KR19980702810A

KR19980702810A - 자료저장을 위해 오디오 ｃｄ 플레이어를 사용하는 차량 항해시스템

Info

Publication number: KR19980702810A
Application number: KR1019970706217A
Authority: KR
Inventors: 라류챠알스; 딜러로버트더블류.
Original assignee: 론 버나르드; 오디오네비게이션시스템스엘엘씨
Priority date: 1995-03-06
Filing date: 1996-03-04
Publication date: 1998-08-05
Also published as: US5592389A; CA2214747A1; EP0813718A4; WO1996027842A1; JP2000510944A; EP0813718A1

Abstract

차량 항해 시스템용 자료 저장 매체(12)를 구성하는 오디오 포맷 CD를 재생시키기 위해 오디오 CD 플레이어(14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21)를 사용하는 오디오 항해 시스템.

상기 CD는 지도자료 및 항해 정보, 지정된 출발지점과 종착지점 사이의 필요한 경로를 선택하기 위한 알고리즘을 포함하는 소프트웨어(9), 그리고 음성 시스템(4)을 통해 가청의 진술을 발생시키기 위한 스피치 자료를 담고 있는 데이터 베이스를 저장할 수 있다. 상기 오디오 CD 플레이어는 음성 시스템의 일부일 수 있으며 뮤직 선택을 갖는 오디오 CD를 재생시킬 수도 있다.

Description

자료저장을 위해 오디오 ＣＤ 플레이어를 사용하는 차량 항해 시스템

1. 본 발명의 분야

본 발명은 항해 시스템에 관한 것이며, 특히 승용차의 트럭등 차량의 위치를 찾아내기 위해 유용하며 영상 인터페이스가 아닌 오디오 인터페이스를 사용하는 어떠한 센서도 필요로 하지 않는 항해 시스템 이용 인공지능에 관한 것이다.

2. 관련 기술의 설명

많은 기존 항해 시스템은 내부의 센서 또는 항해 통신위성을 사용해서 디지탈 맵을 참조하여 당해 차량의 위치를 찾아내도록 하며, 일단 위치가 확인되면 맵(지도) 그리고 차량내의 계기판내에 장착된 CRT 상에 차량의 위치와 종착점의 영상표시를 발생시킨다. 또한 어떤 시스템은 표시된 맵에서 강조된 적합한 도로를 계산하기도 한다. 많은 노력과 기술이 항해 기능을 수행내기 위해 가능한한 정확하게 차량의 위치를 확인하도록 이들 시스템내에서 사용된다.

미국특허 제 4,630,209; 4,829,578; 4,502,123; 4,242,731; 4,679,147; 4,796,189; 4,677,429; 4,882,696; 4,749,924; 4,758,959 및 4,827,520 호는 승용차 항해 시스템에 관한 것이거나 또는 음성에 의해 작동되는 차량 제어에 관한 것이며 이들 기존 항해 시스템을 대표하는 것들이다.

가령 툰(Thoone)등에게 특허된 미국특허 제 4,758,959 호는 기존 시스템의 기능성과 단점 모두를 나타내는 것이다. 미국특허 제 4,758,959 호에서, 속도계와 가속도계는 차량의 위치를 알아내기 위해 사용되며, 차량의 위치를 맵에 유지시키기 위해 교정이 이루어진다. 맵과 차량은 CRT 상에 표시된다. 조작자(운전자)는 그의 소스(source)와 종착점의 키보드를 통해 입력시킨다.

이같은 종래 시스템과 관련된 문제들은 다음과 같다;

1. 가속도계와 속도센서는 편류의 영향을 받게되며 계산을 벗어날 수 있다. 비록 센서는 정확하고 매우 정확한 인공위성 위치정함이 가능하다해도, 이용될 수 있는 맵은 기본적으로 손으로 그려넣어진 맵으로 부터 계수화 되었기 때문에 정확하지가 않다. 따라서 차량이 실질적으로 어떠한 도로상에 있는가를 결정하기가 곤란하다.

2. 이동중에 있는 차량의 CRT 상에 있는 맵의 표시는 특히 도시내의 심한 교통량중에 위험한 주의산만을 일으킨다.

3. 운저자로부터 입력을 위해 키보드를 사용함은 또다른 주의산만이 되며 차량이 이동하는 중에 사용하는 것은 위험하다.

4. 계기판상의 센서를 사용함은 적합한 설치를 위해 특별히 훈련을 받은 요원이 사용함을 필요로 한다. 대개 이같은 설치 차량이 생산되는 공장에서 이행된다. 따라서 이들 장치들이 기존 자동차의 광범위한 수리용 부분품 시장에서는 적용함이 부적합하다.

관련발명

본 발명은 1994년 9월 1일자로 제출된 US 특허원 제 08/299,486 호의 일부 연속 출원이다.

저작권에 대한 사항

본 발명 명세서중 일부는 저작권 보호 대상의 내용을 포함하고 있다. 본 저작권 소유자는 특허청에 제출되는 바의 모든 특허출원 서류의 복사 또는 재생에 반대하지 않으나, 그밖의 모든 저작권에 대한 권리를 보유한다.

도 1 은 단일처리기, FM 수신기를 갖는 콤팩트디스크, 그리고 드라이브 축 회전센서를 포함하는 차량 항해 장치 실시예를 도시한 도면. 디지탈 신호처리기는 음성처리 및 디스크 제어기능에 추가하여 항해기능을 수행하기 위해 충분히 넓은 주소공간을 갖는 비교적 비싼 32비트 스타일 처리기이다. 이 실시예는 교통 밀접 지역 회피기능을 수행한다.

도 2 는 두 개의 처리를 포함하는 항해장치 실시예를 도시한 도면. 디지탈 신호처리기는 음성처리 및 디스크 제어기능을 수행하기 위해 충분한 주소 능력만을 갖는 비교적 싼 16비트 스타일이다. 보다 큰 주소공간을 필요로하는 항해기능은 분리된 32비트 마이크로프로세서에서 행하여 진다. 두 처리기 사이의 통신은 FIFO 에 의한다. 콤팩트 디스크 플레이어는 FM 라디오를 포함하지 않으며 따라서 이 실시예는 교통량 갱신기능을 수행할 수 없다.

도 3 은 단일처리기를 포함하는 항해장치 실시예이며 드라이브축 회전센서를 도시한 도면. 이 실시예는 비교적 비싼 32비트 디지탈 신호처리기를 포함한다. 콤팩트 디스크 플레이어 FM 라디오를 포함하지 않으며 따라서 이 실시예는 교통량 갱신기능을 수행할 수 없다.

도 4 는 두 처리기, FM 수신기를 갖는 콤팩트 디스크. 그리고 드라이브축 회전센서를 포함하는 항해장치 실시예를 도시한 도면.

도 5 는 멀티-레벨 맵 자료베이스를 사용하여 어떻게 경로 배정이 일어나는가를 도면.

도 6 은 음성 훈련처리의 흐름도.

도 7 은 음성 인식처리의 흐름도.

도 8 은 맵 자료베이스의 노드와 호(arcs)의 그래프.

도 9 는 맵 자료 베이스의 호를 나타낸 그래프.

도 10 은 본 발명의 실시예에서 사용될 수 있는 공지의 수신기 제어기 그리고 DC 변환기에 대한 블록 도표.

도 11 은 도 10 에 도시된 실시예를 사용하는 본 발명에 따른 항해 시스템에 대한 블록 도표.

도 12 는 종래의 CD 변환기와 수신기 제어기를 사용하는 본 발명 실시예의 더욱 상세한 설명을 제공하는 블록 도표.

* 부호설명

1 ... 음성 취소 마이크로폰

2 ... 마이크로폰으로 부터의 신호를 증폭시키기 위한 오디오 증폭기

3 ... 오디오 신호를 계수화하기 위한 아날로그 디지탈 변환기

4 ... 디스크 및 음성 입/출력을 위한 디지탈 신호처리기

5 ... 음성 템플레이트(speech templates)를 저장하기 위한 EEPROM

6 ... 부트스트랩(bootstrap) 루틴을 저장하는 ROM

7 ... 프로그램, 음성 및 맵자료를 저장하기 위한 RAM

8 ... 두 마이크로프로세서 사이의 자료전달을 위해 사용된 FIFO

9 ... 항해 처리기

10 ... 부트스트랩 루틴을 저장하기 위한 ROM

11 ... 프로그램과 맵자료를 저장하기 위한 RAM

12 ... 디지탈 교통량 정보를 회수하기 위한 서브-캐리어 디모듈레이터

13 ... 선택적인 드라이브 축 회전센서

콤팩트 디스크 플레이어 컴포넌트

14 ... FM 수신기 15 ... 트랙킹 제어서보

16 ... 세 개의 비임 레이저 픽업 17 ... 초점 제어 서보

18 ... 오차 교정용 신호처리기 19 ... 자료 버퍼용 임의접근 메모리

20 ... 뮤직 기능용 디지탈 처리기

21 ... 음성 및 뮤직 출력용 직렬 디지탈 아날로그 변환기

22 ... 좌측 스피커 오디오 증폭기

23 ... 우측 스피커 오디오 증폭기

S1 ... 뮤직/항해 선택 스위치 S2 ... 뮤직/항해 선택 위치

31 ... 포커스 서보 시스템 32 ... 트랙 제어 처리기

33 ... 레이저 픽업 34 ... 신호 처리기

35 ... 디지탈/아날로그 변환기 36 ... RAM

37 ... 출력 증폭기 38 ... 버스 제어 릴레이

39 ... 항해 제어 처리기 41 ... 오디오 신호 처리기

43 ... 버스 명령 44 ... 마이크로 프로세서

45 ... 정면 패널 46 ... 테이프 유닛

47 ... 오디오 선택 48 ... AM/FM 튜너

따라서 본 발명의 중요한 목적 및 장점중 몇가지는 다음과 같다;

