CN102202257A - 利用基于地图导航的无线接入点的定位和移动适应 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及利用基于地图导航的无线接入点的定位和移动适应，具体提供一种用于将无线接入点的位置和类型纳入车辆导航***的地图数据库的***及方法，所述无线接入点能够用于更新和维护该车辆上的无线***。所述地图数据库能够最初在制造该车辆时被设置成包含已知的无线接入点，然后该车辆通信***能够在该车辆行驶时检测新的无线接入点，检测到的新的无线接入点能够被储存在所述地图数据库中。通过将所述无线接入点的位置和类型储存在所述地图数据库中，该车辆将获知所述接入点相对于该车辆的方向，并且能够补偿由该车辆相对于所述接入点的相对运动导致的多普勒频移。

Description

利用基于地图导航的无线接入点的定位和移动适应
技术领域
本发明总体上涉及用于将无线接入点的位置和特征纳入与导航***相关联的地图数据库的***和方法，并且更具体地涉及用于通过下述方式将无线接入点纳入与车辆导航***相关联的地图数据库的***和方法：在数据库中预先置入接入点的位置和类型和/或在车辆行驶时识别接入点的位置和类型并且随后将这些无线接入点的位置储存在地图数据库中。
背景技术
目前正在被制造和期待在未来的车辆中被制造使用的很多车辆***都需要利用无线协议进行外部通信。例如，这些车辆可包括用于导航***、天气信息***、交通信息***、娱乐***等的地图数据库。这些***可能需要持续地或近乎持续地更新以便***使用的信息是最新的从而是有效的。用于这些***的更新技术必须是便宜的和节省成本的。通常，现在用于这些类型的***的更新技术是随意的并且需要未必高度可靠的通信。
众所周知，由于多普勒频移、多路径效应以及频道变动，车载无线电收发机的运动会在通信方面产生多种不利影响。在减轻这些不利影响方面已经开展了大量的研究工作，包括导频信号、调制方案和频道特性的使用，这些研究已在便携电话方面取得成功，但是在无限局域网络方面不是很成功。
发明内容
根据本发明的教导，公开一种用于将无线接入点的位置和类型纳入车辆导航***的地图数据库的***和方法，这些无线接入点能够用于更新或维护车辆上的无线***。地图数据库可以最初在制造车辆时被设置成包含已知的无线接入点，然后车辆通信***能够在车辆行驶时检测新的无线接入点，检测到的新的无线接入点可以被储存在地图数据库中。通过将这些接入点的位置和类型储存在地图数据库中，车辆将获知附近的接入点相对于车辆的方向，并且可以补偿由车辆相对于接入点的相对运动导致的多普勒频移。
方案1. 一种为车辆提供无线服务的方法，所述方法包括：
在所述车辆上提供地图数据库；以及
将多个存在于道路沿线的无线接入点的位置和类型纳入所述地图数据库中，在所述道路上所述无线接入点为所述车辆提供无线通信。
方案2. 如方案1所述的方法，其中，所述无线接入点是公用无线接入点。
方案3. 如方案1所述的方法，其中，将无线接入点的位置和类型纳入所述地图数据库包括最初在制造所述车辆的地方将所述无线接入点的位置储存在所述地图数据库中。
方案4. 如方案1所述的方法，其中，将无线接入点的位置和类型纳入所述地图数据库包括在所述车辆沿所述道路行驶时检测无线接入点，并且当检测到无线接入点时将所述无线接入点的位置和类型储存在所述地图数据库中。
方案5. 如方案1所述的方法，其中，所述无线服务包括更新车辆娱乐***。
方案6. 如方案1所述的方法，其中，所述无线服务包括更新所述地图数据库。
方案7. 如方案1所述的方法，进一步包括通过下述方式来修正由所述车辆相对于接入点的运动导致的多普勒频移：基于所述车辆的速度和方向确定前进矢量以及基于所述车辆相对于所述接入点的速度和方向确定接入点矢量，并利用所述前进矢量和所述接入点矢量来确定所述车辆相对于所述接入点的相对速度。
方案8. 如方案1所述的方法，进一步包括在所述车辆上提供可转向的天线，所述可转向的天线能够转向无线接入点的方向。
方案9. 如方案1所述的方法，进一步包括利用所述接入点的方向来减轻由相位移动和振幅衰减导致的频道变动。
