用于路線搜索的設(shè)備及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及移動裝置，且優(yōu)選地涉及導(dǎo)航系統(tǒng)。本發(fā)明的說明性實施例涉及便攜式導(dǎo)航裝置(所謂的PND)，尤其涉及包含全球定位系統(tǒng)(GPS)信號接收及處理功能的PND。其它實施例更一般地涉及經(jīng)配置以執(zhí)行導(dǎo)航軟件以提供路線規(guī)劃且優(yōu)選地還提供導(dǎo)航功能的任何類型的移動處理裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]包含全球定位系統(tǒng)(GPS)信號接收及處理功能的便攜式導(dǎo)航裝置(PND)是眾所周知的且被廣泛地采用作為車內(nèi)或其它交通工具導(dǎo)航系統(tǒng)。
[0003]一般來說，現(xiàn)代PND包括處理器、存儲器(易失性及非易失性中的至少一者，及通常包括兩者)及存儲在所述存儲器內(nèi)的地圖數(shù)據(jù)。處理器及存儲器協(xié)作以提供可在其中建立軟件操作系統(tǒng)的執(zhí)行環(huán)境，且此外通常提供一或多個額外軟件程序以使得能夠控制PND的功能且提供各種其它功能。
[0004]通常這些裝置還包括允許用戶與裝置交互且控制裝置的一或多個輸入接口，以及一或多個輸出接口，信息可通過所述一或多個輸出接口中繼到用戶。輸出接口的說明性實例包含視覺顯示器及用于音響輸出的揚聲器。輸入接口的說明性實例包含一或多個物理按鈕以控制裝置的開/關(guān)操作或其它特征(所述按鈕不一定在裝置自身上，而是如果裝置內(nèi)置于交通工具中，那么所述按鈕可在方向盤上)，且包含用于檢測用戶語音的麥克風(fēng)。在特別優(yōu)選的布置中，輸出接口顯示器可(通過觸敏覆蓋件或以其它方式)配置為觸敏顯示器以另外提供輸入接口，用戶可通過所述輸入接口通過觸摸來操作裝置。
[0005]這種類型的裝置還將通常包含一或多個物理連接器接口(通過所述物理連接器接口，電力及視情況數(shù)據(jù)信號可被發(fā)射到裝置且從裝置接收所述信號)及視情況包含一或多個無線發(fā)射器/接收器，所述無線發(fā)射器/接收器允許通過蜂窩電信及其它信號及數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(例如W1-F1、W1-Max GSM等等)進(jìn)行通信。
[0006]這種類型的PND裝置還包含GPS天線，通過GPS天線可接收且隨后處理包含位置數(shù)據(jù)的衛(wèi)星廣播信號以確定裝置的當(dāng)前位置。
[0007]PND裝置還可包含產(chǎn)生信號的電子陀螺儀及加速度計，所述信號可經(jīng)處理以確定當(dāng)前角加速度及線性加速度，且然后又結(jié)合根據(jù)GPS信號推導(dǎo)出的位置信息來確定裝置及因此其中安裝所述裝置的交通工具的速度及相對位移。通常這些特征最常見地設(shè)在交通工具內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)中，但是如果設(shè)在PND裝置中是有利的，那么還可設(shè)在PND裝置中。
[0008]這些PND的功用主要體現(xiàn)在其能夠確定第一位置(通常開始或當(dāng)前位置)與第二位置(通常目的地)之間的路線。這些位置可由裝置的用戶通過多種不同方法中的任一者輸入，例如通過郵政編碼、街道名稱及門牌號、先前存儲的“眾所周知的”目的地(例如著名位置、城市位置(例如運動場或游泳池)或其它興趣點)及喜歡或最近訪問的目的地。
[0009]通常，PND由軟件啟用以根據(jù)地圖數(shù)據(jù)計算開始地址位置與目的地地址位置之間的“最佳”或“最優(yōu)”路線?！白罴选被颉白顑?yōu)”路線是基于確定準(zhǔn)則而確定，且不一定是最快或最短路線。路線(沿其引導(dǎo)駕駛員)的選擇可能極為復(fù)雜，且選定路線可考慮現(xiàn)有的、預(yù)測的及動態(tài)及/或無線接收的交通及道路信息、關(guān)于道路速度的歷史信息及駕駛員自身對確定道路選擇的因素的偏好(例如，駕駛員可規(guī)定路線不應(yīng)包含高速公路或收費道路)。
[0010]此外，裝置可持續(xù)監(jiān)控道路及交通狀況，且由于狀況改變而建議改變或選擇改變剩余行程的路線?；诟鞣N技術(shù)(例如，手機數(shù)據(jù)交換、固定攝像機、GPS交通工具團隊跟蹤)的實時交通監(jiān)控系統(tǒng)用來識別交通延誤且將信息饋送到通知系統(tǒng)。