1. 자동차의 위치를 찾아내기 위해 어떠한 센서를 필요로 하지 않고 소스로 부터 종착지점까지의 가장 적합한 도로를 찾아내기 위한 인공지능 알고리즘을 사용하는 항해 시스템을 제공한다;

2. 운전자와의 영상이 아닌 오디오 인터페이스를 포함하는 항해 시스템을 제공하며 따라서 어떠한 주의산만도 일으키지 않는다;

3. 자동차의 운전자가 컴퓨터에 의한 어떠한 턴(turn) 지시도 부정하며 한 선택 도로를 요구하기 위한 수단을 제공한다. 이같은 특징은 매우 정확한 맵을 필요로 함을 극복하며 이때의 맵은 모든 일방통행 도로와 모든 가능한 턴제한(턴제한 시간을 포함)이 사용된다;

4. 신뢰도를 증가시키고 제조비용을 줄이기 위해 기계적 부품을 거의 갖지 않는 항해 시스템을 제공한다;

5. 매우 저렴하며 포터블한 콤팩트 디스크 뮤직 플레이어 주변에 만들어질 수 있어서 항해 기능을 추가하면서 뮤직기능을 보유하게 되는 항해 시스템을 제공한다;

6. 항해기능을 추가시키는 동안 뮤직기능을 유지시킬 매우 값싸고 포터블인 컴팩트 디스크 뮤직 플레이어 주위에 만들어질 수 있는 항해 시스템을 제공한다;

7. 계수화된 교통량 정보가 이용하여지는때 교통 과밀지역을 피하는 능력을 지닌 항해 시스템을 제공한다. 한 FM 수신기가 최근의 교통량 정보를 픽-업하도록 주파수 조절되며 따라서 도로와 고속도로의 속도를 조절한다. 이것은 장치내의 인공지능 경로배정 알고리즘은 교통 과밀지역에서 운전자를 자동을 안내하게될 것이다;

8. 운전자에게 다음에 턴(회전)할 곳이 다가온다는 사실을 알리기 위해 드라이브축 회전센서를 선택적으로 사용하는 항해 시스템을 제공한다. 이는 교통량 갱신 수신기에 의해 앞서서 탐지되어진 고속도로 교통 과밀을 피하는데 도움이 되기도 한다(상기 7 참조);

요약컨데, 본 발명은 지도자료와 항해 정보를 담고 있는 데이터 베이스를 저장하기 위한 자료 저장수단, 시스템을 제어하고 상기 데이터 베이스와 협력하여 경로 선택을 실시하기 위한 소프트웨어를 저장하기 위한 수단, 그리고 소프트웨어의 제어하에 항해 시스템을 동작시키기 위해 연결된 항해장치 처리를 포함하는 자동차용 항해 시스템에 대한 것이며, 상기 자료 저장 수단이 처리기로 부터의 위치 정합 신호에 응답하여 판독헤드의 위치를 정하기 위한 수단 및 상기 판독헤드를 가지는 오디오 CD 플레이어, 그리고 상기 데이터 베이스를 오디오 포맷으로 저장하며 상기 플레이어에서 재생가능한 CD를 포함하는 상기 차량항해 시스템에 대한 것이다.

본 발명의 구조와 동작의 신규한 특징은 다음의 설명으로 부터 더욱더 명확해질 것이며, 본 발명의 적합한 형태가 설명되는 첨부도면을 참조하며, 같은 부호는 도면 전체에서 같은 부분을 나타내는 것이다.

도 5 에 대한 설명

방향성 마이크로폰(1)이 운전자의 음성을 픽업한다.

어펜딕스(부록)에 대한 간단한 설명

어펜딕스 A

어펜딕스 A 는 설명된 실시예의 마이크로프로세서를 제어하기 위한 프로그램 목록을 포함한다. 어펜딕스 A는 9개의 모듈, A1-A9을 포함한다.

모듈 A1 은 출발 주소로 부터 종착 주소까지의 경로를 계산하기 위한 경로배정 알고리즘을 포함한다.

모듈 A2 는 마이크로프로세서가 종속하여 디지탈 신호처리기를 제어할 수 있도록 하는 입력/출력 루틴을 포함한다.

모듈 A3 은 프로그램의 다른 루틴을 호출하도록 사용된 수행 루틴이다.

모듈 A4 는 한 주소에 해당하는 맵 자료베이스에서 노드를 발견하는 주소 부합 알고리즘이다.

모듈 A5 는 스펠링 검사기 루틴을 포함한다.

모듈 A6 은 계산된 경로의 발음에 대한 문장을 발생시키기 위한 한 루틴을 포함한다.

모듈 A7 은 음성 훈련 루틴을 포함한다.

모듈 A8 은 디지탈 신호 처리기에 대한 음성 템플레이트의 자료 파일을 포함한다.

모듈 A9 는 조력자 파일을 포함한다.

모듈 A10 은 브랜치와 바운드/A* 알고리즘에 대한 시험 프로그램을 포함한다.

어펜딕스 B

어펜딕스 B 는 음성 인식과 음성 발생을 위해 디지탈 신호 처리기를 제어하기 위한 프로그램을 포함한다.

어펜딕스 C

어펜딕스 C 는 음성자료를 압축하고, A/D 변환처리를 수행하기 위해 아날로그 장치, ADDS2101 DSP 평가 보드를 사용하기 위한 오디오 증폭기(2)가 마이크로폰으로 부터 신호를 증폭하며 4000Hz 이상의 주파수를 제거한다.

13비트(또는 2이상) 아날로그-디지탈 변환기(3)는 약 8000Hz 에서 오디오 증폭기의 출력을 표본추출하고 양적화한다.

고속의 디지탈 신호처리기(4)는 계수화되고, 표본추출된 출력을 분석하고 그리고 중요한 음성 특징을 추출해낸다. 설명된 실시예에서, DSP(4)는 아날로그 장치에 의해 생산된 모델 2111 직접회로이다. 본 명세서에서 포함된 어펜딕스 B는 음성 분석기로서 디지탈 신호처리기(4)를 동작시키기 위한 프로그램 목록을 포함한다. 어펜딕스 B의 프로그램 목록은 BASIC 프로그램 언어로 기재된다. 프로그램은 또한 2111 DSP 집적회로용으로 어셈블리 언어로도 기재된다.

EEPROM(5) 또는 이와 동등한 몇가지 영속성 메모리가 디지탈 신호처리기(4)에 의해 발생된 음성특징 템플레이트를 저장하기 위해 사용된다.

ROM(6)은 출발 또는 재출발시에 디지탈 신호처리기에 의해 사용된 최소 부트스트랩 프로그램을 보유한다.

RAM(7)은 광학적 디스크(도시되지 않음)로 부터의 디지탈 신호처리기(4)에 의한 광학적 디스크 자료입력의 저장을 위해 사용 된다.

FIFO(8)은 디지탈 신호 처리기(4)와 항해처리기(9) 사이의 자료전달을 위해 사용된다.

FIFO(8)은 DSP(4)에서의 메모리를 사용하여 실시된다.

설명된 실시예의 항해처리기(9)는 모토롤라에 의해 생산된 68010 마이크로프로세서이다. 본 발명 명세서내에 포함된 어펜딕스 A 는 마이크로프로세서(9)를 동작시키기 위한 모듈 A1-A9 을 포함한다. 모듈 A3 은 다른 루틴을 호출하기 위한 프로그램 실행부분을 포함한다. 모듈 A9 는 조력자 파일(C 언어)을 포함한다.

RAM(10)은 출발 및 재출발시 항해처리기(9)에 의해 사용된 최소 부트스트랩 프로그램을 보유한다.

RAM(12)은 항해 프로세서(9)에 의해 사용된 디지탈 맵자료를 보유한다.

드라이브축 회전센서(13)는 픽업 코일 근방에서 드라이브축에 고정된 자석이며, 이때의 픽업 코일은 축이 코일을 지나 회전하는 때마다 한 펄스를 제공한다. 이같은 광학적 센서를 이용하여, 컴퓨터는 다음 턴(회전)이 언제 오는가를 말할 수 있으며 따라서 소리를 내는 차임으로 운전자에게 경보하게 된다.

