專利名稱：機動車在導(dǎo)航系統(tǒng)中地圖上的對應(yīng)位置的檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及導(dǎo)航系統(tǒng)，特別涉及機動車在導(dǎo)航系統(tǒng)中地圖上的對應(yīng)位置的檢測方法，通過檢測要與機動車的當前位置坐標對應(yīng)的地圖數(shù)據(jù)的鏈路(道路)上的坐標來檢測機動車的行駛狀態(tài)，機動車的當前位置坐標是從GPS(全球定位系統(tǒng))接收機接收到的導(dǎo)航消息和從安裝在機動車上的各種傳感器的檢測信號獲得的。
更具體地說，本發(fā)明涉及機動車在導(dǎo)航系統(tǒng)中地圖上的對應(yīng)位置檢測方法，其中，機動車的當前位置坐標是從GPS(全球定位系統(tǒng))接收機接收到的導(dǎo)航消息和從安裝在機動車上的各種傳感器的檢測信號獲得的，用通用的線性方程式獲得任意一根線與從任意一點到該線所畫的垂直線之間的交叉點，機動車的當前位置坐標被對應(yīng)到通過在與所獲得的當前機動車位置最靠近的地圖數(shù)據(jù)上的鏈路上的正投影而找到的坐標。
背景技術(shù)：
通常，導(dǎo)航系統(tǒng)用設(shè)置在地球上空的對地同步軌道上的多個GPS衛(wèi)星發(fā)射的導(dǎo)航消息和用安裝在機動車上的多個傳感器，包括用于檢測機動車行駛方向的回轉(zhuǎn)傳感器和檢測行駛速度的速度傳感器的檢測信號獲得機動車的當前位置，使所獲得的機動車的當前位置坐標與地圖數(shù)據(jù)對應(yīng)，通過地圖數(shù)據(jù)查找從機動車當前位置的對應(yīng)坐標到機動車目的地坐標的行駛路徑，并指引機動車沿著所查找到的行駛路徑到達目的地。
這種導(dǎo)航系統(tǒng)中，從GPS接收機接收到的導(dǎo)航消息和從傳感器的檢測信號獲得的機動車的當前位置坐標應(yīng)該與地圖上的鏈路準確對應(yīng)，以便準確地檢測機動車的當前位置坐標，將所檢測到的坐標通知用戶，準確查找從機動車的當前位置坐標到機動車目的地坐標的行駛路徑，并指引機動車沿著所查找到的行駛路徑到達目的地。
韓國專利申請No.1997-78443(公開號No.1999-58343)公開了一種現(xiàn)有的機動車當前位置坐標與地圖數(shù)據(jù)上的鏈路坐標對應(yīng)的技術(shù)。按照該現(xiàn)有技術(shù)，檢測機動車當前位置坐標，確定所檢測到的機動車當前位置坐標是否處于地圖數(shù)據(jù)上的鏈路插值范圍內(nèi)。如果確定所檢測到的機動車當前位置坐標是處于地圖數(shù)據(jù)上的鏈路插值范圍內(nèi)，則計算位于插值范圍內(nèi)的多個內(nèi)插點坐標與機動車當前位置坐標之間的距離。選擇其中計算距離最小的內(nèi)插點坐標作為目標內(nèi)插點坐標。然后，用所選的目標內(nèi)插點坐標代替機動車當前位置坐標，并使機動車當前位置坐標與所選擇的目標內(nèi)插點坐標對應(yīng)。按此方式跟蹤機動車的行駛路徑。
但是，由于現(xiàn)有技術(shù)中用鏈路上的內(nèi)插點坐標代替機動車當前位置坐標，而沒有查找要與機動車當前位置坐標對應(yīng)的地圖數(shù)據(jù)上的鏈路的正確坐標，因而，在機動車當前位置坐標處于兩個相鄰的內(nèi)插點坐標之間時，會出現(xiàn)不能正確查找要與機動車當前位置坐標對應(yīng)的內(nèi)插點坐標的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供機動車在導(dǎo)航系統(tǒng)中地圖上的對應(yīng)位置的檢測方法，其中，用通用線性方程式計算最靠近機動車當前位置坐標的地圖數(shù)據(jù)的鏈路上存在的點的坐標，以獲得任意一根線與從任意一點到線所畫的垂直線之間的交叉點。
