操作导航系统以提供路线指引的方法

专利名称：操作导航系统以提供路线指引的方法
技术领域：
本发明涉及用于操作导航系统的方法和系统，并且更具体地涉及用于使用沿从起 点位置到目的地位置的所计算的路线的背景元素(contextual element)来提供路线指引 (guidance)的方法和系统
背景技术：
可以获得向终端用户提供各种与导航相关的功能和特征的导航系统。例如，一些 导航系统能够确定在地理区域中沿路网从起点位置到目的地位置行进的最优路线。使用来 自终端用户的输入，导航系统可以检查起点位置和目的地位置之间的各条潜在的路线以确 定最优路线。然后导航系统可以向终端用户以指引的形式提供关于最优路线的信息，所述 指引标识终端用户从起点位置行进到目的地位置所需要采取的操纵。一些导航系统能够在 显示器上显示对路线进行勾画的详细地图、在沿路线的各种位置处要采取的操纵的类型、 某些类型的特征的位置等。为了提供这些和其它与导航相关的功能和特征，导航系统使用地理数据。地理数 据可以是包括表示地理区域中的物理特征的数据的一个或更多的地理数据库的形式。地理 数据库包括关于诸如单行道、路的位置、沿路的部分的速度限制、沿路的部分的地址范围、 交叉路口处的转向限制、方向限制(诸如单行道)等之类的所表示的地理特征的信息。另 外，地理数据可以包括诸如商户、设施、餐馆、旅店、机场、加油站、体育场、警察局等之类的 兴趣点。虽然导航系统提供许多重要的特征，但持续地存在新的特征和改进的空间。其中 存在改进的空间的一个领域涉及提供对沿路线而行的指引。典型地，路线指引标识要在指 定位置处采取的操纵(maneuver)，诸如在下一交叉口左转。一些终端用户可能对他们的方 位(orientation)以及在何处转向感到困惑。因此，提供改进的对沿路线而行的指引是有 益的。更具体地，考虑终端用户的环境和背景(context)中的细节以提供更自然的、环境 的、和直观的指引消息是有益的。

发明内容
为了实现这些和其它目标，本发明包括一种用于操作导航系统以提供用于沿包括至少一个路段的路线行进的指引消息的方法。该方法从与导航系统相关联的地理数据库获 得标识从路段可见的多个特征的数据。通过考虑所标识的特征的持久性或所标识的特征的 季节依赖性来确定每个所标识的特征的重要性评级。所标识的特征的持久性指示所标识 的特征的可见外观(appearance)是否恒定不变。所标识的特征的季节依赖性指示所标识 的特征的可见外观是否受季节影响。指引消息参考(reference)具有最高的所确定的重 要性评级的所标识的特征。重要性评级可以进一步考虑指示所标识的特征的可见性阻挡 (obstruction)等级(level)的所标识的特征的可见性属性。重要性评级还可以考虑描述 所标识的特征的在视觉上有区别的方面的名称是否可从地理数据库获得。根据另一方面，本发明包括一种导航系统。该导航系统包括处理器、与处理器相关 联的地理数据库、以及指引应用程序，所述指引应用程序在处理器上执行以提供用于沿包 括至少一个路段的路线行进的指引消息。指引应用程序从地理数据库获得标识从路段可见 的多个特征的数据。指引应用程序确定每个所标识的特征的重要性评级，并且提供参考具 有最高的所确定的重要性评级的所标识的特征的指引消息。重要性评级考虑所标识的特 征的、从由以下属性组成的组中选择的至少一个属性表示所标识的特征的可见外观是否 恒定不变的持久性属性、表示可见外观是否受季节影响的季节依赖性属性、表示可见性阻 挡等级的可见性属性、表示考虑到所标识的特征的尺寸和所标识的特征与路段的距离这两 者的所标识的特征的显著性的显著性属性、表示所标识的特征的长度的特征范围(extent) 属性、以及表示描述所标识的特征的在视觉上有区别的方面的名称是否可从地理数据库获 得的优选名称属性。


在这里参考以下附图来描述本发明的示例实施例。图1为根据示例实施例的导航系统的框图；图2示出了地理区域的地图；图3为在图1中所描绘的导航系统中所包括的表示地理区域的地理数据库的框 图；图4为图3中所描绘的地理数据库中所包含的数据记录的组成部分的框图；图5为用于收集对指引指令有用的环境背景信息的流程图；图6a和6b为地理区域的一部分的表示；图7为图示地理区域中的特征的重要性属性的表格；图8为地理数据库中所包含的数据记录的组成部分的框图；图9a为用于提供经过(passing)指引消息的流程图；图9b为地理区域的一部分的表示；图10为用于提供路口(junction)指引消息的流程图；图11为地理区域的一部分的表示。
具体实施例方式I.导航系统图1为根据示例实施例的与计算平台102相关联的导航系统100的框图，所述计算平台102例如为车载导航设备、个人导航设备、移动计算机、移动电话、个人数字助理 (PDA)、个人计算机、或其它任何计算机。导航系统100为硬件和软件组件的组合。在一个 实施例中，导航系统100包括处理器104、与处理器104连接的驱动器106、以及用于存储导 航应用软件程序110以及可能存储其它信息的非易失性存储器存储设备108。导航系统100还包括定位系统112。定位系统112可以利用GPS类型的技术、航 位估算类型的系统(dead reckoning-type system)、或这些或其它系统的组合，所有这些 都是本领域中已知的。定位系统112可以包括测量行进距离、速度、方向、方位等的合适的 传感设备。定位系统112还可以包括GPS系统。定位系统112向处理器104输出信号。在 处理器104上运行的导航应用软件程序110使用来自定位系统112的信号来确定计算平台 102的位置、方向、方位等。导航系统100还包括用户接口 114，其允许终端用户向导航系统100中输入信息、 以及从导航系统100获得信息。所输入的信息可以包括对导航系统100的导航特征和功能 的请求。为了提供导航特征和功能，导航系统100使用在计算机可读存储介质118上存储的 地理数据库116。在一个实施例中，存储介质118被安装在驱动器106中，从而可以由导航系 统100读取和使用地理数据库116。在一个实施例中，地理数据库116可以是由Illinois， Chicago的NAVTEQ North America，LLC发布的地理数据库。