专利名称：对自动行驶道路优先的汽车导航系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及在路线搜索中能够优先选择自动行驶道路的一种汽车导航系统。
背景技术：
作为新的交通系统，可以使车辆自动行驶的自动驾驶系统已被开发出来。例如，日本专利申请JP-A-H10-162285公开了一种自动驾驶系统。在该系统中，在一条被构造为自动行驶道路的汽车自动行驶专用的高速公路上，以固定行驶距离间隔放置了用于自动行驶道路的每一条车道的车道信号发射器。相对应的，在车辆的前保险杠的下方左右两侧安装有两个接收器，接收来自车道信号发射器的信号。该自动驾驶系统控制车辆的转向器、加速器，及刹车，实现自动驾驶，使高速公路上的各车道信号发射器能够位于两个接收器的中间。此外，在高速公路的每个交换道(interchange)处设置有识别信号发射器，同时车辆安装有汽车导航系统。这里，当指定了到达目的地的路线时，该汽车导航系统根据来自识别信号发射器的信号，判断其是否为车辆应该从高速公路出去的交换道。然后汽车导航系统通知驾驶者判断的结果。
在上述自动行驶道路中，因为驾驶者不需要进行操作，因此减轻了驾驶者到达目的地的操作负担。但是，安装在车辆中的汽车导航系统只是可通知驾驶者前方是否为其应从高速公路出去的交换道的一个系统。
这里，汽车导航系统一般具有当设置了目的地时，自动搜索从当前位置到该目的地的路线的功能。在上面的情况下，可在自动行驶道路上自动行驶的车辆具有一汽车导航系统，该汽车导航系统能够将自动行驶道路优先选择为到达目的地路线的至少一部分。其结果是，驾驶者减轻了操作负担或者增强了驾驶的安全性。
发明内容
本发明的目的是提供一种汽车导航系统，其可以优先地选择包括自动行驶道路在内的路线。
为了实现上述目的，一汽车导航系统包括道路地图数据，其包括表示分支点、汇合点、或交叉点中的一个点的节点数据，以及表示这些点之间道路的连路数据。基于道路地图数据搜索两个点之间的路线，该搜索出的路线被通知为两个点的引导路线。这里，可以指令该路线被选择的同时对一自动行驶道路给予优先权。因此，当两个点之间存在多条路线，且这些路线包括一自动行驶道路时，可以优先选择包括该自动行驶路线的路线。其结果是，通过在自动行驶道路上行驶减轻了驾驶者的操作负担。
在本发明的另一个方面中，每个连路的连路数据包括成本，且选择路线时使其具有的连路中包括的成本的总和最小。另外，当对一自动行驶道路给予优先权时，对应于该自动行驶道路的连路的成本被改变为更小。其结果是，降低了包括该自动行驶道路的路线的成本，可实现对自动行驶道路的优先选择。
在本发明的又一个方面中，判断一车辆是否具有一自动驾驶引导装置。这样做的原因当车辆并不具有自动驾驶引导装置时，对自动行驶道路的优先选择将变得没有用处。
本发明的上述及其它目的、特征和优势通过下面结合附图的详细说明将更明显。在附图中图1为显示根据本发明实施例的汽车导航系统整体结构的示意性框图；图2A为解释节点数据的结构的图；图2B为解释连路数据的结构的图；图3为显示安装在车辆中的自动驾驶引导装置的整体结构的示意性框图。
图4为解释汽车导航系统中的路线搜索过程的流程图；以及图5A、5B为显示选择从一起始点到一目的地路线的示例的图。
具体实施例方式
下面参照
根据本发明实施例的汽车导航系统。图1为示意地显示汽车导航系统整体结构的框图。如图中所示，该汽车导航系统包括位置检测器1，该位置检测器1进一步包括地磁传感器2、陀螺仪3、距离传感器4、GPS(全球定位系统)接收器5等。此外，该汽车导航系统还包括地图数据输入单元6、操作开关组7，以及具有麦克风(未示出)的语音识别单元13。上述部件及位置检测器1连接至导航ECU(电子控制单元)8，以将它们的信号输入该导航ECU8。
