专利名称：非车载导航系统及利用此系统校正差错的方法
技术领域：
本发明涉及一种导航系统，尤其指导航系统以及在非车载(off-board)导航系统中能够校正传感器差错并能提高车辆定位精确性的方法。
背景技术：
导航系统(指车辆导航系统)能告知用户车辆当前的位置，并提供一条到达预期目的地的最优行程路径，依照此路径指导司机到达预期目的地，同时能够提供大量附加信息以提高驾驶经验。
车辆导航系统的一个基本功能是提供导航技术以精确的确定车辆的当前位置。通常，为了使车辆导航系统测量当前位置，全球定位系统(GPS)和航位推测(DR)系统被采纳。
GPS全球定位系统利用了在距离地球高度近似为20，183Km上空轨道运行的24颗卫星。GPS接收从卫星发射的无线电波，并测量从卫星到观测点发射无线电波信号所必须耗费的时间，从而确定观测点的位置。利用GPS的位置测量单元能够确定一个装配有GPS接收机的行进体的位置(x，y，z)和时间信息t。
DR系统基于导航技术，该技术能够利用无需外部系统的惯性传感器确定位置和行进方向。应用在上述DR系统中的惯性传感器(指DR传感器)实质上是由用于测量行进距离的传感器(例如，速度计、车轮传感器、加速计等)，以及测量旋转角的传感器(例如，地球磁场传感器、陀螺仪等)构成。
GPS会受电离层时延差错、卫星时钟偏移以及多径差错等的影响。DR传感器则会受到初始调准差错、转换因子差错以及由传感器特性引起的差错的影响。上述差错会影响精确位置的确定。尤其是，当车辆经过高的建筑物、路边的树木以及隧道等情况下，车辆不能精确的收到GPS卫星信号因此差错就会进一步加剧。在这种情况下，利用GPS和DR系统所测量的位置信息用图表示出来，实际的车辆位置则会不同于图中所示的位置信息。
车辆导航系统通过利用由GPS/DR集成滤波器(GPS/DR integrationfilter)所计算的车辆的位置信息以及空间方位角(attitude angle)实现地图的匹配运算以此校正差错。也就是说，地图匹配运算利用地图的道路网络的资料(例如数字地图)来实现，以确定精确的位置。
利用地图匹配运算的差错校正方法在车载(on-board)导航系统中能够实现。但是，在不提供数字地图的情况下，差错校正方法就会失效。
图1为示意性方框图，用以说明传统的非车载导航系统。依照图1，非车载导航系统的服务器20储存了一张数字地图。服务器20依据终端10的请求或其自身设置的运算条件完成复杂的路径计算并创建向导信息，由此将计算的结果和生成的向导信息传送给终端10。
非车载导航系统的终端10包含传感器单元，此单元包括全球定位系统(GPS)传感器11以及航位推测(DR)传感器12、滤波器13、服务器数据接收机14、跟踪器15以及路径向导仪16。
GPS传感器11用于接收GPS信号。也就是说，GPS传感器11接收GPS信号并从所接收到的GPS信号中检测车辆位置信息(x，y，z)以及当前时间信息t。DR传感器12确定相对的自身位置以及行进方向，并检测车辆的速率v和角度θ。滤波器13由GPS/DR的集成滤波器实现，它从GPS传感器11接收车辆的位置信息(x，y，z)和时间信息t，并接收车辆的速度v和角度θ，从而计算车辆的当前位置。服务器数据接收机14接收路径计算结果和向导信息。跟踪器15通过服务器数据接收机14接收来自服务器20的数据并从滤波器13接收当前位置测量的结果。跟踪器15将来自服务器20的路径信息与当前位置进行比较，并跟踪当前的行进状态以便向路径向导仪16传递相关信息。路径向导仪16利用从跟踪器15生成的行进状态信息引导用户沿途行进。
如上所述，没有数字地图的传统导航系统利用从服务器20的信息确定当前位置。传统的导航系统只能实现向导运算(guide operation)，但不能实现终端10中的传感器的校正运算。
此外，在没有数字地图的非车载导航系统中没有传感器提供与当前位置数据相关的校正数据。因此，非车载导航系统不能对包含由GPS传感器和DR传感器所引起的差错的当前位置信息精确地实现校正运算。那么由传统导航系统提供的导航服务的精确性由于传感器的差错就会降低。例如，当与最优路径相关的向导信息以传统方式提供时，那么与向导时点(time-point)和脱轨(derailment)相关的错误信息就会由传感器的差错而产生。
