专利名称：在移动目标中使用的导航系统和其处理方法
技术领域：
本发明涉及到一种在移动目标中使用的导航系统，特别涉及到一种用于通过接收一个全球定位系统信号(global positioning system signal)显示行驶的汽车当前位置和移动轨迹的导航系统和其处理方法。
当一辆汽车在行驶时，在该汽车中使用的导航系统必须通过接收由属于全球定位系统(GPS)的多个人造卫星所产生的无线电波确认这样一个移动目标的当前位置和速度，该导航系统具有如下功能，即它可以通过在一个例如是CRT(阴极射线管)、TFT(薄膜晶体管)、彩色LCD(液晶显示器)的地图显示单元上显示通过使用GPS位置计算器计算的所述汽车当前位置(currentposition)向司机提供移动信息，以便导引该汽车的行驶方向。为了执行这样一种功能，通过使用从GPS接收机所接收的信息计算包括纬度、经度和高度信息在内的三维当前位置信息。当使用P-码信号时，GPS信号大约具有10m的误差，而当使用C/A码信号时，大约具有100m的误差。通过使用速度传感器和距离传感器等对这样一种位置误差进行补偿，所述汽车的当前位置是通过产生更精确的位置信息来计算的。
用于执行上述功能的传统的导航系统示于
图1。参看图1，GPS信息接收机1通过天线AT接收来自多个属于GPS的人造卫星的无线电信号，并计算当前位置的伪坐标值(pseudo coordinate value)。传感器信息接收机2包括一个方位传感器(gyrosensor)和一个速度传感器，并利用所述方位传感器和速度传感器探测所述汽车的转动角度和速度。当前位置计算器3在由传感器信息接收机2所产生的转动角度和速度的基础上计算所述汽车的当前伪位置(pseudo position)，并从GPS信息接收机发射的伪坐标值和当前伪位置中之一选择。如果由传感器信息接收机2累积的误差很小，则使用所计算的伪位置值。如果所累积的误差很大，则通过由GPS信息接收机1所发射的伪坐标值进行补偿。当前位置计算器3计算诸如是所述汽车的速度和行驶方向的移动信息以及所述汽车的当前位置信息。所述汽车的移动信息被发送给系统控制器5。地图信息存储器4存储地图信息和附加的信息数据。操作机构(operator)7具有多个电键和接口一个具有导航系统的驱动器。显示单元6显示从所述地图信息存储器4中读取的地图信息和当执行各种功能时所产生的状态。系统控制器5在由当前位置计算器3获得的移动信息的基础上从地图信息存储器4中读出附近地区的地图信息。另外，系统控制器5通过控制显示单元6以使其以在距离和时间的恒定周期内显示路线行驶信息向所述司机提供在通往目的地的行驶路线期间产生的行驶路线信息但是，不管GPS接收状态是良好还是由于受诸如市区和山区等地形的影响使所述接收状态不好，根据可接收的GPS卫星状态所计算的行驶路线的当前位置都是以相同的方式显示的。虽然由司机确认的当前位置不同于由显示单元指出的道路地图位置，但是，由于没有办法确认这点，所以，在驾驶期间当前位置的精度就变的不可靠了。当如图2所示，所述司机从起点10驶往目的地12时，由于根据卫星的接收状态当前位置13不加鉴别地以相同形式被显示，所以，司机必须通过确认接收卫星14的数量来确认卫星信息的接收状态，在这种情况下，就不能够仅仅通过行驶路线15来确认所述卫星的接收状态。并且，由于司机在行驶期间不能总是看着导航系统的显示单元，所以，精确理解当前信息是否使用了所述卫星的良好接收状态是非常困难的。
本发明的目的是提供一种导航系统和这种系统的处理方法，它能够确认与随卫星接收状态变化的当前位置相关的信息。
本发明的另一个目的是提供一种导航系统和这种系统的处理方法，该系统和方法能够通过检查在司机驾车的同时或司机行驶到目的地之后的行驶路线确认当前位置或行驶路线信息。
为了实现本发明的这些目的，通过检查是否根据一个GPS卫星的接收状态接收了精确的位置信息从而使在行驶期间产生的行驶路线信息被根据全球定位系统(GPS)信号的精确性做各不相同地显示，然后使司机能够确认随所述卫星接收状态变化的当前位置信息。