為了達到本發(fā)明的目的，按照本發(fā)明的一個技術(shù)方案，提供機動車在導(dǎo)航系統(tǒng)中地圖上的對應(yīng)位置的檢測方法，包括步驟(a)，獲得機動車當前位置坐標P0；步驟(b)，查找地圖數(shù)據(jù)，找出要與步驟(a)中獲得的機動車當前位置坐標P0對應(yīng)的一個鏈路；步驟(c)，畫出從步驟(a)中獲得的機動車當前位置坐標P0到步驟(b)中找到的鏈路的垂直線，并獲得垂直線的交叉點坐標P；和步驟(d)，確定機動車當前位置坐標是步驟(c)中獲得的交叉點坐標P。
步驟(a)中獲得的機動車當前位置坐標P0可以是用GPS(全球定位系統(tǒng))接收機接收到的導(dǎo)航消息和用安裝在機動車上的傳感器的檢測信號檢測到的位置坐標。步驟(b)中找到的鏈路可以是最靠近機動車當前位置坐標P0的地圖數(shù)據(jù)上的鏈路。
按照本發(fā)明的另一個技術(shù)方案，提供機動車在導(dǎo)航系統(tǒng)中地圖上的對應(yīng)位置的檢測方法，包括步驟(a)，用控制單元，用GPS(全球定位系統(tǒng))接收機接收到的導(dǎo)航消息和安裝在機動車上的傳感器的檢測信號獲得機動車當前位置坐標P0；步驟(b)，查找地圖數(shù)據(jù)，找出要與步驟(a)中獲得的機動車當前位置坐標P0對應(yīng)的一個鏈路，并獲得該鏈路的兩個端點的坐標P1和P2；步驟(c)，畫出從步驟(a)中獲得的機動車當前位置坐標P0到由步驟(b)中獲得的鏈路的兩個端點的坐標P1和P2界定的線 的垂直線 和步驟(d)，確定機動車當前位置坐標是步驟(c)中獲得的交叉點的坐標P。
步驟(b)中找到的鏈路可以是最靠近機動車當前位置坐標P0的地圖數(shù)據(jù)上的鏈路。
步驟(c)還可以包括確定由步驟(b)中獲得的鏈路的兩個端點的坐標P1和P2界定的線 的方向的步驟；和按照確定的方向獲得垂直線的交叉點的坐標P的步驟。如果線 的方向在數(shù)字地圖上不是垂直的或不是水平的，則可以用下式計算垂直線的交叉點的坐標P 如果線 的方向在數(shù)字地圖上是垂直的，那么，垂直線的交叉點坐標P確定為(x1，y0)；如果線 的方向在數(shù)字地圖上是水平的，那么，垂直線的交叉點的坐標P可確定為(x0，y1)。
式中，p和q分別是垂直線的交叉點的坐標P的x-軸坐標值和y-軸坐標值，a，b，c，a′，b′和c′是有關(guān)線 的方程式ax+by+c＝0和有關(guān)線 的方程式a′x+b′y+c′＝0的系數(shù)。x1是坐標P1和P2的x-軸坐標值，y0是坐標P0的y-軸坐標值。x0是坐標P0的x-軸坐標值，y1是坐標P1和P2的y-軸坐標值。


通過以下結(jié)合附圖對優(yōu)選實施例的說明，會更好地理解本發(fā)明的上述的和其他的目的、特征和優(yōu)點，其中圖1是用于按本發(fā)明的地圖對應(yīng)位置檢測方法的導(dǎo)航系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是按本發(fā)明的地圖對應(yīng)位置檢測方法的流程圖；和圖3到圖5是按本發(fā)明的地圖對應(yīng)位置檢測方法中獲得垂直線的交叉點的操作示意圖。
具體實施例方式
以下將參見附圖詳細說明按本發(fā)明的機動車在導(dǎo)航系統(tǒng)中地圖上的對應(yīng)位置的檢測方法。
圖1是用于按本發(fā)明的地圖對應(yīng)位置檢測方法的導(dǎo)航系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。