FM 수신기(14)는 항해 처리기에 의해 교통량 갱신 채널에 주파수가 맞춰진다. 수신기의 출력은 DEMOD(12)에 의해 복조되며 항해 처리기(9)로 보내진다.

트랙제어 서보(15)는 광학적 디스크 트랙의 중심에서 레이저 픽업(16)을 유지시키고 트랙 점프가 수행될 것을 필요로 하는때 내측 또는 외측으로 흔들어지도록 사용된다. 트랙 점프 신호는 스위치(S2)의 세팅에 따라 디지탈 처리기(20) 또는 디지탈 신호 처리기(4)로 부터 온다.

디지탈 처리기(20)는 뮤직 모드인때 뮤직 플레잉을 제어한다.

신호 처리기(18)와 이에 연결된 RAM(19)은 뮤직 또는 자료 판독시에 광학적 디스크로 부터 자료를 탐지하고 교정하도록 사용된다. 교정된 신호는 스위치 S1의 세팅에 따라 직렬의 D/A 변환기(21) 또는 디지탈 신호 처리기(4)로 경로가 정해진다.

직렬의 D/A 변환기(21)는 계수화된 뮤직 또는 음성기록을 좌측 및 우측 채널을 위한 아날로그 파형으로 변환시킨다. 음성은 좌측 및 우측 오디오 증폭기(22 및 23)를 경유하여 출력된다.

스위치 S1 과 S2 는 시스템 모드-뮤직 또는 항해-를 선택한다. 이들 스위치가 다운(항해) 위치에 있는때 디지탈 신호처리기(4)는 신호처리기(18)로 부터 광학적 디스크 자료를 수신하며 트랙 제어 서보(15)로 트랙점프 명령을 보낸다.

본 발명의 실시예의 동작

스피치(speech) 훈련

본 항해 장치에 의해 사용된 스피치 인식 알고리즘의 한 타입은 적은 어휘의 말하는 사람 의존 인식장치이다. 이같은 타입의 인식장치는 훈련상태를 필요로 하며 이때 사용자는 이후의 음성이 부합될 수 있는 템플레이트를 형성하도록 어휘를 여러번 반복해서 말한다. 이같은 훈련은 평범하지 않은 악센트 또는 음성의 질을 가지는 사람들과 관련하여 많은 문제들을 제거한다.

이같은 훈련작업은 어펜딕스 A 프로그램의 모듈 A7 을 일차적으로 사용하여 항해 처리기(9)의 지시와 제어하에서 디지탈 신호 처리기(4)에 의해 달성된다. 훈련하는 기능적 흐름에 대해 도 6을 참조한다.

본 명세서에서 특별히 밝히지 않는한, 컴퓨터라는 단어는 이후로 특정기능을 수행하기 위해 함께 작용하는 이들 장치 모두를 가리키도록 사용된다.

훈련을 성취시키기 위해, 컴퓨터와 조작자 사이의 대화가 시작되며, 이때 컴퓨터가 조작자에게 알파벳 A-2, 아라비아 숫자 0-9 그리고 예, 아니오, 턴하지 마시오등과 같은 컴퓨터에 의해 필요로 하여진 다양한 제어단어들을 말하도록 요구한다. 사용자는 요구된 단어들을 방향성 마이크로폰(1)내로 말하므로써 응답한다.

오디오 증폭기(2)는 신호의 상태를 조정하고 이를 증폭시키며 4000Hz 이상의 높은 주파수를 롤링 오프(rolling off)시킨다.

아날로그-디지탈 변환기(3)는 8000Hz 로 말하여진 단어들을 표본 추출하고 양적화하며 양적화된 표본을 디지탈 신호 처리기(4)로 보낸다.

디지탈 신호 처리기(4)는 겹쳐 발생되는 20 msec 프레임으로 단어를 쪼개어서 특징추출(feature extraction)이라 알려진 처리에서 각 프레임의 중요한 특징에 대하여 분석한다. 통상의 인식장치에 의해 공통적으로 추출된 특징은 전체 주파수 대역 에너지, 선형 예언 코딩(Linear Predictive Coding)(LPC) 계수 그리고 LPC 계수로 부터 유도될 수 있는 셉스트럴(cepstral) 계수등이다. 이들 특징들은 모듈 A8 과 같은 템플레이트로 EEPROM(5)속에 저장된다. FLASH 메모리, 그리고 측전지 보조 CMOS 메모리와 같은 다른 영속성 메모리들이 사용되기도 한다.

NEC SAR-10 Voice Plus 스피치 설명 카드로 수행된 시험은 이같은 응용을 위한 정확한 인식은 두 번 또는 세 번의 훈련통과를 필요로함을 알려준다. 또한 오디오 항해장치가 한 사람 이상에 의해 규칙적으로 사용되기 때문에 EEPROM(5)은 규칙적으로 이같은 장치를 사용하게 되는 사람 각각에 대하여 두 번 또는 세 번의 템플레이트 세트를 보유하기에 충분히 커야 한다.

두 번째의 더욱 실용적인 음성인식 방법은 스피커 독립의 인식기를 사용하는 것이다. 이들 인식기는 누구든지 음성으로 전화를 걸 수 있도록 하기 위해 카폰에서 널리 사용된다. 말하여진 단어를 인식하기 위한 이용될 수 있는 한가지 프로그램이 CSR-1000 알고리즘이라는 이름으로 매사추세츠 우번에 소재하는 Lernout 및 Hauspie 스피치 프로덕츠 유.에스.에이. 인코포레이티드에 의해 판매되고 있다. 이같은 알고리즘에 대한 훈련은 수박 사람의 스피치 패턴을 기록하고 상기 알고리즘에 의해 매치되는 패턴에 대하여 사용되어질 Hidden Markov Phomeme 스피치 모델들을 유도해냄으로써 산업공장에서 실시된다.

스피치 인식

스피치 입력은 운전자가 여행을 출발하는때 그리고 여행하는 동안에 요구된다. 운전자가 여행을 출발하는때, 운전자는 구두로 그의 소스(출발지점)와 종착지의 주소를 입력시키며, 여행하는 동안에 그가 앞선 지시를 완성한때 다음지시를 요구할 것이다.

스피커 종속 인식기의 경우 말하여진 단어를 인식하기 위해, 우선적으로 모듈 A2 를 사용하여 항해 처리기(9)의 제어하에서 디지탈 신호처리기(4)는 훈련단계중에 수행하여진 것과 마찬가지로 특징들을 추출해낸다. 그러나, 이때 말하여진 단어의 특징들은 EEPROM(5) 메모리내에 저장된 템플레이트와 부합되며 최고 적합한 부합이 말하여진 단어인 것으로 택하여진다. 이같은 처리의 기능적 흐름도에 대해서는 도 7를 참고한다.

사용된 부합처리는 어펜딕스 B내에 기재되며 동적 타임 랩핑(Lynamic Time Warping)이라 불리워지고 알려지지 않은 단어에서의 특징이 시간 할당되고 템플레이트 직각과 비교된다. 알려지지 않은 단어로 부터 가장 적은 거리를 갖는 것 템플레이트가 윈너(winner)이다. 인식된 단어에 대한 ASCII 코드는 양방향성 FIFO(34)에 의해 항해 처리기(9)로 보내진다. 상기의 CSR-1000 스피커 독립 인식기의 경우, 비터비(Viterbi) 해독 알고리즘이 동적 시간 랩핑 방법대신 사용된다.

스펠링 검사기

영어단어에서(그리고 서반아어에서도) 어떤 문자운들을 스피치 인식장치에 의해 쉽게 혼동하여질 수 있다. 따라서, 이같은 시스템에서, 스피치 인식은 스펠링 검사기 소프트웨어(모듈 A5)의 사용에 의해 향상되며, B 와 P, I 와 Y, J 와 K 와 같은 동운을 갖는 문자에서의 매매함을 제거시키도록 한다. 스펠링 검사기는 동운을 갖는 문자들을 거의 동등하게 처리하므로써 그리고 많은 가능한 스펠링으로 부터 올바른 거리 이름을 끌어내기 위한 스코어링 기술을 사용하므로써 이같은 문제를 해결한다. 따라서, 스펠링 검사는 불완전한 스피치 인식장치를 사용하여 스피치 입력을 가능하도록 한다. 이와같은 과정을 거치지 않는다면 너무 많은 오차가 있을 것이며 스피치 입력은 실용적이지 못하게된다.

스펠링 검사기는 영어 알파벳을 위해서만 요구된다. 0에서 9까지의 숫자는 서로 동운이 아니며 따라서 숫자의 스피치 인식은 비교적 수행하기가 용이하다. 스펠링 검사기는 가능하지 않으며 숫자를 인식하기 위해 요구되지 않는다.

스펠링 검사기의 능력을 설명하기 위해 운전자가 거리이름 바바라 스트리트(BARBARA STREET)를 스펠한다고 해보자. 잘못 인식하며, 컴퓨터가 DKRVJRK STREET 를 들었다. 그러나 스코어링이 적용되는때 동운 문자 D, V, B 및 A, J, K 는 BARBARA STREET 에 최고의 점수를 주며 따라서 BARBARA STREET 가 가장 있을법한 주소이름으로 선택된다. 이와같은 교정처리는 프로토타입 소프트웨어와 하드웨어를 사용하여 여러번 입증되었다.

