专利名称：车载导航系统及方法
车载导航系统及方法
技术领域：
本发明有关于一种导航技术，更详而言之，关于一种结合全球卫星定位系统 (Global Positioning System ;GPS)进行车辆行驶导航的车载导航系统及方法。
背景技术：
全球卫星定位系统(Global Positioning System ;GPS)是一种覆盖全球的全天候 被动式无线电定位系统；全球卫星定位系统由美国国防部开发、运行和管理，用以为全球范 围内装有GPS接收机的飞机、航空器、战舰、商用船只、运行车辆以及行人等行动体提供精 密的位置、速度以及时间的信息。 目前车用道路导航设备大都具有道路定位功能与道路导航功能。道路定位功能是 利用全球卫星定位系统加上惯性导航装置(方位侦测器与车速侦测器)实时计算车辆所在 位置坐标，并将此位置坐标与所储存的道路数据库内的道路数据比对，进而计算出车辆目 前所行驶的道路与实际位置；道路导航功能是供使用者设定一出发地与一目的地，而后利 用最佳路径选择算法来求出两点间最快到达的路径，泛称『建议行车路径』。其后，道路导航 设备再依据此建议行车路径及道路定位的功能，随时记录车辆行进路径并对使用者提示前 方转弯路口及转弯方向。此外，道路导航功能亦随时监视车辆是否沿建议行车路径行驶。
然而，目前GPS接收器接收到的均为例如飞机、航空器、战舰、商用船只、运行车辆 以及行人等行动体的经纬度值，无法获取这些行动体相对于地面的高度，若行动体行驶的 道路状况为具有平面道路及高架道路时，将会造成GPS导航系统的误判，例如当行动体由 平面道路行驶上高架道路时，由于GPS接收器接收到的均为行动体的经纬度值，致使GPS导 航系统误认为行动体目前仍然行驶于平面道路，而导航内容则显示行动体目前仍然行驶于 平面道路，进而产生导航错误；又例如当行动体由高架道路行驶上平面道路时，由于GPS接 收器接收到的均为行动体的经纬度值，致使GPS导航系统误认为行动体目前仍然行驶于高 架道路，而导航内容则显示行动体目前仍然行驶于高架道路，进而产生导航错误。
因此，如何提出一种车载导航系统及方法，以克服上述现有GPS导航技术由于无 法获取行动体车辆相对于地面的高度进而无法判断车辆行驶的道路状况为高架道路或平 面道路，产生导航错误的缺失，实已成为目前业界亟待克服的课题。
发明内容
鉴于上述现有技术的缺点，本发明的主要目的在于提供一种车载导航系统及方 法，其得有效判断车辆行驶的道路状况为高架道路或平面道路。 为达上述及其它目的，本发明提供一种车载导航系统及方法，用以效判断车辆行 驶的道路状况为高架道路或平面道路。该车载导航系统用以判别车辆行驶的路面状况 为平面道路或高架道路，并对该车辆进行导航，其包括全球定位系统(Global Position System ;GPS)接收单元，用以接收卫星所传送的该车辆的定位信号，并将所接收到的定位 信号输出；显示单元，用以显示电子地图及依据该GPS接收单元输出的定位信号于该电子地图显示该车辆的行驶路线；加速度感测单元，用以感测该车辆行驶一段时间内产生的加 速度信号，并将所感测到的加速度信号输出；以及处理单元，用以接收该GPS接收单元输出 的定位信号以及该加速度感测单元输出的加速度信号，并依据所接收的加速度信号运算出 该车辆的运行方向相对于水平地面的倾斜角度信号，该处理单元依据运算得出的倾斜角度 信号判断该车辆目前正在上坡还是下坡，若是上坡则令该显示单元于该电子地图上规划车 辆即将行驶的路线为高架道路，并结合所接收到的定位信号对该车辆行驶进行导航，若是 下坡则令该显示单元于该电子地图上规划车辆即将行驶的路线为平面道路，并结合所接收 到的定位信号对该车辆行驶进行导航。 该处理单元包括接收�？椋靡越邮崭肎PS接收单元输出的定位信号以及该加
速度感测单元输出的加速度信号；运算�？椋靡砸谰莞媒邮漳Ｗ樗邮盏募铀俣刃藕旁�
算出该车辆的运行方向相对于水平地面的倾斜角度信号；以及规划�？椋靡杂诟门卸夏�
块判断出该车辆目前正在上坡时令该显示单元于电子地图上规划车辆即将行驶的路线为