如圖所顯示的，導(dǎo)航系統(tǒng)包括GPS接收機104，用于接收由多個GPS衛(wèi)星100經(jīng)天線102發(fā)射的導(dǎo)航消息；安裝在機動車上的傳感器單元106，用于檢測機動車的行駛方向和行駛速度等；地圖數(shù)據(jù)存儲單元108，用于將地圖數(shù)據(jù)存儲在諸如小型光盤或存儲器的存儲介質(zhì)中；控制單元110，能夠從GPS接收機104接收到的導(dǎo)航消息和傳感器單元106的檢測信號控制檢測機動車當前位置坐標的操作，用于使檢測到的機動車當前位置坐標與地圖數(shù)據(jù)存儲單元108中存儲的地圖數(shù)據(jù)上的鏈路對應(yīng)，和查找從對應(yīng)位置到機動車的目標坐標的行駛路徑，以指引機動車行駛；顯示驅(qū)動單元112，在控制單元110的控制下，使機動車當前位置和地圖一起顯示在顯示單元114上；和語音指示單元116，在控制單元110的控制下，通過話筒118用聲音指引機動車行駛。
在機動車行駛時，上述結(jié)構(gòu)的導(dǎo)航系統(tǒng)的GPS接收機102接收由GPS衛(wèi)星100發(fā)送的導(dǎo)航信息并將它們輸入控制單元110，而傳感器單元106則檢測行駛狀態(tài)，包括機動車行駛方向和行駛速度，并將它輸入控制單元110。
然后，控制單元110用GPS接收機102接收到的導(dǎo)航消息和傳感器單元106的檢測信號檢測機動車當前位置坐標，使檢測到的機動車當前位置坐標與地圖數(shù)據(jù)存儲單元108中存儲的地圖數(shù)據(jù)上的鏈路對應(yīng)，將對應(yīng)的結(jié)果經(jīng)顯示驅(qū)動單元112輸出到顯示單元114，以顯示地圖和機動車當前位置。
當機動車用戶設(shè)置機動車要行駛的目標坐標時，控制單元110查找地圖數(shù)據(jù)，找出從已經(jīng)與機動車當前位置對應(yīng)的地圖數(shù)據(jù)上的鏈路坐標到目的地坐標的行駛路徑，使所找到的行駛路徑和地圖一起經(jīng)顯示驅(qū)動單元112顯示在顯示單元114上，同時，經(jīng)語音指示單元116從話筒118輸出指引聲音，由此指引機動車沿著行駛路徑行駛。
圖2是按本發(fā)明的地圖對應(yīng)位置檢測方法的流程圖。如圖所示，控制單元110接收用GPS接收機104接收到的導(dǎo)航消息和傳感器單元106的檢測信號(步驟200)，用接收到的導(dǎo)航消息和傳感器單元106的檢測信號檢測機動車當前位置坐標P0(步驟202)。
控制單元110查找地圖數(shù)據(jù)存儲單元108中存儲的地圖數(shù)據(jù)，找出最靠近所檢測到的機動車當前位置坐標P0的鏈路(步驟204)，查找并存儲所找到的鏈路的兩個端點的坐標P1和P2(步驟206)。
控制單元110檢查所檢測的鏈路(道路)的兩個端點的坐標P1和P2界定的線 的方向(步驟208)，用獲得交叉點的坐標P的方程式，獲得從檢測到的機動車當前位置坐標P0到線 畫的垂直線的交叉點的坐標P，確定所獲得的垂直線的交叉點的坐標P為機動車當前位置的正確坐標，執(zhí)行對應(yīng)操作(步驟210)。
以下將參見圖3到圖5詳細描述獲得從檢測到的機動車當前位置坐標P0到線 畫的垂直線的交叉點的坐標P的操作。
梯度是m和y-截距是n的線性方程式表示成以下的公式1y＝mx+n ……(1)表示成公式(1)的線性方程式中，不能表示平行于y-軸的線，其原因是，當線的方向比較接近垂直線時，梯度值m的值趨于無窮大。
因此，表示成公式(1)的線性方程式不能用于獲得從機動車當前位置坐標P0到線 畫的垂直線的交叉點的坐標P。因此，要用表示成下面的公式(2)的一般線性方程式Ax+by+c＝0 ……(2)
如果公式(2)中b＝0，平行于y-軸的線可表示成線性方程式。因此，可認為公式(2)比用梯度和y-截距表示的公式(1)更通用。
為了獲得垂直線的交叉點，有關(guān)線 和線 的線性方程式定義為以下的公式(3)和(4)P1P2↔⇒ax+by+c=0·······(3)]]>P0P↔⇒a′x+b′y+c′=0·····(4)]]>線 的方向可對應(yīng)垂直情況、水平情況和除垂直和水平情況之外的其他情況中的一種情況。下面按照線 的方向說明獲得垂直線的交叉點的坐標P。