不必在导航系统100的位置物 理地提供存储介质118和地理数据库116。在可替代的实施例中，其上存储地理数据库116 的一些或整体的存储介质118位置可以远离导航系统的其余部分，并且在需要时经由通信 系统120提供地理数据的部分。在一个示例类型的系统中，将导航应用软件程序110从非易失性存储器存储设备 108加载至与处理器104相关联的随机存取存储器(RAM) 122中。处理器104还接收来自用 户接口 114的输入。导航系统100使用存储在存储介质118上的地理数据库116 (可能与来 自定位系统112和通信系统120的输出结合)以提供各种导航特征和功能。导航应用软件 程序110可以包括提供各种与导航相关的特征和功能的分离的应用程序(或子程序)。导 航功能和特征可以包括路线计算124(其中确定从起点到目的地的路线)、路线指引126(其 中提供用于到达期望目的地的详细的指导(direction))、地图显示128(其中在显示器上 显示描绘当前位置和要行进的路线的地图)、以及定位130 (例如地图匹配)。可以在导航系统100中包括其它功能和程序设计132，所述其它功能和程序设计 132包括人物和商户寻找服务(例如电子黄页和白页)、兴趣点搜索、目的地选择、以及基于 位置的广告服务。导航应用软件程序110可以用诸如C之类的合适的计算机编程语言来编写，尽管 诸如C++或Java之类的其它编程语言也是合适的。上面所描述的全部组件可以是传统的 (或非传统的)，并且对于本领域技术人员来说这些组件的制造和使用是已知的。在可替代的实施例中，导航系统100包括与终端用户物理地位于一起的本地组 件，所述本地组件与位置远离终端用户的远程组件通信。在该实施例中，远程组件包括导航 服务服务器。导航应用软件程序Iio和地理数据库116与导航服务器位置在一起。导航系 统的本地组件经由通信链路与远程组件通信。该通信链路可以使用当前可用的任何合适的 技术和/或协议、以及在未来变得可用的技术和/或协议。通信链路的一部分可以包括使 得能够进行本地组件和远程组件之间的双向通信的无线部分。可以通过任何合适的形式的无线通信(包括蜂窝、PCS、卫星、FM、无线电、蓝牙 、其它短程和长程传输技术、或可以在将 来开发的技术)来实施无线部分。II.地理数据库为了向终端用户提供与导航相关的特征和功能，导航系统100使用地理数据库 116。地理数据库116包括关于一个或更多的地理区域的信息。图2图示了地理区域202 的一部分的地图200。地理区域202可以对应于城市或乡村区域、州、国家、或其组合、或任 何其它区域。诸如道路、兴趣点(包括商户、市政设施等)、湖泊、河、铁路、市政府等之类的 物理地理特征位于地理区域202中。地图200图示了地理区域202中的路网的一部分。除了其它的以外，路网还包括位 于地理区域202中的道路和交叉口。地理区域202中的每条道路由一个或更多的路段204 组成。路段204表示道路的一部分。每个路段204被示出具有与其相关联的两个节点206 ； 一个节点表示路段的一端处的点，而另一节点表示路段的另一端处的点。路段204的每端 处的节点206可以对应于该道路与其它道路交会的位置(即交叉口)、或该路断头的位置。 路段204可以包括供行人行走的人行道和人行横道。如图2中所示，地理区域202还包括复杂特征208，诸如包括多个路段和多个节点 的复杂交叉口。地理区域还包括诸如商户、设施、餐馆、旅店、加油站、体育场、警察局等之类 的兴趣点208。地理区域202进一步包括诸如湖泊、树林、河、小山、高山等之类的其它地图 (cartographic) ^tiE 210。参考图3，地理数据库116包含表示图2中所描绘的地理区域202中的物理地理特 征中的一些的数据302。地理数据库116中所包含的数据302包括表示供车辆行进的路网 以及供行人行走的人行网络的数据。在图3的实施例中，表示地理区域202的地理数据库 116包含用于地理区域202中的每个路段204的至少一个路段数据记录304 (数据库记录也 可被称作“实体”或“条目”)。表示地理区域202的地理数据库116还包括用于地理区域 202中的每个节点212的节点数据记录306。用语“节点”、“段”、和“链接”仅表示用于描述 这些物理地理特征的一个术语，并且用于描述这些特征的其它术语意图被包括在这些概念 的范围内。地理数据库116还包含复杂特征数据记录306，其表示诸如复杂交叉口或包含多 个路段和节点的编组特征之类的复杂特征。地理数据库116进一步包含地图特征数据记录 310，其表示诸如湖泊、河、铁路、机场、公园、林地等之类的地图特征。地理数据库116还包 含兴趣点数据记录312，其表示诸如商户、设施、餐馆、旅店、加油站、体育场、警察局等之类 的兴趣点。兴趣点数据可以包括兴趣点记录，所述兴趣点记录包括兴趣点的类型、兴趣点的 位置、电话号码、营业时间等。此外，地理数据库116包含下面将详细描述的指引特征点对象数据记录314和关 联数据记录316。地理数据库116还可以包括其它种类的数据。其它种类的数据312可以 表示其它种类的地理特征、或任何其它事物。地理数据库116还包括索引318。索引318可 以包括将不同类型的数据彼此关联、或与地理数据库116中所包含的其它方面的数据相关 的各种类型的索引。例如，索引318可以将节点数据记录306中的节点与路段数据记录304 中的路段的端点相关联。作为另一例子，索引314可以将兴趣点数据记录312中的兴趣点 数据与路段数据记录304中的路段相关联。
