显示行驶信息的导航装置的制作方法

专利名称：显示行驶信息的导航装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及可以显示行驶信息的导航装置。该装置尤其可用作车载导航系统。
背景技术：
基于GPS的导航装置已被大家所熟知，并且广泛用作车载导航装置。可参考来自本发明受让人TomTom B.V.的Navigator(导航者)系列软件。该软件在连接到外置GPS接收机的PDA(如CompaqiPaq)上运行时，使用户能将出发和目的地址输入PDA中。然后该软件计算两端点之间的最佳路线，并显示如何导航该路线的指示。通过利用从GPS接收机获得的定位信息，该软件能够定期地确定PDA(通常安装在车辆的仪表盘上)的位置，并且能够在地图上显示车辆的当前位置，以及显示(和报出)合适的导航指示(例如，“在100米处左转”)。可将表示要实现的动作的图形(例如，指示前方左转的左箭头)显示在状态栏上，而且还可叠加在地图本身所示道路上的正确交叉路口/转弯处等之上。
还可参考将GPS接收机集成到用地图数据库编程的计算装置中，并能在显示器上生成导航指示的装置。这些集成装置通常被安装在车辆的仪表盘上或仪表盘内。术语“导航装置”是指能将用户导航到预定目的地的装置。该装置可具有用于接收定位数据的内置系统，如GPS接收机，或者可以是仅连接到可接收定位数据的接收机。该装置可以是便携式装置或可以内置于车辆中。
传统的基于GPS的导航装置(与其他形式的嵌入式装置或系统共同地)在本地执行来自大规模掩模型ROM或XIP(eXecute InPlace，本地执行)闪存储器装置中适当位置的所有OS以及应用程序代码。这样有一些缺点如下基于ROM的设计通常要求在产品制造的早期阶段烧制ROM；一旦固定了ROM掩模，更改它成本较高并且较复杂。因此，基于ROM的设计在本质上是不可改变的。其次，掩模ROM和XIP闪存比较贵。

发明内容
在第一方面，提供了一种可用地图数据库和能够在两个用户限定地点之间制定路线的导航应用程序来编程的导航装置，其中可操作该装置以读取存储有装置操作系统、导航应用程序、和地图数据的移动存储卡。
该装置不将其操作系统存储在内置ROM中，而是从存储卡读取操作系统，而存储卡可以是SD卡。
该装置还可以包括用引导加载程序编程的XIP(本地执行)FlashROM。一旦启动，引导加载程序提醒用户插入所提供的SD卡。一旦用户插入SD卡，该装置中的读卡器就读卡；然后，该装置将来自SD卡的特定系统文件复制到装置的DRAM中，该系统文件包括操作系统和导航应用程序。一完成系统文件的复制，控制就转移到导航应用程序，其启动并从SD卡访问非易失性数据。当随后关闭该装置时，则保存DRAM的内容，以使引导程序只需要在第一次使用该装置时出现。
这种方法与传统的基于ROM的系统相比具有如下优点
1.可后配置性(late configurability)。通过只将XIP Flash中的引导加载程序“硬件编码”到本装置上，从而本装置可以通过简单地给已经制造完的装置配置合适的SD卡实现在制造后期根据场合和型号来配置该装置。
2.成本。SD Flash存储器以及DRAM是最便宜的存储器类型，并比XIP Flash存储器便宜。
3.速度。DRAM的存储器访问时间远低于闪存。


下面将参照附图对本发明进行描述，其中，图1是应用了本发明的导航装置的屏幕截图，该屏幕截图示出了一个平面地图和在显示器底部运行的状态栏；图2是应用了3-D视图的导航装置的屏幕截图；图3是示出了导航菜单的导航装置的屏幕截图；图4A和4B是导航装置的立体图；以及图5是导航装置的系统结构的示意图；图6是导航装置中的部件的框图；图7是图6中的导航装置的电组件示意图。
具体实施例方式
系统概述本发明在称为Go的TomTom B.V.的集成导航装置中实现。Go配置了被称为Navigator的软件，并具有内置GPS接收机；Navigator软件还可以运行在配有触摸屏式(即触笔控制)袖珍PC能力的PDA装置上，如Compaq iPaq。当PDA与GPS接收机连接时，其将提供基于GPS的导航系统。该组合的PDA和GPS接收机系统被设计为用作车载导航系统。