高架道路，并结合该定位信号对行驶车辆进行导航，反之则令该显示单元于电子地图上规
划车辆即将行驶的路线为平面道路，并结合该定位信号对行驶车辆进行导航。 该定位信号包括该车辆的经纬度值。而该加速度感测单元为三轴加速规。 本发明亦提供一种车载导航方法，应用于一车载导航系统中，用以判别车辆行驶
的路面状况为平面道路或高架道路，并对该车辆进行导航，该车载导航方法包括接收卫星
所传送的该车辆的定位信号；显示一电子地图且依据该定位信号于该电子地图显示该车辆
的行驶路线；感测该车辆运行一段时间内产生的加速度信号；依据感测到的加速度信号运
算出该车辆的运行方向相对于水平地面的倾斜角度信号；依据运算所得的倾斜角度信号判
断该车辆目前正在上坡还是下坡；以及若判断结果为该车辆目前正在上坡则于显示的该电
子地图上规划车辆即将行驶的路线为高架道路，并结合所接收到的定位信号对该车辆行驶
进行导航，反之，则于显示的该电子地图上规划车辆即将行驶的路线为平面道路，并结合所
接收到的定位信号对该车辆行驶进行导航。 该定位信号包括该车辆的经纬度值。 相较于现有导航技术，本发明主要通过加速度感测单元感测车辆行驶一段时间内 的加速度信号，且运算车辆行驶方向与地平面之间的倾斜角度信号，并依据该倾斜角度信 号判断该车辆目前正在上坡还是下坡，若是上坡则于显示的电子地图上规划车辆即将行驶 的路线为高架道路，并结合所接收到的定位信号对该车辆行驶进行导航，若是下坡则于显 示的电子地图上规划车辆即将行驶的路线为平面道路，并结合所接收到的定位信号对该车
辆行驶进行导航。通过本发明，若车辆行驶的路线的路况具有平面道路及高架道路时，可准 确有效对车辆行驶经过的平面道路或高架道路进行导航显示，避免现有导航技术由于无法
获取行动体车辆相对于地面的高度进而无法判断车辆行驶的道路状况为高架道路或平面 道路，产生导航错误的缺失。 为对本发明的目的、构造特征及其功能有进一步的了解，兹配合附图详细说明如 下
图1为本发明的车载导航系统的基本架构示意图。
图2为图1所示的处理单元的基本架构示意图。 图3用以显示本发明的车载导航系统的判断�？橐宰刺淖刺浠妓得鞫� 滤除下坡噪声的具体实施方式
。 图4为本发明的车载导航方法的详细流程图。
具体实施方式
如图1所示者显示本发明的车载导航系统的系统架构示意图。该车载导航系统可 判别车辆行驶的路面状况为平面道路或高架道路，并对该车辆进行导航。如图所示，该车载 导航系统包括全球定位系统(Global Position System ;GPS)接收单元11、加速度感测单 元12、处理单元13、以及显示单元14。以下即对本发明的车载导航系统进行详细说明。
GPS接收单元11用以接收卫星所传送的该车辆的定位信号，并将所接收到的定位 信号输出。该定位信号包括关于该车辆的经纬度值。 显示单元14用以显示电子地图及依据该GPS接收单元11输出的定位信号于该电 子地图显示该车辆的行驶路线。 加速度感测单元12用以感测该车辆行驶一段时间内产生的加速度信号，并将所 感测到的加速度信号输出。于本实施例中，加速度感测单元12为三轴加速规(G-sensor) 用以感测车辆一段时间内的空间加速度值并输出。于本发明的其它实施例中，亦可以与三 轴加速规具有相同功能的电子组件或电子电路代替该三轴加速规。 处理单元13用以接收该GPS接收单元11输出的定位信号以及该加速度感测单元 12输出的加速度信号，并对所接收的加速度信号运算处理，且依据运算处理结果结合该定 位信号对该车辆行驶进行导航。请一并参阅图2，处理单元13复包括接收模块131、运算 �？�132、判断�？�133、以及规划�？�134。以下对处理单元13内部架构进行详细说明。
接收�？�131用以接收该GPS接收单元11输出的定位信号以及该加速度感测单 元12输出的加速度信号。 运算�？�132用以依据接收模组131所接收的加速度信号运算出该车辆的运行方 向相对于水平地面的倾斜角度信号e (t)，并将运算所得的倾斜角度信号e (t)输出。