图4示出了地理数据库116中所包含的路段数据记录304的组成部分中的一些。 路段数据记录304包括路段ID 304(1)，通过所述路段ID 304(1)可以在地理数据库116 中标识该数据记录。每个路段数据记录304具有与其相关联的、描述所表示的路段的特征 的信息(诸如“属性”、“字段”等)。路段数据记录304可以包括数据304 (2)，其指示所表 示的路段上的速度限制或速度类别(category)(即最高允许的车辆行进速度)。路段数据 记录304还可以包括数据304(3)，其指示诸如路段的级别(rank)(可对应于其功能种类 (class))之类的分类。路段数据记录还包括数据304 (4)，其指示人行道是否与该路段相关联、以及人行 道的属性信息。路段数据记录304还可以包括其它数据304(6)或与其它数据304(6)相关 联，所述其它数据304(6)指代所表示的路段的各种其它属性。与路段相关联的各种属性可 以被包括在单个路段记录中、或可以被包括在彼此交叉引用的多于一类的记录中。例如，路 段数据记录304可以包括标识在每个节点(所述节点对应于由该路段表示的道路部分的 各端处的交叉口)处存在什么转向限制的数据、所表示的路段的为人所知的一个或多个名 称、该路段的长度、路段的等级、沿所表示的路段的街道地址范围、在所表示的路段上的车 辆行进的所允许的方向、所表示的路段是否为受控通行道路(诸如高速公路)、到受控通行 道路的坡道、桥梁、隧道、收费道路、渡口等的一部分。路段数据记录304还包括数据304(5)，其标识路段的端点和端点的位置(例如纬 度和经度)。在一个实施例中，端点数据304(5)参考(reference)为与所表示的路段的端 点对应的节点而定义的节点数据记录306。传统地，每个路段被视作具有“参考”或“左”端 点以及“非参考”或“右”端点。左端点可以是具有更大经度坐标的节点，或在经度坐标相 同时具有更小纬度的节点。当然，可以可替代地定义哪个节点被定义为左端点或右端点。每个节点数据记录306包括节点ID 306(1)，通过所述节点ID 306(1)可以在地理 数据库116中标识该记录。节点数据记录306还包括数据306 (2)数据，其标识所表示的节 点的地理坐标(例如纬度、经度、以及可选的海拔)。节点数据记录306还包括数据306 (3)， 其标识与该节点连接以形成交叉口的路段。例如，由节点ID 306(1)标识的节点可以表示 两条道路的交叉口。在该交叉口处，这两条道路中的每条可以由每个具有在该节点处的端 点的两个路段(位于该交叉口的中心的相反侧)来表示。在标准四向交叉口的该例子中， 连接段数据306(3)包括标识与该节点连接以形成交叉口的四个路段的四个段ID 304(1)。节点数据记录306还包括数据306(4)，其指示人行横道是否存在以及人行横道的 属性信息。节点数据记录306还可以包括其它数据306 (5)，其指代该节点的各种其它属性。III.收集指弓丨特征点的数据和关联信息。期望为终端用户得到基于路段周围的背景元素的路线指引指令而提供支持。这样 的增强的指引被称作自然指引，并且自然指引被定义为包括多个属性和关系的逐个转向的 (turn-by-turn)体验，所述多个属性和关系将用户的环境和背景详细描述(detail)为更 自然的、环境的、和直观的触发物(trigger)。使用自然指引形成的指引消息提供判定点周 围的背景元素(诸如兴趣点、地图特征和交通信号和/或停止标志)的细节。使用自然指 引的指引消息的例子为“经过您右方的穹顶建筑物，然后在加油站之后右转。”为了允许导航系统100提供自然指引信息，地理数据库开发者收集对提供更自然 的、提供附加的环境背景且更直观的指引指令有用的、与地理区域的地理特征相关的信息。在一个实施例中，地理研究者在地理区域中行进以收集与地理特征相关的信息。随着地理 研究者在地理区域中行进，路网和道路周围的区域的图像和/或视频被收集并且被存储在 存储介质中。地理研究者当在地理区域中行进时直接收集信息，和/或在地理区域中行进 之后通过随后检查视频和图像来收集信息。在另一实施例中，地理研究者使用航空图像来 收集信息。图5图示了用于收集对自然指引有用的环境背景信息的流程图。地理研究者使用 包括用户接口、显示器、处理器和计算机可读存储介质的计算机工作站来执行该流程图的 步骤。虽然关于路段描述了用于收集对自然指引有用的环境背景信息的步骤，但类似的步 骤可以用于收集对行人有用的环境背景信息。另外，许多路段包括供行人行走的人行道，所 以为路段收集的环境背景信息可以容易地应用于相关联的人行道以供行人使用。在步骤500处，地理研究者标识(identify)从路段可见的特征。在一个实施例中， 地理研究者在工作站上显示包括在路段的每侧的地理区域的部分的路段的视频。特征可以 是诸如建筑物之类的兴趣点，和/或诸如湖泊之类的地图特征。图6a图示了从路段602可 见的湖泊600的地图特征。图6b图示了从路段可见的、邻近复杂交叉口 614的兴趣点加油 站610和政府建筑物612。地理研究者可以标识在路段上可见的每个特征、或其包括显著的 可见特征的子集。在图5的步骤502处，地理研究者对所标识的从路段可见的特征创建指引特征点 对象。指引特征点对象表示路段上的点处的可见特征、或路段上的点的可见特征。为了提供 引用可见特征的指引建议的目的，在特征最可见地(most visibly)显著或最可见地可识别 或可辨别的位置处创建指引特征点对象。在创建指引特征点对象时，地理研究者记录指引 特征对象点的纬度和经度(及海拔)位置信息，并且指示可见特征位于路段的哪一侧。在 一个实施例中，因为指引特征点对象位于该特征从其最可见地显著的路段处，所以指引特 征点对象不位于特征的进入点、私人车道、或入口点处，并且指引特征点对象不位于特征的 地址点位置处。参考图6a，指引特征点对象604位于路段602上、在从路段602最能看到 (visible)湖泊600的位置处。如图6a中所示，在沿路段602的若干点处，树606阻挡对 湖泊600的观看，因此，指引特征点对象604位置远离树606，以提供从路段602对湖泊600 的清楚的观看。在一个实施例中，应当从指引特征点对象604的每侧上的25米或更远可以 看见诸如湖泊600之类的特征。在其它实施例中，从指引特征点对象的每侧起的不同距离 是可能的，并且在选择这样的距离时可以考虑与路段相关联的速度限制。此外，如果可见特 征将被用于行人指引，则由于行人的行走速度慢，可以减少在指引特征点对象的每侧上的 距离。参考图6b，加油站610邻近复杂交叉口 614和路段620、622、624和626。地理研 究者分别在路段620和622处的、加油站610从路段620和622最可见而无阻挡或阻挡有 限的位置处创建指引特征点对象632和634。地理研究者还分别在路段624和626处的、加 油站610从路段624和626最可见而无阻挡或阻挡有限的位置处创建指引特征点对象636 和 638。