CN105783927B - 提供车辆在高架道路区域内的导航信息的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆导航技术，特别涉及一种在高架道路区域内提供车辆导航信息的方法以及实现该方法的车辆导航设备。按照本发明一个实施例的在高架道路区域内提供车辆导航信息的方法包括下列步骤：当判断所述车辆接近所述高架道路区域的匝道时，开始从车辆行进方向上的多幅图像的每一幅中提取至少一个特征对象，所述多幅图像获取自不同的时刻；根据所述特征对象随时间变化的特性确定所述车辆在所述匝道上的行驶方向；以及根据所述行驶方向生成和呈现相应的车辆导航信息。

Description

提供车辆在高架道路区域内的导航信息的方法和设备

技术领域

本发明涉及车辆导航技术，特别涉及一种用于提供车辆在高架道路区域内的导航信息的方法以及实现该方法的车辆导航设备。

背景技术

建设完善的智能交通***是业界目前研究的重点。车辆导航技术是智能交通***的重要组成部分，其借助于电子地图实时提供车辆位置、速度、方向以及周围地理环境等导航信息，从而指导驾车者快速、准确和安全地到达目的地。

典型的车辆导航***一般包括导航主机和显示终端。***的内置天线接收来自环绕地球的人造卫星所发送的无线定位信号，由此可测定车辆当前所处的位置。导航主机通过将卫星信号确定的位置坐标与电子地图数据进行匹配，从而在电子地图上确定车辆的准确位置。在此基础上，还可以提供各种基于位置的服务，例如行车导航、路线推荐、信息查询等。

高架道路指的是由高出地面的一系列桥梁组成的城市空间道路，其具有疏散交通密度，提高通行能力和运输效率等优点。通常情况下，高架道路被架设在地面道路的上方以节约土地面积，但是这却给车辆定位带来了新的课题。具体而言，由于借助卫星信号一般难以确定物体在垂直方向上的高度差异，因此基于卫星信号的定位方法无法区分出车辆是在高架道路上行进还是在位于其下方的地面道路上行进，从而影响到导航信息的准确性。

可见，迫切需要一种能够对车辆的上述两种行驶状态作出准确区分的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于提供车辆在高架道路区域内的导航信息的方法，其具有实现简单以及准确性和可靠性高等优点。

按照本发明一个实施例的用于提供车辆在高架道路区域内的导航信息的方法包括下列步骤：

选择至少一颗参考卫星，使得所述车辆在处于当前位置的高架道路上和下方时从该参考卫星接收到的定位信号强度存在能够辨识的差异；

根据当前从所述参考卫星接收的定位信号的强度判断所述车辆是在当前位置的高架道路上行驶还是在当前位置的高架道路下方行驶；以及

根据判断结果生成导航信息。

由于卫星导航技术已经得到广泛的应用，因此上述基于卫星信号强度差异来确定车辆在高架道路区域内位置的方式与现有技术相比，在可实现性、可靠性和准确性等方面均具有显著的优势。

优选地，在上述用于提供车辆在高架道路区域内的导航信息的方法中，所述参考卫星选自不同的提供导航服务的卫星定位***。

优选地，在上述用于提供车辆在高架道路区域内的导航信息的方法中，选择所述参考卫星的步骤包括：

确定天空盲区图，所述天空盲区图对应于所述车辆处于当前位置的高架道路下方时视野内被该高架道路遮挡的范围；以及

从所述天空盲区图中选择至少一颗参考卫星。

优选地，在上述用于提供车辆在高架道路区域内的导航信息的方法中，所述天空盲区图被表示为所述遮挡的范围沿大致垂直于所述车辆行进方向剖取的截面图。

由于截面图形式的天空盲区对应于一个可视角度的范围，因此这对于计算的简化是有利的。

优选地，在上述用于提供车辆在高架道路区域内的导航信息的方法中，在选择所述参考卫星的步骤中，将位于所述天空盲区图的中央区域的卫星选择为所述参考卫星。

从位于中央区域的卫星接收到的定位信号强度在车辆上方受到遮挡和未受遮挡时的差异更为明显，这可以提高判断结果的准确性。

优选地，在上述用于提供车辆在高架道路区域内的导航信息的方法中，根据高架道路的宽度、高度和延伸方向以及所述车辆的行进方向确定所述天空盲区图的边界。

优选地，在上述用于提供车辆在高架道路区域内的导航信息的方法中，所述参考卫星的数量为一颗，按照下列方式判断所述车辆是在当前位置的高架道路上行驶还是在当前位置的高架道路下方行驶：

