M计算出可移动式电子设备 IOa对应于区域地图25的一定位点，并由显示单元14显示此定位点于区域地图25上。请同时参照图IC与图1D，第二种系统实施例以可移动式电子设备IOb与伺服设 备50的组合进行说明。与第一种系统架构不同处在于，参数处理单元13配置于伺服设备 50，可移动式电子设备IOb与伺服设备50分别通过一第一通讯模块41与一第二通讯模块 42进行相互之间的网络链接(为有线实体网络线连接、无线方式连结与电信连接，但不以 此为限，相关通讯方式亦可)，使得参数处理单元13与距离感测单元11、惯性感应单元12 及显示单元14之间，通过微控制单元17、第一通讯模块41与第二通讯模块42进行通讯作 业。距离感测单元11提供的距离参数21与惯性感应单元12提供的位移参数22会由 微控制单元17所取得，以经第一通讯模块41与第二通讯模块42传输至参数处理单元13， 供其计算出区域地图25以回传至微控制单元17。微控制单元利用显示单元14显示所取得的区域地图25。同理，可移动式电子设备IOb包括用以接收卫星定位信号的信号接收单元15，微 控制单元17判定卫星定位信号的信号强度低于一临界值时，告知参数处理单元13。参数处 理单元13记录可移动式电子设备IOb所在位置以形成一起始坐标对，并传输至惯性感应单 元12，供惯性感应单元12利用起始坐标M为起点，结合侦测可移动式电子设备IOa的位移 数据，以产生前述的位移参数22。此外，参数处理单元13更利用位移参数22与起始坐标M计算出可移动式电子设 备IOb对应于区域地图25的一定位点，并将此定位点的数据结合区域地图25 —并回传至 微控制单元17，供其利用显示单元14显示此定位点于区域地图25上。请同时参照图3A至图3D的本发明实施例的地图建立示意图。此地图建立的模式 适用于第一种系统架构与第二种系统架构，本实施例以第一种系统架构进行说明，说明期 间请同时参照图IA与图1B。如图3A，使用者携带可移动式电子设备IOa进入一未知的空间区域A，如图3B，显 示单元14未显示任何区域地图。如图3C与图3D，使用者在空间区域A的一起点开始移动，距离感测单元11感应周 边障碍物31与可移动式电子设备IOa之间的距离，以产生上述的距离参数21，惯性感应单 元12侦测可移动式电子设备IOa的位移而产生至少一位移参数22以及可移动式电子设备 IOa的倾斜角度23。参数处理单元13结合位移参数22、起始坐标M、倾斜角度23与距离 参数21，建立可移动式电子设备IOa周边环境的区域地图25，并由显示单元14显示已建立 的区域地图25。参数处理单元13亦利用位移参数22与起始坐标M以取得可移动式电子 设备IOa对应于区域地图25的一定位点26，于显示区域地图25时，亦显示此定位点26。本实施例亦适用于第二种系统架构(如图IC与图1D)，不同处在于，第二种系统架 构应用于图3A至图3D绘示的实施例时，参数处理单元13与距离感测单元11、惯性感应单 元12及显示单元14之间，通过微控制单元17、第一通讯模块41与第二通讯模块42进行通 讯作业。距离参数21、位移参数22、区域地图25、起始坐标M、定位点沈等数据亦是通过 第一通讯模块41与第二通讯模块42而被传输于可移动式电子设备IOb与伺服设备50之 间。本实施例所述的可移动式电子设备(IOaUOb)为手机、个人数字助理或导航机， 但不以此为限，相关类型与应用技术的可移动式电子设备或手持装置亦适用。请参照图4绘示的本发明实施例的地点标记数据示意图。本实施例适用于第一种 系统架构与第二种系统架构。先以第一种系统架构作说明，请同时参照图IA与图1B，可移 动式电子设备IOa包括一输入单元16，供使用者输入一地点标记数据27于区域地图25。地 点标记数据27包括图形、文字与坐标等一种以上的数据。