发明内容
因此，本发明考虑到上面的问题，本发明的一个目标是提供一种非车载导航系统以及能够提高利用非车载导航系统导航服务精确性的校正差错的方法。
本发明的另一个目标是提供一种非车载导航系统以及为实现精确的定位的校正非车载导航系统传感器差错的方法。
本发明的再一个目标是提供一种非车载导航系统以及利用在非车载导航系统中所提供的服务器的最优的校正数据对在非车载导航系统中所提供的行进终端中的传感器差错进行校正的方法。
依照本发明的一个方面，通过提供一种导航系统，包括服务器，用于利用预存的地图计算预定路径以响应来自终端的请求，基于所计算的路径生成校正信息，并将所计算的路径以及校正信息发送给终端；以及终端，用于请求计算，并从服务器接收所计算的路径以及校正信息，将校正信息与嵌入终端的传感器所测量的位置信息进行比较，并校正传感器。
依据本发明的另一方面，通过提供一种在包含服务器和终端的导航系统中实现差错校正运算的方法，所述方法包括步骤(a)接收并储存由服务器指定的校正区域信息，并从嵌入到终端的传感器接收终端的当前位置数据；(b)比较终端的当前位置和区域信息，并确定终端的当前位置是否包含在校正区域内；(c)如果终端的当前位置包含在校正区域内，则存储终端的当前位置数据，并接收来自传感器的下一个位置数据；(d)如果终端的当前位置未包含在校正区域内，则将所存储的位置数据与校正区域的数据进行比较，并生成传感器校正数据；以及(e)利用传感器校正数据校正传感器。
结合附图对本发明的优选实施方式进行详细的描述，本发明的上述和其它目标、特性、优点将变得更加清楚，附图中图1为示意传统非车载导航系统的方框图；图2为一流程图，释义了依照本发明的一个实施例应用于非车载导航系统中的处理方法；图3为释义依据本发明一个实施例的非车载导航系统中所提供的服务器的方框图；图4为释义依据本发明一个实施例的非车载导航系统中所提供的终端的方框图；图5中5A和5B释义了依据本发明一个实施例的位置校正处理的图表；图6为一流程图，释义了依据本发明的实施例在非车载导航系统中实现位置校正运算的方法；以及图7为一流程图，说明了依照本发明的一个实施例对在非车载导航系统中传感器的校正运算。
具体实施例方式
现在参照附图我们将对本发明的优选实施例进行详细描述。在附图中，相同或相近的元件尽管它们在不同的附图中进行描述，但以相同的附图标记表示。在下面的描述中，当其中包含的已知功能和设置在主旨上可能会模糊本发明时，它的具体描述将被省略。
图2为一流程图，释义了依照本发明的一个实施例应用于非车载导航系统中的处理方法，参照图2，依据本发明的一个实施例，应用于非车载导航系统的处理方法现将具体描述。
首先，终端200向服务器100发送包含当前位置信息和目的地信息的路径向导请求消息(S102)。服务器100在当前位置和目的地之间计算一条路径以响应路径向导请求消息，并从所计算的路径中生成校正信息(S104)。所生成的校正信息包含了区域信息(例如十字路口等)以使位置校正运算容易实现。如果十字路口设置在所计算的路径上，服务器生成十字路口信息作为校正信息。将校正信息以及基于路径计算结果的路径向导信息传送到终端200处(S108)。
终端200在完成路径向导请求后测量终端200的当前位置(S106)。终端200利用在上面的S108步骤所收到的校正信息校正在终端200中所提供的位置测量传感器(例如GPS和DR传感器)(S110)，然后完成路径向导服务(S112)。
图3和图4为释义了服务器100和终端200的方框图。参照图3和图4本发明详细描述如下。
首先，图3为释义依据本发明的一个实施例非车载导航系统中所提供的服务器100的方框图。参照图3，依据本发明的一个实施例非车载导航系统中的服务器100利用了预存的数字地图提供终端200所请求的信息(例如，最优路径、兴趣点(POI)以及查询信息等)，并且它包含远程信息处理服务提供器110，校正信息生成器120以及数据地图存储单元130。
数字地图存储单元130至少存储了先前产生的数字地图。
