专利名称：导航系统及其方法
技术领域：
本发明涉及卫星定位与导航通信领域，具体而言，本发明导航系统及其方法。
背景技术：
目前，城市的机动车保有量持续大幅增长，城市交通状况不容乐观。道路拥堵已经成为影响群众日常生活的一个难题。为了改善交通状况，各主要城市都成立了交通指挥中心。在城市的主要道路上设置摄像头来获取各个路段的实时路况，并通过电子显示屏、广播等方式发布路况信息，指导机动车合理选择出行路线，以取得疏导交通的目的。但是，上述的交通指挥管理方式是一种粗放式的指挥方式，有着种种不足
首先，目前的交通指挥方法，目标是保证道路通畅。所以，其监控道路，并发布路况信息，希望机动车不要集中出现在某个路段上。而机动车驾驶员的出行目的是达到目的地。现有的交通指挥系统，采用广播的方式发布路况信息，不能针对性的向每个机动车驾驶员提供快捷的到达目的地的路线。其次，目前的交通指挥方法，只是在主要道路，比如环线、干线、联络线上才设置的摄像头，其不能获取整个城市的实时交通状况。第三，通过摄像头看到的是道路上车辆数目和拥堵情况，不仅不能对路况进行预测，还具有一定的延迟性。所以，当看到道路已经堵塞的时候，再进行交通疏导，其效果并不
理相最后，现有的交通指挥系统，发布信息的手段和方式有限，并不能及时准确的将信息发布给每一个需要的机动车驾驶员。正是因为存在着上述的不足，现有的交通指挥系统并不能胜任城市交通和机动车驾驶员指导的任务。因此，有必要提出有效可行的技术方案解决上述问题。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决上述技术问题之一，特别是通过卫星定位和导航技术，通过导航中心平台更新维护城市交通地图信息，实现城市交通导航疏导。本发明实施例一方面提出了一种导航系统，包括安装在车辆上的终端收发机、道路区域通信站以及导航中心平台，所述终端收发机，用于接收卫星信号，具有卫星定位功能，以及与所述道路区域通信站进行通信，获取线路信息；所述道路区域通信站，用于与所述终端收发机通信，交互所述终端收发机的位置信息以及线路信息，并将所述位置信息和线路信息转发给所述导航中心平台；所述导航中心平台，具有城市交通地图信息，用于根据所述终端收发机提供的所述位置信息和线路信息，计算线路信息后经过所述道路区域通信站提供给所述终端收发机。
本发明实施例另一方面提出了一种导航方法，包括以下步骤安装在车辆上的终端收发机接收卫星信号，确定所述终端收发机的位置信息及线路息;所述终端收发机将所述位置信息及线路信息与道路区域通信站进行交换，经所述道路区域通信站将所述位置信息及线路信息传送至导航中心平台；所述导航中心平台根据所述终端收发机提供的信息，计算线路信息后经所述道路区域通信站提供给所述终端收发机。本发明提出的上述方案，考虑到每一个机动车驾驶员的出行需求，通过导航中心平台为其设计出线路信息，保证了机动车驾驶员快捷的到达目的地，也能够最大程度的保证道路通畅。另外，本发明提出的终端机可以安装在每一辆机动车上，克服了摄像头不能移动的特点，能够获取更完整的城市交通状况。同时，本发明提出的终端机能够发送包括时间、速度在内的信息，因此，导航中心平台可以获知道路的平均时速，可以更为准确的进行导航。 本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中图I为本发明实施例导航系统示意图；图2为本发明实施例终端机的结构示意图；图3为本发明实施例导航中心平台的功能示意图；图4为本发明实施例城市交通地图信息表；图5为本发明实施例导航方法流程图；图6为本发明实施例导航方法功能框图；图7为本发明实施例城市交通地图更新方法流程图；图8为本发明实施例城市导航流程图。
具体实施例方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。现有的导航技术，主要是通过接收卫星信号，解算得到时间和位置信息，并结合地图信息，能够根据机动车驾驶员的设定，自动计算得到从出发点到目的地的静态路径。其主要不足包括，静态的计算路径，不能根据路况信息进行动态调整。物联网是把新一代IT技术充分运用在各行各业之中，具体地说，就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、建筑、大坝、供水系统、油气管道等各种物体中，然后将“物联网”与现有的通信网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合，能够对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制。