本发明提供的一种用于显示一个移动目标行驶信息的导航系统，包括一个全球定位系统GPS信息接收机，用于通过一个天线从属于一个GPS的多个人造卫星接收无线电波，并计算一个当前位置的伪坐标值；包括方位传感器和速度传感器在内的一个传感器信息接收机，用于通过所述的方位传感器和速度传感器探测所述移动目标的转动角度和速度；当前位置计算器，用于在由所述传感器信息接收机产生的所述转动角度和速度的基础上计算所述移动目标的当前伪位置，并由所述GPS信息接收机发射的当前位置的伪坐标值和所述当前伪位置中之一选择；一个地图信息存储器，用于存储地图信息和附加信息数据；一个具有可由司机选择的多个功能键的操作机构；一个控制器，用于在由所述当前位置计算器获得的行驶信息的基础上从所述地图信息存储器中读出附近地区的地图信息，并产生一个控制信号，以便显示当前位置信息和行驶路线信息；一个显示信号发生器，用于接收来自所述控制器的控制信号，并产生一个显示信号，用于显示当前位置信息和行驶路线信息；一个显示单元，用于利用由所述显示信号发生器产生的所述显示信号显示有关当前位置和行驶路线的地图信息；和一个GPS信号鉴别器，用于判断所述当前位置信息或行驶路线信息是从3个卫星接收的还是从更多卫星中接收的，所述的GPS信号鉴别器由所述控制器进行控制。
本发明提供的一种用于在导航系统中显示一个移动目标行驶信息的方法，该方法包括下述步骤计算一个当前位置和一个行驶路线并计算被接收卫星的数量；检查被接收卫星的数量是否大于一预定的数量；如果所接收卫星的数量小于所述预定的数量，显示从少于所述预定数量的卫星处接收的所述移动目标的当前位置；和如果被接收卫星的数量大于所述预定数量，显示从多于所述预定数量的卫星处接收的所述移动目标的当前位置。
通过下面结合附图的详细描述，本发明的上述和其它的目的、优点和特性将变得非常明显，在整个附图中，相同的构件使用相同的标号表示。其中图1示出了传统的导航系统的方框图；图2示出了图1所示的导航屏幕信息；图3示出了根据本发明的一个导航系统的方框图；图4示出了根据本发明对在行驶期间所接收的一个GPS信号进行的处理的流程；和图5示出了图3所示的导航屏幕信息。
除了显示信号发生器8和GPS信号鉴别器9以外，图3和图1所示结构相同。GPS信号鉴别器9判断有关当前位置或行驶路线的信息无论是从三个卫星还是从更多卫星中接收的。由系统控制器5控制的显示信号发生器8根据接收卫星的数量产生当前位置显示信号和行驶路线显示信号。
图4示出了对在行驶期间接收的一个GPS信号进行的处理的流程，图5示出了导航屏幕信息。
下面，参考图3、4和5描述用于对有关当前位置和行驶路线的信息进行处理的操作。在驾驶员驱车行驶时，图3所示的GPS信息接收机通过天线AT接收来自属于一个GPS的多个人造卫星的无线电波。并计算当前位置的伪坐标值。传感器信息接收机2包括一个方位传感器和一个速度传感器，并利用所述方位传感器和速度传感器探测一个汽车的转动角度和速度。当前位置计算器3在由所述传感器信息接收机2产生的转动角度和速度的基础上计算所述汽车的当前伪位置，并选择由GPS信息接收机1所发射的伪坐标值，或选择当前的伪位置。如果由传感器信息接收机2累积的误差很小，则使用所计算的伪位置值。如果所累积的误差很大，则使用由GPS信息接收机1发射的伪坐标值进行补偿。当前位置计算器3计算诸如所述汽车的速度和行驶方向的行驶信息以及所述汽车的当前位置。所计算的汽车行驶信息被发送给系统控制器5。地图信息存储器4存储地图信息和附加信息数据。操作机构7具有多个功能键并将由司机所执行的键输入发送给系统控制器5。显示单元6显示从地图信息存储器4中读出的地图信息和当执行各种功能时产生的状态。系统控制器5在从当前位置计算器3获得的行驶信息的基础上从地图信息存储器4中读出附近地区的地图信息。另外，系统控制器5控制显示信号发生器8去显示从一个GPS卫星接收的当前位置信息和行驶路线信息。显示信号发生器8接收一个用于显示当前位置信息和行驶路线信息的控制信号，并控制显示单元6去显示当前位置信息和行驶路线信息。