[0011]這種類型的PND通常可安裝在交通工具的儀表盤或擋風(fēng)玻璃上，但是還可形成為交通工具收音機的交通工具內(nèi)計算機的部分或事實上作為交通工具自身的控制系統(tǒng)的部分。導(dǎo)航裝置還可為手持系統(tǒng)(例如便攜式數(shù)字助理(PDA)、媒體播放器、手機等等)的部分，且在這些情況下，通過在裝置上安裝軟件來擴展手持系統(tǒng)的正常功能以執(zhí)行路線計算及沿計算路線的導(dǎo)航兩者。
[0012]路線規(guī)劃及導(dǎo)航功能還可由運行適當(dāng)軟件的臺式或移動計算資源提供。例如，TomTom Internat1nal B.V.在 http://routes.tomtom, com 處提供在線路線規(guī)劃及導(dǎo)航工具，所述工具允許用戶輸入開始點及目的地，因此連接用戶的PC的服務(wù)器計算路線(所述路線的各個方面可由用戶規(guī)定)、產(chǎn)生地圖且產(chǎn)生一組詳盡的導(dǎo)航指令以引導(dǎo)用戶從選定開始點到選定目的地。所述工具還提供所計算路線的偽三維渲染及路線預(yù)覽功能，所述路線預(yù)覽功能模擬用戶沿路線行進(jìn)且因而給用戶提供所計算路線的預(yù)覽。
[0013]在PND的背景下，一旦計算了路線，用戶與導(dǎo)航裝置交互以視情況從所提出路線的列表選擇所需所計算路線。視情況，用戶可例如通過規(guī)定特定行程要避免或強制使用的某些路線、道路、位置或準(zhǔn)則來介入或引導(dǎo)路線選擇程序。PND的路線計算方面形成一個主要功能，且沿這種路線的導(dǎo)航是另一主要功能。
[0014]在沿所計算路線導(dǎo)航期間，這些PND通常提供視覺及/或音響指令以將用戶沿選定路線引導(dǎo)到所述路線的終點，即，所需目的地。PND還通常在導(dǎo)航期間在屏幕上顯示地圖信息，這種信息定期在屏幕上更新，使得所顯示的地圖信息表示裝置的當(dāng)前位置，且因此如果裝置用于交通工具內(nèi)導(dǎo)航，那么所述地圖信息表示用戶或用戶的交通工具的當(dāng)前位置。
[0015]顯示在屏幕上的圖標(biāo)通常標(biāo)示當(dāng)前裝置位置，且位于中心，還顯示當(dāng)前裝置位置附近的當(dāng)前及周圍道路的地圖信息及其它地圖特征。此外，可視情況在所顯示的地圖信息的上方、下方或一側(cè)的狀態(tài)欄中顯示導(dǎo)航信息，導(dǎo)航信息的實例包含距所需由用戶采取的自當(dāng)前路線的下一次偏離的距離，所述偏離的性質(zhì)可由提示特定類型的偏離(例如，左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn))的另一圖標(biāo)表示。導(dǎo)航功能還確定音響指令的內(nèi)容、持續(xù)時間及時序，通過所述音響指令可沿所述路線引導(dǎo)用戶。如可明白，例如“ 10m后左轉(zhuǎn)”的簡單指令需要大量處理及分析。如先前提及，可通過觸摸屏或此外或替代地通過安裝在轉(zhuǎn)向柱上的遙控器、通過語音激活或通過任何其它適當(dāng)?shù)姆椒ㄊ褂脩襞c裝置交互。
[0016]由裝置提供的另一重要功能是在以下事件中進(jìn)行的自動路線再計算:用戶在導(dǎo)航期間(偶然或故意)偏離先前計算的路線；實時交通狀況指示替代路線將更加有利且所述裝置經(jīng)適當(dāng)?shù)貑⒂靡宰詣幼R別這些狀況，或如果用戶由于任何原因主動造成所述裝置執(zhí)行路線再計算。
[0017]還已知允許以用戶定義準(zhǔn)則計算路線；例如，用戶可更喜歡由裝置計算風(fēng)景路線，或可希望避免有可能發(fā)生、預(yù)期發(fā)生或當(dāng)前正發(fā)生交通堵塞的任何道路。裝置軟件將然后計算各種路線且權(quán)衡更加有利的路線，所述更加有利的路線沿其路線包含被標(biāo)記為例如美景的最大數(shù)量的興趣點(稱作POI);或使用指示特定道路上的現(xiàn)行交通狀況的存儲信息來根據(jù)可能堵塞或由其引起的延誤的級別而排序所所計算路線。其它基于POI及基于交通信息的路線計算及導(dǎo)航準(zhǔn)則也是可行的。