1.線 是垂直的(a≠0，b＝0)情況下(見圖3)有關(guān)線 的方程式中，P1和P2的x-軸坐標值x1和x2相等(x1＝x2)。有關(guān)線 的方程式中，y＝y(tǒng)0。所以，連接兩根線 和 的垂直線的交叉點的坐標P是(x1，y0)。
2.線 是水平的(a＝0，b≠0)情況下(見圖4)
有關(guān)線 的方程式中，P1和P2的y-軸坐標值y1和y2相等(y1＝y(tǒng)2)。有關(guān)線 的方程式中，x＝x0。所以，連接兩根線 和 的垂直線的交叉點的坐標P是(x0，y1)。
3.線 不是垂直或水平的(a≠0，b≠0)情況下(見圖5)假設(shè)連接兩根線 和 的垂直線的交叉點的坐標P是(p，q)，則建立以下公式 垂直線的交叉點的坐標P，即(p，q)，是將公式(5)設(shè)置成以下的公式(6)而獲得的 這里，由于線 and 不相互平行，而且a和b不是0，所以a′a≠b′b.]]>因此，由于a′b-ab′≠0，因而，存在逆矩陣。
所以，可以認為垂直線的交叉點的坐標P，即(p，q)，取決于線性方程式的系數(shù)a，b，c，a′，b′和c′。
一般來說，即便線性方程式的兩邊乘以除0以外的任意數(shù)，方程式也成立。也就是說，即便有關(guān)線 的方程式乘以除0以外的常數(shù)k，這也表示與線 同樣的線性方程式，如下面的公式(7)P1P2↔⇒kax+kby+kc=0(k≠0)······(7)]]>因此，線性方程式的多個系數(shù)中的一個系數(shù)可以固定到一個特定值。
這里，假設(shè)有關(guān)線 的線性方程式中的系數(shù)b是-1，有關(guān)線 的線性方程式中的系數(shù)b′是-1，如公式(8)所示b＝b′＝-1 ……(8)然后，可獲得有關(guān)線 and 的公式(9)和(10)P1P2↔⇒y=ax+c······(9)]]>P0P↔⇒y=a′x+c′·······(10)]]>由于坐標P1(x1，y1)和P2(x2，y2)c對應(yīng)線 上的點，兩個點的坐標P1和P2代入公式(9)，得到的相關(guān)表達式如以下的公式(11)
整理公式(11)和計算系數(shù)a和c時，獲得下式(12) 這里，由于線 不平行于y-軸，所以x1-x2≠0，因而，存在逆矩陣。
由于兩根線 和 相互垂直，因此可以從以下的公式(13)獲得系數(shù)a′P1P2↔⊥P0P↔⇒(-ab)×(-a′b′)=aa′bb′=-1,aa′=-1]]>a′=-1a=-x1-x2y1-y2,]]>其中y1≠y2.……(13)這里，由于線 不平行于x-軸，所以y1-y2≠0。
同時，由于坐標P0對應(yīng)線 上存在的點，所以可以將坐標P0，即(x0，y0)代入公式(10)而獲得以下的公式(14)，依次整理成y0＝a′x0+c′
c′=y0-a′x0=y0+x1-x2y1-y2x0=y0y1-y2y0+x0x1-x2x0y1-y2·····(14)]]>將獲得的這些系數(shù)值代入公式(6)，可以獲得從機動車當前位置坐標P0到線 畫的垂直線的交叉點的坐標P。
如上所述，按照本發(fā)明，在地圖上找到機動車當前位置坐標，用通用的線性方程式畫出從機動車當前位置坐標到地圖數(shù)據(jù)上最靠近的鏈路的垂直線，找到垂直線的交叉點的坐標，機動車當前位置坐標與交叉點的坐標對應(yīng)，由此使機動車當前位置對應(yīng)鏈路上的正確位置。因此，可以更準確告知用戶機動車當前位置的信息，并通過更正確地查找行駛路徑指引機動車行駛。
盡管以上已經(jīng)結(jié)合優(yōu)選實施例說明和描述了本發(fā)明，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)容易了解，在不脫離由所附的權(quán)利要求書界定的本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還可以做出各種修改和變化。
權(quán)利要求