스피치 출력 기록을 발생시킴

계수화된 음성기록은 64 Kbits/sec의 압축을 달성시키기 위해 Mu Law 압축기술을 사용하여 바람직하게 높은 압축된 형태로 광학적 디스크상에 저장된다. 향상된 LPC 암호화 기술은 음성의 질을 높게 유지시키면서 13 Kbits/s 의 압축을 달성시키도록 사용될 것이 요구된다.

음성 기록은 어펜딕스 C 의 프로그램을 사용하여 IBM PC 호환성 컴퓨터와 같은 워크 스테이션에서 만들어지며, 여기서 액터 또는 액트레스는 자신의 고유 음성으로 좌측등을 켜시요와 같은 거리이름 및 안내단어를 말한다. 단어들은 계수화되고 압축되며 종국에 가서 광학적 디스크상에 위치하는 자료 베이스내에 저장된다.

스피치를 압축시키므로써, 디스크로 부터 단어를 회수하기 위한 시간은 더욱 적어지며 버터링을 위해 요구되는 RAM 메모리의 양은 더욱 작아지고 따라서 추가의 RAM 메모리의 비용을 줄이게된다.

이같은 방법은 음성 합성 보다 우월하며 자연적인, 비-로보트식 음성을 제공한다. 광학적 디스크는 계수화된 음성 기록을 위한 충분한 공간을 포함하기 때문에, 이는 음성출력을 실시하는데 있어 비용 절감적인 방법이다.

디스크 입력 기능

맵 자료 베이스와 압축된 계수화된 음성기록은 광학적 디스크(도시되지 않음)상에 저장된다. 또한 소프트웨어 갱신을 허용하기 위해, 디지탈 신호 처리기(4)와 항해 처리기(9) 모두를 위한 소프트웨어가 디스크상에 저장될 수 있기도 하다. 두 처리기 모두는 이들 각각의 칩이나 외부의 ROMs(6 및 10)내에 저장된 최소의 부트스트랩 프로그램을 가지며 이들은 RAMs(7 및 12)내로 광학적 디스크상에 저장된 소프트웨어가 적재될 수 잇도록 하기에만 충분하다.

디스크상의 어떤 특정된 섹터를 판독하기 위해, 신호가 트랙킹서버 루우프를 개방하기 위해 스위치(S2)를 경유하여 먼저 트랙 제어서보(15)로 보내진다. 다음에 뒤틀어진 신호가 내향 또는 외향하여 이동하도록 레이저 픽업(16)을 명령하도록 보내진다. 헤드가 디스크상에서 트랙을 지나 이동하는때 서보 루우프는 트랙 점핑이 발생되는 속도와 정확히 동일한 주파수를 갖는 톱니모양의 오차기능을 발생시킨다. 톱니파를 계수하므로써, 디지탈 신호 처리기(4)는 대략 어떠한 트랙에서 판독헤드가 발견되는가를 안다.

판독헤드가 요구된 트랙 가까이 또는 요구된 트랙을 지나 위치하게 되는때 디지탈 신호 처리기(4)는 서보 루우프를 폐쇄시키며, 레이저 픽업(16)이 자료를 획득하고 그 자료를 신호 처리기(18)로 보내어 디-인터리빙 및 오차교정을 할 수 있도록 한다. 신호 처리기로 부터의 오차가 교정된 출력은 16비트 단어의 직렬 펄스 트레인이다. 이같은 출력은 직렬 펄스로 부터 16 비트 단어들로 변환되기 위하여 스위치 S1을 경유해서 디지탈 신호 처리기(4)로 경로가 배정된다.

만약 판독되는 자료가 맵 자료라면, 이는 항해처리기(9)에 의해 사용되기 위해 FIFD(8) 내에 저장된다. 만약 판독되는 자료가 계수화된 음성 기록이라면, 디지탈 신호 처리기(4)는 이들을 그 자신의 RAM(7)내에 저장하여 압축이 줄어들도록 되며 앞서 설명된 바와같이 RAM 내에서 출력된다.

스위치 S1 및 S2 가 UP 인때, 시스템은 뮤직 모드이며 어떠한 처리기도 동작하지 않는다.

스피치 출력 기능

컴퓨터가 조작자에게 말을 건낼 필요가 있을 때, 우선적으로 모듈 A2 와 A6를 사용하는 항해 처리기(9)는 말하여질 압축되고 계수화된 단어에 대한 포인터의 목록(광학적 디스크 섹터 번호들)을 FIFO(8)내에 위치시킨다.

디지탈 신호 처리기(4)는 FIFO(9)로 부터의 이 목록을 회수하며, 올바른 섹터 번호를 찾으려하고 디스크로 부터의 압축된 기록을 RAM(7)내로 판독시킨다. 다음에 이는 기록의 압축이 줄어들도록 하며 스피치 출력자료를 스위치 S1 을 경유해서 콤팩트 디스크 플레이어의 직렬 아날로그-디지탈 변환기(21)로 클럭시킨다.

DAC 로 부터의 출력은 좌측 및 우측 오디오 증폭기(60 및 62)에 의해 증폭되며 한쌍의 스피커 또는 헤드폰으로 보내진다.

교통 밀집 회피기능

미래에는, 주와 정부당국에서 정해진 FM 주파수 채널을 통해서 계수화된 교통량 정보를 방송하기 시작하는때, 본 발명은 최적의 경로를 계산하는때 갱신된 고속도로의 속도정보를 사용할 수 있을 것이다. 이는 운전자에게 교통 밀집 지역을 회피할 수 있는 본 발명 장치에 대한 또다른 용도를 제공하게 된다.

교통밀집 회피기능을 달성하기 위해, 항해 처리기(9)는 FM 수신기(14)를 교통 밀집회피 주파수에 맞추도록한 신호를 보낸다. FM 수신기의 출력은 DEMOD(12)에 의해 복조되며 계수화된 고속도로 속도 정보는 항해처리기(9)에 의해 입력된다. 만약 여행중에, 컴퓨터가 여행중에 이용될 한 고속도로가 교통이 밀집되어 있는 것을 발견한다면, 이는 다음의 작용을 하게 된다.

1. 방송국이 교통 지연을 일으키는 주요 고속도로에서의 일어나는 사건에 대한 정보를 방송할 것이다. 이같은 정보로는 상기 사건들에 의해 영향을 받는 고속도로 섹션의 표시 및 속도 코드 등을 포함한다.

2. 항해기는 교통에 의해 영향을 받는 고속도로 섹션의 속도를 담고 있는 데이터 베이스 부분을 수정하며 출발지점으로 부터 목적지로의 가장 좋은 결과를 계산할 것이다.

3. 항해기는 다음 그 경로를 시험한다. 차량 지체가 발생된 계산된 경로상의 각 포인트에서 항해기는 지체가 일어나기 바로전의 한 포인트까지의 경로를 저장하고 그같은 포인트로 부터 전방을 향하여 그같은 경로를 다시 계산한다. 다시 계산을 해봄으로서 운전자는 고속도로로 부터 빠져나올 것을 결정할 수 있다. 결합된 최종의 선택 경로는 가장 적합한 경로가 될 수 있다.

맵 자료 베이스 설명

맵 자료 베이스가 광학적 디스크상에 저장된다. 이같은 자료 베이스는 다음의 요소들을 포함한다.

이름 목적 - 거리 이름과 상응하는 계수화된 음성 기록에 대한 포인터(pointers)의 파일(files).

거리 인덱스 - 거리이름 번호, 그리드 번호 및 주소 범위에 대한 파일, 조작자의 소스와 종착주소를 둘러싸는 그리드(grids)를 발견하도록 사용된다.

레벨 1 그리드 - 레벨 1 맵 그리드내에 포함된 거리 세그멘트의 파일, 레벨 1 그리드는 가장 상세하며, (a) 지역거리, (b) 주요거리, (c) 신호등, (d) 고속도로 인터체인지 그리고 (e) 고속도로에 대한 세그먼트와 링키지를 포함한다. 레벨 1 그리드는 크기가 약 1×1 마일이다. 소스와 종착지점을 에워싸는 4 레벨의 한 그리드가 경로 발견 처리이전에 RAM(12)내로 판독된다.

레벨 2 그리드 - 레벨 2 맵 그리드내에 포함된 거리 세그먼트의 파일, 레벨 2 그리드는 덜 상세하며, (a) 주요거리, (b) 신호등, (c) 고속도로 인터체인지 그리고 (d) 고속도로에 대한 세그먼트와 연결을 포함한다. 지역도로는 삭제된다. 레벨 2 그리드는 약 6×6 마일의 크기를 갖는다. 소스와 종착지점을 에워싸는 4개의 레벨 2 그리드가 경로 발견처리 이전에 RAM(12)내로 판독된다.