方案10. 如方案1所述的方法，进一步包括利用所述车辆的方向电磁场模型并将所述车辆相对于所述接入点的方位计算在内来减轻多路径效应。
方案11. 一种为车辆提供无线服务的方法，所述方法包括：
在所述车辆上提供与车辆导航***相关联的地图数据库；
将多个公用无线接入点的位置和类型纳入所述地图数据库，所述多个公用无线接入点存在于所述车辆可能在其上行驶的道路沿线，在所述道路上所述无线接入点为所述车辆提供无线通信，其中将无线接入点的位置和类型纳入所述地图数据库包括最初在制造所述车辆时将所述无线接入点的位置储存在所述地图数据库中，并且在所述车辆沿所述道路行驶时检测无线接入点并在无线接入点被检测到时将所述无线接入点的位置储存在所述数据库中；以及
修正由所述车辆相对于接入点的运动导致的多普勒频移。
方案12. 如方案11所述的方法，其中，所述无线服务包括更新所述地图数据库。
方案13. 如方案11所述的方法，其中，所述修正多普勒频移包括基于所述车辆的速度和方向确定前进矢量以及基于所述车辆相对于所述接入点的速度和方向确定接入点矢量，并利用所述前进矢量和所述接入点矢量来确定所述车辆相对于所述接入点的相对速度。
方案14. 如方案11所述的方法，进一步包括在所述车辆上提供可转向的天线，所述可转向的天线能够被转向无线接入点的方向。
方案15. 如方案11所述的方法，进一步包括利用所述接入点的方向减轻由相位移动和振幅衰减导致的频道变动。
方案16. 如方案11所述的方法，进一步包括利用所述车辆的方向电磁场模型并将所述车辆相对于所述接入点的方位计算在内来减轻多路径效应。
方案17. 一种为车辆提供无线服务的***，所述***包括：
所述车辆上的地图数据库；以及
用于将多个存在于道路沿线的公用无线接入点纳入所述地图数据库中的装置，在所述道路上所述无线接入点为所述车辆提供无线通信，所述用于将无线接入点纳入所述地图数据库的装置包括在所述车辆行驶时检测所述接入点。
方案18. 如方案17所述的***，进一步包括用于通过下述方式修正由所述车辆相对于接入点的运动导致的多普勒频移的装置：基于所述车辆的速度和方向确定前进矢量以及基于所述车辆相对于所述接入点的速度和方向确定接入点矢量，并利用所述前进矢量和所述接入点矢量来确定所述车辆相对于所述接入点的相对速度。
方案19. 如方案17所述的***，其中，所述用于将无线接入点纳入所述地图数据库的装置还在制造车辆时将所述无线接入点纳入所述地图数据库。
方案20. 如方案17所述的***，进一步包括利用所述接入点的方向来减轻由相位移动和振幅衰减导致的频道变动的装置，以及利用所述车辆的方向电磁场模型并将所述车辆相对于所述接入点的方位计算在内来减轻多路径效应的装置。
本发明的附加特征将通过下文的描述和附属权利要求、并结合附图而清楚地显现。
附图说明
图1是在道路上行驶的车辆相对于无线接入点的平面图；以及
图2是图1中示出的车辆的简化平面图，该车辆包括各种无线通信***，诸如导航***、地图数据库、娱乐***、GPS接收机等。
具体实施方式
本发明针对的是用于将无线接入点的位置和类型纳入导航***的地图数据库的***和方法，下面对本发明的实施方式的描述本质上仅是示例性的，并不意味着以任何方式限制本发明或其应用或使用。例如，本发明具有用于将无线接入点纳入车辆导航***的地图数据库的特殊应用。然而，本领域技术人员将会理解的是，本发明的***和方法可以具有建立用于非车辆导航***的其他地图数据库的应用。
图1是涉及沿道路14行驶的车辆12所使用的通信情形10的平面图。车辆12包括若干种无线***，这将在下文被更加详细地论述，这些无线***能够从沿道路14的各个位置处提供的无线接入点16接收无线信号和将无线信号传递至所述无线接入点16。车辆12上的可转向天线28使车辆12能够与本文论述的方式一致地传递和接收信号。所提供的无线接入点16代表用于公用事业的任何无线通信接入***，其使车辆12中的无线***能够接入互联网。这种公共无线接入点16变得越来越多，其中许多商业机构和城市都提供这种用于公用事业的接入点。正如将在下文被详细论述的一样，无线接入点16相对于道路14的位置和类型被储存在车辆12上，以便车辆12能够为车辆12上的各种无线***提供时间安排（scheduling）、更新和其他服务。