1.機動車在導(dǎo)航系統(tǒng)中地圖上的對應(yīng)位置的檢測方法，包括以下步驟(a)獲得機動車當前位置坐標(P0)；(b)查找地圖數(shù)據(jù)，找出要與步驟(a)中獲得的機動車當前位置坐標(P0)對應(yīng)的地圖數(shù)據(jù)上的一個鏈路；(c)畫出從步驟(a)中獲得的機動車當前位置坐標(P0)到步驟(b)找到的鏈路的垂直線，獲得垂直線的交叉點的坐標(P)；和(d)確定機動車當前位置坐標是步驟(c)中獲得的坐標(P)。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征是，步驟(a)中獲得的機動車當前位置坐標(P0)是用GPS接收機接收的導(dǎo)航消息和安裝在機動車上的各種傳感器的檢測信號檢測的位置坐標。
3.按照權(quán)利要求1的方法，其特征是，步驟(b)中找到的鏈路是最靠近機動車當前位置坐標(P0)的地圖數(shù)據(jù)上的鏈路。
4.機動車在導(dǎo)航系統(tǒng)中地圖上的對應(yīng)位置的檢測方法，包括以下步驟(a)通過控制單元，用GPS接收機接收的導(dǎo)航消息和安裝在機動車上的各種傳感器的檢測信號獲得機動車當前位置坐標(P0)；(b)查找地圖數(shù)據(jù)，找出要與步驟(a)中獲得的機動車當前位置坐標(P0)對應(yīng)的地圖數(shù)據(jù)上的一個鏈路，獲得鏈路兩個端點的坐標(P1，P2)；(c)獲得從步驟(a)中獲得的機動車當前位置坐標(P0)到用步驟(b)中獲得的鏈路兩個端點的坐標(P1，P2)界定的線 畫出的垂直線 的交叉點的坐標(P)；和(d)確定機動車當前位置坐標是步驟(c)中獲得的交叉點的坐標(P)。
5.按照權(quán)利要求4的方法，其特征是，步驟(b)中找到的鏈路是最靠近機動車當前位置坐標(P0)的地圖數(shù)據(jù)上的鏈路。
6.按照權(quán)利要求5的方法，其特征是，步驟(c)還包括步驟確定由步驟(b)中獲得的鏈路的兩個端點的坐標P1和P2界定的線 的方向；和按照確定的方向獲得垂直線的交叉點的坐標(P)。
7.按照權(quán)利要求6的方法，其特征是，如果線 的方向在數(shù)字地圖上不是垂直的或不是水平的，則可以用下式計算垂直線的交叉點的坐標(P)pq=1a′b-ab′b′c-bc′c′a-ca′]]>式中，p和q分別是垂直線的交叉點的坐標(P)的x-軸坐標值和y-軸坐標值，a，b，c，a′，b′和c′是有關(guān)線 的方程式ax+by+c＝0和有關(guān)線 的方程式a′x+b′y+c′＝0的系數(shù)。
8.按照權(quán)利要求6的方法，其特征是，如果線 的方向在數(shù)字地圖上是垂直的，那么，垂直線的交叉點坐標(P)確定為(x1，y0)，式中x1是坐標(P1，P2)的x-軸坐標值，y0是坐標(P0)的y-軸坐標值。
9.按照權(quán)利要求6的方法，其特征是，如果線 的方向在數(shù)字地圖上是水平的，那么，確定垂直線的交叉點的坐標(P)是(x0，y1)，式中x0是坐標(P0)的x-軸坐標值，y1是坐標(P1，P2)的y-軸坐標值。
全文摘要
本發(fā)明涉及機動車在導(dǎo)航系統(tǒng)中地圖上的對應(yīng)位置的檢測方法，其中，通過一般線性方程式用GPS接收機接收到的導(dǎo)航消息獲得機動車當前位置坐標，機動車的當前位置坐標被對應(yīng)到通過在與所獲得的當前機動車位置最靠近的地圖數(shù)據(jù)上的鏈路上的正投影而找到的坐標。機動車當前位置通過由GPS接收機接收的導(dǎo)航信息檢測，檢測的機動車當前位置被對應(yīng)到數(shù)字地圖上以獲得機動車當前位置坐標P
文檔編號G01C21/30GK1609912SQ20041008641
公開日2005年4月27日 申請日期2004年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月20日
發(fā)明者李韓星, 鄭文鎬, 李東勛 申請人:Lg電子有限公司