레벨 3 그리드 - 레벨 3 맵 그리드내에 포함된 거리 세그먼트의 파일 레벨 3 그리드는 더욱 덜 상세하면, (a) 신호등, (b) 고속도로 인터체인지 및 (c) 고속도로에 대한 세그먼트와 연결을 포함한다. 단지 하나의 레벨 3 그리드가 있으며 이는 하나 또는 두 개이상의 주(counties)를 포함한다.

레벨 4 그리드 - 레벨 4 맵 그리드내에 포함된 거리 세그먼트의 파일 레벨 4 그리드는 가장 상세하지 않은 것이며, (a) 고속도로 인터체인지와 (b) 고속도로에 대한 세그먼트와 연결을 포함한다. 단지 하나의 레벨 4 그리드가 있으며 이는 가령 노던 캘리포니아와 같은 매우 넓은 지역을 커버한다. 레벨 4 는 고속도로 시스템에서 도시로 부터 도시로의 경로배정을 위해 사용될 뿐이다.

음성자료 베이스 설명

음성자료 베이스는 압축된 음성기록의 한 파일이다. 기록길이는 다양하며 BEAR LEFT ONTO ..., 또는 TURN RIGHT ON .. 과 같은 계수화된 거리이름과 안내표지를 포함한다. 이들은 기록들을 압축시키고 이들을 편집을 위해 다시 플레이시키는 워크스테이션에서 단어들을 마이크로폰내로 집어넣은 액트레스에 의해 형성된다.

경로배정 알고리즘

이같은 시스템에서 사용된 경로배정 알고리즘은 피터하트(Peter Hart)등에 의해 설명된 A* 경로 발견 알고리즘, 최소 비용 경로의 휴리스틱 결정(Heuristic Determination)에 대한 A 형식기본, IEEE 트랜잭션 시스템 사이언스 앤드 사이버네틱스, Vol. SS-4, No. 2, July, 1968 을 기초로 한다. 동적 프로그래밍 알고리즘이라고 불려지기도 하는 이같은 경로발견 알고리즘은 다른 타입의 조사 알고리즘에 대한 장점을 갖는데, 이는 모든 가능한 경로를 조사할 필요없이 최고의 경로를 찾아낸다.

이와같은 A* 알고리즘의 한예가 모듈 A1 에서 제공된다. A* 를 포함하는 여러 경로 알고리즘이 패트릭 헨리 윈스톤(Pattrick Henry Winston)에 의한 인공지능 제 89-120 쪽에서 설명된다. 이같은 항해장치에 대한 A* 알고리즘을 만들어냄에 있어서, 한가지 수정이 수행된다. 즉, 여행시간이 여행 거리에 대하여 최적으로 되었다. 이는 거리속도 코드를 자료베이스내로 포함시키므로써 수행되었다.

조사는 노드(node)에서 노드로(노드는 둘 또는 그이상의 호가 교차하는 점을 말한다)가 아니라 호중심에서 중심으로 수행될 수 있음을 알 수 있다. 호의 네트워크를 저장하기 위해 보다 적은 메모리를 차지하며 턴 제한을 자료 베이스내에 포함시킴이 더욱 용이함을 알 수 있다.

모듈 A1 의 A* 알고리즘 실시는 자료베이스 배치에 관련한 통상적인 실시와는 다르다. 그 차이를 이해하기 위해서는 몇가지의 어휘들이 정의되어야 할 것이다.

GRAPH 라 불리워지는 계수화된 로드(road) 맵 자료 베이스는 거리를 대표하는 아크로(호)라 불리는 일직선 라인 세그먼트의 한 목록으로 구성된다. 곡선거리는 그같은 곡선을 근사시키기 위해 일련의 일직선 호들로 잘려진다.

둘 또는 둘이상의 호가 교차하는 점은 노드(NODE)라 불려진다. 한 공통된 예가 두 거리가 교차하는 곳으로서 여기서 4개의 호가 한 중심노드에서 만난다.

도 8 은 12개의 노드와 17개의 호를 포함하는 그래프의 한예를 도시한다. 통상적인 실시에서, 모든 노드 정보는 노드 목록내에 있으며 모든 호 정보가 호목록내에 있다.

최소한으로, 노드의 목록은 노드의 x,y 의 좌표, 각 인접한 노드로의 점, 그리고 사이에 오는 호로의 포인터를 포함한다. 호 목록내의 각 호는 호 이름(또는 그같은 이름으로의 포인터) 및 이호를 따라 여행하는 비용(즉, 시간 또는 거리)을 포함한다.

상기 그래프를 사용하여, 노드 6과 호 i 에 대한 목록 엘리먼틀들은 다음과 같이 나타날 것이다;

노드 6에 대한 NODE 목록 요소;

X 좌표

Y 좌표

노드 5 로의 포인터

노드 6 으로의 포인터

노드 7 로의 포인터

노드 10 으로의 포인터

아크 h 로의 포인터

아크 e 로의 포인터

아크 i 로의 포인터

아크 1 로의 포인터

호 i 에 대한 ARC 목록요소;

호 i 이름으로의 포인터

호 i 를 따라 여행시간.

일단 자료 베이스가 상기 포맷내에 있기만 하면, A* 알고리즘은 출발노드로 부터 종료 노드까지 이르는 비용을 최소로하는 노드-노드 경로를 계산하기 위해 포인터를 사용한다. 상기의 예에서, A* 알고리즘은 노드 6-노드 3으로의 최소의 비용 또는 가장 짧은 경로는 6-7-3 경로이며 그 비용은 호 i 와 f 의 거리의 합계이다.

통상적인 노드/호 표시의 단점은 턴 제한이 유효해지는때 발생된다. 가령 호 i 로 부터 호 f 로의 좌측 턴은 불법이다. 따라서 제공된 바와같은 자료 베이스는 A* 알고리즘이 이같은 턴제한을 위반하는 경로를 선택함을 막도록 하는데는 충분한 정보를 포함하지 않는다.

따라서 자료베이스의 상이한 배치가 선택되어왔으며 이는 일방통행 거리 제한에 대해서뿐 아니라 턴 제한에 대해서도 보다 용이하게 대처한다. 설명된 실시예에서, NODE 목록은 제거된다. 대신에 모든 호들은 호 정의와 인접한 호로의 포인터는 목록으로부터 단순히 제거되거나 첫 번째 위치내에 포함되지 않는다.

일례로서, 17개 호를 포함하는 유사한 케이스가 도 9에 도시된다. 그러나, 본 실시예에서는 단지 호만 도시된다.

도 9의 그래프를 사용하여, 호 I에 대한 목록요소는 다음과 같이 나타나게 될 것이다.

호 I 에 대한 ARC 목록요소;

호 I 이름으로의 포인터

호 I 를 따라 여행시간

호 I 중심의 X 좌표

호 I 중심의 Y 좌표

호 H 로의 포인터

호 E 로의 포인터

호 L 로의 포인터

호 J 로의 포인터

호 F 로의 포인터 (턴을 막기 위해 삭제)

호 M 으로의 포인터

호 I 로부터의 호 F 로의 턴을 막기 위해, 호 F 로의 포인터가 단순히 삭제된다.

일단 자료 베이스가 상기 포맷내에 있기만하면, A* 알고리즘은 출발호로 부터 종료 호로 이르는 비용을 최소로하는 ARC-TO-ARC 경로를 계산하도록 한다. 상기의 실시예에서, 호 I 로부터 F 로의 턴이 삭제되었기 때문에, A* 알고리즘은 호 I 로부터 호 F 까지의 최소비용 또는 가장 짧은 경로는 길지만 적법한 경로인 I-J-G-C-F 경로임을 계산한다.

ARC 자료 베이스 배치는 8 대신 6개 포인터를 사용하며, 이에 의해 메모리 절약 또한 실시할 수 있다.

또한 만약 이같은 A* 의 최적의 특징이 너무 제한적이서 해결방안을 계산하는데 실패하게된다면, 모듈 A10에서 기재된 바와같은 덜 최적인 브랜츠 및 바운드 조사가 사용될 수 있다.

양작택일의 경로기능

로드 봉쇄 또는 턴 제한이 발생하는때 운전자각 양자택일의 경로를 획득하는데 도움이 되도록 하기 위해 양자택일의 경로를 요구하도록 운전자가 컴퓨터에 의해 제공된 최종지시를 무효로할 능력이 제공된다. 운전자가 턴이 될 수 없음을 발견하는때, 운전자는 마이크로폰을 통하여 컴퓨터에게 말한다.

(1) NO TURN(턴하지 마시오) 또는 ON WAY(일방통행) 또는 경우에 따라 LOST(길잃음)

만약 운전가 NO TURN을 말하면 컴퓨터는 운전자가 위치하는 거리를 운전자가 턴할 수 없다고 말하는 거리와 연결시키는 호연결을 파괴시키고, 운전자의 현재 위치로부터 종착지로의 경로를 다시 계산한다.

만약 운전자가 ONE-WAY라고 한다면, 컴퓨터는 메모리속의 전체 연결된 도로를 일방통행으로 표시하고 이같은 경로를 다시 계산한다.

