專(zhuān)利名稱(chēng)：三維衛(wèi)星導(dǎo)航方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及三維地理信息系統(tǒng)及全球衛(wèi)星定位導(dǎo)航領(lǐng)域，具體是-種將衛(wèi)星定位系統(tǒng)應(yīng) 用到三維環(huán)境中的三維衛(wèi)星導(dǎo)航方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在GPS導(dǎo)航系統(tǒng)是基于二維的，這種導(dǎo)航模式在交通十分復(fù)雜的城市進(jìn)行最佳道路導(dǎo) 航時(shí)會(huì)表現(xiàn)出一個(gè)致命的缺點(diǎn)(l)空間感不強(qiáng)。也就是說(shuō)，當(dāng)橋下也是路的時(shí)候，現(xiàn)有GPS 只會(huì)顯示那個(gè)方向有路可以通行，并不能顯示是橋上還是橋下。(2)不夠直觀，不能進(jìn)行實(shí) 時(shí)導(dǎo)航。在城市里路況是實(shí)時(shí)變動(dòng)的，尤其在交通負(fù)載大的城市，如何能以相對(duì)快的時(shí)間、 相對(duì)短的路徑到達(dá)目的地是非常重要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供另一種三維衛(wèi)星導(dǎo)航方法，該方法亦以三維場(chǎng)景為基礎(chǔ).實(shí)現(xiàn)最優(yōu) 路徑的查詢；進(jìn)一步的，該方法還可以和交通流量信息相結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)路徑的査詢。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
第一步在GPS導(dǎo)航系統(tǒng)屮創(chuàng)建三維場(chǎng)景
首先創(chuàng)建三維地形圖，然后構(gòu)建仿真場(chǎng)景；
第二歩將含有三維場(chǎng)景的GPS導(dǎo)航系統(tǒng)裝入用戶使用的導(dǎo)航終端； 第三步最優(yōu)行駛路徑査詢
用戶在GPS導(dǎo)航系統(tǒng)中輸入目的地，還可以輸入查詢條件比如說(shuō)費(fèi)用優(yōu)先或者距離優(yōu)先，
系統(tǒng)根據(jù)查詢條件，采用路徑規(guī)劃算法Dijkstra算法，生成一條到該目的地的最佳行駛路徑， 最優(yōu)行駛路徑結(jié)果以XML數(shù)據(jù)返回給GPS導(dǎo)航系統(tǒng)，包括道路的ID，名稱(chēng)，方向，坐標(biāo)等， 系統(tǒng)讀取返回來(lái)的坐標(biāo)串在三維場(chǎng)景中以線狀對(duì)象突出顯示出來(lái)。
第四步使用GPS導(dǎo)航路徑
根據(jù)分析出來(lái)的最優(yōu)路徑，用戶按照該路徑前進(jìn)，通過(guò)衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)接收裝置，三維地
形圖上可實(shí)時(shí)顯示用戶的當(dāng)前位置。衛(wèi)雖以每秒1000次的速率發(fā)送S己的位置和時(shí)間；地面接收機(jī)測(cè)得接收到衛(wèi)星每個(gè)信號(hào)時(shí)所用的時(shí)間，便可確定本機(jī)到衛(wèi)星的距離；將獲自幾顆衛(wèi) 星的這類(lèi)數(shù)據(jù)加以合成，就能計(jì)算出本機(jī)所在的緯度、經(jīng)度和高度，從而實(shí)現(xiàn)近乎實(shí)時(shí)的導(dǎo) 航定位。
作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)化方案，最優(yōu)路徑的選擇還可以將路徑規(guī)劃算法和交通流量信息相 結(jié)合，具體做法如下