判断�？�133用以依据该运算�？�132运算得出的倾斜角度信号9 (t)判断该车 辆目前正在上坡还是下坡，并将判断结果输出。 规划�？�134用以于该判断结果为该车辆目前正在上坡时令显示单元14于电子 地图上规划车辆即将行驶的路线为高架道路，并结合该定位信号对行驶车辆进行导航，反 之，则令显示单元14于电子地图上规划车辆即将行驶的路线为平面道路，并结合该定位信 号对行驶车辆进行导航。此处需说明的是结合GPS接收单元ll接收的定位信号对车辆进 行导航的技术为现有，且非本案的重点所在，故在此不再详细赘述。 通过本发明，若车辆行驶的路线的路况具有平面道路及高架道路时，可准确有效 对车辆行驶经过的平面道路或高架道路进行导航显示。 此处需进一步详细说明的是，在车辆上(下)坡过程中，有可能因为刹车或减速而 造成倾斜角度信号e (t)中包括有下(上)坡噪声，因此需要对噪声进行滤除以准确有效 判断车辆目前的状况为上坡还是下坡。本发明通过上述判断�？�133并结合状态机(state machine)来完成，结合图3所示的状态机的状态变化图对滤除下坡噪声的具体做法进行如
6下说明首先通过判断�？�133判断上(下)坡时间是否达到一预定时间(lower bound),
若为达到该预定时间值则车辆视为未进入斜坡，不会于该倾斜角度信号9 (t)主动滤除未
超过另一预定时间(up bound)的下(上)坡倾斜角。而当上(下)坡持续时间达到预定
时间值(lower bound)时，con_slope会设定成持续时间到达lower bound的上(下)坡
值。而当con_slope被设定且init_slope ! = c_slope的时候，若d_start被设定过了
(setflag = 1)，则会去比较现在时间与d_start的时间差，若低于upper bound值，则会被
忽略，要是超过upper bound值，则将init_slope值改成c_slope。 其中，c—slope:目前的斜坡状态。随着每笔的9值做改变，有上下坡两值。 init_Sl0pe :目前状态的斜坡，与c_Sl0pe比较来判断是否出现噪声。 con—slope :连续进入slope —段lower bound时间之后，纪录slope状态，none
表示没有连续进入slope —段1ow6er bound时间。 current :现在的时间。 c_start :纪录init_slope的时间。 d_start :当COn_Slope为上(下)坡时，用来记录与下(上)坡时的起始时间。 低于upper bound的值会被忽略。 setflag :判断下(上)坡时的起始时间d_start是否被设定了 。 如图4所示者显示利用本发明的车载导航系统执行车载导航方法的详细流程图。
首先进行步骤S1以及步骤S2，于步骤S1中，接收卫星所传送的该车辆的定位信号。于步骤
S2中，感测该车辆运行一段时间内产生的加速度信号。接着进至步骤S3。 于步骤S3，依据感测到的加速度信号运算出该车辆的运行方向相对于水平地面的
倾斜角度信号。接着进至步骤S4。 于步骤S4，依据运算所得的倾斜角度信号判断该车辆目前正在上坡还是下坡，若 是上坡，则进至步骤S5，若是下坡则进至步骤S6。 于步骤S5，于电子地图上规划车辆即将行驶的路线为高架道路，并结合步骤Sl所 接收到的定位信号对该车辆行驶进行导航。接着进至步骤S7。 于步骤S6，于电子地图上规划车辆即将行驶的路线为平面道路，并结合步骤Sl所 接收到的定位信号对该车辆行驶进行导航。接着进至步骤S7。
于步骤S7，显示电子地图及该车辆即将行驶的路線。 相较于现有导航技术，本发明主要通过加速度感测单元感测到的车辆行驶一段时 间内的加速度信号运算车辆行驶方向与地平面之间的倾斜角度信号，并依据该倾斜角度信 号判断该车辆目前正在上坡还是下坡，若是上坡则于电子地图上规划车辆即将行驶的路线 为高架道路，并结合所接收到的定位信号对该车辆行驶进行导航，若是下坡则于电子地图 上规划车辆即将行驶的路线为平面道路，并结合所接收到的定位信号对该车辆行驶进行导 航。通过本发明，若车辆行驶的路线的路况具有平面道路及高架道路时，可准确有效对车辆 行驶经过的平面道路或高架道路进行导航显示，避免现有导航技术由于无法获取行动体车 辆相对于地面的高度进而无法判断车辆行驶的道路状况为高架道路或平面道路，产生导航 错误的缺失。