如果当前接收的定位信号的强度小于或等于预设的基准值，则判断所述车辆在高架道路下方行驶，否则，则判断所述车辆在高架道路上行驶，所述基准值与所述车辆在其上方无遮挡时从所述参考卫星接收到的定位信号的强度相关。

优选地，在上述用于提供车辆在高架道路区域内的导航信息的方法中，所述参考卫星的数量为至少两颗，按照下列方式判断所述车辆是在当前位置的高架道路上行驶还是在当前位置的高架道路下方行驶：

如果每颗参考卫星的当前接收的定位信号的强度低于各自基准值的幅度之和大于或等于预设的阈值，则判断所述车辆在高架道路下方行驶，否则，则判断所述车辆在高架道路上行驶，所述基准值和阈值与所述车辆在其上方无遮挡时从所述参考卫星接收到的定位信号的强度相关。

本发明的还有一个目的是提供一种车辆导航设备，其能够其以简单、可靠的方式生成车辆在高架道路区域内的准确的导航信息。

按照本发明一个实施例的车辆导航设备，包括：

定位信号接收单元，其配置为接收来自卫星的定位信号；

显示器；以及

与所述定位信号接收单元和显示器耦合的处理单元，其配置为对所述定位信号进行处理并且使所述显示器呈现相应的导航信息，

所述处理单元被进一步配置为根据至少一颗参考卫星的当前的定位信号的强度来判断所述车辆是在当前位置的高架道路上行驶还是在当前位置的高架道路下方行驶并且根据判断结果生成导航信息，其中，所述参考卫星的选择使得所述车辆在处于当前位置的高架道路上和下方时从该参考卫星接收到的定位信号强度存在能够辨识的差异。

附图说明

本发明的上述和/或其它方面和优点将通过以下结合附图的各个方面的描述变得更加清晰和更容易理解，附图中相同或相似的单元采用相同的标号表示，附图包括：

图1为按照本发明一个实施例的车辆导航设备的结构框图。

图2示例性地示出了车辆位于高架道路下方时的星空图形式的天空盲区图。

图3A～3C示例性地示出了在车辆位于高架道路上和下方时，在车辆处接收的图2中一些导航卫星的信号强度的变化图。

图4示例性地示出了车辆位于高架道路下方时的截面图形式的天空盲区图。

图5为按照本发明一个实施例的用于提供车辆在高架道路区域内的导航信息的方法的总体流程图。

附图标号列表

10 车辆导航设备

110 定位信号接收单元

120 显示器

130 存储器

140 处理单元

S001～S013 导航卫星

R1～R5 位于天空盲区内的导航卫星

具体实施方式

下面参照其中图示了本发明示意性实施例的附图更为全面地说明本发明。但本发明可以按不同形式来实现，而不应解读为仅限于本文给出的各实施例。给出的上述各实施例旨在使本文的披露全面完整，从而使对本发明保护范围的理解更为全面和准确。

诸如“包含”和“包括”之类的用语表示除了具有在说明书和权利要求书中有直接和明确表述的单元和步骤以外，本发明的技术方案也不排除具有未被直接或明确表述的其它单元和步骤的情形。

在下面的描述中，术语“高架道路区域”指的是高架道路所占用的地面区域和该地面区域的上方空间，因此当高架道路假设在地面道路上方时，地面道路也被包含在高架道路区域内。由此可见，本说明书中诸如“在高架道路区域内提供车辆导航信息”的表述不应狭义地理解为仅提供车辆在高架道路上的导航信息，而应理解为既可提供车辆在高架道路上的导航信息，也可提供车辆在地面道路上的导航信息。而如在上述背景技术部分指出的，现有技术无法区分出车辆是在高架道路上行进还是在位于其下方的地面道路上行进，由此导致不准确的导航信息。