导航ECU8还与外部存储器9、显示单元10、外部信息I/O单元11，以及扬声器12连接，以将信号输出至这些部件并从这些部件中的一些部件输入信号。
导航ECU8被构造为具有CPU、ROM、RAM、I/O，以及与它们连接的总线的普通计算机。ROM存储有用于操作汽车导航系统的可执行程序。根据该可执行程序，CPU执行给定的计算。这里，可执行程序可以从外部信息I/O单元11获得，或者通过外部存储器9获得。
位置检测器1用于检测车辆的当前位置。如上文解释的，位置检测器1包括地磁传感器2、陀螺仪3、距离传感器4，以及根据来自GPS卫星的无线电波而检测出车辆当前位置的GPS接收器5。传感器2至5中的每一个都具有不同的特性及检测精度，因此通过将传感器2至5组合在一起，调整各自的误差可以获得较高的位置检测精度。这里根据所需的精度级别也可以合适地选择传感器2至5中的一部分而非全部。另外，位置检测器1可以包括检测方向控制位置的旋转传感器、检测车辆偏转的偏转角度传感器等。
地图数据输入单元6用于向导航ECU8输入地图数据，例如道路地图数据、地标数据，以及输入用于设定目的地的各种检索信息。地图数据输入单元6包括地图数据记录介质，根据数据容量一般可以使用例如DVD-ROM和CD-ROM。或者也可以使用存储卡或硬盘。
下文将解释所述的道路地图数据。道路地图数据包括关于交叉、分支点和汇合点的节点数据，以及关于这些点之间的道路的连路数据。如图2A所示，节点数据包括唯一分配给每一节点的节点ID；节点的坐标；节点名称；相联连路ID，其为所有与该节点相联的连路的ID；交换道种类；右转/左转专用线信息；车道数量；规则信息等。如图2B所示，连路信息包括唯一分配给每一连路的连路ID；连路长度；起点和终点坐标；道路种类，例如高速路和本地公路；连路宽度；连路成本等。道路地图数据具有分层结构，因此待显示的节点和连路可以根据待显示的道路地图的标度尺寸而变化。
外部存储器9存储有先前被寄存为目的地的一个点，以及用于执行汽车导航系统其它功能的数据。
显示单元10包括一LCD(液晶显示器)，用于显示基于由位置检测器1检测到的当前位置而显示的本车标记；从地图数据输入单元6输入的道路地图数据；以及其它数据，例如叠加在地图上的引导路线。
操作开关组7包括用于输入各种项目的与显示单元10集成在一起的接触面板开关，或者机械开关。例如，当通过该操作开关组7输入一目的地位置时，通过自动选择从作为起始点的当前位置到该目的地的最合适的路线，形成一引导路线。然后根据该引导路线执行路线的导引。
外部信息I/O单元11用于接收外部信息，例如VICS(车辆信息与通信系统)，以及用于向外发送信息。从外部接收的信息由导航ECU8处理。当该信息为拥堵信息或规则信息时，则将其叠加在地图上显示。在必要时，由导航ECU8处理的信息可从外部信息I/O单元11输出。
扬声器12用于输出到达目的地的话音路线引导或各种警报声。扬声器12可以是车辆内置的扬声器，或者是嵌入到汽车导航系统中的扬声器。
语音识别单元13识别用户发出的用于通过话音操作汽车导航系统的语音，并向导航ECU8输出识别结果。
如图3所示，具有该汽车导航系统的车辆装备有自动驾驶引导装置20，用于使车辆可以在自动行驶道路上进行自动驾驶。这里，自动行驶道路具有用于道路的每一条车道的、埋在地下的车道信号发射器，例如固定距离间隔的磁性钉(未示出)。自动驾驶引导装置20包括从上述信号发射器接收信号的信号接收器21。信号接收器21被放置在车辆宽度方向的中心附近，以检测与位于车道的宽度中心附近的信号发射器之间的相对位移。控制单元22可根据该检测的结果控制方向控制驱动单元23、加速器驱动单元24，或者刹车驱动单元25，使车辆能够沿着车道的中心线行驶。
上述的自动驾驶引导装置20只是一个例子，因此也可以使用其它类型的自动驾驶引导装置。该装置能够通过利用除了埋在地下的信号发射器之外的通信装置，从路旁获得诸如道路形状或者速度限制等信息，执行自动驾驶。另外，这样的装置也可通过与前面的车辆连接或者跟在前面车辆的后面来执行自动驾驶。