参考图6b，政府建筑物612邻近复杂交叉口 614和路段616、618、628和630。地 理研究者在路段616处的、政府建筑物612从路段616最可见而无阻挡或阻挡有限的位置处创建指引特征点对象640。地理研究者还在路段630处的、政府建筑物612从路段630最 可见而无阻挡或阻挡有限的位置处创建指引特征点对象642。注意，政府建筑物从路段618 和628不可见，这是因为高的栅栏644和646阻挡从这些路段对政府建筑物612的观看。因 此，地理研究者不在路段618和628处或路段618和628上创建对应于政府建筑物612的 指引特征点对象。在步骤504处，地理研究者确定所创建的指引特征点对象是否对提供经过指引或 路口指引有用。经过指引支持经过特征时的路线指引；路口指引支持在路口和/或复杂交 叉口上行驶(或转向)时的路线指引。参考图6a，指引特征点对象604可以用于提供经过 指引，这是因为它在路段602上经过湖泊600时提供对于湖泊600的清楚的观看。参考图 6b，指引特征点对象632、634、636、638、640和644可以用于提供路口指引，这是因为它们在 行进通过复杂交叉口 614或在复杂交叉口 614处转向时是邻近并且可以看到的。在步骤506处，地理研究者将具有对特征的未被阻挡的或受限制的视野的路段与 所创建的指引特征点对象相关联，并且从而将所述路段与特征相关联。在确定将哪个路段 与指引特征点对象相关联时，地理研究者保证从(将要关联的)该路段行驶到指引特征点 对象所位于的路段上是可能的。对于对经过指引有用的指引特征点对象来说，将路段与位 于该路段处或该路段上的指引特征点对象相关联。对于图6a中所示的、对经过指引有用的 指引特征点对象604来说，将路段602与指引特征点对象604相关联，从而将路段602与地 图特征湖泊600相关联。图6b图示了怎样将路段与对路口指引有用的指引特征点对象相关联。加油站610 从路段618、620、622、624、626和628可见。路段620与指引特征点对象632相关联，路段 622与指引特征点对象634相关联，路段624与指引特征点对象636相关联，而路段626与指 引特征点对象638相关联，这是因为这些各个指引特征点对象位于这些各个路段处或这些 各个路段上。对于不具有位于路段处或路段上的指引特征点对象的路段中的一个，特征从 其可见的路段与位于路口的可以从另一路段行驶到的路段中的一个上的指引特征点对象 相关联。对于路段628，加油站610是可见的并且车辆可以从路段628行驶到路段626上。 因此，路段628与位于路段626上的指引特征点对象638相关联。因为高的栅栏644阻挡 从路段616对加油站610的观看，所以加油站610从路段616不可见。并且，因为高的栅栏 646阻挡从路段630对加油站610的观看，所以加油站610从路段630不可见。因而，路段 616和630不和与加油站610相关的指引特征点对象相关联。参考图6b，政府建筑物612从路段616和630可见，并且高的栅栏644和646阻挡 从路段618、620、622、624、626和628对政府建筑物612的观看。路段616与指引特征点对 象640相关联；路段630与指引特征点对象642相关联。在步骤508处，地理研究者确定特征的优选名称，并且将该优选名称与相应的与 该特征相关的一个或多个指引特征点对象相关联。该优选名称描述特征的可见特性或在视 觉上有区别的方面，诸如特征的颜色、特征的形状、特征的年代、特征的建筑材料、特征的风 格、建筑学描述、装饰特征、包括特征的光泽和光彩(闪亮还是灰暗)的其它视觉属性、特征 的一部分的运动或所感知的运动、和/或将特征与周围区域中的其它特征区别开的任何可 见属性。例如，特殊(special)名称可以是粉色建筑物、穹顶状建筑物、玻璃建筑物、砖建筑 物、哥特式建筑物、无窗的建筑物、高建筑物、附着于建筑物的乌的霓虹灯标志、建筑物前方的喷泉、建筑物前方的雕塑等。进一步地，优选名称可以包括多个形容词以描述特征，诸如 宏大的老法院。在一个实施例中，优选名称可以是特征的本地熟知的名称或昵称，诸如“Max 兄弟加油站”。除了确定特征的优选名称之外，还确定基础名称(base name)，诸如对于加油 站612的“加油站”。在另一个实施例中，可以确定加油站的品牌名称。在另一实施例中，可 以对于不同的终端用户收集不同的优选名称。例如，可以对于女性终端用户收集一个优选 名称，而对于男性终端用户收集另一优选名称；可以对于本地终端用户收集一个优选名称， 而对于游客或不居住在该地理区域中的终端用户收集另一优选名称。在步骤510处，地理研究者收集关于特征的可见性、季节依赖性、相对距离的信 息，并且计算该特征的所计算的重要性。将可见性、季节依赖性和相对距离属性信息与所计 算的重要性值一同与该特征的相应的一个或多个指引特征点对象相关联。可见性属性定义 在路段上行进时特征有多可见或有多不清楚(obscured)。向可见性属性分配指示可见性 等级(或视觉阻挡等级)的可见性值中的一个，诸如对于清楚地可见的1、对于部分地可见 的2、以及对于不可见的3。由于诸如标志、树、周围的建筑物等的障碍物，可能出现部分可 见性。对于图6a中所示的例子，因为对于路段602的一部分，树606使对湖泊600的观 看不清楚，所以向指引特征点对象604的湖泊600分配用于部分可见的可见性值2。对于图 6b中所示的例子，向加油站610分配用于从路段620、622、624、626和628清楚地可见的可 见性值1。在可替代的实施例中，可以使用不同的可见性值。例如，可以基于特征可见的路 段的百分比来选择可见性等级。季节依赖性属性指示特征是否在特定时段期间受影响。在一个实施例中，地理研 究者对于季节依赖性是否存在指示“是”或者“否”，并且记录其间特征受影响的季节或时 段。例如，图6a的湖泊600在冬季期间冰冻，并且可能被雪覆盖，导致它不可辨别，所以研 究者对于湖泊600在冬季期间的季节依赖性指示“是”。另外，游泳池在非夏季月份期间将 因为它被关闭而难以辨别(recognize)，所以对于非夏季月份期间的季节依赖性将游泳池 分类为“是”。此外，在夏季，由于树和花，建筑物的可见性可能较小。相对距离属性指示考虑到特征的局部情况、可见性和尺寸的因素的、特征和指引 特征点对象位置之间的所感知的距离。