远程信息处理服务提供器110利用存储在数字地图存储单元130的数字地图提供远程信息处理服务(telematics service)。术语“telematics”是通信与信息学的复合词。远程信息处理服务是基于将通信技术和定位技术应用于车辆上实时地向司机提供各种应用服务(例如，提供车辆事故或抢劫监控、驾驶路径向导、交通路况、生活、游戏等信息的服务)的技术。因此，远程信息处理服务包括利用了本发明导航系统的通信网络向车辆中装配的终端提供路径向导信息的服务。
也就是说，远程信息处理服务提供器110产生与行进车辆相关的服务信息(例如，最优路径查询，POI查询和交通信息)，并通过通信网络将所生成的服务信息提供给终端。如果终端已参阅了数字地图并提交了最优路径查询请求，远程信息处理服务提供器110利用作为数字地图的网络数据的连接和节点信息搜索一条最优的路径。但是，如果终端提交的最优路径查询请求中包含了对校正信息的附加请求，则远程信息处理服务提供器110利用一个匹配于校正信息的相应的权值，搜索一条最优路径。
校正信息生成器120生成在导航系统中所提供的终端的传感器校正运算所必须的信息。当位置信息(例如，十字路口信息)被检测后，在应用最优路径查询时，该位置信息允许实现传感器校正运算，利用所检测到的位置信息生成校正信息。匹配相应位置信息的数字地图的网络信息作为校正信息生成。所生成的校正信息通过无线信号传送到终端。校正信息生成器120最好设置相应传感器校正位置的预定区域作为校正区域，并发送所设定的预定区域信息。
图4为释义依据本发明的一个实施例非车载导航系统中所提供的终端200的方框图。参照图4，依据本发明的实施例的非车载导航系统的终端200检测当前的位置并将所检测的当前位置与从服务器接收到的位置信息进行比较以便向用户提供适合的向导信息。终端200包含传感器单元210、滤波器220、服务器数据接收机230、校正器240以及路径向导仪250。
传感器单元210是确定车辆当前位置的装置，包括全球定位系统(GPS)传感器211和航位推测(DR)传感器213。GPS传感器211接收GPS信号并利用所接收的GPS信号监测车辆位置信息(x，y，z)和时间信息t。DR传感器213利用先前的位置信息确定相对的自身位置以及行进的方向，并检测车辆的速度v和角度θ。
滤波器220通过对从传感器单元210输入所测量的车辆位置数据进行滤波产生最终的位置数据。也就是说，滤波器220从GPS传感器211接收车辆位置信息(x，y，z)和时间信息t、从DR传感器213接收车辆的速度v和角度θ从而产生最终的位置数据。因为输入到滤波器220的从GPS传感器211所得的位置数据以及从DR传感器213所得的位置数据包含了差错，那么利用位置数据所检测的当前位置总会包含着错误。
据此，为了能够校正系统以补偿这些差错，服务器数据接收机230从服务器100接收连同最优路径信息一起的校正信息。服务器数据接收机230存储校正信息。最好，校正信息为包含最优路径上的十字路口位置数据的区域信息。
校正器240利用由滤波器220生成的当前位置数据以及存储在服务器数据接收机230中的计算信息生成传感器校正数据。当当前位置数据包含在从服务器传递过来的校正区域信息中时，校正器240生成校正值以补偿传感器差错。校正器240将所生成的校正值传递给滤波器220。滤波器220利用此校正值对包含差错的传感器单元210的输出数据进行校正。
典型地，利用GPS和DR系统的传感器校正在滤波器220处实现，或者在通过利用数字地图与当前位置相关的地图的匹配运算完成后实现校正运算。利用GPS的传感器校正能够通过利用数字地图的地图匹配算法实现。但是，未嵌入数字地图的非车载导航系统不能实现传感器校正。因此，当服务器100依照本发明发送路径向导数据时，将为实现传感器校正的校正信息(例如校正区域信息)一并发送。终端200利用校正信息校正传感器。
经校正的数据通过路径向导仪250向用户提供。路径向导仪250利用经校正的位置数据精确地为用户提供向导服务。
图5中5A和5B是依据本发明的一个实施例释义位置校正处理的图表。
典型的数字地图包含各种信息(例如，节点、连接以及显示信息等)，而在导航系统中从服务器发送到终端的信息只包含相应于车辆最优路径的数字地图信息。图5A描述了包含在数字地图中的车辆行进日志信息。其中由连续的小三角形成的曲线对应于车辆的在数字地图上的行进日志信息，曲线周围的X形状代表道路。在图5A的例子中，车辆通过一个十字路口从右上端方向移到右下端方向。