本实施例亦适用于第二种系统架构，如图IC与图1D，可移动式电子设备IOb包括 一输入单元16，供使用者输入一地点标记数据27。地点标记数据27会被微控制单元17传 输至参数处理单元13，供其将地点标记数据27结合于区域地图25。地点标记数据27包括 图形、文字与坐标等一种以上的数据。请参照图5绘示的本发明实施例的导航示意图，本实施例适用于第一种系统架 构。先以第一种系统架构作说明，请同时参照图IA与图1B，可移动式电子设备IOa包括一输入单元16，供使用者输入一目的数据观，参数处理单元13利用目的数据观与定位点沈 计算出一导航路径四。目的数据观包括图形、文字与坐标等一种以上的数据。本实施例亦适用于第二种系统架构，如图IC与图1D，可移动式电子设备IOb包括 一输入单元16，供使用者输入一目的数据观。目的数据观会被微控制单元17传输至参数 处理单元13，供其利用目的数据观与定位点沈计算出一导航路径四。目的数据观包括 图形、文字与坐标等一种以上的数据。请参照图6A绘示的本发明的地图建立方法流程示意图及图6B至图6C绘示的本 发明的地图建立方法细部流程示意图，请同时参照图IA至图5以利了解。本实施例的地图 建立方法适用于第一种系统架构与第二种系统架构上。本实施例以第一种系统架构进行说 明，即距离感测单元11、惯性感应单元12、参数处理单元13与显示单元14皆配置于可移动 式电子设备IOa上，方法包括感应可移动式电子设备IOa至至少一障碍物31的距离，以产生至少二距离参数 21 (步骤S110)。距离感测单元11感应可移动式电子设备IOa至其周边障碍物31的距离， 并产生两个以上的距离参数21。距离感测单元11为红外线距离感测单元或超声波距离感 测单元，且配置在可移动式电子设备IOa的两侧边，但配置数量与单元种类不以此为限。侦测可移动式电子设备IOa的位移，以产生至少一位移参数22 (步骤S120)。惯性 感应单元12侦测可移动式电子设备IOa的位移，以产生至少一位移参数22 (包括可移动式 电子设备IOa的位移速度、位移方位…等位移信息)。惯性感应单元12包括一多维度加速 度计121与一多维度陀螺仪122，多维度加速度计121可为二维度加速度计或三维度加速度 计，多维度陀螺仪122可为二维度陀螺仪或三维度陀螺仪。利用各距离参数21与各位移参数22计算出一区域地图25(步骤S130)。参数处 理单元13取得距离感测单元11与惯性感应单元12提供的距离参数21与位移参数22，以 计算出一区域地图25。如图6B，步骤S130包括下列细部流程感应可移动式电子设备IOa的倾斜角度23(步骤S131)。多维度加速度计侦测可 移动式电子设备IOa的位移速度，并配合多维度陀螺仪以侦测出可移动式电子设备IOa的 位移方位，且多维度陀螺仪会感应可移动式电子设备IOa的倾斜角度23(或称可移动式电 子设备IOa的姿态角度)。参数处理单元13利用可移动式电子设备IOa的倾斜角度23修 正距离参数21即修正距离参数21(步骤S132)。以及，使用者利用可移动式电子设备IOa 的一输入单元16以输入一地点标记数据27于区域地图25 (步骤S13!3)。地点标记数据27 包括图形、文字与坐标等一种以上的数据。如图6C、图3C与图3D，地图建立方法更包括下列步骤利用位移参数22取得可移动式电子设备IOa对应于区域地图25的一定位点 26 (步骤S141)。参数处理单元13亦利用位移参数22与起始坐标M以取得可移动式电子 设备IOa对应于区域地图25的一定位点沈，并导入定位点沈于区域地图25 (步骤S142)。请同时参照图5及图6D绘示的本发明的地图建立方法的导航数据输入示意图，在 导入定位点沈后更包括下列步骤取得一目的数据观(步骤S143)。使用者利用可移动式电子设备IOa的输入单元 16输入一目的数据观，目的数据观包括图形、文字与坐标等一种以上的数据。