下面参照图2A、2B、4、5解释本实施例的一个特征，即用于搜索从一起始点到一目的地的驾驶路线的路线搜索过程。
当通过操作开关组7或语音识别单元13输入了一个目的地时，执行如图4所示的路线搜索过程。
在步骤S100，根据如图2A、2B中所示的节点数据和连路数据，提取用于从作为起始点的车辆当前位置到目的地的路线搜索的节点和连路。通过操作操作开关组7，用户可以将起始点从当前位置改变为其它位置。
下面，说明对节点和连路的提取。本实施例利用公知的Dijkstra方法或者类似方法进行提取。如图2B所示，连路数据具有每一连路的起始节点和终止节点的坐标。相应地，根据起点的坐标，通过参照该节点的坐标，能够判断该连路是否在起点附近。进一步，通过参照节点数据的相联连路ID，能够明确这些连路的相联关系。因此，通过参照节点数据的相联连路ID，指明与起点附近的连路具有相联关系的连路，可以指定由起点附近的多个连路构成的一条道路。这样，每次追踪一给定节点及相应的连路时，都可计算出到达该给定节点的最小成本的路线。然后，经该给定节点，对一特定节点及相应连路再度进行追踪，又可计算出到达该特定节点的成本最小的路线。此后，重复上述计算过程，直至再度追踪的一个节点对应于目的地为止，从而可指定从起始点到目的地的具有最小成本的路线。
但是，如果要对起始点和目的地之间所有节点和连路进行上述的计算处理的话，计算量将十分巨大。因此在实际中，通过考虑从起始点到目的地的方向，或者通过考虑节点数据或连路数据的分层结构，减少目标节点和连路，可以更有效率地执行上述过程。
这里，连路的成本根据连路的长度、道路的种类、平均驾驶速度等被指定。连路的相联关系也可以作为成本加入进来。就是说，对于车辆来讲，通过经由右转弯或左转弯彼此相联的两个连路行驶，比通过直接相联的两个连路行驶要更困难。因此，当两个连路是经由转弯相联时，可以将基于该转弯的成本分配给节点数据，使得行驶的容易程度能够被考虑进来。
在步骤S110，为由提取的连路和节点构成的每一路线计算成本。在步骤S120，判断该车辆是否适应自动驾驶(A.T.)。就是说，判断该车辆是否装备有图3中所示的自动驾驶引导装置20。为了执行该判断，在具有车内局域网的车辆中，导航ECU8可以询问自动驾驶引导装置20或者当安装了自动驾驶引导装置20时，其可存储表示安装了自动驾驶引导装置20的数据。
当在步骤S120判断该车辆适应自动驾驶时，在步骤S130判断是否指令在执行从起始点到目的地的路线搜索中，对自动行驶道路给予优先权。在本实施例的汽车导航系统中，可以选择“本地公路优先”、“收费公路优先”，或者“自动驾驶优先”。当选择“自动驾驶优先”时，在步骤S130判断“是”。操作过程前进到步骤S140，在步骤S140，判断所提取的连路和节点是否对应于自动行驶道路(A.T.ROAD)。对应于自动行驶道路的连路，其连路数据的道路种类为“自动行驶道路”。这使得判断连路是否对应自动行驶道路成为可能。此外，关于和自动驾驶相对应的连路和节点的最新数据可以从外部信息I/O单元11获得，这样也可以进行该判断。
当在步骤S140判断提取的连路和节点对应于自动行驶道路时，处理过程前进到S150。这里，对应于自动行驶道路的路线的成本被降低。也就是说，作为连路成本总和的、对应于自动行驶道路的路线的当前成本被乘以一个小于1的系数K，使得自动行驶道路的成本降低。
在步骤S160，根据构成给定路线的连路和节点的成本，选择到达一给定搜索节点成本最小的给定路线。当在步骤S120判断车辆不适应自动驾驶时，或者当判断未指令给予自动行驶道路以优先权时，处理过程前进到步骤S160而不执行步骤S140、S150的操作。