图5B示意了路径信息和校正信息。如图5B所示，多个O形的标记表示节点以及形态点(shape point)，并且连接节点的线表示连接。在导航系统中从服务器传送到终端的校正信息如图5B所示设置了节点、形态点以及连接信息。校正信息包含校正起始点pcs、校正点pc以及校正结束点pce。在这个例子中，校正点pc显示在数字地图的十字路口的中央。校正起始点pcs和校正结束点pce包含在从校正点pc的预定范围内的校正区域中。校正起始点pcs和校正结束点pce由车辆的行进方向确定。包含对于校正传感器来讲的最优点(例如，最优校正点)的校正区域由服务器输入并计算。最优校正点对应于用于校正传感器的Δx和Δy的差错的区域并且通常利用车辆转弯时的十字路口。当当前位置和十字路口转弯点确定时，在十字路口区域处的传感器差错就会被校正。
图5A显示了包含位置信息参考点P1、车辆实际行进通过的位置校正目标点P2，以及基于位置信息参考点P1和位置校正目标点P2的位置校正值(Δx，Δy)。位置校正值(Δx，Δy)表示了位置信息参考点P1和位置校正目标点P2之间的差别。
如图4所示的滤波器220依据位置校正值(Δx，Δy)对来自如图4所示的传感器单元210发送的传感器值进行校正，并利用经校正的传感器值生成最终的位置数据。
图6为一流程图，释义了依据本发明的实施例在非车载导航系统中实现位置校正运算的方法。参照图6，非车载导航系统的终端从嵌入其中的传感器单元接收位置数据(S110)。确定对应于位置数据的位置是否包含在由服务器指定的校正区域内(S120)。为了作出这个确定，终端必须接收来自服务器的校正区域信息。
如果对应于位置数据的位置未包含在由服务器指定的校正区域内，则终端利用位置信息为用户完成位置向导操作(S170)。
如果对应于位置数据的位置包含在由服务器指定的校正区域内，则终端存储位置数据(S130)并从嵌入其中的传感器单元接收新的位置数据(S140)。在步骤S140所接收的位置数据相应于根据车辆的行进操作时终端的位置。在由服务器指定的校正区域内将终端的实际路径值进行累加后，在步骤S130处终端的位置数据存储操作完成，以便利用对应于区域的数字地图的行进路径值与经累加的行进路径值之间的比较值降低嵌入到终端的传感器单元的差错。
在步骤S140中接收新的位置数据的终端将新的位置数据与由服务器指定的校正区域进行比较，并确定终端是否已通过校正区域(S150)。如果终端未通过校正区域，上述S130和S140步骤就会重复进行。终端不断的存储从传感器单元接收到的位置数据直到终端通过校正区域。
如果终端已通过校正区域，将对应于在上述步骤S130和S140处所存储的终端的实际行进路径值的位置数据与对应于校正区域的数字地图的位置数据进行比较，继而嵌入在终端中的传感器单元就会被校正。
图7为一流程图，说明了依照本发明的一个实施例在非车载导航系统中传感器的校正运算(S160)。参照图7，传感器的校正运算将详细描述如下。
当终端行进通过校正区域时，终端从所存储的位置数据中检测到实际的旋转点(S161)。终端读取由服务器指定的校正位置(S163)，并计算在检测到的旋转点和校正位置之间的差值(Δx，Δy)(S165)。
下面的公式1用于计算差值。
公式1Δx＝ABS(x_calibration_position-x_sensorrotation_point)Δy＝ABS(y_calibration_position-y_sensor_rotation_point)在公式1中，“calibration_position”表示由服务器指定的校正位置，并且“sensor_rotation_point”表示车辆旋转点，即，实际的行进位置。
差值(Δx，Δy)在步骤S165中已经计算。嵌入在终端中的传感器(例如GPS传感器和DR传感器)利用所生成的差值(Δx，Δy)即可被校正(S167)。
如上所述，非车载导航系统的服务器允许终端在行进操作的同时利用最优的校正数据对传感器差错进行校正，使得非车载导航系统能够补偿地图信息和实际行进信息之间的位置差错。因此，非车载导航系统能够提高导航服务的精确性。