参数处理单 元13利用目的数据28与定位点沈计算出一导航路径四(步骤S144)，此导航路径四由显示单元14所显示。上述图6A至图6D所述的方法亦适用于第二种系统架构，即可移动式电子设备IOb 与伺服设备50的组合。如图6A、图6B与图6C，参数处理单元13配置于伺服设备50，可移动式电子设备 IOb与伺服设备50分别通过一第一通讯模块41与一第二通讯模块42进行相互之间的网络 链结(为有线实体网络线连结、无线方式连结与电信连结，但不以此为限，相关通讯方式亦 可)，使得参数处理单元13与距离感测单元11、惯性感应单元12及显示单元14之间，通过 微控制单元17、第一通讯模块41与第二通讯模块42进行通讯作业。距离参数21、位移参 数22、区域地图25、起始坐标对、定位点沈等数据亦是通过第一通讯模块41与第二通讯模 块42而被传输于可移动式电子设备IOb与伺服设备50之间。又如图6D，可移动式电子设备IOb包括一输入单元16，供使用者输入一目的数据 观。目的数据观会被微控制单元17传输至参数处理单元13，供其利用目的数据观与定位 点沈计算出一导航路径四。目的数据观包括图形、文字与坐标等一种以上的数据。当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟 悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形 都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
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权利要求
1.一种地图建立系统，其特征在于，该系统包括至少二距离感测单元，配置于一可移动式电子设备，用以感应该可移动式电子设备至 至少一障碍物的距离，以产生至少二距离参数；一惯性感应单元，配置于该可移动式电子设备，用以侦测该可移动式电子设备的位移， 以产生至少一位移参数；一参数处理单元，连接这些距离感测单元与该惯性感应单元，该参数处理单元利用该 至少二距离参数与该至少一位移参数计算出一区域地图；以及一显示单元，配置于该可移动式电子设备，用以显示该区域地图。
2.根据权利要求1所述的地图建立系统，其特征在于，该参数处理单元利用该位移参 数取得该可移动式电子设备对应于该区域地图的一定位点，并显示于该显示模块。
3.根据权利要求2所述的地图建立系统，其特征在于，更包括一输入单元配置于该可 移动式电子设备，用以输入一目的数据，该参数处理单元利用该目的数据与该定位点计算 出一导航路径。
4.根据权利要求3所述的地图建立系统，其特征在于，该目的数据为选自于图形、文字 与坐标所组成的群组。
5.根据权利要求1所述的地图建立系统，其特征在于，更包括一信号接收单元配置于 该可移动式电子设备，用以接收一卫星定位信号，该参数处理单元判定该卫星定位信号的 信号强度低于一临界值时，记录该可移动式电子设备的位置以形成一起始坐标至该惯性感 应单元，该惯性感应单元根据该起始坐标侦测该可移动式电子设备的位移，以产生该至少 一位移参数。
6.根据权利要求1所述的地图建立系统，其特征在于，更包括一输入单元配置于该可 移动式电子设备，用以输入一地点标记数据于该区域地图。
7.根据权利要求6所述的地图建立系统，其特征在于，该地点标记数据为选自于图形、 文字与坐标所组成的群组。
8.根据权利要求1所述的地图建立系统，其特征在于，这些距离感测单元为红外线距 离感测单元或超声波距离感测单元。
9.根据权利要求1所述的地图建立系统，其特征在于，该惯性感应单元包括一多维度 加速度计与一多维度陀螺仪。
10.根据权利要求9所述的地图建立系统，其特征在于，该惯性感应单元感应该可移动 式电子设备的倾斜角度，该参数处理单元利用该倾斜角度修正该至少二距离参数。