相对距离提供特征的显著性，诸如特征在其周围中 有多显著。在一个实施例中，对于相对接近指引特征点对象位置的特征分配值1，而对于相 对远离指引特征点对象位置的特征分配值2。例如，位于距离指引特征点对象位置100米的 大教堂被视作相对接近；位于距离指引特征点对象位置20米的小咖啡馆被视作相对远离； 而位于距离指引特征点对象位置100米的大湖泊被视作相对接近。地理研究者还可以标识和记录指示特征的外观或可见性将改变还是恒定不变的 特征的持久性评级。在一个实施例中，对于预期在一年内改变的具有低持久性的特征分配 值1，对于预期在一年和三年之间改变的具有中持久性的特征分配值2，对于预期在三年或 更多年内不改变的具有高持久性的特征分配值3。例如，向大教堂给予高持久性值；向小咖 啡馆给予低持久性评级，这是由于它将在一年内关闭的可能性。地理研究者还可以标识和记录指示特征的长度的特征的特征范围评级。在一个实 施例中，对于小于25米的特征范围长度分配值1，对于25和50米之间的特征范围长度分配 值2，对于50和75米之间的特征范围长度分配值3，并且对于大于75米的特征范围长度分配值4。例如，向大教堂给予特征范围值4，这是因为其范围超过75米；向小咖啡馆给予特 征范围值1，这是因为其范围小于25米。地理研究者还可以标识和记录指示特征的重要性的附加信息。例如，独特 性评级一般地指示特征与周围的特征相比在视觉上有多不同或在视觉上有多特别 (distinctive).独特性评级可以是对于无区别的值1、对于一些区别的值2、以及对于完全 独特的值3。例如，被单层建筑物环绕的三十层摩天大楼将具有值3。独特性评级考虑诸如 建筑物的形状、建筑物的颜色或建筑材料之类的特征的在视觉上特别的元素。例如，在白色 砖建筑物之中的黄色玻璃建筑物将具有值3。在步骤510处，地理研究者计算指示特征对于路线指引的重要性的评级的所计算 的重要性值。因为特征可容易地辨别或可容易地在视觉上与其周围区分开，所以该特征对 于路线指引是重要的。图7图示了示出用于计算所计算的重要性值的一个示例实施例的表 格700。该表格包括用于属性702、值704、得分706和权重708的列。在表格中包括以下属 性可见性710、持久性721、相对距离714、特征范围716、季节依赖性718和优选名称720。 对于属性优选名称来说，值1指示不存在特征的优选名称；值2指示可以获得诸如粉色方形 建筑物之类的特征的优选名称。表格700包括每个属性的每个值的得分。例如，对可见性 值1(清楚地可见)提供得分2。参考图7，表格700还包括每个属性的权重708。在该示例实施例中，权重全部具 有值1 ；但是，在其它实施例中这些权重可具有不同的值。例如，可以对诸如卡车、小轿车、 行人、男性、女性、游客和本地居民之类的不同的终端用户存在不同的权重值。将所计算的 重要性值计算为每个属性的得分和权重之积的和。对于该示例实施例，所计算的重要性值 将是小于或等于10的数。例如教堂具有可见性值1，其具有得分2和权重1 ；持久性值3， 其具有得分2和权重1 ；相对距离值1，其具有得分1和权重1 ；特征范围值4，其具有得分3 和权重1 ；季节依赖性值1，其具有得分0和权重1 ；以及优选名称值2，其具有得分2和权重 1,这提供了所计算的重要性值 10(2*1+2*1+1*1+3*1+0*1+2*1 = 10)。在步骤512处，将指引特征点对象信息、关联信息、重要性属性信息和所计算的重 要性存储在地理数据库中。将地理数据库存储在计算机可读介质上。IV.具有指引特征点和关联数据的地理数据库如上所述而收集的指引特征点对象、关联数据、重要性属性和所计算的重要性信 息被包括在表示地理区域202中的物理地理特征中的一些的地理数据库116中。在图3的 示例实施例中，表示地理区域202的地理数据库116包含用于在地理区域202中所标识的 每个指引特征点对象的至少一个指引特征点数据库记录314。地理数据库116还包括关联 数据记录316以提供指引特征点对象、指引特征点对象的属性和其它数据库记录之间的关 联。图8示出了地理数据库116中所包含的指引特征点数据库记录314和关联数据库 记录316的组成部分中的一些。指引特征点数据库记录314包括指引特征点ID 314(1)，通 过所述指引特征点ID 314(1)可以在地理数据库116中标识该数据记录。每个指引特征点 数据库记录314具有与其相关联的、描述指引特征点对象的特征的信息(诸如“属性”、“字 段”等)。指引特征点数据库记录314可以包括数据314(2)，其指示指引特征点对象的类 型，诸如用于提供背景环境信息的自然指引的类型。
指引特征点数据记录314包括数据314(3)，其指示指引特征点对象位于其上或其 处的路段ID。指引特征点对象数据记录314包括数据314(4)，其指示指引特征点对象所位 于的路段的一侧。指示一侧的该数据314(4)提供特征在相对于路段的参考节点的左侧还 是右侧。另外，侧数据314(4)可以在特征在路段的两侧等同地可见时不指示任何一侧。指 引特征点数据记录314进一步包括位置数据314 (5)，其指示指引特征点对象的经度和纬度 (以及海拔)。关联数据库记录316提供定义从路段数据库记录304、节点数据库记录306、复杂 特征数据库记录308、地图特征数据库记录310、兴趣点数据库记录312和指引特征点对象 数据库记录314中选择的两个或更多的数据库记录之间的关联或关系的特征关联模型。用 于自然指引的背景的关联成员包括与指引特征点对象相关联的路段、与路段和指引特征 点对象相关联的兴趣点、与路段和指引特征点对象相关联的地图特征、与路段和指引特征 点对象相关联的复杂特征、以及与路段和指引特征点对象相关联的节点。每个关联数据库记录316包括ID 316(1)，通过所述ID 316 (1)可以在地理数据库 116中标识数据记录。关联数据库记录316包括数据316 (2)，其指示关联的类型用于经过 指引还是用于路口指引。用于经过指引的特征关联将指引特征点对象与路段相关联，以支 持当在该路段上行驶并且经过对应于该指引特征点对象的可见特征时的路线指引。用于路 口指引的特征关联将指引特征点对象与路段相关联，以支持当在路口或复杂交叉口上行驶 或转向时的路线指引。