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CN1512138A - 一种基于gps和gprs实现车辆网络导航的方法 - Google Patents

一种基于gps和gprs实现车辆网络导航的方法 Download PDF

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CN1512138A CNA021516332A CN02151633A CN1512138A CN 1512138 A CN1512138 A CN 1512138A CN A021516332 A CNA021516332 A CN A021516332A CN 02151633 A CN02151633 A CN 02151633A CN 1512138 A CN1512138 A CN 1512138A
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陈典全
李家祥
涂高元
许宁
吴艳希
吴国东
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Xiamen Yaxon Networks Co Ltd
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Xiamen Yaxon Networks Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种基于GPS和GPRS实现车辆网络导航的方法，通过建立一个存储有丰富的地图资源、具备有快速计算能力以及可提供与GPRS系统进行连接的导航中心，在置有GPS模块并可显示地图、播放语音的车载导航设备中加入GPRS模块，经过GPRS网络交互，车载导航设备通过GPRS网络请求导航中心对存储的本地常用地图进行更新和补充，或按照需要下发其客观存它局部地图；导航中心根据车载导航设备提出的要求通过GPRS网络向车载导航设备生成和发送各种导航要素，车载导航设备根据这些导航要素进行车辆导航。是一种导航路径准确合理，车载导航设备成本低廉的基于GPS和GPRS实现车辆网络导航的方法。

Description

一种基于GPS和GPRS实现车辆网络导航的方法
技术领域
本发明属于网络通信应用技术领域，特别涉及一种基于GPS和GPRS实现车辆网络导航的方法。
背景技术
随着我国国民经济的快速发展，人民生活水平的大幅提高，作为我国重要经济命脉之一的交通运输业的发展也是突飞猛进，现今我国车辆的保有量呈现大幅增长之势，随之而来的是公路建设的大干快上，使公路交通线呈四通八达和纵横交错；现在对于车辆来说一方面要面对的是遍布城区大街小巷的市区境内行车道，另一方面要面对的是既有高速公路、等级公路、普通公路，又有国道、省道的境外交通公路线；过去的行车难主要体现在道路少、路况差，而现在的行车难则越来越多地体现在对交通路线的选择上，对于驾驶员来说选择一条最佳的交通路线，避免走冤枉路已成了当今驾驶员行车中的必然选择。为了使驾驶员能够进行最佳行车路线的选择，目前国内外普遍采用GPS自主导航的方法来实现对车辆的导航，该方法借助于GPS的定位功能，在车载系统所提供大容量的存储设备，高性能的计算设备以及光盘驱动器等外设的帮助下，且通过使用复杂的输入方法，可使车载导航设备进行存储地图，并计算出导航路径，从而实现对车辆的导航目的；而地图的更新和补充则需要通过购买数据光盘等形式来完成。