本发明也可以在任何其他配置的导航装置上实现，如带有集成GPS接收机/计算机/显示器的装置，或为非车辆使用(例如，步行者使用)设计的装置，或除了汽车之外的其他交通工具(如飞机)。该导航装置可使用任何类型的位置检测技术，而不限制于GPS；因此它可以使用其他类型的GNSS(全球导航卫星系统)实现，如欧洲伽利略系统(European Galileo system)。同样地，该导航装置也不限制于基于卫星的定位/速度系统，而是可以同样使用基于地面的灯塔或任何其他能使该装置确定其地理位置的系统。
当在PDA上运行时，Navigator软件导致导航装置显示如图1所示的标准导航模式屏幕。该视图使用文本、符号、声音指导和移动地图的结合来提供驾驶指示。关键用户界面元素如下2-D地图1占据了屏幕的大部分。该地图示出了用户的汽车和其当前的周围环境，并以汽车移动的方向总是“向上”的方式旋转。在屏幕底部四分之一区域上运行的是状态栏2。用箭头3来表示由装置本身利用传统GPS定位测定确定的装置当前位置和其方向(从其行驶方向推断出)。由装置(使用装置存储器中储存的路线计算算法并应用存储在装置存储器中的地图数据库中的地图数据)计算的路线被表示为叠加了指示行驶方向的箭头的颜色加深路线4。在颜色加深路线4上，所有主要动作(例如，拐角、交叉路口、环形路等)均用覆盖路线4的箭头5示意性地示出。状态栏2在其左手侧还包括示出下一个动作(这里为右转)的示意图6。状态栏2还示出到下一个动作的距离(即右转，这里距离是220米)，该距离从由装置计算的整条路线的数据库中取得(即，限定选定路线的所有道路和相关动作的列表)。状态栏2还示出了当前的道路名称8，到达前的估计时间9(这里是2分40秒)，估计的实际到达时间10(11:36am)，和距离目的地的距离11(1.4Km)。GPS信号强度以移动电话式信号强度指示器12显示。如图2所示，还可以是3-D地图视图。
如果用户触摸屏幕的中心13，则显示导航屏幕菜单；可从该菜单启动或控制Navigator应用程序中的其他核心导航功能。允许从菜单屏幕选择核心导航功能，而菜单屏幕本身很容易调出(例如，从地图显示到菜单屏幕只要一步)，这显著地简化了用户交互，而且使用户交互更快、更容易。
需要用户触摸的触摸区的面积比大多数基于触笔的触摸屏系统大得多。触摸区被设计得大到足以用单个手指可靠地选择，而不必特别精确；即，模拟了驾驶员驾驶汽车时的现实情况；他或她没有多少时间看带有小控件图标的非常详细的屏幕，更没有很多的时间去精确地按下这些小控件图标中的一个。因此，使用与给定的软键(或隐藏的软键，如在屏幕的中心13)相关联的非常大的触摸屏幕区是该实施例的一个特意为之的设计特征。与其他基于触笔的应用不同，该设计特征始终如一地应用于整个Navigator，以选择驾驶员在实际驾驶中可能需要的核心功能。因此，一旦给予用户选择机会以选取屏幕上的图标(例如，控件图标，或用于输入目的地址的虚拟键盘的键)，则这些图标/键的设计保持简单，并且将相关联的触摸屏幕区域扩大到每个图标/键都可以明显地用手指选择的大小。实际上，相关联的触摸屏幕区域至少为0.7cm2级别，而且通常为正方形。在标准导航模式下，该装置显示地图。在屏幕中心(或在另一实施例中的屏幕的任何部分)附近触摸地图(即触摸感应显示器)一次(或在不同实施例中是两次)会调出具有对应于各种导航功能的大图标的导航菜单(见图3)，例如计算替代路线和重新计算路线以避开道路的下一段(当碰到障碍物或严重交通堵塞时有用)的选项；或重新计算路线以避开特别的、列出的道路。
根据存储器的结构，本装置的实际物理结构基本上不同于传统的嵌入式装置(见下面的系统结构部分)。但在高层是相似的存储器存储路线计算算法，地图数据库和用户界面软件；微处理器解释和处理用户输入(例如，使用装置触摸屏幕输入出发和目的地址以及所有其他控制输入)，并采用路线计算算法计算最佳路线。“最佳”可指诸如时间最短、或距离最短、或一些其他与用户相关的因素等标准。