在路口或复杂交叉口上的一个操纵的背景中，为该路口或复杂交叉 口上的特定操纵之前的、与该路口或复杂交叉口连接的路段定义特征关联。虽然未在图8中示出，但关联数据316可以进一步包括以下数据所述数据通过标 识(identify)相应的关联ID 316(1)和路段ID 304(1)而将关联数据记录316与路段数 据库记录304链接、通过标识相应的关联ID 316(1)和节点ID 306(1)而将关联数据记录 316与节点数据记录306链接、通过标识相应的关联ID 316(1)和地理特征的ID而将关联 数据记录316与地图特征数据库记录310链接、通过标识相应的关联ID 316 (1)和复杂特 征的ID而将关联数据记录316与复杂特征数据库记录398链接、通过标识相应的关联ID 316 (1)和兴趣点的ID而将关联数据记录316与兴趣点数据库记录312链接、并且通过标识 相应的关联ID 316(1)和指引特征点对象ID 314(1)而将关联数据记录316与指引特征点 数据记录314链接。如图8中所示，关联数据还包括关联的名称数据802的属性信息。关联的名称数据 802包括ID 802(1)，通过所述ID 802 (1)可以在地理数据库116中标识名称数据记录802。 关联的名称数据库记录802包括数据802 (2)，其指示在指引期间说明(explicate)关联的 特征时的优选名称。该优选名称描述特征的可见特性或在视觉上有区别的方面，诸如特征 的颜色、特征的形状、特征的年代、特征的建筑材料、特征的风格、建筑学描述、装饰特征、包 括特征的光泽和光彩(闪亮还是灰暗)的其它视觉属性、特征的一部分的运动或所感知的 运动、和/或将特征与周围区域中的其它特征区别开的任何可见属性。例如，特殊名称可以 是粉色建筑物、红色建筑物、穹顶状建筑物、矮而宽的建筑物、玻璃建筑物、砖建筑物、哥特 式建筑物、无窗的建筑物、高建筑物、附着于建筑物的乌的霓虹灯标志、建筑物前方的喷泉、 建筑物前方的雕塑等。在一个实施例中，优选名称可以是特征的本地熟知的名称或昵称， 诸如“Max兄弟加油站”。可替代地，优选名称是诸如“加油站”之类的基础名称、或品牌名称。在一个实施例中，可以在数据802(2)中包括多于一个优选名称，诸如用于不同终端用 户(男性、女性、游客和本地居民)的不同优选名称。参考图8，关联数据还包括关联的重要性数据记录804。关联的重要性数据记录 804包含对确定是否在提供指引消息时使用关联的特征有用的若干属性。因为特征可容易 地辨别或可容易地在视觉上与其周围区分开，所以该特征对于路线指引是重要的。关联的 重要性数据804包括ID 804(1)，通过所述ID 804(1)可以在地理数据库116中标识该数据 记录。关联的重要性数据库记录804包括数据804(2)，其指示所述关联的应用的方向。将 该方向指定为从参考节点到非参考节点的正方向、从非参考节点到参考节点的负方向、或 这两种方向。关联的重要性数据库记录804包括数据804(3)，其指示特征从关联的路段的方向 的可见性。可见性可以指示清楚地可见、部分地可见、或不可见，并且提供对可见性的等级 或视觉阻挡的等级评级的值。关联的重要性数据库记录804包括数据804(4)，其指示在某 季节期间或在特定时间段期间特征的重要性是否受影响(“是”或“否”)的季节依赖性。季 节依赖性属性可以用于确定用于路线指引的特征与一年中的季节或一年中的某个时间相 关的相关性。在一个实施例中，季节依赖性数据804 (4)指示特征的可见性受影响的诸如冬 天之类的特定时间段。关联的重要性数据库记录804包括数据804(5)，其提供指示特征和指引位置之间 的所感知的距离的相对距离属性。相对距离提供特征的显著性，诸如特征在其周围有多显 著。相对距离属性指示特征是接近还是远离，并且它是取决于特征的局部情况、可见性和尺 寸的经过解释的值。例如，位于距离路段100米的教堂被视作接近，而位于距离路段25米 的小咖啡馆被视作远离。关联的重要性数据库记录804可以包括其它数据804(6)。其它数据包括指示特 征的外观或可见性将改变还是恒定不变的特征的持久性评级、指示特征的长度的特征的特 征范围评级、特征的优选名称、和指示特征与周围的特征相比有多不同或特别的特征的独 特性评级。在示例实施例中，重要性属性的值对应于结合图7描述的值。关联的重要性数据库记录804还包括所计算的重要性数据804(7)。所计算的重 要性数据804(7)是特征对路线指引的重要性的在0到10的等级(scale)上的评级，该评 级越高则特征对于路线指引越相关。所计算的重要性可以用于确定特征对路线指引的相关 性。因为特征可容易地辨别或可容易地在视觉上与其周围区分开，所以该特征对于路线指 引是重要的。在操纵具有可用于参考的多个特征时，选择具有最高的所计算的重要性的特 征。可以使用可见性804(3)、季节依赖性804(4)、相对距离804(5)、优选名称802(2)的可 获得性以及如上面结合图5描述的其它属性来计算所计算的重要性。在示例实施例中，用 于所计算的重要性的值、得分和权重对应于结合图7描述的那些。V.路线计算和路线指引如上面结合图1讨论的那样，导航系统100包括提供各种导航特征和功能的导航 应用软件程序110。在一个实施例中，导航功能和特征可以包括路线计算124。路线计算功 能124接收计算到期望的目的地的路线的请求。该请求可以是对开始位置和期望的目的地 位置的标识的形式。这些位置的标识可以包括这些位置的地理坐标。还可以向路线计算功 能提供诸如路线偏好之类的其它数据或参数。给定至少对开始位置和目的地位置的标识，路线计算功能124确定开始位置和目的地位置之间的一条或更多的方案(solution)路线。 方案路线由一系列连接的路段形成，在所述路段上终端用户可以从开始位置行进到目的地位置。在路线计算功能124计算路线时，它访问地理数据库116并且获得路段数据记录 304和/或其它数据。路线计算功能124可以使用各种手段或算法来确定方案路线。在美 国专利第6，192，314号中公开了用于路线计算的方法，在此通过引用并入其全部公开。(前 述专利中所公开的方法仅表示可以计算路线的方式中的一些，并且这里所请求保护的主题 不限于任何具体的路线计算的方法。