11.根据权利要求1所述的地图建立系统，其特征在于，该可移动式电子设备为手机、 个人数字助理或导航机。
12.根据权利要求1所述的地图建立系统，其特征在于，该参数处理单元配置于该可移 动式电子设备，以电性耦接该至少二距离感测单元、该惯性感应单元与该显示单元。
13.根据权利要求1所述的地图建立系统，其特征在于，该参数处理单元配置于一伺服 设备，该伺服设备网络与该可移动式电子设备相互网络链接，使该参数处理单元通信连接 该至少二距离感测单元、该惯性感应单元与该显示单元。
14.一种地图建立方法，其特征在于，该方法包括感应一可移动式电子设备至至少一障碍物的距离，以产生至少二距离参数；侦测该可移动式电子设备的位移，以产生至少一位移参数；以及 利用该至少二距离参数与该至少一位移参数计算出一区域地图。
15.根据权利要求14所述的地图建立方法，其特征在于，更包括利用该位移参数取得该可移动式电子设备对应于该区域地图的一定位点；以及 导入该定位点于该区域地图。
16.根据权利要求15所述的地图建立方法，其特征在于，更包括 取得一目的数据；以及利用该目的数据与该定位点计算出一导航路径。
17.根据权利要求16所述的地图建立方法，其特征在于，该目的数据为选自于图形、文 字与坐标所组成的群组。
18.根据权利要求14所述的地图建立方法，其特征在于，更包括一输入一地点标记数 据于该区域地图步骤。
19.根据权利要求18所述的地图建立方法，其特征在于，该地点标记数据为选自于图 形、文字与坐标所组成的群组。
20.根据权利要求14所述的地图建立方法，其特征在于，感应该可移动式电子设备至 至少一障碍物的距离，以产生至少二距离参数的该步骤后更包括感应该可移动式电子设备的倾斜角度；以及 修正该至少二距离参数。
21.一种内储程序的记录媒体，用以供一可移动式电子设备读取该记录媒体的该程序 时执行一地图建立方法，其特征在于，该方法包括利用至少二距离感测单元感应该可移动式电子设备至至少一障碍物的距离，以产生至 少二距离参数；利用一惯性感应单元侦测该可移动式电子设备的位移，以产生至少一位移参数； 利用一参数处理单元根据该至少二距离参数与该至少一位移参数计算出一区域地图；以及利用一显示单元显示该区域地图。
22.根据权利要求21所述的记录媒体，其特征在于，该方法更包括利用该位移参数取得该可移动式电子设备对应于该区域地图的一定位点；以及 导入该定位点于该区域地图。
23.根据权利要求22所述的记录媒体，其特征在于，该方法更包括 取得一目的数据；以及利用该目的数据与该定位点计算出一导航路径。
24.根据权利要求23所述的记录媒体，其特征在于，该目的数据为选自于图形、文字与 坐标所组成的群组。
25.根据权利要求21所述的记录媒体，其特征在于，该方法更包括一输入一地点标记 数据于该区域地图步骤。
26.根据权利要求25所述的记录媒体，其特征在于，该方法该地点标记数据为选自于 图形、文字与坐标所组成的群组。
27.根据权利要求21所述的记录媒体，其特征在于，感应该可移动式电子设备至至少一障碍物的距离，以产生至少二距离参数的该步骤后更包括 感应该可移动式电子设备的倾斜角度；以及 修正该至少二距离参数。
全文摘要
本发明公开一种地图建立系统、建立方法及其记录媒体，系统应用于可移动式电子设备或其与伺服设备的组合。系统包括至少二距离感测单元用以感应该可移动式电子设备至至少一障碍物的距离，以产生至少二距离参数，一惯性感应单元用以侦测可移动式电子设备的位移，以产生至少一位移参数，一参数处理单元电性耦接各距离感测单元与惯性感应单元，并利用距离参数与位移参数计算出一区域地图，以显示区域地图于一显示单元。
文档编号G01C21/32GK102141407SQ201010111488
公开日2011年8月3日 申请日期2010年2月2日 优先权日2010年2月2日
发明者汤岳儒 申请人:财团法人工业技术研究院