CN1793784A

CN1793784A - 导航系统

Info

Publication number: CN1793784A
Application number: CNA2005100229897A
Authority: CN
Inventors: 渡边庆范; 福本基宏
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2004-12-22
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2006-06-28
Also published as: DE102005059533A1; US20060224311A1; JP2006177818A

Abstract

一种具有三维地图数据的地图显示系统(100)，用于显示三维地图和矢量地图数据的表示，该地图显示系统包括：高度获取模块(8e)，用于获取所述三维地图中的起点到终点之间的路径的高度；位置确定模块(8f)，用于基于所述路径的高度，在所述三维地图中确定制导线的位置；以及地图绘制模块(8g)，用于通过利用所述制导线的位置绘制具有所述制导线的所述三维地图。通过利用所述矢量地图数据来表示沿着所述三维地图的路径。

Description

导航系统

技术领域

本发明通常涉及一种导航系统。

背景技术

如同日本专利文档JP-A-H10-89990和JP-A-2001-27535所公开的那样，地图显示装置通常用于显示包含以三维形式表示的建筑物和道路的地图。

例如，为了可识别地表示到一个目的地的路径，在三维地图中显示一条制导线(guidance line)用于导航目的。在这种情况下，为了真实的进行表示，用于表示三维地图的数据包含高度信息，即，道路的高低起伏等。但是，用于表示制导线的数据只包含位置(二维)信息，从而引起道路和制导线的表示之间的差异或者不一致。

发明内容

考虑到上述和其他问题，本发明提供了一种导航系统，其能够以适合于在三维地图中表示的地理特征的方式来显示制导线。

导航系统使用包含以下信息的地图数据，即，用于二维表示的位置和高度信息、用于三维表示的多边形信息、以及用于地图中的制导线表示的矢量信息。导航信息包括高度获取模块，位置确定模块，以及地图绘制模块。高度获取模块从多边形信息中获取地图中一个位置的高度。位置确定模块基于高度获取模块所确定的高度确定三维地图中制导线的高度。地图绘制模块在由位置确定模块确定的位置绘制制导线以及三维地图。通过这种方式，将制导线适当地绘制在三维地图的地形上。

本发明的导航系统还包括节点确定模块，用于在制导线上找到和确定节点，如最高点、起点、终点和最低点。地图绘制模块在地图中高度的最高点绘制制导线，从而表示制导线总是高出地面。地图绘制模块还利用其它节点以适当地在地图中的地形上绘制制导线。

本发明的导航系统将地图数据划分为小区域的网格，并且每次处理那些区域中的一个区域。即，在小区域中找到的诸如最高点/最低点等的节点用于在地图中适当地绘制制导线。通过这种方式，减轻了导航系统的处理负担。