尽管本发明的优选实施例对本发明的示例性用途进行了揭示，但本领域技术人员应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对本发明进行各种修改、补充以及替代。据此，本发明不局限于上面所述的实施例，但是本发明由所附权利要求书连同其等价的全部范围而限定。
权利要求
1.一种导航系统，包括服务器，用于利用预存的地图计算预定路径以响应来自终端的请求，基于所计算的路径生成校正信息，并将所计算的路径以及校正信息发送给终端；以及终端，用于请求计算，并从服务器接收所计算的路径以及校正信息，将校正信息与嵌入终端的传感器所测量的位置信息进行比较，并校正传感器。
2.如权利要求1所述的导航系统，其中校正信息为实现关于由服务器所计算的路径的位置校正运算所需要的区域信息。
3.如权利要求1所述的导航系统，其中补偿信息为同时对与位置数据相关的“x”坐标值的差错以及“y”坐标值的差错进行校正所需要的区域信息。
4.如权利要求2所所述的导航系统，其中补偿信息为同时校正与位置数据相关的“x”坐标值的差错以及“y”坐标值的差错所需要的区域信息。
5.如权利要求3所所述的导航系统，其中校正信息为在所计算的路径上包含十字路口位置数据的区域信息。
6.如权利要求5所所述的导航系统，其中校正信息包含校正起始点、校正点以及校正结束点的位置数据。
7.如权利要求1所述的导航系统，其中服务器包括数字地图存储单元，用于存储预先生成的数字地图；远程信息处理服务提供器，利用数字地图存储单元所储存的数字地图生成包含路径向导服务信息的远程信息处理服务信息，并向终端提供所生成的远程信息处理服务信息；以及校正信息发生器，用于生成能够使终端利用从远程信息处理服务提供器所生成的路径向导服务信息实现传感器校正运算所必须的校正信息，并将该校正信息提供给所述终端。
8.如权利要求1所述的导航系统，其中终端包括传感器单元，用于测量行进体当前的位置；滤波器，用于滤波从传感器单元输出的所测量的行进体位置数据并生成最终的位置数据；服务器数据接收机，用于从服务器接收与最优路径信息一同的校正信息并储存所接收的校正信息；以及校正器，用于将由滤波器产生的行进体的最终位置数据与存储在服务器数据接收机中的校正信息进行比较，生成传感器校正数据，并将所生成的传感器校正数据传送给滤波器。
9.如权利要求8所述的导航系统，其中传感器单元包括全球卫星定位(GPS)传感器，利用GPS信号检测位置信息和时间信息；以及航位推测(DR)传感器，用于检测相对的自身位置和行进方向。
10.如权利要求9所述的导航系统，其中滤波器利用从校正器输入的传感器校正数据对传感器单元的输出值进行校正。
11.一种在包含服务器和终端的导航系统中实现差错校正运算的方法，所述方法包括步骤(a)接收并储存由服务器指定的校正区域信息，并从嵌入到终端的传感器接收终端的当前位置数据；(b)比较终端的当前位置和区域信息，并确定终端的当前位置是否包含在校正区域内；(c)如果终端的当前位置包含在校正区域内，则存储终端的当前位置数据，并接收来自传感器的下一个位置数据；(d)如果终端的当前位置未包含在校正区域内，则将所存储的位置数据与校正区域的数据进行比较，并生成传感器校正数据；以及(e)利用传感器校正数据校正传感器。
12.如权利要求11所述的方法，其中步骤(d)包含以下步骤(d-1)从所存储的位置数据中检测终端的实际旋转点；(d-2)读取从服务器接收的校正区域信息并比较校正区域信息和实际的旋转点；以及(d-3)依据比较的结果生成传感器校正数据。
全文摘要
本发明公开了一种off－board导航系统及利用此系统校正差错的方法。off－board导航系统所提供的服务器，用于利用预存的地图计算预定路径以响应来自终端的请求，基于所计算的路径生成校正信息，并将所计算的路径以及校正信息发送给终端。off－board导航系统所提供的终端，用于请求计算，并从服务器接收所计算的路径以及校正信息，将校正信息与嵌入终端的传感器所测量的位置信息进行比较，并校正传感器。off－board导航系统能够校正地图信息与实际行进信息之间的位置差错，因此能提高导航服务的精确性。
文档编号G08G1/0968GK1617186SQ20041005649
公开日2005年5月18日 申请日期2004年8月11日 优先权日2003年11月12日
发明者闵铉皙, 千敬俊, 金镇湲, 金旭 申请人:三星电子株式会社