为此，采用GPS自主导航的方法进行最佳路线的选择，主要存在如下不足，一是车载系统的售价高，由于进行存储地图和计算出导航路径的需要，车载系统需要配置大容量的存储设备，高性能的计算设备以及用于对地图进行更新、补充的光盘驱动器等外设，致使设备的造价高，目前市场上的售价约为1万元左右，从而影响了车辆配置该设备的积极性；二是导航路径存在局限性，由于该方法的车载系统其设备本身无法存储大量地图，一般只能存储所在城市的地图，其导航的作用也仅仅在所在城市内，而恰恰对于一个驾驶员来说其所在城市由于经常行走往往并不需要导航，需要导航的是其不常行走的路径，这种导航路径的局限性往往使导航车载系统形同虚设，从而降低了驾驶员使用的积极性；三是对于远程导航来说其结果不一定是最佳路径，正是由于该方法的车载系统其设备本身无法存储大量地图，当车辆需远行而进行导航时，车载系统无法对全航程进行统一综合处理，其导航过程只能分段进行，而导航的结果往往是每段可能达到较好的导航作用，然而全过程却不一定能达到最好的导航路径，且造成导航过程的繁杂，如需多次启动光盘进行不同路段地图的输入等；四是地图更新不及时，导航合理性难以保证，由于现在的城市街道或交通公路网建设是日新月异，往往一段时间后即有不同的变化，而对于导航车载系统来说，所存储的地图信息并不一定能够得到及时的更新，特别是存储的地图由光盘或CF卡来进行更新，我们知道光盘或CF卡由于其发行周期长、无法回收、原材料成本等原因，地图的更新往往是几个月甚至更长时间才进行一次，而这种使用老地图来进行导航，显然无法保证导航的合理性；五是地图更新和补充的成本高，一方面由于城市街道或交通公路网建设的日新月异，致使地图需要进行频繁的更新和补充，方能保证导航路径的正确性，而频繁的更新和补充无形中使车载系统的使用成本大大增加，另一方面，对于偶而外出进行长距离行车的驾驶员来说，只因行车一次而需购买相应路段的地图，既造成浪费，也使车载系统的使用成本上升。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种导航路径准确合理，车载导航设备成本低廉的基于GPS和GPRS实现车辆网络导航的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：通过建立一个存储有丰富的地图资源、具备有快速计算能力以及可提供与GPRS系统进行连接的导航中心，在置有GPS模块并可显示地图、播放语音的车载导航设备中加入GPRS模块，经过GPRS网络交互，车载导航设备通过GPRS网络请求导航中心对存储的本地常用地图进行更新和补充，或按照需要下发其它局部地图；导航中心根据车载导航设备提出的要求通过GPRS网络向车载导航设备生成和发送各种导航要素，车载导航设备根据这些导航要素进行车辆导航。
所述的存储地图资源为导航中心以通用PC服务器作为导航服务器将全国地图、各大城市以及中、小城市地图进行统一收集、存储，并随时根据实际道路变化情况进行及时更新。
所述的播放语音为车载导航设备以其嵌入的语音芯片，在每一路口用播出语音的形式提示驾驶人员的行驶方向。
所述的显示地图为利用车载导航设备配备的LCD显示屏以及借助图文显示软件，显示出当前位置附近的地图、最佳导航的路径以及由GPS模块以每秒方式输出的当前位置。
所述的最佳导航路径由导航中心所配备的处理能力强大的导航服务器对车载导航设备要求的任意两点之间的最佳路径进行计算而获得，并通过GPRS网络向车载导航设备发送。
所述的最佳路径包括行程距离最短的路径、行程时间最快的路径、沿途路段路站收费累计额最低的路径。
所述的导航要素包括导航提要描述、矢量路径描述和栅格地图描述。
所述的导航提要描述是用简短的语言，对导航全过程所要经过的道路作概括性描述，使驾驶者对导航路径有大体印象。
所述的矢量路径描述是对导航路径所包含的所有路口和拐弯点进行详细描述，供车载导航设备在接近路口时进行行驶方向语音提示和行驶路线偏离时进行偏离语音提示。
所述的栅格地图描述是当导航路径包含有车载导航设备本身没有存储的地图时，根据需要导航中心导航服务器向车载导航设备发送需要补充的栅格地图信息，供车载导航设备实际导航时显示。
本发明的有益效果是，由于采用建立一个存储有丰富的地图资源、具备有快速计算能力以及可提供与GPRS系统进行连接的导航中心作为总基站，并在置有GPS模块并可显示地图、播放语音的车载导航设备中加入GPRS模块，借助GPRS网络无线上网和永久在线的强大功能，实现导航中心与车载导航设备的网络交互，可以大幅度降低车载导航设备硬件要求，不需要如自主导航所配置的大容量存储设备，高性能计算设备、复杂的输入方法以及光盘驱动器等外设，大大降低了成本，车载导航设备的造价可由1万元降至3000元左右；同时通过GPRS网络将导航中心存储的丰富的地图资源随时发送至车载导航设备，对车载导航设备的地图数据及时进行更新和补充，以确保每次导航都是最新地图数据，提高导航的准确性，并大幅度降低地图更新和补充成本，省却了购买光盘或CF卡的费用；而由于采用具备有快速计算能力的导航中心对最佳导航路径进行计算，并将计算结果通过GPRS网络传输给车载导航设备，可以实现对全路段的统一综合处理，避免分段计算所带来的总路段的导航误差；达到了导航路径的准确合理，车载导航设备的成本低廉之目的。