만약 운저자가 LOST 라고 한다면, 컴퓨터는 운저자에게 그의 현재 위치를 묻고 종착점으로의 최고의 경로를 계산한다.

주소 부합기능

항해기능을 수행하기 위해, 모듈 A4에서 기재된 컴퓨터는 운전자가 그의 출발 및 종착주소를 거리주소 또는 두거리의 인터섹션으로 입력시킬 것을 요구한다. 만약 애매함이 발생한다면, 운전자는 시이름을 역시 입력시키도록 요구될 수도 있다.

맵 자료 베이스내의 주소 인덱스는 사용자에 의해 명시된 주소 또는 거리 인터섹션을 둘러싸는 그리드를 찾아내도록 사용된다. 이들은 경로배정을 위해 RAM(12)내로 판독될 그리드이다.

운전자와의 대화

이 섹션은 항해를 달성하기 위해 운전자와 컴퓨터 사이의 접속(인터페이스)을 처리한다. 다음은 대화의 예이며-인용문내의 대문자는 컴퓨터의 응답이고, 인용문내의 소문자는 운전자의 대답이다.

음성을 훈련시키는 때의 대화

컴퓨터 : 알파벳, A-Z 까지의 문자를 말하시오

운전자 : a, b, c ...

컴퓨터 : A-Z 까지의 문자는 다시 말하시오

운전자 : a, b, c ...

컴퓨터 : 마지막으로 한 번더 A-Z 까지의 문자를 말하시오

운전자 : a, b, c ...

컴퓨터 : 0-9 까지의 숫자를 세시오

운전자 : 0, 1, 2, 3 ...

컴퓨터 : 다시 0-9 까지 숫자를 세시오

운전자 : 0, 1, 2, 3 ...

컴퓨터 : 마지막으로 한 번더 0-9 까지 숫자를 세시오

운전자 : 0, 1, 2, 3 ...

컴퓨터 : 단어 블랭크(BLANK)를 말하시오

운전자 : 블랭크

컴퓨터 : 단어 예스(YES)를 말하시오

운전자 : 예스

컴퓨터 : 단어 노(NO)를 말하시오

운전자 : 노

컴퓨터 : 단어 넥스트(NEXT)를 말하시오

운전자 : 넥스트

컴퓨터 : 단어 넥스트(NEXT)를 말하시오

운전자 : 넥스트

컴퓨터 : 단어 프리비어스(PREVIOUS)를 말하시오

운전자 : 프리비어스

컴퓨터 : 단어 리피이트(REPEAT)를 말하시오

운전자 : 리피이트

컴퓨터 : 단어 노-틴(NO-TURN)을 말하시오

운전자 : 노-턴

컴퓨터 : 단어 원-웨이(ONE-WAY)를 말하시오

운전자 : 원 웨이

컴퓨터 : 단어 로스트(LOST)를 말하시오

운전자 : 로스트

컴퓨터 : 단어 크로스 스트리트(CROOS STREET)를 말하시오

운전자 : 크로스 스트리트

출발지와 목적지를 입력시키기 위한 대화

컴퓨터 : 항해장치 준비완료입니다.

운전자 : 항해장치

컴퓨터 : 출발지점의 거리이름 스펠링을 말하시오

운전자 : m-a-i-n 입력

컴퓨터 : 거리번호를 말하시오

운전자 : 크로스 스트리트

컴퓨터 : 가장 가까운 크로스 스트리트 이름 스펠링을 말하시오

운전자 : f-i-r-s-t 입력

컴퓨터 : 주소를 찾고 있음

(컴퓨터가 출발지점 주소를 찾아내는데 잠시 지연됨)

컴퓨터 : 종료 지점의 거리이름 스펠링을 말하시오

운전자 : o-a-k 입력

컴퓨터 : 거리번호를 말하시오

운전자 4-3-4-2 입력

컴퓨터 : 주소를 찾고 있음

(잠시 지연됨)

컴퓨터 : 종료 지점의 시이름 스펠링을 말하시오

운전자 : s-h-e-r-m-a-a 띄우고 o-a-k-s

다음 또는 이전 지시를 얻기 위한 대화

컴퓨터 : 메인 스트리트로부터 오오크 애비뉴까지는 34분이 걸린다. 그 거리는 12.4 마일이 된다. 넥스트(다음), 리피이트(반복) 또는 프리비어스(이전) 지시를 말하시오

운전자 : 넥스트

컴퓨터 : 메인 스트리트 5 블록스 남쪽으로 계속 가시오

거리번호는 감소할 것이다

다익시(DIXIE) 거리에서 우측으로 택하시오

운전자 : 넥스트

컴퓨터 : 다익시 거리 서쪽 2.4 마일로 가시오

그로브 애비뉴에서 직각 좌회전 하시오

운전자 : 리피이트

컴퓨터 : 다익시 거리 서쪽 2.4 마일로 가시오

그로브 애비뉴에서 직각 좌회전 하시오

운전자 : 넥스트

컴퓨터 : 오오크 애비뉴 7 블록스 동쪽으로 가시오

목적지에 도착하였을 것입니다

운전자 : 넥스트

컴퓨터 : 오오크 애비뉴 7 블록스 동쪽으로 가시오

목적지에 도착하였을 것입니다

컴퓨터 : 이 여행을 비즈니스 트립으로 항해일지에 기입하기를 원하십니까?

운전자 : 예스

운전자가 제의된 턴(turn)을 할 수 없을 때 대화

컴퓨터 : 헤밀턴 애비뉴 1.6 마일에서 남서쪽으로 가시오

컴퓨터 : 제퍼슨 애비뉴쪽으로 직각 좌회전 하시오

운전자 : 노 턴

컴퓨터 : 다른 경로를 계산중임

컴퓨터 : 헤밀턴 애비뉴에서 한 블록을 더가거나 덜가서 남서쪽으로 가시오

컴퓨터 : 옥스나드 스트리트에 좌회전하시오

운전자 : 일방통행

컴퓨터 : 다른 경로를 계산중임

컴퓨터 : 헤밀턴 애비뉴 2 블록에서 남서쪽으로 가시오

컴퓨터 : 싸우쓰 스트리트에서 좌회전 하시오

운전자 : 길잃음

컴퓨터 : 현재 위치 거리이름 스펠링을 말하시오

운전자 : 2-n-d 입력

컴퓨터 : 거리번호를 말하시오

운전자 : 1-3-4 입력

오디오 CD 플레이어를 사용하는 항해 시스템

본 발명에 따라, 지도자료 및 경로 또는 항해, 정보를 포함하며, 바람직하게는 항해기를 제어하기 위한 소프트웨어 또는 프로그래밍을 담고있는 데이터 베이스가 오디오 CO 포맷으로 CD 상에 저장되어 통상의 오디오 CD 플레이어가 항해기 CD를 재생하도록 사용될 수 있으며 CD 로 부터 항해기 자료 처리 컴포넌트로 프로그램할 수 있도록 한다.

따라서, 본 발명에 따라, 오디오 CD 플레이어가 항해 시스템을 위한 자료 및 프로그램 저장 컴포넌트로서 두 번째 기능을 수행하도록 동작된다. 자료 저장 매체를 위해 분리된 CD ROM 구동을 필요로 하는 다른 항해 시스템과 비교할 때, 이같은 목적을 위해 오디오 CD 플레이어를 사용하므로써 항해 목적을 위해 차량내에 설치되어야 하는 하드웨어의 크기가 최소이도록 한다. 오디오 CD 플레이어의 이같은 이중 사용의 실질적인 장점은 이같은 타입의 뮤직 재생 장치가 차량에서 점차 일반적이므로 점차로 그 장점이 증가된다. 현재 이용될 수 있는 다수의 오디오 CD 플레이어 브랜드는 본 발명에 따라 항해 시스템에서 사용하기 위해 용이하게 적용될 수 있음이 밝혀졌다.

이같은 목적을 위해 오디오 포맷 CD 플레이어를 사용함이 제안되었으며, 이같은 제안은 SAE 테크니크를 페어퍼 시리즈, Pub. 840156, 제 105-111 쪽(1984) 카 정보와 항해 시스템에서 콤팩트 디스크의 응용에서 제안된다. 상기 문헌은 실제의 동작 시스템을 설명하고자 함은 아니며 CD 플레이어가 항해기 동작중에 제어되는 방법을 논의하지도 않는다.

상기 SAE 에서 설명된 가능성에도 불구하고, 항해기의 디자인과 관련된 연구자는 오디오 디스크 오류 속도가 항해기 용도로는 단지 너무 높다는 의견을 가졌으며, 항해기 시스템 저장 매체로서 오디오 포맷 CD 를 사용함을 지지하지 않았다.

오디오 CD 플레이어와 항해기를 모두 생산하는 생산자도 이들의 오디오 CD 플레이어에 대한 이같은 사용을 제한하지 않았다.