本发明的导航系统确定沿着制导线的地形的斜坡由向上到向下或者由向下到向上转变处的节点，以适当地绘制制导线。

两个节点之间的制导线可以划分为多条线以进一步适应地图中地形的起伏。

附图说明

通过下面的参照附图所作的详细描述，本发明的其他目的、特性和优点将会变得更加清楚，其中：

图1显示了本发明的实施例中的导航系统的方框图；

图2显示了控制电路的方框图；

图3显示了路径制导过程的流程图；

图4A显示了从起点到目的点的路径的横截面图；

图4B显示了路径的横截面图中的路径的最高点；

图4C显示了路径的横截面图中的地面之上的制导线；

图4D显示了路径的横截面图中连接起点、最高点以及目的点的制导线；

图5A显示了路径的横截面图中路径中的最高点和最低点；

图5B显示了路径的横截面图中连接起点、最高点、最低点以及目的点的制导线；

图6A显示了路径的横截面图中最高点和最低点之间的中途点；

图6B显示了用垂直距离表示的两点之间的中途点；

图6C显示了路径的横截面图中连接最高点、最低点、起点、中途点以及目的点的制导线；

图6D显示了路径的横截面图中连接更多中途点和其他点的制导线；

图7A显示了被网格划分为小区域的地图上的路径；

图7B显示了路径的横截面图中地图中小区域A的进入点和离开点；

图7C显示了路径的横截面图中地图中小区域A中的最高点；

图7D显示了路径的横截面图中地图中小区域A中连接进入点、最高点以及离开点的制导线；

图8A显示了横截面图中从起点到目的点的路径；

图8B显示了路径的横截面图中地形的坡度由向上改变为向下的点；

图8C显示了横截面图中适当地绘制在地面上的制导线；

图9A显示了命令位置前方路径图的说明；

图9B显示了命令位置前方路径图和制导箭头的说明；以及

图9C显示了命令位置前方推断显示在地图上的路径图的说明。

具体实施方式

参照附图描述了本发明的实施例。本发明的导航系统准备用于诸如汽车等的车辆上。

图1显示了本发明的实施例中的导航系统的方框图。导航系统100包括位置探测器1、地图数据输入单元6、操作开关7、外部存储器9、显示器10、交通信息接收器11、远程控制器传感器12、远程控制器13，以及连接所有这些部件的控制电路8。控制电路8由公知类型的计算机构成，包括CPU、ROM、RAM、I/O以及连接这些元件的总线。

位置探测器1包括地磁传感器2、陀螺仪3、距离传感器4，以及全球定位系统(Global Positioning System，GPS)接收器5。这些传感器和装置包含不同种类的误差，从而使得可以通过测量数据的互相交换实现误差补偿。通过结合所述传感器和/或装置中的一些进行测量来考虑传感器/装置的精确度，并且还可以使用其他传感器，如方向盘旋转传感器和/或车轮传感器。

地图数据输入单元6用于输入地图数据，如地图匹配数据、用于绘制制导线的矢量地图数据，用于绘制各种地图的地图数据等。这些地图数据以各种各样的媒介提供，如CD-ROM、DVD-ROM，以及存储卡、硬盘等。

接着，描述包括链接数据、节点数据以及绘图数据的矢量地图数据。链接和节点定义为两端带有两个点的几何元素，对应于道路的交叉点、分支点等。真实世界中的道路通过链接和节点几何表示。链接数据包括链接标识(link ID)、链接长度、两个端点的坐标(例如纬度和经度)、道路名称、道路类型(州际、国家道路、本地道路等)、道路宽度等。

节点数据包括节点标识(node ID)、节点坐标(例如纬度和经度)、指明所有共享该作为端点的节点的链接的连接链接标识，以及指明节点类型(如十字路口、分支点等)的节点属性。通过这种方式，矢量地图数据包括作为位置标识的坐标。

绘图数据用于绘制地图。绘图数据存储为地图中小区域网格的集合。绘图数据包括诸如海、湖、池塘、山等各种地理特征的形状，以及由位置(坐标，如纬度和经度)和三维多边形中附带的地形数据的高度所定义的工厂、道路、交叉点、分支点等。通过这种方式，绘图数据包括位置坐标以及该位置的高度。此外，三维多边形用于描述三维地图中的道路和建筑物。

操作开关7配置为例如显示器10上的接触开关或者机械开关，用于输入各种输入。显示器10是彩色显示器，用于利用制导线显示地图上的一个位置处的车辆位置标记，所述位置从位置探测器1得到，所述地图使用从地图数据输入单元6输入的绘图数据所绘制。

导航系统100基于Dijkstra方法等算法，显示从当前位置或由来自操作开关7和远程控制器13的用户输入所指定的起点到目的地的最优路径。本实施例中的导航系统100通过使用3D多边形在路径制导中使用上述三维地图。

图2显示了控制电路8中的功能单元的方框图。矢量数据检索单元8a在接收到当前位置或起点以及目的地的输入之后，从地图数据输入单元6沿着所计算的制导线检索矢量地图数据。多边形数据检索单元8b从地图数据输入单元6检索包含3D多边形数据的绘图数据。

路径计算单元8c使用矢量地图数据计算从当前位置/起点到目的地的最优路径，并且将沿着最优路径的地图数据输出到节点定位单元8d。节点定位单元8d确定最优路径上特征点的位置信息。

高度获取单元8e基于相应的3D多边形数据，确定最优路径上特征点的高度信息。通过这种方式，确定了沿着路径的特征点的高度。制导线确定单元8f基于高度获取单元8e所确定的高度信息，确定三维地图上制导线的绘制位置。地图绘制单元8g使用3D多边形绘制三维地图并在制导线确定单元8f确定的位置处绘制制导线。