图2是示出了车辆12上的各种***的车辆12的平面图，其中包括导航***18、与导航***18相关联的地图数据库20以及其他无线***22，诸如娱乐***、交通信息***、天气信息***等。地图数据库20是有关车辆12可以行驶在上面的道路以及各种设施相对于这些道路的位置的数据库。已知的用于车辆导航***及其他***的地图数据库通常储存车辆驾驶者可能感兴趣的各种商业机构和其他设施的位置，诸如饭店、加油站、邮局、旅馆、教堂、杂货店等。
车辆12还包括用于发送和接收无线信号的无线电收发机24以及用于估测车辆12的位置的GPS接收机26。导航***18使用来自GPS接收机26的输出以本领域技术人员所熟知的方式采用航位推测法和地图匹配法来估测车辆12相对于道路14的相对位置。
公共接入点16用作给车辆提供廉价的或免费的互联网连接的潜在基础，以便车辆12中的各种无线***能够在车辆12相对于接入点行驶时利用无线接入点16进行更新。然而，利用无线接入点16会导致大量问题产生，其中包括需要获知接入点16的位置和类型以便为特定服务来计划接入点的使用，以及需要减轻由通过无线电收发机24传递和接收的信号的多普勒频移、频道变动和多路径效应导致的运动感应所致的通信衰减。对于接入点的类型，接入点16可能需要具有最小带宽并且还可能必须适应预先设定的安全条件。
根据本发明，提供一种***和方法，该***和方法使地图数据库20能够被建设成包含无线接入点16的位置和类型。地图数据库20最初可以在制造车辆12时被建设成包含无线接入点16的位置和类型，并且当车辆12在道路14上行驶时，最初没有提供在初始***中的无线接入点16的位置可以被识别并储存在地图数据库20中。此外，如果车辆12驶近一个位置，在此处有接入点已经被储存在地图数据库中，但是却没有接入点被检测到，则该无线接入点16可以从地图数据库中删除。由于接入点16可在任何给定时间暂时地被禁用，所以在***从地图数据库20中删除该接入点之前多次测定该接入点的不运行状况将很可能是必要的。
无线接入点的信息可以被设置成能为导航***18所获得以针对特定需求安排通信时段，诸如下载交通信息或上传e-mail消息。该信息还被用于计算对无线电收发机24的调整以适应运动感应的通信影响。当车辆12接近接入点16时，它可以发出为车辆12上的一个或多个无线***22更新的特定请求，以便当车辆12经过接入点16附近时它能够下载那些更新从而使***保持最新。此外，车辆驾驶者可能出于某些目的希望使用其在车辆中放置的个人装置来接入互联网，诸如便携式计算机。在使用者发出请求时，或在其他情况下，与导航***相关联的显示器可以在地图上显示接入点16以便车辆驾驶者将了解到哪里去使用那些接入点16。
车辆驾驶者可使用导航***18来为某次出行计划路线。该路线可被具体地计划以增强无线接入点16的可用性从而当需要时使用那些接入点16。沿该车辆的路线，具有诸如空中接口、带宽、路线接近性、成本等的合适特征的所有无线接入点都会被指出。车辆12与无线接入点16之间的通信以及所有信息服务的时间安排都会被估算并与具体的接入点匹配。
此外，通过获知接入点16的位置，车辆运动的三个主要影响可以被减轻。首先，通过沿着将接入点16的位置连接至车辆12的线、对导航***18测定出的车辆12的相对速度矢量30进行投影，车辆12相对于该接入点16的速度即可被计算出。多普勒频移的影响会改变所有载波频率，既包括发送频率也包括接收频率，所述改变的可以通过相对车辆速度被预测。这种影响通过调谐车载无线电收发机24以将所有涉及的频率偏置一定补偿量来减轻。由运动导致的频道变动包括相位移动和振幅衰减。这些利用在地图数据库20中以列表存储的简单数学方程式和频道参数来减轻。多路径效应通过利用方向电磁场模型或车辆12并将车辆12相对于接入点16的方位计算在内来减轻。