按照本发明的实施例，根据车辆在高架道路上和下方时从卫星接收到的信号(例如提供导航服务的卫星发射的定位信号)的强度差异来确定车辆所处的位置，从而提供完备的导航信息。在卫星导航技术已经得到广泛应用的今日，上述基于卫星信号强度差异来确定车辆在高架道路区域内位置的方式就可实现性、可靠性和准确性等方面而言均具有显著的优势。

以下借助附图具体描述本发明的实施例。

图1为按照本发明一个实施例的车辆导航设备的结构框图。

如图1所示，本实施例的车辆导航设备10包括定位信号接收单元110、显示器120、存储器130和与前述各个单元耦合的处理单元140。

在本实施例中，定位信号接收单元110包括接收天线，其从诸如北斗卫星导航***、全球定位***(GPS)、伽利略卫星导航***(Galilean)和俄罗斯全球导航卫星***(Glonass)之类的卫星定位***接收卫星信号。导航数据被存储在存储器130中以供处理单元140调用。处理单元140根据接收的卫星信号确定车辆的当前位置信息并结合存储在存储器130内的导航数据生成导航信息。所生成的导航信息被呈现在显示器120上以供用户使用。

存储器130除了存储上述导航数据以外，还存储用于实现导航功能以及下面将要描述的判断车辆在高架道路区域内行驶状态的控制程序以供处理单元140调用和执行。

在图1所示的实施例中，处理单元140根据接收到的参考卫星的定位信号强度来判断或识别位于某一高架道路区域内的车辆是处于高架道路上还是高架道路下方。这里的参考卫星的选择应使车辆在高架道路上和下方时从其接收到的定位信号强度具有显著的或可辨识的差异。当车辆在高架道路下方时，其视野将会受到高架道路的遮挡(在下面的描述中，将视野中被高架道路遮挡的范围称为天空盲区)，这使得位于天空盲区内的卫星的定位信号无法被接收到或者信号强度明显低于未受遮挡时的信号强度，因此可以选择这样的卫星作为参考卫星。

在本说明书中，将包含上述天空盲区以及位于该天空盲区内的卫星的图形称为天空盲区图。天空盲区图可以类似于星空图的形式表示，例如如图2所示的样式。在图2所示的示例中，矩形框表示车辆，车辆上空的导航卫星S001～S011被投影至车辆所在的平面(这里为纸面)，在图中以圆点示出，在从车辆处观察的视野内受高架道路遮挡的空间范围同样被投影到该平面以形成图中的阴影区域，该阴影区域及其区域内的导航卫星即构成一张与车辆当前所处位置对应的天空盲区图。

图3A～3C示例性地示出了在车辆位于高架道路上和下方时，在车辆处接收的图2中部分导航卫星的定位信号强度的变化图，其中纵坐标表示定位信号的接收强度(以dB为单位)，并且左边的柱体(图中以I标示)代表车辆位于高架道路上方时接收到的定位信号强度而右边的柱体(图中以II标示)代表车辆位于高架道路下方时接收到的定位信号强度。由图3A～3C可见，位于天空盲区图中央区域的卫星S001的定位信号强度变化较为显著，位于天空盲区图边界附近的卫星S006的定位信号强度较弱并且变化不大，位于天空盲区图以外的导航卫星S011的定位信号强度较大但是变化不明显。优选地，应选择位于天空盲区图中央区域内的卫星(例如卫星S001和S004等)作为参考卫星。

出于计算便利性的考虑，天空盲区图可以截面图的简化形式表示，该截面图可以通过沿大致垂直于车辆行进方向剖取被遮挡的范围而得到。图4示例性地示出了车辆位于高架道路下方时的截面图形式的天空盲区图。如图4所示，车辆210在高架道路220下方的路面230上行驶，由于高架道路的存在，安装在车辆210顶部的接收天线的部分视野受到遮挡，图中的阴影部分240即表示视野内被遮挡的范围沿垂直于车辆行进方向的方向剖取的一个截面，而位于天空盲区内的卫星R1～R5则被投影到该阴影部分内从而生成截面图形式的天空盲区图。