接着，参照图3中的流程图描述导航系统100的制导过程。

在步骤S10中，确定起点(或当前位置)和目的地。在步骤S20中，计算到目的地的最优路径。在步骤S30中，利用特征点的位置信息在最优路径上定位特征点。在图4A中，显示了从起点到目的地的最优路径的横截面图。在这种情况下，如图4B所示，特征点的位置信息包括最优路径上的最高点(Ph)的位置信息。

在步骤S40中，从3D多边形数据中检索步骤S30中确定的特征点的高度。在步骤S50中，基于步骤S40中的信息确定三维地图中制导线的绘制位置。通过这种方式，如图4C所示，制导线总是绘制在三维地图中的道路上(即，地面之上)。

在步骤S60中，绘制了在三维地图中步骤S50中确定的位置处带有制导线的制导地图。当车辆的位置向目的地前进时，地图和制导线也被“滚动”。

本实施例中的导航系统100使用3D多边形数据来确定三维地图中制导线的高度，从而在地图上由三维多边形表示的地(即，道路)面之上以非沉没(non-submerging)的方式绘制出制导线。

(变形1)

图4C显示了路径的横截面图中绘制在路径的地面的最高点(Ph)处的制导线。但是，制导线也可以如图4D所示通过连接起点(当前位置)、最高点(Ph)以及目的地来进行绘制。通过这种方式，三维地图中在丘陵地面上的制导线“离开”地(即，道路)的表面的距离就更小了。

(变形2)

如图5A和5B所示，在定位了起点(当前位置)、路径中地面的最高点(Ph)、路径中地面的最低点(P1)以及目的地之后，制导线可以绘制为连接这些点的线。通过这种方式，三维地图中的制导线离开或者沉没(sub-merging)于地(即，道路)表面的距离就更小了。

(变形3)

制导线可以绘制为连接路径中的最高/最低点和起点/终点之间的其他点的线。即，如图6A和6B所示，其他的点可以定位为路径中最高点和最低点(Ph，P1)之间的中途点。中途点的位置通过使用两点的坐标(纬度和经度)计算出来。基于中途点的位置坐标计算和确定中途点处制导线的绘制位置的高度。通过这种方式，如图6C所示，三维地图中的制导线更加适当地绘制在了地(即，道路)的表面上。

如图6D所示，最高点/最低点和其他点之间的划分可以在数量上进一步增加以更加适当地在地上绘制制导线。制导线也可以绘制为弧形或样条曲线。

(变形4)

如图7A所示，三维地图的区域可以划分为更小的区域以减轻导航系统100的地图绘制单元8g的处理负担。

在每个小区域中，通过利用区域的进入点和离开点以及区域中的最高点和最低点(Ph，P1)来定义路径。通过利用那些点的位置处的高度信息作为高度获取单元8e和制导线确定单元8f确定的位置信息来绘制区域中的制导线。

地图绘制单元8g基于计算出的小区域中路径中的位置绘制制导线。通过这种方式，减轻了导航系统100的处理负担。

图7A所示的例子显示了在多个小区域中从起点(S)到目的地(D)的路径。在这种情况下，如图7B、7C和7D所示，通过利用区域A中的进入点(1)、离开点(2)以及最高点(Ph)的高度/位置信息绘制了区域A中的制导线。

(变形5)

地图的每个小区域中的制导线可以进一步划分为小的部分以更加适合三维地图中的地(即，道路)的表面。制导线也可以绘制为弧形或者样条曲线。

(变形6)

可以通过定位由坡度角改变所定义的特征点来绘制制导线。例如，如图8A和8B所示，特征点X可以定义为地的坡度由向上到向下改变的点。如图8C所示，特征点Y可以定义为地的坡度由向下到向上改变的点。通过这种方式，如图8D所示，路径中的特征点可以用于在三维地图的地上适当地绘制制导线。

(变形7)