为了消除多普勒频移的影响，无线电收发机24从车辆12上的GPS接收机26、车辆速度传感器（未图示）或者其他一些确定车辆12的速度的合适技术装置接收车辆速度信号。无电线收发机24还从导航***18或其他装置获知车辆12的方向，并因此能够计算出前进矢量32。无线电收发机24还从地图数据库20以及GPS信息获知接入点16的方向，并因此能够利用车辆速度、车辆方向和接入点16的方向计算出速度矢量30。从该信息，无线电收发机24能够利用由矢量32和30形成的三角计算出车辆12相对于接入点16的速度。因而，无线电接收机24能够补偿车辆12相对于接入点16的运动，并因此抵消多普勒频移。因此，无线电收发机24能够在它移动时始终调谐至来自接入点16的信号。
此外，由于天线28是可转向的，并且因为无线电收发机24从地图数据库20及GPS信息获知了接入点16的精确方向，所以天线28能够被导向接入点16。通过将天线28导向接入点16，能够提供焦点效应，在该焦点效应中不是来自接入点16的方向的其他信号将不会显著地影响天线28或被天线28接收到。这些其他影响可包括在车辆12行驶的特定环境中由各种结构－诸如建筑物反射的信号导致的其他噪声和多路径效应。用于使天线28转向的任何合适的技术－无论是机械转向机构还是电子转向机构－诸如数字波束形成技术（digital beamforming）都能够被使用。通过为天线28提供窄角，其他干扰噪声也可以被消除。
上面的论述仅仅公开和描述了本发明的示例性实施方式。本领域技术人员将很容易通过这些论述及附图和权利要求认识到，在不背离所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明做出各种改变、改型和变型。

Claims (10)

1.一种为车辆提供无线服务的方法，所述方法包括：
在所述车辆上提供地图数据库；以及
将多个存在于道路沿线的无线接入点的位置和类型纳入所述地图数据库中，在所述道路上所述无线接入点为所述车辆提供无线通信。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述无线接入点是公用无线接入点。
3.如权利要求1所述的方法，其中，将无线接入点的位置和类型纳入所述地图数据库包括最初在制造所述车辆的地方将所述无线接入点的位置储存在所述地图数据库中。
4.如权利要求1所述的方法，其中，将无线接入点的位置和类型纳入所述地图数据库包括在所述车辆沿所述道路行驶时检测无线接入点，并且当检测到无线接入点时将所述无线接入点的位置和类型储存在所述地图数据库中。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述无线服务包括更新车辆娱乐***。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述无线服务包括更新所述地图数据库。
7.如权利要求1所述的方法，进一步包括通过下述方式来修正由所述车辆相对于接入点的运动导致的多普勒频移：基于所述车辆的速度和方向确定前进矢量以及基于所述车辆相对于所述接入点的速度和方向确定接入点矢量，并利用所述前进矢量和所述接入点矢量来确定所述车辆相对于所述接入点的相对速度。
8.如权利要求1所述的方法，进一步包括在所述车辆上提供可转向的天线，所述可转向的天线能够转向无线接入点的方向。
9.一种为车辆提供无线服务的方法，所述方法包括：
在所述车辆上提供与车辆导航***相关联的地图数据库；
将多个公用无线接入点的位置和类型纳入所述地图数据库，所述多个公用无线接入点存在于所述车辆可能在其上行驶的道路沿线，在所述道路上所述无线接入点为所述车辆提供无线通信，其中将无线接入点的位置和类型纳入所述地图数据库包括最初在制造所述车辆时将所述无线接入点的位置储存在所述地图数据库中，并且在所述车辆沿所述道路行驶时检测无线接入点并在无线接入点被检测到时将所述无线接入点的位置储存在所述数据库中；以及
修正由所述车辆相对于接入点的运动导致的多普勒频移。
10.一种为车辆提供无线服务的***，所述***包括：
所述车辆上的地图数据库；以及
用于将多个存在于道路沿线的公用无线接入点纳入所述地图数据库中的装置，在所述道路上所述无线接入点为所述车辆提供无线通信，所述用于将无线接入点纳入所述地图数据库的装置包括在所述车辆行驶时检测所述接入点。
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