为了显示当前位置信息和行驶路线信息，图4示出了用于对从所述卫星接收的GPS信号进行处理的操作。系统控制器5在步骤101接收来自当前位置计算器3的当前位置信息和行驶路线信息。在步骤102，系统控制器5计算被接收卫星的数量，并将被接收卫星的数量提供给GPS信号鉴别器9。在步骤103，系统控制器5通过检查被接收卫星的数量是否大于3来检查卫星的状态是否良好，如果卫星的状态不好，系统控制器5返回到步骤105，如果卫星的状态良好，系统控制器5在步骤104设定一个卫星信息标记。在步骤105，系统控制器5根据卫星信息标记的状态使显示信号发生器8在显示单元6上显示当前位置信息。如图5所示，在显示单元6的屏幕上，由标号16或17指出的当前位置是各不相同显示的。所述汽车的当前位置16表示由于诸如建筑物或街道树木等地形的影响而使被接收卫星的数量少于3的不良接收状态。当前位置17表示被接收卫星数量大于3的良好接收状态。在步骤106，系统控制器5检查是否选择了行驶路线显示。如果还没有选择，系统控制器5返回到步骤102。如果已经选择，系统控制器5使显示信号发生器8在显示单元6上显示由图5标号18和19指出的行驶路线。行驶路线18表示被接收卫星数量小于3的情况。行驶路线19表示被接收卫星数量大于3的情况。
如上所述，由于所述导航系统通过确认从卫星接收的GPS信号的状态来显示所述汽车的当前位置信息和行驶路线信息，所以，即使是司机在驾车期间不能够确认在显示屏幕上的道路地图，他也能够知道在行驶路线处的当前位置和卫星的状态。并且，不必为确认卫星状态而持续观看显示屏幕，因而可以避免由于驾车疏忽而引起的事故。
应当理解，本发明并不受这里作为执行本发明而描述的最佳模式的限制，并且，本发明也不局限于该说明书中所描述的特定实施例。本发明的保护范围由本发明的权利要求内容所限定。
权利要求
1.一种用于显示一个移动目标行驶信息的导航系统，包括一个全球定位系统GPS信息接收机，用于通过一个天线从属于一个GPS的多个人造卫星接收无线电波，并计算一个当前位置的伪坐标值；包括方位传感器和速度传感器在内的一个传感器信息接收机，用于通过所述的方位传感器和速度传感器探测所述移动目标的转动角度和速度；当前位置计算器，用于在由所述传感器信息接收机产生的所述转动角度和速度的基础上计算所述移动目标的当前伪位置，并由所述GPS信息接收机发射的当前位置的伪坐标值和所述当前伪位置中之一选择；一个地图信息存储器，用于存储地图信息和附加信息数据；一个具有可由司机选择的多个功能键的操作机构；一个控制器，用于在由所述当前位置计算器获得的行驶信息的基础上从所述地图信息存储器中读出附近地区的地图信息，并产生一个控制信号，以便显示当前位置信息和行驶路线信息；一个显示信号发生器，用于接收来自所述控制器的控制信号，并产生一个显示信号，用于显示当前位置信息和行驶路线信息；一个显示单元，用于利用由所述显示信号发生器产生的所述显示信号显示有关当前位置和行驶路线的地图信息；和一个GPS信号鉴别器，用于判断所述当前位置信息或行驶路线信息是从3个卫星接收的还是从更多卫星中接收的，所述的GPS信号鉴别器由所述控制器进行控制。
2.如权利要求1所述的导航系统，其中，所述的显示信号发生器根据所接收的卫星的数量产生当前位置显示信号和行驶路线显示信号。
3.一种用于在导航系统中显示一个移动目标行驶信息的方法，该方法包括下述步骤计算一个当前位置和一个行驶路线并计算被接收卫星的数量；检查被接收卫星的数量是否大于一预定的数量；如果所接收卫星的数量小于所述预定的数量，显示从少于所述预定数量的卫星处接收的所述移动目标的当前位置；和如果被接收卫星的数量大于所述预定数量，显示从多于所述预定数量的卫星处接收的所述移动目标的当前位置。
4.如权利要求3所述的方法，其中，如果被接收卫星的数量大于3，则所述卫星的状态被判断为良好状态。
5.如权利要求4所述的方法，其中，还包括如下步骤检查是否选择了一个行驶路线；和如果所述的行驶路线已经被选择，各不相同地显示从3个或少于3个的卫星处接收的行驶路线信息和从3个或多于3个的卫星处接收的行驶路线信息。
6.一种用于在导航系统中显示一个移动目标的行驶信息的方法，该方法包括如下步骤通过检查是否根据一个GPS卫星的接收状态接收了精确位置信息然后使司机能够确认随卫星接收状态变化的当前位置信息，根据全球定位系统GPS信号的精度各不相同地显示在驾车期间产生的行驶路线信息。
全文摘要
一种在移动目标中使用的导航系统和其处理方法,通过检查是否根据一个GPS卫星的接收状态接收了精确位置信息然后使司机能够确认随卫星接收状态变化的当前位置信息,根据全球定位系统(GPS)信号的精度各不相同地显示在驾车期间产生的行驶路线信息。
文档编号G01C21/00GK1181507SQ97110539
公开日1998年5月13日 申请日期1997年4月16日 优先权日1996年10月31日
发明者金善友 申请人:三星电子株式会社