在此基础上，人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧”状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系。利用物联网技术可以实现医疗、物流、环保、交通等领域的智能化改造。本发明就提出了一种基于物联网的最短时间导航系统和方法。为了实现本发明之目的，本发明提出了一种导航系统，包括安装在车辆上的终端收发机、道路区域通信站以及导航中心平台，所述终端收发机，用于接收卫星信号，具有卫星定位功能，以及与所述道路区域通信站进行通信，获取线路信息；所述道路区域通信站，用于与所述终端收发机通信，交互所述终端收发机的位置信息以及线路信息，并将所述位置信息和线路信息转发给所述导航中心平台；所述导航中心平台，具有城市交通地图信息，用于根据所述终端收发机提供的所 述位置信息和线路信息，计算线路信息后经过所述道路区域通信站提供给所述终端收发机。图I为本发明实施例导航系统示意图。在框图中主要包括了终端机、道路区域通信站和导航中心平台。这里终端机主要负责基本信息的收集和发送，和机动车驾驶员进行交互，以及接收导航中心平台发送的路径信息。图2为本发明实施例终端机的结构示意图，其中包括了卫星接收�？�、解算�？�、用户输入�？�、信息输出�？�、通信�？椋约耙羰悠的？榈燃覆糠�。卫星接收�？槟芄唤邮瘴佬切藕�。这里的卫星信号可以是GPS系统卫星信号、北斗系统卫星信号、伽利略系统卫星信号，或者其他系统卫星信号，或者某几个系统的混合卫
星信号。解算�？楦萁邮盏奈佬切藕牛芄唤馑愕玫降鼻俺盗镜奈恢眯畔�。这里的位置信息可以是经纬度，也可以是结合地图得到的具体的城市地理位置。根据接收到的卫星信号，还能够解算得到车辆处于某个位置时的时间，以及处于某个位置的瞬时速度。用户输入�？椋峁┝擞没淙氲耐揪叮缡中词淙�、键盘输入、或者语音输入，这里用户主要输入的信息包括目的地等。信息输出模块，提供了将信息展示给用户的途径，例如显示屏、语音等。这里展示给用户的信息主要包括路径，路况信息等。通信�？榫哂惺辗⑿畔⒌耐ㄐ殴δ埽饫锏耐ㄐ殴δ芸梢圆捎孟钟械墓餐ㄐ磐纾热鏕SM、GPRS、CDMA、WLAN等，也可以采用定制的通信网络。通信�？楹偷缆非蛲ㄐ耪窘型ㄐ�。音视频�？橥瓿墒悠�/图像显示和语音的输入功能。图3为本发明实施例导航中心平台的功能示意图，包括信息收发功能、最短时间路径计算、城市交通地图更新，和城市交通地图信息。导航中心平台拥有城市交通地图，能够接收和发送经道路区域通信站转发的终端机消息，具有地图更新和导航计算能力，具有对路况进行预测的能力。在维护城市交通地图时，根据接收到的终端机信息，以预定周期更新维护所述城市交通地图信息。以预定周期更新维护所述城市交通地图信息包括当前的路段车辆数目、平均车速，以及未来N分钟内的路段车辆数目、平均车速。具体而言，导航中心平台计算线路信息后经过道路区域通信站提供给终端收发机包括能够根据所述城市交通地图信息和驾驶员的目的地信息，计算确定最短时间路径信息，将最短时间路径信息提供给终端收发机。例如，导航中心平台获取包括当前的路段车辆数目，平均车速；还包括未来一段时间后的信息，例如还包括未来NI分钟内的路段车辆数目，平均车速；未来N2分钟内的路段车辆数目，平均车速；未来N3分钟内的路段车辆数目，平均车速；未来N4分钟内的路段车辆数目，平均车速；未来N5分钟内的路段车辆数目，平均车速。这里，N1、N2、N3、N4和N5的取值一般为3、5、10、15和30。即，城市交通地图信息包含了当前和未来一段时间后的路况信息，包括车辆数目和平均速度。可以用图4所示表格来存储城市交通地图信息，或者以其他方式进行存储。在图3的�？橹校畔⑹辗⒐δ芡瓿珊偷缆非蛲ㄐ耪窘型ㄐ诺墓δ�。城市交通地图更新根据终端机发送的信息和路径计算结果对市交通地图信息进行更新。最短时间路径计算根据机动车驾驶员提交的目的地和城市交通地图信息进行计算，得到最短时间路