오디오 CD 플레이어는 오류, CD 표면에 생긴 작은 스크래치로 인한 오류까지도 교정시키는 좋은 능력을 가졌다. 그러나 항해기가 심하게 스크래치된 상황에서도 작용할 수 있도록 하기 위해 모든 정보는 디스크상에서 두 번 저장되며 검사합계가 각 섹터에 대하여 검사된다. 일정 섹터에 대하여 검사 합계 오류가 탐지되는때 같은 정보를 담고 있는 다른 섹터가 디스크로부터 판독된다. 일반적으로, 두 번째 복사(저장)는 대각선으로 마주하여 있고, 따라서 한 복사에서의 스크래치가 다른 복사에 영향을 미치지 않도록 되며, 따라서 두 섹터 모두에서 오류가 있게될 개연성은 매우 작다.

이 기술이 자료 저장 능력을 1/2로 줄이나, 한 CD 에 넓은 지역에서 항해하기 위해 필요한 모든 자료와 소프트웨어를 저장하는 것이 가능하며 가장 낮은 질의 CD를 사용해도 200개중 한 경로에만 영향을 미치는 오류율을 가지며, 조금 나은 질의 CD 가 사용될 경우에는 200,000 개중 하나의 경로에만 영향을 미칠 오류율을 갖는다.

CD 는 아날로그 형태로 변환될 수 있으며 CD 플레이어 오디오 파워 증폭기와 스피커를 통해 재생될 수 있는 셰수화된 음성 정보와 합성된 스피치 자료를 추가로 포함한다.

본 발명은 오디오 CD 플레이어가 항해기 시스템 컴포넌트로서 동작되도록 용이하게 수정될 수 있도록 하는데 있으며, 적어도 이같은 항해기의 종류에 있어서는 평범한 오디오 CD 에 일반적인 오류율이 만족스런 항해기 동작에 간섭을 일으키지 않을 정도로 충분히 낮도록 만들어질 수 있다.

항해 시스템에서 오디오 CD 플레이어를 사용하기 위해서는 (1) 항해기에 CD 플레이어의 디지탈 오디오 출력 신호가 제공되고, (2) 항해기에 CD 플레이어의 레이저 헤드 위치를 제어하기 위한 수단이 제공되며, 그리고 (3) 항해기에 음악대신 항해기 음성을 출력시키기 위한 수단이 제공되기만하면 된다.

상기의 필요조건들을 만족시키는 플레이어가 시중에서 구입될 수 있다. 그와같은 시스템이 도 10에서 도시되며 Clarion 3680RC 제어기의 제어하에서 Carion 2060 콤팩트 디스크 변환기에 의해 실시된다. 두 유닛이 변환기 에저 신호 변환기 선택 신호, 오디오 신호 그리고 전원을 전달시키기 위해 한 직렬 버스를 구성시키는 한 케이블에 의해 연결된다. 상기 제어기를 사용해서 사용자는 뮤직소스가 내장된 테이프 플레이어, 라디오 튜너 또는 변환기내에 저장된 한 콤팩트 디스크이도록 선택할 수 있다. 사용자가 튜너 또는 테이프 플레이어 또는 전원을 제어 유닛이하로 선택하는 때마다 변환기 선택 신호는 로우(low)로 세트된다. 그렇지않으면, 사용자가 뮤직 소스로서 CD 변환기를 선택하는때, 변환기 선택 신호가 하이(high)로 세트된다.

또한 일례의 변환기가 디지탈 오디오 신호를 광섬유 코넥터로 보낸다.

이같은 시스템이 제어기 또는 CD 변환기 유닛 어느곳에서도 어떠한 수정도 하지 않고 오디오 항해기와 함께 사용하기 위해 사용될 수 있다.

도 11 에서 도시된 바와같이, 본 발명은 두 유닛 사이에 항해기를 삽입하므로써 실시될 수 있다. 항해기는 전원, 변환기 제어신호 그리고 변환기 선택신호를 제어기로 부터 수신하도록 연결되며, 상기 변환기로 부터 디지탈 오디오 출력신호와 콤팩트 디스크 오디오 출력(뮤직 출력)을 수신한다.

항해기는 두 릴레이를 포함한다. 첫 번째 릴레이 K1 은 뮤직 신호를 전달하도록 하는 직렬 버스 라인내에서 직렬로 연결되며 제어기로의 출력을 위해 스피치 또는 뮤직 어느 하나를 선택하도록 사용되고, 두 번째 릴레이 K2 는 변환기 제어신호를 전달하도록 하는 직렬 버스 라인에서 직렬로 연결되며 변환기를 제어하는 자료 및 클럭 신호의 소스로서 항해기 또는 제어기 어느 하나를 선택하도록 사용된다. 스피치 출력 및 항해 변환기 제어라 되어 있는 릴레이 단자들은 항해기 내의 적절한 출력으로 연결된다.

사용시에 항해기는 다음의 기능을 수행한다.

1. 항해기가 변환기 선택 라인을 계속해서 모니터한다. 만약, 선택 라인 신호가 낮아서 사용자가 전원을 차단하였음을 나타낸다면, 또는 튜너 또는 테이프 플레이어를 듣고 있다면, 항해기는 정지하며 스피치 입력 또는 스피치 출력 어느 것도 하지 않을 것이다. 만약 신호가 높게되며, 스피치 입력 및 출력이 일어나도록 허용할 것이다.

2. 항해기는 계속해서 디지탈 오디오 출력신호를 듣게될 것이다. 항해기가 한 항해기 디스크에 독특한 자료 패턴에 의해 식별되는 일련의 유효 섹터들을 탐지하는때, 사용자가 항해 디스크로 스위치 하였음을 알게되며, 따라서 CD 플레이어로 부터 항해기의 스피치출력 회로로 오디오 소스를 변경시키는 릴레이 K1 을 폐쇄시킨다. 만약 항해기가 순차적인 일련의 유효 섹터들을 잃으면 사용자가 뮤직 디스크로 다시 스위치 하였음을 알게되며 따라서, 좌측과 우측 채널 오디오 뮤직 신호를 제어유닛으로 연결시키어 사용자가 다시한번 콤팩트 디스크 뮤직을 듣도록 하는 릴레이 K1 을 개방시킨다.

3. 만약 항해 디스크가 재생을 위해 장착되고, 항해기가 디스크로 부터 자료를 판독할 필요가 있다면, 릴레이 K2 를 폐쇄하여 변환기를 제어하며 변환기가 제어기를 대신해서 항해기로 부터 자료와 클럭 신호를 얻도록 한다. 이같은 경우에, 항해기는 변환기가 디스크를 스위치하게하며 레이저 헤드를 디스크상의 특정 위치로 위치하게 하여 항해를 위해 필요한 특정 파일이 광학적 디스크로 부터 판독될 수 있도록 한다.

4. 항해기(안내기)를 깨우기 위해, 사용자는 항해기라는 단어를 말해야 한다. 항해기는 항해하기를 원합니까?라하는 계수화 스피치를 포함하는 광학적 디스크로 부터 자료 파일을 판독한다. 이같은 자료파일이 항해기의 디지탈 신호 처리기에 의해 아날로그 스피치 신호로 변환되며 릴레이 K1 을 통해서 제어 유닛으로 보내진다. 사용자는 스피커로 부터 항해 하기를 원합니까?를 듣는다. 그는 항해기의 마이크로폰으로 예라고 하므로써 응답할 수 있다. 이 경우, 항해기는 항해 처리를 위해 필요로하는 메모리내로 파일을 계속해서 적재한다. 만약 아니오라고 말하면, 항해기는 릴레이 K1을 개방하여 변환기 제어를 포기하고 동면(정지상태)으로 들어간다.

5. 항해기가 경로를 계산하고 이를 메모리내에 저장한 뒤에는, 광 디스크를 더 이상 판독할 필요가 없다. 다음에 사용자는 희망한다면 뮤직 디스크로 스위치시킬 수 있다. 다음에는 뮤직 또는 항해기라고 말을 하므로써 콤팩트 디스크 뮤직을 듣거나 구동 지시를 얻도록 토글할 수 있다. 항해기가 뮤직이라는 단어를 들으면, 릴레이 K1을 개방하여 콤팩트 디스크 뮤직을 들을 수 있도록 한다.

항해기가 호환될 수 있도록 하기 위해 단지 최소의 수정만을 필요로 하는 다른 시스템이 있을 수 있다. 한가지 그와같은 시스템은 다음과 같이 수정될 수 있는 JUC KD-MK70 변환기와 DS-TR75 제어수신기이다.

1. 디지탈 오디오 신호는 동축 케이블을 통해서 항해기로 보내진다.

2. 새로운 명령이 항해기가 1/75 초의 정확도로 디스크상의 어떤 절대적인 재생 시간으로 레이저 헤드의 위치를 정하도록 하는 변환기내로 프로그램된다.

다른 제어기/항해기/변환기 구성이 사용될 수 있기도 하다. 어떤 시스템에서는 항해기가 버스에 종속(slave)하도록 남아있으며 제어유닛이 레이저 헤드의 위치를 정하는 명령을 변환기로 발생시키는 것이 바람직할 수 있다. 이는 변환기 뿐 아니라 제어유닛을 재 프로그램할 것을 필요로 하지만 몇 개의 가시적 피이드백을 사용자에게 제공하기 위해 정면 패널 표시기 상에서 제어유닛이 취하는 작용을 표시할 수 있도록 할 수 있다. 이같은 실행은 성공적으로 필드(field) 테스트를 수행하고 있는 Alpine 유닛(TDA-7537 또는 TDA-7539 헤드유닛 및 CHA-5605 변환기)으로 실행된다.