附图说明
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的基于GPS和GPRS实现车辆网络导航的方法不局限于实施例。
图1是本发明的原理图；
图2是本发明实施例导航路径示意图。
具体实施方式
参见附图所示，本发明的基于GPS和GPRS实现车辆网络导航的方法，是通过建立一个存储有丰富的地图资源、具备有快速计算能力以及可提供与GPRS系统进行连接的导航中心1，导航中心1包括有导航服务器和导航座席等设备，导航服务器通过DDN专线与GPRS运营商(例如中国移动)连接，连接协议为TCP/IP；在置有GPS模块23并可显示地图、播放语音的车载导航设备2中加入GPRS模块22，经过GPRS网络3交互，车载导航设备2通过GPRS网络3请求导航中心1对存储的本地常用地图进行更新和补充，或按照需要下发局部地图；车辆请求导航时，导航中心1将数据通过DDN传送到GPRS网络3，再通过基站传送到配备GPRS模块22的车载导航设备2中；车载导航设备2通过GPRS模块22从GPRS网络3中接收导航中心1发送的导航数据，同样可以通过GPRS网络3向导航中心1发送请求；导航中心1根据车载导航设备2提出的要求通过GPRS网络3向车载导航设备2生成和发送各种导航要素，车载导航设备2根据这些导航要素进行车辆导航。
其中存储地图资源是导航中心1以通用PC服务器作为导航服务器将全国地图、各大城市以及中、小城市地图进行统一收集、存储，并随时根据实际道路变化情况进行及时更新。播放语音过程是车载导航设备2以其嵌入的语音芯片24，在每一路口用播出语音的形式提示驾驶人员的行驶方向。而显示地图过程是利用车载导航设备2配备的LCD显示屏21以及借助图文显示软件，显示出当前位置附近的地图、最佳导航的路径以及由GPS模块23以每秒方式输出的当前位置，GPS模块23是接收来自于GPS卫星定位系统4提供的定位信息。行车的最佳导航路径选择是由导航中心1利用其所配备的处理能力强大的导航服务器对车载导航设备2要求的任意两点之间的最佳路径进行计算而获得，并通过GPRS网络3向车载导航设备2发送；最佳路径可以为行程距离最短的路径，或行程时间最快的路径，或沿途路段路站收费累计额最低的路径等。在导航中心1生成和发送的导航要素中包括了导航提要描述、矢量路径描述和栅格地图描述，导航提要描述是用简短的语言，对导航全过程所要经过的道路作概括性描述，使驾驶者对导航路径有大体印象；矢量路径描述是对导航路径所包含的所有路口和拐弯点进行详细描述，供车载导航设备2在接近路口时进行行驶方向语音提示和行驶路线偏离时进行偏离语音提示；栅格地图描述是当导航路径包含有车载导航设备2本身没有存储的地图时，根据需要导航中心1导航服务器向车载导航设备2发送需要补充的栅格地图信息，供车载导航设备2实际导航时显示。
参见图2所示，下面具体说明一辆车由城市A驶往城市B的导航过程，具体说就是由城市A的起点X途经一段区域到城市B的终点Y。本次行程包含了三个地图区域：即城市A、城市B以及两城市之间(城市C所辖区域)；对于传统自主导航来说，由于无法在车载设备本身存储大量地图，一般只能存储所在城市地图，亦即城市A的地图，而城市B地图和两城市之间的地图(可能是全国地图或某省地图)需要另外购买光盘或CF卡数据资料。即使购买了所需资料，由于存储容量所限，车载设备无法对这三类地图统一综合处理。这样，上述导航只能分段进行，亦即：先在城市A地图中由起点X导航到出口X0，再在全国地图(或省图)中由出口X0导航到入口Y0，最后在城市B地图中由入口Y0导航到终点Y。由于需要多次更换地图，导航过程很烦杂，特别是分成三段的导航路径有可能不是最佳路径，例如城市A导航中到底应该由起点X到哪个出口点(X0、X1或X2)是由驾驶者人工判断的，驾驶者需要导航就是对道路状况不是很熟悉，这种判断存在很大的不可靠性，有可能选择的路径并不是最佳路径。