径。 本发明另一方面还提出了一种导航方法，流程图如图5所示，包括以下步骤SllO :终端收发机确定位置信息及线路信息。在步骤SllO中，安装在车辆上的终端收发机接收卫星信号，确定所述终端收发机的位置信息及线路信息。卫星信号包括但不限于GPS系统卫星信号、北斗系统卫星信号、伽利略系统卫星信号。具体而言，终端收发机具有卫星定位功能包括但不限于根据接收的卫星信号，所述终端收发机计算得到车辆当前的位置信息，以及计算得到车辆处于所在位置时的瞬时速度和处于所在位置的时间信息。此外，终端收发机具有人机交互功能，驾驶员通过手写或语音进行信息输入；所述终端收发机通过屏幕显示或语音对外输出。终端收发机以预定周期或者在调整行驶方向时，将所述位置信息及线路信息与道路区域通信站进行交换。S120:终端收发机与道路区域通信站进行交换，将位置信息及线路信息传送至导航中心平台。在步骤S120中，终端收发机将所述位置信息及线路信息与道路区域通信站进行交换，经道路区域通信站将位置信息及线路信息传送至导航中心平台。终端收发机通过公共通信网络或特定通信网络与道路区域通信站进行通信，所述公共通信网络包括但不限于GSM、GPRS、CDMA、WLAN通信网络；道路区域通信站包括但不限于基站、WLAN热点或者定制通信节点。S130 :导航中心平台为终端收发机提供线路信息。在步骤S130中，导航中心平台根据终端收发机提供的信息，计算线路信息后经道路区域通信站提供给终端收发机。导航中心平台根据所述城市交通地图信息以及所述终端收发机的位置信息和线路信息，以预定周期更新维护所述城市交通地图信息。以预定周期更新维护所述城市交通地图信息包括
当前的路段车辆数目、平均车速，以及未来N分钟内的路段车辆数目、平均车速。导航中心平台计算线路信息后经过所述道路区域通信站提供给所述终端收发机包括能够根据所述城市交通地图信息和驾驶员的目的地信息，计算确定最短时间路径信息，将所述最短时间路径信息提供给所述终端收发机。图6为本发明实施例导航方法功能框图。主要包括城市交通地图更新和最短时间路径导航方法。在获取终端机的发送信息后，首先对当前的城市交通地图进行更新；并根据机动车驾驶员的目的地信息，进行最短时间路径计算，并在计算后更新未来一段时间后的城市交通地图。图7为本发明实施例城市交通地图更新方法流程图。首先，终端机将车辆的位置 信息、时间、车速，发送给道路区域通信站。这里车辆发送信息的时机可以是定时发送，也可以是在调整行驶方向时发送。然后，道路区域通信站将信息转发给导航中心平台。然后，导航中心平台对接收到的每个终端机的信息进行处理。处理内容包括统计位于同一路段的终端机数目，作为当前的路段车辆数目；计算位于同一路段的所有车辆平均速度，作为当前的路段平均车速。最后，在终端机提交目的地，并计算得到最短时间路径后，根据最短时间路径更新未来一段时间后的城市交通地图信息。图8为本发明实施例城市导航流程图。首先，机动车驾驶员将目的地输入到终端机，终端机发送包含目的地的消息到道路区域通信站。然后，道路区域通信站将信息转发给导航中心平台。然后，导航中心平台根据当前城市交通地图信息和未来一段时间后的城市交通地图信息进行计算，得到最短时间路径。然后，导航中心平台发送包含最短时间路径的消息到道路区域通信站。然后，道路区域通信站将信息转发给终端机。最后，终端机通过屏幕显示，或者语音的方式将路径信息通知给机动车驾驶员。本发明提出的上述方案，考虑到每一个机动车驾驶员的出行需求，通过导航中心平台为其设计出线路信息，保证了机动车驾驶员快捷的到达目的地，也能够最大程度的保证道路通畅。另外，本发明提出的终端机可以安装在每一辆机动车上，克服了摄像头不能移动的特点，能够获取更完整的城市交通状况。同时，本发明提出的终端机能够发送包括时间、速度在内的信息，因此，导航中心平台可以获知道路的平均时速，可以更为准确的进行导航。本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理�？橹校部梢允歉鞲龅ピザ牢锢泶嬖冢部梢粤礁龌蛄礁鲆陨系ピ稍谝桓瞿？橹�。上述集成的�？榧瓤梢圆捎糜布男问绞迪郑部梢圆捎萌砑δ苣？榈男问绞迪�。所述集成的�？槿绻匀砑δ苣？榈男问绞迪植⒆魑懒⒌牟废刍蚴褂檬保部梢源娲⒃谝桓黾扑慊啥寥〈娲⒔橹手�。上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明 原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种导航系统，其特征在于，包括安装在车辆上的终端收发机、道路区域通信站以及导航中心平台， 所述终端收发机，用于接收卫星信号，具有卫星定位功能，以及与所述道路区域通信站进行通信，获取线路信息； 所述道路区域通信站，用于与所述终端收发机通信，交互所述终端收发机的位置信息以及线路信息，并将所述位置信息和线路信息转发给所述导航中心平台； 所述导航中心平台，具有城市交通地图信息，用于根据所述终端收发机提供的所述位置信息和线路信息，计算线路信息后经过所述道路区域通信站提供给所述终端收发机。
2.如权利要求I所述的导航系统，其特征在于，所述卫星信号包括GPS系统卫星信号、北斗系统卫星信号、伽利略系统卫星信号。