在本实施例中，图4所示形式的阴影部分对应于以车辆220(或者接收天线221)所在位置为原点的一个可视角度的范围，该范围可以根据高架道路210的宽度和高度计算得到。需要指出的是，虽然车辆在沿道路宽度方向上取不同的位置将使阴影部分的形状发生变化，但是当基本上或主要选取位于天空盲区图中央区域的卫星作为参考卫星时，这种变化对判断准确性的影响是可忽略的。另外，对于不同的地区，其上空的卫星分布是有差异的，因此在生成天空盲区图时，优选的是将高架道路的延伸方向以及车辆的行进方向等因素也考虑在内。

需要指出的是，在本实施例中，对于参考卫星的数量并无特别的限制，但是一般而言，较多的参考卫星能够提高判断的准确性和鲁棒性。此外，同时选择属于不同卫星定位***的导航卫星作为参考卫星也是有利的。

对于选取单颗卫星作为参考卫星的情形，示例性地，处理单元140可以利用下列判据判断车辆是在当前位置的高架道路上行驶还是在当前位置的高架道路下方行驶：

1)如果当前从该参考卫星接收到的定位信号强度小于或等于预设的基准值，则判断车辆目前在高架道路下方行驶；

2)如果当前从该参考卫星接收到的定位信号强度大于或等于预设的基准值，则车辆目前在高架道路上行驶。

当车辆行驶于高架道路上时或高架道路区域外时测量定位信号的强度而得到。

另一方面，对于选取多颗卫星作为参考卫星的情形，示例性地，处理单元140可以利用下列判据进行判断：

3)如果当前从每颗参考卫星的接收到的定位信号的强度低于各自基准值的幅度之和大于或等于预设的阈值，则判断车辆目前在高架道路下方行驶；

4)如果当前从每颗参考卫星的接收到的定位信号的强度低于各自基准值的幅度之和小于预设的阈值，则车辆目前在高架道路上行驶。

在上述判据中，基准值与车辆在其上方无遮挡物时从参考卫星接收到的定位信号的强度相关，其例如可以设定为：

B_i＝S_i×λ_i (1)

这里B_i和S_i分别为第i颗参考卫星的基准值和无遮挡物时从该参考卫星接收到的定位信号的强度，λ_i为比例常数，取值在0～1之间，并且不同的参考卫星可以取值不同。

在本实施例中，上述基准值可以利用车辆即将进入当前所处高架道路区域之前测得的定位信号强度设定。可选地，基准值还可以动态更新，例如当车辆进入当前的高架道路区域之后，如果测得的定位信号强度高于先前在即将进入时测得的定位信号强度，则将根据新近测得的定位信号强度更新基准值。

需要指出的是，所述判断并不仅限于利用上面描述的判据，本领域内的技术人员在阅读了本申请的说明书之后，还可以提出其它的判据，这些变化和改进都应归入本发明所附权利要求的保护范围。

图5为按照本发明一个实施例的用于提供车辆在高架道路区域内的导航信息的方法的总体流程图。为阐述方便起见，这里假设借助图1所示的车辆导航设备实现本实施例的方法。但是需要指出的是，本发明的原理并不局限于特定类型和结构的导航设备。

如图5所示，在步骤S510中，车辆导航设备10响应于有关车辆当前是位于高架道路上还是下方的判断请求，生成与当前所处位置对应的天空盲区图。判断请求可来自于正在处理单元140中运行的其它程序，也可由用户触发。虽然天空盲区图可以采用图2所示的星空图的形式来表示，但是为简化计算和方便处理起见，在本实施例中，天空盲区图采用图4所示的截面图的简化表示形式。

随后执行步骤S520，处理单元140在生成的天空盲区图中选择一颗或多颗参考卫星。如上所述，参考卫星的选择应使得车辆在处于当前位置的高架道路上和下方时从其接收到的定位信号强度存在能够辨识的差异。优选地，应采用位于天空盲区图中央区域的导航卫星作为参考卫星，以使有遮挡物和无遮挡物时的定位信号强度如图3A所示的情形那样更容易区分。

接着执行步骤S530，处理单元140从存储器130读取由定位信号接收单元110当前接收的参考卫星的定位信号强度。

图5所示的流程随后进入步骤S540。在该步骤中，处理单元140根据读取的定位信号强度确定车辆是位于高架道路上还是在高架道路下方。有关的具体判断方式在上面已作详细描述，此处不再赘述。