交通流量服務(wù)器實(shí)時(shí)獲取導(dǎo)航終端周?chē)穆窙r信息，當(dāng)需要進(jìn)行最優(yōu)路徑査詢時(shí)，導(dǎo)航 終端先向路徑規(guī)劃服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求，服務(wù)器分析出符合條件的權(quán)值最小的前n條最短路徑(如 權(quán)值最小的前5條結(jié)果)，包括道路的ID，名稱(chēng)，方向，坐標(biāo)等;根據(jù)路徑規(guī)劃服務(wù)器的返 回結(jié)果，導(dǎo)航終端向交通流量服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求，請(qǐng)求信息中包括上述n條路徑的ID，交通流 量服務(wù)器根據(jù)實(shí)時(shí)獲取導(dǎo)航終端周?chē)穆窙r，返回上述n條路徑當(dāng)前的交通擁堵?tīng)顩r，請(qǐng)求 結(jié)果內(nèi)容包括道路的ID，速度、擁堵情況；根據(jù)最短路徑的所有結(jié)果和交通擁堵?tīng)顩r(兩種 數(shù)據(jù)的道路ID相同)，判斷道路擁堵最少的路線返回。
所述的交通流量服務(wù)器實(shí)時(shí)獲取導(dǎo)航終端周?chē)穆窙r信息可以通過(guò)如下方法實(shí)現(xiàn)-
第一歩導(dǎo)航終端接收GPS衛(wèi)呈倍號(hào)，并解算出所在位置的定位倍息；
第二歩導(dǎo)航終端將解算出的位置信息通過(guò)無(wú)線信令信道傳送至蜂窩基站；
第二歩蜂窩基站接收移動(dòng)導(dǎo)航終端的信息，并將數(shù)據(jù)信息傳至交通流量服務(wù)器；
第四歩交通流量服務(wù)器利用傳來(lái)的數(shù)據(jù)信息實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)目標(biāo)的定位，獲取移動(dòng)目標(biāo)的 坐標(biāo)位置信息，從而獲取當(dāng)前路況信息。
作為本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)化方案，GPS導(dǎo)航路徑時(shí)，如果前進(jìn)過(guò)程中偏離預(yù)定路徑，GPS
導(dǎo)航系統(tǒng)可以自動(dòng)提示用戶，并可以重新進(jìn)行導(dǎo)航，具體做法如下-
通過(guò)判斷偏離導(dǎo)航路線距離的大小，來(lái)決定是否需要做出提示。GPS導(dǎo)航系統(tǒng)中的導(dǎo)航 路徑是由多個(gè)有坐標(biāo)的點(diǎn)位組成的線，GPS導(dǎo)航設(shè)備反饋給GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的是用戶所在位置 的坐標(biāo)，判斷偏移距離，就是用戶所在位置到這條線的距離。根據(jù)點(diǎn)到線的距離公式，可計(jì)
算出用戶是否偏離出導(dǎo)航路徑
已知導(dǎo)航設(shè)備位置點(diǎn)P (x0， y0)，導(dǎo)航路徑中一條直線Ax+By+C=0，則點(diǎn)p到直線
的距離為
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由于GPS導(dǎo)航有誤差，所以需要判斷偏離距離d是否在合理范圍之內(nèi)，如果不在合理范 圍內(nèi)則需要提示用戶。本發(fā)明的有益效果如下
此方法是基于三維平臺(tái)的，這樣道路間的空間分布就一目了然。在著色時(shí)就可以很方便 的分清橋上還是橋下行駛暢通，同時(shí)也為司機(jī)提供直觀的視覺(jué)效果，使司機(jī)更明確。并且數(shù)
據(jù)實(shí)時(shí)更新，能為用戶提供當(dāng)前最佳路徑。GPS不再是靜態(tài)的指路，而是實(shí)時(shí)的路況信息。 可以為用戶提供實(shí)時(shí)的最佳路徑選擇，這樣可以節(jié)省用戶大量的時(shí)間。此方法發(fā)生可以確保 導(dǎo)航的精確件，不再發(fā)生類(lèi)似橋上橋下的問(wèn)題。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。 實(shí)施例1:
第一步在GPS導(dǎo)航系統(tǒng)中創(chuàng)建二維場(chǎng)景 首先，三維地形創(chuàng)建
使用三維地形制作軟件，將影像和高程數(shù)據(jù)按照其S身的地理坐標(biāo)進(jìn)行加載，生成具冇 真實(shí)地理坐標(biāo)的三維地形數(shù)據(jù)，這個(gè)三維地形數(shù)據(jù)將現(xiàn)實(shí)世界的地理位置一一映射到系統(tǒng)中。