更特别地，用户使用虚拟键盘以常规方式将他的出发位置和期望目的地输入到在PDA上运行的Navigator软件中。然后，用户选择计算行驶路线的方式提供了各种模式，如“快速”模式，非常快速地计算路线，但该路线可能不是最短的；“完全”模式，考虑所有可能的路线并找到最短的路线，但这要花费更长时间来计算等。可以有其他选项，让用户定义风景优美的路线，例如，经过最多的标记为特别美丽的POI(points of interest，感兴趣的地点)，或经过最多的孩子可能感兴趣的POI，或使用最少的十字路口等。
在作为在PDA上运行Navigator的一部分(或由Navigator访问)的地图数据库中，道路本身被描述为线，即矢量(例如，道路的起点、终点、方向，由成千上万这样的部分组成的整个道路，每个部分都由起点/终点/方向参数唯一限定)。地图就是一组这样的道路矢量，加上感兴趣的地点(POI)，加上道路名称，加上其他像公园边界，河流边界等其他地理特征，所有这些都是按照矢量限定的。所有的地图特征(如，道路矢量，POI等)都在与GPS坐标系统对应或相关联的坐标系统中限定，使通过GPS系统确定的装置位置能定位在地图上所示的相应道路上。
路线计算使用复杂的算法，该算法是Navigator软件的一部分。该算法可用于获得大量可能的不同路线。然后，Navigator软件根据用户限定的标准(或装置缺省值)，如完全模式扫描，景色好的路线，经过博物馆，和没有测速摄像机，来评估这些路线。然后，由PDA中的微处理器计算出最符合限定标准的路线，然后存储在RAM中的数据库中为一系列矢量、道路名称、和在矢量终点要做的动作(例如，对应于沿该路线的每条道路的预定距离，诸如经过100米，左转进入x街)。
图4A和4B是实际使用的导航装置的透视图。该导航装置是包括显示器、内置GPS接收机、微处理器、电源以及存储器系统的装置。该装置设置在臂上，该用大吸盘固定至汽车仪表盘。
系统结构与本地执行来自大规模掩模型ROM或Flash(闪存)装置的所有OS和应用程序代码的传统嵌入式装置相比，本发明的实现使用新型存储器结构。图5示意性地示出了该装置。整体以51表示的该装置包括传统的器件如微处理器56、电源57、显示器以及相关驱动器58。另外，它包括SD卡阅读器53、SD卡52图示为插入到一定位置。装置51具有内置DRAM 54以及XIP Flash 55。
因此，该装置使用三种不同类型的存储器1、少量内置XIP(本地执行)Flash ROM 55。这类似于PC的BIOS ROM并且将只包括专用引导加载程序、E2仿真(用于UID以及制造数据)和启动画面(splash screen)位图。估计其大小为256KB且位于低速8位宽的SRAM接口上。
2、主系统RAM(或DRAM)存储器54，这类似于PC的主存储器(RAM)。所有的主代码都将在主系统RAM中执行，同时主系统RAM为OS和应用程序提供视频RAM和工作区。注意永久性用户数据将不会存储在主系统RAM(与PC相同)中，即，没有“RAM驱动器”。该RAM将专门地连接至32位100MHz同步高速总线。
3、非易失性存储器，类似于PC的硬盘。其作为基于可移动NAND闪存的SD卡52来实现。这些装置不支持XIP。所有的OS、应用程序、设置文件以及地图数据将永久地存储在SD卡上。
一但启动，专用引导加载程序55就将提示用户插入配备的SD卡52。在完成上述操作时，该装置从SD卡52复制特定系统文件到RAM 54中。该文件将包括操作系统以及导航应用程序。一旦完成该操作，则对应用程序进行控制。然后，应用程序启动并访问非易失性数据，例如来自SD卡52的地图。
当随后关闭该装置时，保存RAM 54的内容，因此只在第一次使用该装置时出现该引导加载程序。
附录1GO产品说明书介绍Go是单机集成(stand-alone fully integrated)的个人导航装置。其操作独立于与车辆的任何连接。