随后进入步骤S550，处理单元140根据判断结果生成导航信息并输出至显示器120以用视觉化的形式呈现给用户。可选地，处理单元140也可将判断结果输出至车载音频设备，从而以声音的形式向用户传送判断结果。

虽然已经展现和讨论了本发明的一些方面，但是本领域内的技术人员应该意识到：可以在不背离本发明原理和精神的条件下对上述方面进行改变，因此本发明的范围将由权利要求以及等同的内容所限定。

Claims (6)

1.一种用于提供车辆在高架道路区域内的导航信息的方法，其特征在于，包括下列步骤：

选择至少一颗参考卫星，使得所述车辆在处于当前位置的高架道路上和下方时从该参考卫星接收到的定位信号强度存在能够辨识的差异；

根据当前从所述参考卫星接收的定位信号的强度判断所述车辆是在当前位置的高架道路上行驶还是在当前位置的高架道路下方行驶；以及

根据判断结果生成导航信息，

其中，选择所述参考卫星的步骤包括：

确定天空盲区图，所述天空盲区图对应于所述车辆处于当前位置的高架道路下方时视野内被该高架道路遮挡的范围；以及

从所述天空盲区图中选择至少一颗参考卫星，

其中，所述天空盲区图被表示为所述遮挡的范围沿大致垂直于所述车辆行进方向剖取的截面图，

其中，在选择所述参考卫星的步骤中，将位于所述天空盲区图的中央区域的卫星选择为所述参考卫星。

2.如权利要求1所述的用于提供车辆在高架道路区域内的导航信息的方法，其中，所述参考卫星选自提供导航服务的卫星定位***。

3.如权利要求1或2所述的用于提供车辆在高架道路区域内的导航信息的方法，其中，根据高架道路的宽度、高度和延伸方向以及所述车辆的行进方向确定所述天空盲区图的边界。

4.如权利要求1所述的用于提供车辆在高架道路区域内的导航信息的方法，其中，所述参考卫星的数量为一颗，按照下列方式判断所述车辆是在当前位置的高架道路上行驶还是在当前位置的高架道路下方行驶：

如果当前接收的定位信号的强度小于或等于预设的基准值，则判断所述车辆在高架道路下方行驶，否则，则判断所述车辆在高架道路上行驶，所述基准值与所述车辆在其上方无遮挡时从所述参考卫星接收到的定位信号的强度相关。

5.如权利要求1所述的用于提供车辆在高架道路区域内的导航信息的方法，其中，所述参考卫星的数量为至少两颗，按照下列方式判断所述车辆是在当前位置的高架道路上行驶还是在当前位置的高架道路下方行驶：

如果每颗参考卫星的当前接收的定位信号的强度低于各自基准值的幅度之和大于或等于预设的阈值，则判断所述车辆在高架道路下方行驶，否则，则判断所述车辆在高架道路上行驶，所述基准值和阈值与所述车辆在其上方无遮挡时从所述参考卫星接收到的定位信号的强度相关。

6.一种车辆导航设备，其特征在于，包括：

定位信号接收单元，其配置为接收来自卫星的定位信号；

显示器；以及

与所述定位信号接收单元和显示器耦合的处理单元，其配置为对所述定位信号进行处理并且使所述显示器呈现相应的导航信息，

所述处理单元被进一步配置为根据至少一颗参考卫星的当前的定位信号的强度来判断所述车辆是在当前位置的高架道路上行驶还是在当前位置的高架道路下方行驶并且根据判断结果生成导航信息，其中，所述参考卫星的选择使得所述车辆在处于当前位置的高架道路上和下方时从该参考卫星接收到的定位信号强度存在能够辨识的差异，

其中，所述处理单元进一步配置为按照下列方式选择所述参考卫星：

确定天空盲区图，所述天空盲区图对应于所述车辆处于当前位置的高架道路下方时视野内被该高架道路遮挡的范围；以及

从所述天空盲区图中选择至少一颗参考卫星，

其中，所述天空盲区图被表示为所述遮挡的范围沿大致垂直于所述车辆行进方向剖取的截面图，

其中，在选择所述参考卫星的步骤中，将位于所述天空盲区图的中央区域的卫星选择为所述参考卫星。