3.如权利要求I所述的导航系统，其特征在于，所述终端收发机具有卫星定位功能包括 根据接收的卫星信号，所述终端收发机计算得到车辆当前的位置信息，以及计算得到车辆处于所在位置时的瞬时速度和处于所在位置的时间信息。
4.如权利要求3所述的导航系统，其特征在于，所述终端收发机具有人机交互功能，驾驶员通过手写或语音进行信息输入；所述终端收发机通过屏幕显示或语音对外输出。
5.如权利要求I所述的导航系统，其特征在于，所述终端收发机通过公共通信网络或特定通信网络与所述道路区域通信站进行通信，所述公共通信网络包括GSM、GPRS、CDMA、WLAN通信网络。
6.如权利要求5所述的导航系统，其特征在于，所述道路区域通信站包括基站、WLAN热点或者定制通信节点。
7.如权利要求I所述的导航系统，其特征在于，所述导航中心平台根据所述城市交通地图信息以及所述终端收发机的位置信息和线路信息，以预定周期更新维护所述城市交通地图信息。
8.如权利要求7所述的导航系统，其特征在于，以预定周期更新维护所述城市交通地图信息包括 当前的路段车辆数目、平均车速，以及未来N分钟内的路段车辆数目、平均车速。
9.如权利要求8所述的导航系统，其特征在于，所述导航中心平台计算线路信息后经过所述道路区域通信站提供给所述终端收发机包括 能够根据所述城市交通地图信息和驾驶员的目的地信息，计算确定最短时间路径信息，将所述最短时间路径信息提供给所述终端收发机。
10.一种导航方法，其特征在于，包括以下步骤 安装在车辆上的终端收发机接收卫星信号，确定所述终端收发机的位置信息及线路信息； 所述终端收发机将所述位置信息及线路信息与道路区域通信站进行交换，经所述道路区域通信站将所述位置信息及线路信息传送至导航中心平台； 所述导航中心平台根据所述终端收发机提供的信息，计算线路信息后经所述道路区域通信站提供给所述终端收发机。
11.如权利要求10所述的导航方法，其特征在于，所述卫星信号包括GPS系统卫星信号、北斗系统卫星信号、伽利略系统卫星信号。
12.如权利要求11所述的导航方法，其特征在于，所述终端收发机具有卫星定位功能包括 根据接收的卫星信号，所述终端收发机计算得到车辆当前的位置信息，以及计算得到车辆处于所在位置时的瞬时速度和处于所在位置的时间信息。
13.如权利要求12所述的导航方法，其特征在于，所述终端收发机具有人机交互功能，驾驶员通过手写或语音进行信息输入；所述终端收发机通过屏幕显示或语音对外输出。
14.如权利要求13所述的导航方法，其特征在于，所述终端收发机以预定周期或者在调整行驶方向时，将所述位置信息及线路信息与道路区域通信站进行交换。
15.如权利要求10所述的导航方法，其特征在于，所述终端收发机通过公共通信网络或特定通信网络与所述道路区域通信站进行通信，所述公共通信网络包括GSM、GPRS、CDMA、WLAN通信网络；所述道路区域通信站包括基站、WLAN热点或者定制通信节点。
16.如权利要求10所述的导航方法，其特征在于，所述导航中心平台根据所述城市交通地图信息以及所述终端收发机的位置信息和线路信息，以预定周期更新维护所述城市交通地图信息。
17.如权利要求16所述的导航方法，其特征在于，以预定周期更新维护所述城市交通地图信息包括 当前的路段车辆数目、平均车速，以及未来N分钟内的路段车辆数目、平均车速。
18.如权利要求17所述的导航方法，其特征在于，所述导航中心平台计算线路信息后经过所述道路区域通信站提供给所述终端收发机包括 能够根据所述城市交通地图信息和驾驶员的目的地信息，计算确定最短时间路径信息，将所述最短时间路径信息提供给所述终端收发机。
全文摘要
本发明实施例提出了一种导航系统，包括安装在车辆上的终端收发机、道路区域通信站以及导航中心平台，所述终端收发机，用于接收卫星信号，具有卫星定位功能，以及与所述道路区域通信站进行通信，获取线路信息；所述道路区域通信站，用于与所述终端收发机通信，交互所述终端收发机的位置信息以及线路信息，并将所述位置信息和线路信息转发给所述导航中心平台；所述导航中心平台，具有城市交通地图信息，用于根据所述终端收发机提供的所述位置信息和线路信息，计算线路信息后经过所述道路区域通信站提供给所述终端收发机。本发明提出的技术方案，考虑到每一个机动车驾驶员的出行需求，通过导航中心平台为其设计出线路信息，保证了机动车驾驶员快捷的到达目的地，能够最大程度的保证道路通畅。
文档编号G01S19/14GK102759738SQ20111010667
公开日2012年10月31日 申请日期2011年4月27日 优先权日2011年4月27日
发明者杨颖 , 陈杰 申请人:中国科学院微电子研究所
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