然后，仿真場(chǎng)景的構(gòu)建
使用模型制作軟件Creator制作真實(shí)場(chǎng)景中的建筑物、道路、立交橋及植被等模型，并將 其導(dǎo)入到系統(tǒng)場(chǎng)景當(dāng)屮。
第二步將含有三維場(chǎng)景的GPS導(dǎo)航系統(tǒng)裝入用戶使用的導(dǎo)航終端；
第三歩最優(yōu)行駛路徑査詢
用戶可確定出發(fā)點(diǎn)為國(guó)家體育場(chǎng)，終點(diǎn)為亞運(yùn)村，查詢條件為距離優(yōu)先，則系統(tǒng)分析出 一條最優(yōu)路徑，并顯示在三維場(chǎng)景中，有八個(gè)路段，點(diǎn)擊其中一個(gè)路段，系統(tǒng)會(huì)定位到該路 段進(jìn)行瀏覽。
第四歩GPS導(dǎo)航路徑
根據(jù)分折出來(lái)的最優(yōu)路徑，用戶按照該路徑前進(jìn)，通過(guò)衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)接收裝置，三維地 形圖上可實(shí)時(shí)顯示用戶的當(dāng)前位置，如果前進(jìn)過(guò)程中偏離的預(yù)定路徑，系統(tǒng)可以自動(dòng)提示用 戶，并可以重新進(jìn)行導(dǎo)航。
實(shí)施例2:將路徑規(guī)劃算法和交通流量信息相結(jié)合來(lái)確定最優(yōu)路徑
交通流量服務(wù)器實(shí)時(shí)獲取導(dǎo)航終端周?chē)穆窙r信息，當(dāng)需要進(jìn)行最優(yōu)路徑杏詢時(shí)，導(dǎo)航 終端先向路徑規(guī)劃服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求，服務(wù)器分析出符合條件的權(quán)值最小的前5條最短路徑，
6包括道路的ID，名稱(chēng)，方向，坐標(biāo)等；根據(jù)路徑規(guī)劃服務(wù)器的返回結(jié)果，導(dǎo)航終端向交通流 量服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求，請(qǐng)求的內(nèi)容包括上述5條道路的ID，交通流量服務(wù)器根據(jù)實(shí)時(shí)獲取導(dǎo)航 終端周?chē)穆窙r，返回所述的5條道路當(dāng)前的交通擁堵?tīng)顩r，請(qǐng)求結(jié)果內(nèi)容包括道路的TD， 速度、擁堵情況，根據(jù)最短路徑的所有結(jié)果和交通擁堵?tīng)顩r，判斷道路擁堵最少的路線返回。
權(quán)利要求
1、一種三維衛(wèi)星導(dǎo)航方法，步驟如下第一步在GPS導(dǎo)航系統(tǒng)中創(chuàng)建三維場(chǎng)景首先創(chuàng)建三維地形圖，然后構(gòu)建仿真場(chǎng)景；第二步將含有三維場(chǎng)景的GPS導(dǎo)航系統(tǒng)裝于用戶使用的導(dǎo)航終端；第三步最優(yōu)行駛路徑查詢用戶在GPS導(dǎo)航系統(tǒng)中輸入目的地，還可以輸入查詢條件比如說(shuō)費(fèi)用優(yōu)先或者距離優(yōu)先，系統(tǒng)根據(jù)查詢條件，采用路徑規(guī)劃算法Dijkstra算法，生成一條到該目的地的最佳行駛路徑，最優(yōu)行駛路徑結(jié)果以XML數(shù)據(jù)返回給GPS導(dǎo)航系統(tǒng)，包括道路的ID，名稱(chēng)，方向，坐標(biāo)等，系統(tǒng)讀取返回來(lái)的坐標(biāo)串在三維場(chǎng)景中以線狀對(duì)象突出顯示出來(lái)。第四步使用GPS導(dǎo)航路徑根據(jù)分析出來(lái)的最優(yōu)路徑，用戶按照該路徑前進(jìn)，通過(guò)衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)接收裝置，三維地形圖上可實(shí)時(shí)顯示用戶的當(dāng)前位置。