可以采用现在已知的或在将来开发的任何合适的路线 计算方法。)路线计算功能124提供输出。在一个实施例中，路线计算功能124的输出是标识 多个路段的有序列表的形式，诸如来自地理数据库116的路段ID304(1)(即segl，seg2, seg3, ... , seg(E), seg(F))0所述多个路段ID 304(1)表示形成已经由路线计算功能124 计算的、起点和目的地之间的连续的可导航路线的路段。(路线计算功能124可以计算多于 一条方案路线。)路线指引功能126使用路线计算功能124的输出来生成用于沿所计算的路线而行 的详细的指导或指引消息。在示例实施例中，路线指引功能126评估组成所计算的路线的 每个路段，并且准备经过指弓I消息和路口指引消息。经过指弓I消息提供在路段上行驶并且 经过可见特征时的指导和环境线索。路口指引消息提供在路口或复杂交叉口上行驶或转向 时的操纵指导和环境线索。可以在沿路线行进之前或者在沿路线行进期间准备指引消息。 可对路线的每个组成路段、或仅对其子集提供经过指引消息和路口指引消息。通常在沿路 线的需要操纵的判定点处需要指引消息。图9a图示了用于为所计算的路线的路段中的一个提供经过指引的步骤的流程 图。在步骤900处，指引功能126标识与路段相关联的全部指引特征点对象。在示例实施例 中，指引功能126使用提供位于道路上、用于经过指引的指引特征点对象的地理数据库116 的关联数据316来标识与路段相关联的指引特征点对象。图9b图示了具有位于路段910 上的两个指引特征点对象的路段910。指引特征点对象912与医院建筑物914相关联，而指 引特征点对象918与湖泊916相关联。在图9a的步骤902处，指引功能126确定位于路段处的哪一个指引特征点对象具 有最高的关联的重要性。因为特征可容易地辨别或可容易地在视觉上与其周围区分开，所 以该特征对于路线指引是重要的。在一个实施例中，指引功能126对于位于路段处的每个 指引特征点对象从地理数据库116获得所计算的重要性值804(7)。例如，医院914具有所 计算的重要性值8，而湖泊916具有所计算的重要性值6。因此，医院914具有最高的所计 算的重要性值，所以在生成经过指引消息时将使用医院914而不是湖泊916。在另一实施例中，指引功能126对于位于路段处的每个指引特征点对象获得并且 评估重要性属性804。重要性属性包括可见性804 (3)、季节依赖性804 (4)、相对距离804 (5) 和其它数据804(6)，所述其它数据804(6)例如为指示特征的外观或可见性将改变还是恒 定不变的特征的持久性评级、指示特征的长度的特征的特征范围评级、特征的优选名称的 存在、以及指示特征与周围的特征相比在视觉上有多不同或特别的独特性评级。指引功能 126使用重要性属性中的一些或全部，来为与位于路段处的指引特征点对象相关联的每个特征计算重要性评级或值。该计算可以与上面结合图7描述的计算类似，或可以是不同的 计算。另外，每个属性的得分和每个属性的权重可以不同于结合图7描述的得分和权重。例 如，可以基于终端用户的类型来修改得分和权重，所述终端用户的类型诸如提供较高的视 点的卡车、或慢速移动的行人、男性/女性终端用户、或者游客或本地居民。在步骤904处，指引功能126使用与最高重要性的指引特征对象点相关联的特征 的优选名称来生成指引消息。对于图％中所示的例子，发现医院914(及其指引特征点对 象912)具有最高重要性评级，所以指引消息将参考医院914。在示例实施例中，指引功能 126从地理数据库116获得名称802 (2)。例如，医院914具有优选名称“高的蓝色玻璃建筑 物”，所述优选名称标识其玻璃建筑材料和与周围建筑物相比的更高的高度。在其它实施例 中，优选名称可以是这样的词语，该词语描述特征的可见特性或在视觉上有区别的元素，诸 如颜色、形状、年代、建筑材料、尺寸、建筑学风格、装饰特征、光泽、运动和/或将该特征与 周围区域中的其它特征区分开的任何可见属性。例如，特殊名称可以是粉色建筑物、红色建 筑物、穹顶状建筑物、玻璃建筑物、砖建筑物、哥特式建筑物、无窗的建筑物、高建筑物、附着 于建筑物的乌的霓虹灯标志、建筑物前方的喷泉、建筑物前方的雕塑等。在另一实施例中， 优选名称可以是特征的本地熟知的名称或昵称，诸如“南侧的医院”。在一个实施例中，指引 功能126基于终端用户的特性而从多于一个可用的优选名称中选择，诸如用于女性终端用 户的优选名称。对于图9b中所示的路段910，指引消息为“沿道路而行，经过您左方的高的蓝色玻 璃建筑物”。在步骤906处，在经过医院914的相关联的指引特征点对象912的位置时，经 由导航系统100的用户接口 114提供该经过指引消息。可以在与用户接口 114相关联的显 示器上提供该指引消息，或作为来自与用户接口 114相关联的扬声器的音频消息来提供该 指引消息。图10图示了用于提供对于在路口或复杂交叉口处从所计算的路线的一个路段向 另一路段的转换(transition)的路口指引的步骤的流程图。在步骤1000处，指引功能126 识别(identify)与路口或复杂交叉口之前的路段相关联的全部指引特征点对象。在示例 实施例中指引功能126使用地理数据库116的关联数据316来识别与路段相关联的指引特 征点对象。图11图示了行进通过路段1102并且需要左转到路段1104上的操纵的路线1100。 路段1102具有两个相关联的指引特征点对象。指引特征点对象1106与法院1108相关联， 并且指引特征点对象1110与加油站1112相关联，法院1108和加油站1112两者都从路段 1102可见。在图10的步骤1002处，指引功能126确定与路段1102相关联的指引特征点对象 中哪一个具有最高重要性。在一个实施例中，对于与路段1102相关联的指引特征点对象 1106和1110中的每个，指引功能126从地理数据库116获得所计算的重要性值804 (7)。例 如，法院1108具有所计算的重要性值7，而加油站1112具有所计算的重要性值5。因此，法 院1108具有最高的所计算的重要性值，所以在生成路口指引消息时将使用法院1108而非 加油站。在另一实施例中，指引功能126以与前面对于经过指引而描述的方式类似的方式 来获得并且评估与路段1102相关联的指引特征点对象1106和1110中的每个的重要性属 性 804。