在步骤S170，判断给定的搜索节点是否对应于目的地。当判断该给定的搜索节点与目的地相对应时，选择具有最小成本的给定路线，并借此终止路线搜索过程。相反，当给定的搜索节点与目的地不对应时，重复从步骤S100开始的处理过程。
图5A、5B显示了符合上述路线搜索处理的例子。如图5A中所示，只有当设置了起始点和目的地时，仅使用本地道路的路线具有最短的距离，且其成本变得比使用自动行驶道路的路线低。这意味着不具备优先选择自动行驶道路的能力，其结果是将指定仅通过本地道路的路线。
但是，根据本实施例的汽车导航系统，其优先选择自动行驶道路的能力使得包括自动行驶道路的一路线被优先选择为具有最小成本。这里，自动行驶道路的优先选择等于使构成自动行驶道路的连路的成本低于自动行驶道路被给予优先权之前的成本。
对本领域的技术人员来说，显而易见的是本发明的上述实施例中可以有各种变型。但是，本发明的范围由随附的权利要求书来界定。
权利要求
1.一种汽车导航系统，包括道路地图数据，其包括代表分支点、汇合点，和交叉点中的至少一个点的节点数据，以及代表这些点之间的道路的连路数据；路线搜索装置(8、S100)，用于根据道路地图数据搜索两个点之间的路线；以及通知装置(8、10、12)，用于通知搜索到的路线，作为两个点之间的一引导路线，该汽车导航系统的特征在于其包括指令装置(8、S130)，用于指令所述路线搜索装置选择路线时对车辆在其上可以自动行驶的自动行驶道路给予优先权，其中，当所述路线搜索装置被指令在选择路线的同时对自动行驶道路给予优先权时，所述路线搜索装置优先选择包括对应于所述自动行驶道路的道路的路线(S160)。
2.根据权利要求1的汽车导航系统，其中所述道路地图数据的连路数据包括一成本，其中所述路线搜索装置选择一给定路线(S160)，其中该给定路线中包括的连路的成本总和为一最小值，以及其中，当所述路线搜索装置被指令在选择路线的同时对自动行驶道路给予优先权时，对应于所述自动行驶道路的连路数据的成本变为更小(S150)。
3.根据权利要求1的汽车导航系统，进一步包括判断装置(8、S120)，用于判断安装了所述汽车导航系统的车辆是否具有一自动驾驶引导装置，其中，只有当所述判断装置判断该车辆具有所述自动驾驶引导装置时，所述路线搜索装置才在选择路线的同时对自动行驶道路给予优先权。
4.一种用于汽车导航的路线搜索方法，具有道路地图数据，其中该道路地图数据包括代表分支点、汇合点，和交叉点中的至少一个点的节点数据，以及代表这些点之间的道路的连路数据，该路线搜索方法的特征在于其包括下列步骤根据所述道路地图数据搜索两个点之间的路线(S100)；通知搜索到的路线为所述两个点之间的引导路线；以及指令路线选择的同时对一自动行驶道路给予优先权(S130)，其中在该自动行驶道路上车辆可以自动行驶，其中，当指令路线选择的同时对自动行驶道路给予优先权时，优先选择包括对应于所述自动行驶道路的道路的路线(S160)。
全文摘要
提供了一种汽车导航系统及方法，该系统包括道路地图数据，其包括代表分支点、汇合点和交叉点中的至少一个点的节点数据，以及代表这些点之间的道路的连路数据；路线搜索装置，用于根据道路地图数据搜索两个点之间的路线；以及通知装置，用于通知搜索到的路线，作为两个点之间的一引导路线，指令装置，用于指令所述路线搜索装置选择路线时对车辆在其上可以自动行驶的自动行驶道路给予优先权，其中，当指令在选择路线的同时对自动行驶道路给予优先权时，所述路线搜索装置优先选择包括对应于所述自动行驶道路的道路的路线。
文档编号G01C21/00GK1497242SQ0313268
公开日2004年5月19日 申请日期2003年9月30日 优先权日2002年10月7日
发明者西山圣司 申请人:株式会社电装
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