目标市场Go致力于普通个人导航市场。具体而言，其设计用于扩大个人导航市场以超过“早期接收机”市场。同样它是完全的单机解决方案；不需要访问PC、PDA或互联网连接。其重点在于使用的完整性和简易性。尽管Go是完整的个人导航解决方案，但其主要是希望用于车辆中的。主要的目标市场是为了商业或娱乐而驾车的任何人。
为了成功地致力于该市场，Go必须满足下列最高要求1、可接受的价位-产品特性和成本之间的适当折中。
2、简单性-Go的安装和操作简单并且直观，普通的非PC专业水平的用户不借助产品手册也能够实现所有主要功能。
3、灵活性-在插入的存储卡上提供所有的地图数据和操作程序。可以容易地扩展该装置以覆盖不同地区。
4、可靠性-即使并不认为车载导航系统是安全的关键部件，但用户将信赖Go。它将被设计用于所有相应机动环境标准。另外，它容许短时GPS覆盖中断。
渠道●消费者电子零售商店●汽车配件商店●专业汽车零配件修车厂产品概述Go是车载个人导航装置。其被设计为用于特殊用途而不是一般用途的装置。其被设计用于消费者售后汽车市场。尽管可以选择性地提供专业配件工具包，但终端用户可以简单地使用和安装它。
主要特征如下●基于标准商品PocketPC 2002部件●横向安装的标准PocketPC 3.5”VGA半反射(transflective)TFT LCD显示器●Romless软启动存储器结构●高度集成ARM9200MHz CPU●用于应用程序和地图数据存储器的SD卡存储器插槽●集成GPS接收机和天线●用于简单推算定位(dead reckoning)的集成双轴加速计●通过装置底部上的坞式连接器(docking connector)连接电源、音频、调试以及外置GPS天线●不具有GUI层、应用程序的嵌入式Linux OS提供其自己的UI●最适于手指使用的非常简单的触摸屏UI●用于声音指令的高质量集成扬声器
●内置可充电锂离子电池，其可以提供至少5小时的连续操作操作系统Go使用定制版本的嵌入式Linux。其将由驻留在Flash存储器中的定制引导加载程序从SD卡加载。
硬键Go只有一个硬按钮，电源按钮。一旦按下该按钮，就接通或关闭Go。UI被设计用于使通过基于笔的UI可以容易地实现所有其他的操作。
此外还有一个被取消了的硬复位按钮。
结构Go的结构是基于设计用于移动计算装置的高度集成单片处理器。通过行业标准ARM920T处理器，该装置达到约2000MIPs的性能。它还包括除了GPS基带以外的所有需要的外围设备。这些外围设备包括DRAM控制器、定时器/计数器、UART、SD接口以及LCD控制器。
该结构的主要元件包括●以200MHz运行的微处理器●具有低功率自刷新的32MB或64MB快速同步DRAM(SDRAM)。在32位宽100MHz的总线上排列成两个装置。
●用于包括OS(无RAM驱动器)的所有非易失性存储器的SD卡接口
●存储在256KB的NOR Flash中的原(native)(裸金属)引导加载程序。该Flash装置包括引导扇区，其被写保护以保存被保护的数据，如唯一的产品ID以及制造数据●连接至坞式连接器的调试UART(RS2323V电平)●用于PC连接的USB客户程序●集成GPS接收机●集成双轴加速计●用于PDA和移动电话的连接的可选集成蓝牙收发器●通过I2S的高质量音频编(码)译码器以及放大器图6是Go的方框图。
电源管理Go由集成的2200mAH锂离子可充电电池供电。该电池可以充电，且该装置(即使电池没有电了)可以由外部提供的+5V电源供电。该外部+5V电源是通过坞式连接器或DC插座提供的。该+5V电源将由车辆的主供电干线或外部主适配器产生。通过单个键来接通和关闭该装置。当关闭该装置时，通过将RAM置于自刷新状态就会保存DRAM的内容，以使在打开Go时，使其从关闭处继续执行。还可以通过坞式连接器获取唤醒信号，该信号可以用来在车辆点火时自动打开Go。
其还有小的隐藏复位开关。
系统存储器结构与本地执行来自大规模掩模型ROM或Flash装置的OS和应用程序的传统嵌入式装置相比，Go将基于更接近PC的新的存储器结构。