在步骤1004处，指引功能126使用与最高重要性的指引特征点对象相关联的特征 的优选名称来生成指引消息。对于图11中所示的例子，发现法院1108 (及其指引特征点对 象1106)具有最高重要性评级，所以指引消息将参考(reference)法院1108。在示例实施 例中，指引功能126从地理数据库116获得名称802 (2)。例如，法院1108具有优选名称“宏 大的老的白色大理石建筑物”，所述优选名称标识与周围建筑相比的它的颜色、建筑材料、 风格和年代。在另一实施例中，优选名称可以是该特征的本地熟知的名称，诸如“老监狱”。对于图11中所示的路段1102，指引消息为“在宏大的老的白色大理石建筑物之后 直接左转”。在步骤1006处，在所需操纵的位置之前经由导航系统100的用户接口 114提 供该路口指引消息。对于例示性的情况，在经过交叉口之前的、法院1108的相关联的指引 特征点对象1106的位置时提供该消息。在另一实施例中，指引功能126可以考虑在提供路口指引消息时参考交通信号和 停止标志。交通信号和/或停止标志也是从操纵之前的路段可见的特征。在一个实施例 中，地理数据库116包括表示位于路口处、从路段可见的交通信号和停止标志的数据，以及 用于参考交通信号(和/或停止标志)的所计算的重要性值。与上述所计算的重要性值类 似，交通信号(和/或停止标志)的所计算的重要性值是从0到10的值，其中0表示对于 指引的低重要性而10表示对于指引的高重要性。该数据库可以进一步包括以下重要性指 示符属性信号的类型(定时的、转向箭头、交通灯、停止标志)、信号的位置(左侧、右侧、 头顶)和城市/乡村一般位置(城市停止标志比乡村停止标志较不可见)。交通信号(和 /或停止标志)的重要性指示符属性还可以用于确定交通信号(和/或停止标志)的可见 性和相关性。在指引功能126确定与路段相关联的指引特征点对象中的哪一个具有最高重 要性时，指引功能还获得或计算交通信号(和/或停止标志)的所计算的重要性值。对于 图11的例子，如果交叉口处的交通信号具有大于法院的所计算的重要性值，则指引消息将 是“在交通灯处左转”。前述详细描述意图是被视作例示性的而非限制性的，并且应当理解，包括全部等 价物的所述权利要求意图限定本发明的范围。不应将权利要求理解为受限于所描述的顺序 或元件，除非陈述了该意思。因此，对落入所附权利要求及其等价物的范围和精神内的全部 实施例作为本发明而请求保护。
权利要求
1.一种操作导航系统以提供用于沿包括至少一个路段的路线行进的路线指引消息的 计算机实施的方法，该方法包括从与导航系统相关联的地理数据库获得标识从所述路段可见的多个特征的数据；确定每个所标识的特征的重要性评级，其中所述重要性评级考虑所标识的特征的持久 性或所标识的特征的季节依赖性，其中所标识的特征的持久性指示所标识的特征的可见外 观是否恒定不变，其中所标识的特征的季节依赖性指示所标识的特征的可见外观是否受季 节影响；以及提供参考具有最高的所确定的重要性评级的所标识的特征的指引消息。
2.如权利要求1所述的方法，其中确定所述重要性评级的步骤还考虑所标识的特征的 可见性属性，其中所述可见性属性指示所标识的特征的可见性阻挡等级。
3.如权利要求1所述的方法，其中确定所述重要性评级的步骤还考虑所标识的特征的 相对距离属性，其中所述相对距离属性指示考虑到所标识的特征的尺寸和所标识的特征与 路段的距离这两者的所标识的特征的显著性。
4.如权利要求1所述的方法，其中确定所述重要性评级的步骤还考虑所标识的特征的 特征范围属性，其中所述特征范围属性指示所标识的特征的长度。
5.如权利要求1所述的方法，其中确定所述重要性评级的步骤还考虑所标识的特征的 独特性属性，其中所述独特性属性指示所标识的特征与周围的特征相比在视觉上有多特别 的等级。
6.如权利要求1所述的方法，其中确定所述重要性评级的步骤还考虑是否可以从地理 数据库获得描述所标识的特征的在视觉上有区别的方面的名称。
7.如权利要求1所述的方法，其中从地理数据库获得所述重要性评级。
8.如权利要求1所述的方法，其中经由导航系统的用户接口提供指引消息。
9.一种导航系统，其包括处理器；与处理器相关联的地理数据库；以及指引应用程序，所述指引应用程序在处理器上执行以提供用于沿包括至少一个路段的 路线行进的指引消息，其中所述指引应用程序从地理数据库获得标识从所述路段可见的多 个特征的数据，确定每个所标识的特征的重要性评级，并且提供参考具有最高的所确定的 重要性评级的所标识的特征的指引消息，其中所述重要性评级考虑所标识的特征的、从由 以下属性组成的组中选择的至少一个属性表示所标识的特征的可见外观是否恒定不变的 持久性属性、表示所述可见外观是否受季节影响的季节依赖性属性、表示可见性阻挡等级 的可见性属性、表示考虑到所标识的特征的尺寸和所标识的特征与路段的距离这两者的所 标识的特征的显著性的显著性属性、表示所标识的特征的长度的特征范围属性、以及表示 描述所标识的特征的在视觉上有区别的方面的名称是否可从地理数据库获得的优选名称 属性。
10.如权利要求9所述的导航系统，其中，所述重要性评级还考虑所标识的特征的独特 性属性，其中所述独特性属性指示所标识的特征与周围的特征相比在视觉上有多特别的等 级。
11.如权利要求9所述的导航系统，其中从所述地理数据库获得所述重要性评级。
12.如权利要求9所述的导航系统，其中从所标识的特征的至少一个属性计算所述重 要性评级。
全文摘要
公开了一种操作导航系统以提供用于沿路线行进的路线指引消息的方法。从与导航系统相关联的地理数据库获得从所述路线的路段可见的多个特征。确定每个所标识的特征的重要性评级。指引消息参考具有最高的所确定的重要性评级的所标识的特征。重要性评级考虑所标识的特征的持久性或季节依赖性。
文档编号G01C21/34GK102003965SQ20101027012
公开日2011年4月6日 申请日期2010年8月30日 优先权日2009年8月28日
发明者克里斯托弗·S·威克伦德, 埃里克·范鲁伊杰, 萨拉·B·罗西奥, 迪佩什·斯里瓦斯塔瓦, 阿伦·J·丹南布林 申请人:纳夫特克北美有限责任公司