可以在三维地图上显示车辆前方沿着丘陵地上升的道路，只要道路是在山的这一侧。即，不能在三维地图中看到丘陵地的顶点前方的道路。由于顶点前方的道路的不可预测性，这种情况引起了车辆等的驾驶员的不便。如图9A所示，当车辆接近斜坡的顶点时，顶点前方的道路可以在导航系统100中用虚线显示。通过这种方式，驾驶员可以识别斜坡顶点前方的道路的方向。

进一步地，如图9B所示，道路的方向可以在地图中用箭头标记来表示。此外，如图9C所示，斜坡顶点前方的道路在地图中可以绘制为虚拟图像。通过这种方式，斜坡顶点前方的道路可以被车辆驾驶员提前识别。此外，当车辆接近斜坡顶点时，三维地图的视点可以提高。

尽管本发明已经结合其优选实施例参照附图进行了充分的描述，但是注意，上述的各种改变和变形对本领域技术人员来说是显而易见的。

可以理解，这种改变和变形在所附权利要求所定义的本发明的范围内。

Claims

1、一种具有三维地图数据的地图显示系统(100)，用于显示三维地图和矢量地图数据的表示，该地图显示系统包括：

高度获取模块(8e)，用于获取所述三维地图中的起点到终点之间的路径的高度；

位置确定模块(8f)，用于基于所述路径的高度，在所述三维地图中确定制导线的位置；以及

地图绘制模块(8g)，用于通过利用所述制导线的位置绘制具有所述制导线的所述三维地图，

其特征在于：

所述制导线通过利用所述矢量地图数据来表示所述三维地图中的所述路径。

2、根据权利要求1所述的地图显示系统(100)，还包括节点定位模块(8d)，该节点定位模块(8d)用于基于所述地图数据中的二维空间中的预定规则确定所述路径中节点的位置。

3、根据权利要求2所述的地图显示系统(100)，

其中，所述节点定位模块(8d)在所述路径中的最高点(Ph)处定位节点，以及

所述地图绘制模块(8g)绘制具有位于所述路径最高点(Ph)处的节点的高度的完整的制导线的三维地图。

4、根据权利要求2所述的地图显示系统(100)，

其中，所述节点定位模块(8d)在所述路径中的起点和终点中的每一个定位一个节点，

当所述起点和所述终点既不是所述路径中的最高点(Ph)也不是所述路径中的最低点(P1)时，所述节点定位模块(8d)在所述起点和所述终点之间的路径中的最高点(Ph)和最低点(P1)中的至少一个定位一个节点，以及

所述地图绘制模块(8g)绘制具有链接由所述节点定位模块(8d)所定位的所述节点的制导线的所述三维地图。

5、根据权利要求2所述的地图显示系统(100)，

其中，所述地图数据表示所述三维地图的一部分，

所述节点定位模块(8d)在所述三维地图的所述部分中的路径的进入点和离开点以及路径中的起点和终点中的每一个定位一个节点，

当所述进入点和所述离开点既不是路径中的最高点(Ph)也不是路径中的最低点(P1)时，节点定位模块(8d)在所述三维地图的所述部分中的所述路径的进入点和离开点之间的最高点(Ph)和最低点(P1)中的至少一个定位一个节点，以及

6、如权利要求2所述的地图显示系统(100)，

所述节点定位模块(8d)在所述起点和所述终点之间的弯点(bendpoint)处定位一个节点，在该弯点处，所述弯点和所述起点之间的倾度与所述弯点和所述终点之间的倾度相反，以及

7、根据权利要求4所述的地图显示系统(100)，

其中，所述节点定位模块(8d)在所述起点和所述终点之间的弯点处定位一个节点，在该弯点处，所述弯点和所述起点之间的倾度与所述弯点和所述终点之间的倾度相反，

所述节点定位模块(8d)还在所述起点、弯点和终点之间定位多个节点，以及

8、根据权利要求5所述的地图显示系统(100)，

其中，所述节点定位模块(8d)还在所述进入点和离开点之间的由所述弯点所划分的所述路径的多个部分中的每一个部分中定位至少一个节点，以及

9、根据权利要求1至8中的任一项所述的地图显示系统(100)，

其中，所述起点包括路径制导的当前位置，并且所述终点包括路径制导的目的地。