其包括三种形式的存储器4、少量XIP(本地执行)Flash ROM。其类似于PC的BIOS ROM，将只包括专用引导加载程序、E2仿真(用于UID和制造数据)以及启动画面(splash screen)位图。估计其大小为256KB且安装在低速8位宽SRAM接口上。
5、主系统存储器，其类似于PC的主存储器(RAM)。所有的主代码都将在主系统RAM中执行，同时主系统RAM为OS和应用程序提供视频RAM和工作区。注意永久性用户数据将不会存储在主系统RAM(与PC相同)中，即，没有“Ram驱动器”。该RAM将独占地连接至32位100MHz同步高速总线。Go包括两个用于16位宽256/512M位的SDRAM站点，可以使存储器配置为32MB(16位宽)、64MB(32位宽)以及128MB(32位宽)。
6、非易失性存储器，类似于PC的硬盘。其作为基于可移动NAND Flash的SD卡来实现。这些装置不支持XIP。所有的OS、应用程序、设置文件以及地图数据将永久地存储在SD卡上。
音频Go中嵌入了直径为52mm的扬声器，以发出高质量的语音指示。其由内置放大器和音频编码解码器驱动。坞式连接器上也有音频引出线。
SD存储器插槽Go包括一个标准的SD卡插口。其用于加载系统软件以及访问地图数据。
显示器Go使用半反射3.5”TFT背光显示器。其为‘标准’VGA显示器，与PocketPC PDA使用的显示器一样。其还包括触摸面板和高亮CCFL背光。
电源电源-AC适配器插座4.75V to 5.25V(5.00V+/-5％)@2A电源-坞式连接器4.75V to 5.25V(5.00V+/-5％)@2A各种型号可以装配及测试Go的下列各种型号标准(未普及蓝牙，32MB RAM)在标准型中，没有普及蓝牙功能，安装了32M字节的RAM。
蓝牙选项(未来型号)尽管为了使BOM成本最小化而没有在标准型号中普及蓝牙，但该产品的设计应该包括蓝牙。该设计将保证在操作蓝牙功能时不会降低所有其他功能(包括GPS RF性能)的操作。
64M字节RAM选项(未来型号)该产品的设计保证可以安装64M字节的RAM来代替32M字节的RAM。
配件Go包括下列电气配件，如图7所示。
RF电缆RF电缆将RF信号从外置GPS天线(通过RF坞式连接器连接至Go)发送到安装有GPS模块的RF PCB。
外部连接器坞式连接器两个坞式连接器对外部插接站(docking station)提供接口。
坞式连接器#1引出管脚

PWR 电源连接 PU 装置中的上拉电阻O/D 开路漏极输出 PD 装置中的下拉电阻坞式连接器#2引出管脚

RF坞式连接器RF坞式连接器使得可以通过插接站连接外置有源GPS天线。
AC适配器插座AC适配器插座使得可以由低廉的AC适配器或CLA(点火器适配器)供电。
USB连接器USB连接器使得可以通过标准的迷你USB电缆连接到PC。
SD卡插口适于高震动场合的牢固闭锁SD卡插座支持SDIO、SD存储器和MMC卡。
(尽管Go为SDIO提供硬件支持，但在产品初步阶段不会得到软件支持)处理器处理器是以大约200Mhz操作的基于ARM920T的SOC(片上系统)。
RAMGo将按照下面的说明配备RAM

Flash存储器Go装配有最小256K字节16位宽的Flash存储器，包括●引导加载程序代码，以能够从SD卡加载O/S；
●工厂设置的受保护只读制造参数(如，制造日期)和唯一ID(E2PROM仿真)●用户指定设置(E2PROM仿真)下列装置的使用取决于价格和可用性GPS内置天线GPS内置天线直接附着在RF PCB上。
GPS外置(有源)天线开关在通过RF坞式连接器连接外置天线时，GPS天线源自动切换到外置天线。
加速计固态加速计直接连接至处理器以提供关于速度和方向改变的信息。
辅助功能点火同步点火唤醒在插接站IGNITION信号的上升沿唤醒本装置。可以将IGNITION信号连接至12V或24V的车辆电池。
点火状态监控插接站IGNITION信号的状态被检测并被发送给GPIO引脚，以使软件在点火信号变低时关闭本装置。
标准外围设备标准的Go包括下列外围设备●简单的坞座(docking shoe)。用于安装Go并通过DC插座进行充电。该简单的坞座中不包括其他的连接。