本发明中车载导航设备2也可以只存储所在城市A的地图，如果驾驶者要前往城市B的终点Y，由于导航中心1中存储有所有地图且将所有地图无缝处理，能够综合选择一条真正的最佳导航路径，再将所有路口信息(图中★标识)和所需导航路径附近地图(图中方框部分)下发到车载设备，就能完成一次真正连贯的异地导航。
其具体处理流程是：驾驶人员拨打导航服务中心1电话，报出目的地城市B的终点Y，导航中心1根据车载导航设备2自动提供的当前位置X和终点Y自动计算出最佳导航路径(见图示)，然后逐个下发三类导航要素：(1)导航提要，例如“经厦门大桥上福厦高速公路再经二环路到达福州火车站”；(2)矢量导航，将所有路口信息(图中★标识)和拐弯点(判断偏离时需要)信息下发到车载设备，车辆经过每个路口之前，车载导航设备都会语音提示“前方XX米路口请左/右/直行”。(3)地图信息，该类信息根据需要发送，例如城市A的地图不需下发，驶离城市A后，逐幅下发行驶道路附近地图，直至终点，顺利到达终点时，提示“前方XX到达本次导航终点XXXX，本次导航结束，谢谢”。
由于本发明在车载导航设备中配备有GPS定位模块和GPRS通信模块，本实现方法具有极强的扩展性，除导航功能外，可以实现车辆位置监控、车辆防劫/防盗报警、车辆调度等诸多功能。

Claims (9)

1.一种基于GPS和GPRS实现车辆网络导航的方法，其特征在于：通过建立一个存储有丰富的地图资源、具备有快速计算能力以及可提供与GPRS系统进行连接的导航中心，在置有GPS模块并可显示地图、播放语音的车载导航设备中加入GPRS模块，经过GPRS网络交互，车载导航设备通过GPRS网络请求导航中心对存储的本地常用地图进行更新和补充，或按照需要下发其它局部地图；导航中心根据车载导航设备提出的要求通过GPRS网络向车载导航设备生成和发送各种导航要素，车载导航设备根据这些导航要素进行车辆导航。
2.根据权利要求1所述的基于GPS和GPRS实现车辆网络导航的方法，其特征在于：所述的存储地图资源为导航中心以通用PC服务器作为导航服务器将全国地图、各大城市以及中、小城市地图进行统一收集、存储，并随时根据实际道路变化情况进行及时更新。
3.根据权利要求1所述的基于GPS和GPRS实现车辆网络导航的方法，其特征在于：所述的播放语音为车载导航设备以其嵌入的语音芯片，在每一路口用播出语音的形式提示驾驶人员的行驶方向。
4.根据权利要求1所述的基于GPS和GPRS实现车辆网络导航的方法，其特征在于：所述的显示地图为利用车载导航设备配备的LCD显示屏以及借助图文显示软件，显示出当前位置附近的地图、最佳导航的路径以及由GPS模块以每秒方式输出的当前位置。
5.根据权利要求1所述的基于GPS和GPRS实现车辆网络导航的方法，其特征在于：所述的最佳导航路径由导航中心所配备的处理能力强大的导航服务器对车载导航设备要求的任意两点之间的最佳路径进行计算而获得，并通过GPRS网络向车载导航设备发送。
6.根据权利要求1或5所述的基于GPS和GPRS实现车辆网络导航的方法，其特征在于：所述的最佳路径包括行程距离最短的路径、行程时间最快的路径、沿途路段路站收费累计额最低的路径。
7.根据权利要求1所述的基于GPS和GPRS实现车辆网络导航的方法，其特征在于：所述的导航要素包括导航提要描述、矢量路径描述和栅格地图描述。
8.根据权利要求1或7所述的基于GPS和GPRS实现车辆网络导航的方法，其特征在于：所述的矢量路径描述是对导航路径所包含的所有路口和拐弯点进行详细描述，供车载导航设备在接近路口时进行行驶方向语音提示和行驶路线偏离时进行偏离语音提示。
9.根据权利要求1或7所述的基于GPS和GPRS实现车辆网络导航的方法，其特征在于：所述的栅格地图描述是当导航路径包含有车载导航设备本身没有存储的地图时，根据需要导航中心导航服务器向车载导航设备发送需要补充的栅格地图信息，供车载导航设备实际导航时显示。
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