2、 權(quán)利要求1所述的三維衛(wèi)足導(dǎo)航方法，其特征在于所述的最優(yōu)行駛路徑杳詢還可以將路徑 規(guī)劃算法和交通流量信息相結(jié)合，具體做法如下-交通流量服務(wù)器實(shí)時(shí)獲取導(dǎo)航終端周?chē)穆窙r信息，a需要進(jìn)行最優(yōu)路徑查詢吋，導(dǎo)航 終端先向路徑規(guī)劃服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求，服務(wù)器分析出符合條件的權(quán)值最小的前n條最短路徑， 包括道路的1D，名稱(chēng)，方向，坐標(biāo)等；根據(jù)路徑規(guī)劃服務(wù)器的返回結(jié)果，導(dǎo)航終端向交通流 量服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求，請(qǐng)求信息中包括上述n條路徑的ID，交通流量服務(wù)器根據(jù)實(shí)時(shí)獲取導(dǎo)航 終端周?chē)穆窙r，返回上述n條路徑當(dāng)前的交通擁諾狀況，請(qǐng)求結(jié)果內(nèi)容包括道路的ID，速 度、擁堵情況；根據(jù)最短路徑的所有結(jié)果和交通擁堵?tīng)顩r，判斷道路擁堵最少的路線返[HJ。
3、 權(quán)利要求2所述的三維衛(wèi)星導(dǎo)航方法，其特征在于所述的交通流量服務(wù)器實(shí)時(shí)獲取導(dǎo)航 終端周?chē)穆窙r信息可以通過(guò)如下方法實(shí)現(xiàn)-第一歩導(dǎo)航終端接收GPS衛(wèi)星信號(hào)，并解算出所在位置的定位信息；第二歩導(dǎo)航終端將解算出的位置信息通過(guò)無(wú)線信令信道傳送至蜂窩基站；第三步蜂窩基站接收移動(dòng)導(dǎo)航終端的信息，并將數(shù)據(jù)信息傳至交通流量服務(wù)器；第四歩交通流量服務(wù)器利用傳來(lái)的數(shù)據(jù)信息實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)目標(biāo)的定位，獲取移動(dòng)目標(biāo)的 坐標(biāo)位置信息，從而獲取當(dāng)前路況信息。
4、 權(quán)利要求1、 2、 3任一所述的二維衛(wèi)星導(dǎo)航方法，其特征在于在所述的使用GPS導(dǎo)航路徑一步還可以做到如果前進(jìn)過(guò)程中偏離預(yù)定路徑，系統(tǒng)可以fi動(dòng)提示用戶，并可以重新進(jìn)行導(dǎo)航，具體做法如下通過(guò)判斷偏離導(dǎo)航路線距離的大小，來(lái)決定是否需要做出提示，系統(tǒng)中的導(dǎo)航路徑是由 多個(gè)有坐標(biāo)的點(diǎn)位組成的線，GPS導(dǎo)航設(shè)備反饋給系統(tǒng)的是用戶所在位置的坐標(biāo)，判斷偏移 距離，就是用戶所在位置到這條線的距離，根據(jù)點(diǎn)到線的距離公式，可計(jì)算出用戶是否偏離 出導(dǎo)航路徑-已知導(dǎo)航設(shè)備位置點(diǎn)P (x0， y0)，導(dǎo)航路徑中一條直線Ax+By+C=0，則點(diǎn)p到直線 的距離為+5>2 (a邦，b#0)判斷偏離距離d是否在合理范ffl之內(nèi)，如果不在合理范圍內(nèi)則提示用戶。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種利用三維衛(wèi)星導(dǎo)航方法，該方法以三維的場(chǎng)景為基礎(chǔ)，導(dǎo)入從GPS終端獲取的實(shí)時(shí)交通路況信息，并使用繪圖及標(biāo)注的方式將交通信息展示在三維平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)交通路況實(shí)時(shí)查詢，給用戶提供一種身臨其境的展示效果。解決了現(xiàn)有的二維GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的空間感不強(qiáng)和不夠直觀、不能進(jìn)行實(shí)時(shí)導(dǎo)航的缺點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01C21/34GK101576390SQ20091007858
公開(kāi)日2009年11月11日 申請(qǐng)日期2009年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日
發(fā)明者張亞楠, 楊曉鋒 申請(qǐng)人:泰瑞數(shù)創(chuàng)科技(北京)有限公司