权利要求
一种车载导航系统，用以判别车辆行驶的路面状况为平面道路或高架道路，并对该车辆进行导航，其特征在于，该系统包括全球定位系统接收单元，用以接收卫星所传送的该车辆的定位信号，并将所接收到的定位信号输出；显示单元，用以显示电子地图及依据该GPS接收单元输出的定位信号于该电子地图显示该车辆的行驶路线；加速度感测单元，用以感测该车辆行驶一段时间内产生的加速度信号，并将所感测到的加速度信号输出；以及处理单元，用以接收该GPS接收单元输出的定位信号以及该加速度感测单元输出的加速度信号，并依据所接收的加速度信号运算出该车辆的运行方向相对于水平地面的倾斜角度信号，该处理单元依据运算得出的倾斜角度信号判断该车辆目前正在上坡还是下坡，判断结果为上坡，则令该显示单元于电子地图上规划车辆即将行驶的路线为高架道路，并结合所接收到的定位信号对该车辆行驶进行导航，判断结果为下坡，则令该显示单元于电子地图上规划车辆即将行驶的路线为平面道路，并结合所接收到的定位信号对该车辆行驶进行导航。
2. 如权利要求1所述的车载导航系统，其特征在于，该处理单元包括接收�？椋靡越邮崭肎PS接收单元输出的定位信号以及该加速度感测单元输出的加 速度信号；运算�？椋靡砸谰莞媒邮漳Ｗ樗邮盏募铀俣刃藕旁怂愠龈贸盗镜脑诵蟹较蛳喽杂� 水平地面的倾斜角度信号；判断�？椋靡砸谰莞迷怂隳？樵怂愕贸龅那阈苯嵌刃藕排卸细贸盗灸壳罢谏掀禄� 是下坡；以及规划�？椋靡杂诟门卸夏？榕卸铣龈贸盗灸壳罢谏掀率庇诘缱拥赝忌瞎婊盗炯� 将行驶的路线为高架道路，并结合该定位信号对行驶车辆进行导航，反之则于电子地图上 规划车辆即将行驶的路线为平面道路，并结合该定位信号对行驶车辆进行导航。
3. 如权利要求1所述的车载导航系统，其特征在于，该定位信号包括该车辆的经纬度值。
4. 如权利要求1所述的车载导航系统，其特征在于，该加速度感测单元为三轴加速规。
5. —种车载导航方法，应用于一车载导航系统中，用以判别车辆行驶的路面状况为平 面道路或高架道路，并对该车辆进行导航，其特征在于，该车载导航方法包括接收卫星所传送的该车辆的定位信号；显示一电子地图且依据该定位信号于该电子地图显示该车辆的行驶路线； 感测该车辆运行一段时间内产生的加速度信号；依据感测到的加速度信号运算出该车辆的运行方向相对于水平地面的倾斜角度信号；依据运算所得的倾斜角度信号判断该车辆目前正在上坡还是下坡；以及 若判断结果为该车辆目前正在上坡则于电子地图上规划车辆即将行驶的路线为高架 道路，并结合所接收到的定位信号对该车辆行驶进行导航，反之，则于显示的该电子地图上 规划车辆即将行驶的路线为平面道路，并结合所接收到的定位信号对该车辆行驶进行导航。
6.如权利要求5所述的车载导航方法，其特征在于，该定位信号包括该车辆的经纬度值。
全文摘要
本发明揭示一种车载导航系统及方法，用以判别车辆行驶的路面状况为平面道路或高架道路，并对该车辆进行导航，接收定位信号；显示一电子地图且依据该定位信号于该电子地图显示该车辆的行驶路线；感测该车辆运行一段时间内产生的加速度信号；依据感测到的加速度信号运算出该车辆的运行方向相对于水平地面的倾斜角度信号；依据运算所得的倾斜角度信号判断该车辆目前正在上坡还是下坡；以及若判断结果为该车辆目前正在上坡则于显示的该电子地图上规划车辆即将行驶的路线为高架道路，并结合所接收到的定位信号对该车辆行驶进行导航，反之，则于显示的该电子地图上规划车辆即将行驶的路线为平面道路，并结合所接收到的定位信号对该车辆行驶进行导航。
文档编号G01C21/36GK101762275SQ20081022039
公开日2010年6月30日 申请日期2008年12月25日 优先权日2008年12月25日
发明者杨益彰 申请人:佛山市顺德区顺达电脑厂有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