[0018]雖然路線計算及導(dǎo)航功能對PND的整體功用來說是必要的，但是也可純粹為了信息顯示或“自由駕駛”而使用所述裝置，其中只顯示與當(dāng)前裝置位置相關(guān)的地圖信息且沒有計算路線且所述裝置當(dāng)前沒有執(zhí)行導(dǎo)航。當(dāng)用戶已經(jīng)知道希望沿其行進(jìn)的路線且不需要導(dǎo)航輔助時，這種操作模式通?？蛇m用。
[0019]上述類型的裝置(例如由TomTom Internat1nal B.V.制造及供應(yīng)的Go Live1000型)提供使得用戶能夠從一個位置導(dǎo)航到另一位置的可靠方式。
[0020]導(dǎo)航裝置用戶可通常關(guān)心其可在具有當(dāng)前燃料載荷的交通工具中可行進(jìn)的距離。在常規(guī)的內(nèi)燃機交通工具的情況下，關(guān)心汽油、柴油等等的當(dāng)前燃料載荷。然而，在電動交通工具(EV)越來越常見的情況下，關(guān)心交通工具電池攜帶的電流量。這種關(guān)心通常稱作“里程焦慮”，其中用戶關(guān)心到達(dá)目的地例如充電點而不半途拋錨。
[0021]向用戶顯示交通工具的可達(dá)范圍的基本解決方案是基于當(dāng)前交通工具位置及燃料載荷在地圖上顯示圓形“可達(dá)區(qū)域”。然而，這種表示過于簡單，其沒有表示道路布局及影響交通工具里程的其它因素。
[0022]EP 0638887 A2公開了顯示交通工具的可達(dá)范圍的導(dǎo)航系統(tǒng)。為了確定自當(dāng)前位置起的可達(dá)范圍，計算與當(dāng)前位置耦合的所有節(jié)點的最小成本。每個鏈接的成本被計算為所使用的燃料量?？蓞^(qū)分所使用的燃料量是否超過交通工具攜帶的燃料量。當(dāng)最小成本沒有超過攜帶的燃料時，對與先前執(zhí)行計算的節(jié)點連接的下一節(jié)點重復(fù)最小成本計算?？蛇_(dá)節(jié)點或可達(dá)區(qū)域然后可顯示在導(dǎo)航系統(tǒng)的顯示器上。然而，EP 0638887 A2的方法沒有考慮導(dǎo)航系統(tǒng)的任何路線安排偏好。此外，所述方法在以下方面可能低效:必須考慮直接或間接連接到當(dāng)前節(jié)點的所有節(jié)點的可達(dá)性，而這在計算上來說是低效的。
[0023]本發(fā)明提供了一種用于確定交通工具的可達(dá)位置的改進(jìn)系統(tǒng)及方法。本發(fā)明的實施例可解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的一或多個問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0024]本發(fā)明的實施例涉及一種根據(jù)一或多個約束確定區(qū)域的方法。在所描述的實例中，約束是交通工具的燃料載荷。然而，將意識到，可考慮其它約束，例如時間或距離限制。例如，可確定在15分鐘行進(jìn)時間內(nèi)可達(dá)的區(qū)域或行走2km的距離可達(dá)的區(qū)域。可考慮具有最大值的其它約束，且其中所述值可為關(guān)于網(wǎng)絡(luò)中的任何道路或可通行路徑的計算值。所述約束可由一或多個目標(biāo)函數(shù)定義。
[0025]本發(fā)明的實施例涉及一種一對多(OTM)搜索方法。所述OTM搜索方法根據(jù)兩個或兩個以上函數(shù)確定多個位置。第一函數(shù)是基于一或多個路線規(guī)劃準(zhǔn)則的成本函數(shù)。第一函數(shù)可為確定具有最低行進(jìn)時間的最快路線，即，成本與行進(jìn)時間有關(guān)。將意識到，可使用如將解釋的其它成本函數(shù)。至少另一函數(shù)是限制搜索方法的目標(biāo)函數(shù)。例如，目標(biāo)函數(shù)可為基于交通工具的燃料載荷的可達(dá)性或距離。將意識到，成本函數(shù)及一或多個目標(biāo)函數(shù)不一定共終點。換句話來說，基于成本函數(shù)確定的路線不一定是最大化所述一或多個目標(biāo)函數(shù)的最佳路線，即，所述路線不一定是最有效率或最短的。
[0026]本發(fā)明的實施例涉及以上實施例的組合，S卩，顯示基于根據(jù)一或多個路線規(guī)劃準(zhǔn)則的成本函數(shù)及限制路線的一或多個目標(biāo)函數(shù)確定的區(qū)域。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于顯示可達(dá)區(qū)域的方法，其包括:
[0028]基于路線搜索使用數(shù)字地圖數(shù)據(jù)確定自初始位置起