●点火器电源电缆，其通过DC插座或简单的坞座连接至Go。
●用于PC连接的迷你USB电缆●用于连接至DC插座的通用主适配器可选外围设备在推出Go时或之后可以使用下列可选的外围设备●有源天线装备。包括GPS有源天线和带有GPS RF连接器的坞座以及电缆全套元件。用于在需要外置天线时由自己安装。
●专业车辆坞式装备。只用于专业安装的装配。允许通过车辆接口盒直接连接至车辆电源、音频系统以及有源天线。
权利要求
1.一种导航装置，可用地图数据以及能够在两个用户限定地点之间制定路线的导航应用程序编程，其中，所述装置可被操作以读取存储有装置操作系统、导航应用程序、以及地图数据的移动存储卡。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置不将其操作系统存储在内置ROM中，而是从所述存储卡读取所述操作系统。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述存储卡为SD卡。
4.根据前述任一权利要求所述的装置，还包括用引导加载程序编程的内置XIP(eXecute In Place，本地执行)Flash ROM。
5.根据权利要求4所述的装置，其被编程使得一旦引导，所述引导程序就提醒所述用户插入所配备的存储卡。
6.根据权利要求5所述的装置，其被编程使得所述用户一插入所述存储卡，就将特定系统文件从所述存储卡复制到RAM中，所述系统文件包括所述操作系统和所述导航应用程序。
7.根据权利要求6所述的装置，其被编程使得一完成所述系统文件的复制，控制就将转移到所述导航应用程序，其启动并从所述存储卡访问非易失性数据。
8.根据权利要求7所述的装置，其被编程使得在随后关闭所述装置时，保存所述RAM中的内容，以所述引导加载程序只需要在第一次使用所述装置时出现。
9.一种利用地图数据库和能够在两个用户限定地点之间制定路线的软件对导航装置进行编程的方法，其中，所述方法包括以下步骤将所述装置连接至存储卡，所述存储卡存储所述装置的操作系统、所述导航应用程序、以及地图数据。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述装置不将其操作系统存储在内置ROM中，而是从所述存储卡读取所述操作系统。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述存储卡为SD卡。
12.根据权利要求9-11中任一项所述的方法，其中，所述装置包括用引导加载程序编程的内置XIP Flash ROM，且所述方法包括以下步骤一旦启动，所述引导加载程序就提醒所述用户插入所配备的存储卡。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述用户一插入所述存储卡，所述方法就将特定系统文件从所述存储卡复制到RAM中，所述系统文件包括所述操作系统和所述导航应用程序。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，一完成所述系统文件的复制，控制就将转移到所述导航应用程序，其启动并从所述存储卡访问非易失性数据。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，在随后关闭所述装置时，保存所述RAM中的内容，以使所述引导程序只需要在第一次使用所述装置时出现。
全文摘要
一种导航装置，可用地图数据和能够在两个用户限定地点之间制定路线的导航应用程序编程；该装置可以被操作以读取存储装置操作系统、导航应用程序、以及地图数据的移动存储卡。其不需要在掩模ROM中存储操作系统；因此，对具体地区的定制只需要在使用时插入合适的存储卡。
文档编号H04Q7/22GK1934418SQ200580008333
公开日2007年3月21日 申请日期2005年3月15日 优先权日2004年3月15日
发明者马克·格雷顿 申请人:通腾有限责任公司