또한 항해기의 계기판에 콤팩트 디스크가 설치되도록 함이 가능하다. 이들 유닛은 항해 또는 뮤직중 어느 하나에 대하여 사용될 수 있으나 모두에 대하여 사용될 수 없는 단일 CD 만을 수신한다. 이들 유닛은 사용자가 뮤직을 재생하거나 항해하기 위해 뮤직 디스크를 이젝트하기 위해 항해기 디스크를 수동을 이젝트해야 하기 때문에 능력이 다양하지 못하다. 그러나, 가격이 수백 달러가 싸기 때문에, 상품성은 있는 것이다. 오디오 항해기를 수용하기 위해서는 상기 항해기로 (1) 디지탈 오디오 출력, (2) 레이저 헤드 위치 제어수단 그리고 (3) 뮤직을 스피치 출력으로 대체시키는 수단을 공급할 것이 필요할 뿐이다. Kenwood 유닛(KDC-8003)은 이와같이 수정되었으며, 필드 테스트에서 성공적으로 실행된다.

테스트된 또다른 유닛은 수정된 에클립스 ECD-412 유닛이다.

도 12 는 CD 오디오 변환기, 항해기 및 콤팩트 디스크 제어기를 사용하는 항해 시스템의 세부사항을 도시한 것이다. 변환기(대개는 자동차의 트렁크내에 저장된)에서, 레이저 픽업(33)의 수직 포커스(focus) 서보 시스템(31)에 의해 수행되며, 레이저 헤드의 수평 제어는 트랙 제어 처리기(32)에 의해 수행된다. 신호 처리기(34)는 레이저 헤드로 부터의 신호를 복조하고 오류에 대하여 이를 교정하기 위해 제공된다. RAM(36)은 시호 처리기에 의해 사용되어 오류교정 방법의 일부로서 신호를 디-인터리브(de-interleave)하도록 한다. 뮤직은 직렬의 디지탈/아날로그 변환기(35)와 출력 증폭기(37) 수단에 의해 발생된다. 신호 처리기(34)로 부터 이용될 수 있는 한 신호가 디지탈 오디오 출력이다. 이 신호는 디지탈 오디오 출력을 위한 CP-340 스탠다드에 따라 포맷된다.

항해기에서, 항해 제어 처리기(39)가 CP-340 수신기(도시되지 않음)에 의해 디지탈 오디오 신호를 입력시키며 유효한 검사합계를 갖는 순차적인 섹터에 대하여 상기 신호를 검사한다. 상기 신호가 발견되면 항해제어 처리기가 오디오 제어 릴레이(42)를 폐쇄시키어 변환기로 부터의 뮤직을 압축된 형태로 콤팩트 디스크상에 저장된 그리고 디지탈 신호 처리기(40)에 의해 재발생된 스피치로 대치시키도록 한다. 또한 제어 처리기는 버스 제어 릴레이(38)를 폐쇄하여 대개 CD 제어기로 부터의 버스 명령을 그 자신의 버스 제어명령으로 대체시키도록 한다. 따라서, 항해 제어 처리기는 콤팩트 디스크상의 어떤 특정 위치로 변환기에 명령할 수 있는 능력을 가져서 디스크상에 저장된 특정 자료 파일을 판독하도록 한다. 상기의 마이크로폰 입력은 디지탈 신호 처리기(42)가 항해 처리기의 제어를 위해 사용자에 의해 제공된 명령을 인식할 수 있도록 한다. 일단 항해 처리가가 경로를 계산하고 그 경로를 설명하기 위해 상기 경로와 관련된 스피치 자료를 저장하기만하면, 항해처리기는 더이상 콤팩트 디스크를 필요로 하지 않는다. 이는 마이크로폰(41)을 통해서 사용자가 음성 제어에 의해서 뮤직과 항해 스피치 출력사이에서 스위치되도록 한다. 항해기는 사용자가 동시에 항해를 하면서 뮤직 콤팩트 디스크를 청취하기를 원하는 지를 탐지하기 위해 트레인된 단어 뮤직을 현재 사용한다. 항해기는 변환기 선택 라인을 모니터하여 사용자가 제어기를 차단하였는지 또는 튜너나 테이프 플레이어로 스위치하였는지를 파악하도록 한다. 만약 사용자가 파악하였다면, 사용자가 스피치 출력을 들을 수 없으며 따라서 항해기로 말을 하여서는 않되므로 항해기가 모든 음성인식과 스피치 출력을 삭제한다.

자동차의 계기판내에 장착될 수 있는 CD 제어기에서, 사용자는 뮤직과 항해 기능을 제어하기 위해 정면 패널(45)상의 버튼을 누를 수 있다. 상기 버튼 작동은 마이크로프로세서(44)에 의해 탐지된다. 사용자는 오디오 선택(47)을 통해 테이프 유닛(46)내 내장 또는 AM/FM 튜너(48) 또는 CD 플레이어내 내장으로 부터의 뮤직 소스를 선택할 수 있다. 만약 콤팩트 디스크가 뮤직 소스로서 선택된다면, 사용자는 다른 버튼을 누를 수 있어서 버스 명령(43)을 통해 플레이어에 명령하여 항해 디스크를 선택하도록 하거나 변환기내에 저장된 한 뮤직 디스크를 선택하도록 할 수 있다. 사용자는 또한 콤팩트 디스크상의 특정 음악으로 건너뛰기 위해 버튼을 사용할 수도 있다. 이들 버스 명령들은 헤드 위치정하기를 위해 자신의 명령을 삽입시킬 수 있는 항해 제어 처리기(39) 및 버스 제어 릴레이(38)에 의해 인터셉트 된다.

Claims

지도 자료 및 항해 정보를 담고 있는 데이터 베이스를 저장하기 위한 자료 저장 수단,

시스템을 제어하고 상기 데이터 베이스와 협력하여 경로 선택을 실시하기 위해 소프트웨어를 저장하기 위한 수단, 그리고

소프트웨어의 제어하에서 항해 시스템을 동작시키기 위해 연결된 항해기 처리기를 포함하는 항해 시스템에서,

상기 자료 저장 수단이 한 판독 헤드 그리고 상기 처리기로 부터의 위치 정함 신호에 응답해서 상기 판독헤드의 위치를 정하기 위한 수단을 가지는 한 오디오 CD 플레이어를 포함하고,

한 CD가 오디오 포맷으로 상기 데이터 베이스를 저장하며,

상기 CD가 상기 플레이어에 의해 재생될 수 있음을 특징으로 하는 자료저장을 위해 오디오 CD 플레이어를 사용하는 차량 항해 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 판독 헤드의 위치를 정하기 위한 상기 수단이 CD 플레이어 처리기 그리고 상기 항해기 처리기로 부터 위치정함 신호를 수신하기 위해 상기 CD 플레이어 처리기에 연결된 한 직렬 버스를 포함함을 특징으로 하는 차량 항해 시스템.
제 2 하에 있어서, 상기 CD 플레이어 처리기가 상기 항해기 처리기로 부터의 신호에 의해 상기 판독 헤드의 위치가 정해지도록 프로그램됨을 특징으로 하는 차량 항해 시스템.
제 3 항에 있어서, 상기 CD가 소프트웨어를 저장하기 위한 상기 수단을 더욱더 구성함을 특징으로 하는 차량 항해 시스템.
제 4 항에 있어서, 음성 신호의 제어하에 가청의 진술을 발생시키기 위한 수단을 더욱더 포함하며, 상기 CD가 음성신호를 더욱더 저장함을 특징으로 하는 차량 항해 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 CD가 상기 소프트웨어를 저장하기 위한 수단을 더욱더 구성함을 특징으로 하는 차량 항해 시스템.
제 1 항에 있어서, 음성신호의 제어하에 가청의 진술을 발생시키기 위한 수단을 더욱더 포함하며,

상기 CD가 음성신호를 더욱더 저장함을 특징으로 하는 차량 항해 시스템.
지도 자료 및 항해 정보를 담고 있는 데이터 베이스를 저장하기 위한 자료 저장 수단,

시스템을 제어하고 상기 데이터 베이스와 협력하여 경로 선택을 실시하기 위해 소프트웨어를 저장하기 위한 저장매체, 그리고

소프트웨어의 제어하에서 항해 시스템을 동작시키기 위해 연결된 항해기 처리기를 포함하는 항해 시스템에서,

상기 자료 저장 수단이 한 판독 헤드 그리고 상기 처리기로 부터의 위치 정함 신호에 응답해서 상기 판독헤드의 위치를 정하기 위한 수단을 가지는 한 오디오 CD 플레이어를 포함하고,

한 CD가 오디오 포맷으로 상기 데이터 베이스를 저장하며,

상기 CD가 상기 플레이어에 의해 재생될 수 있음을 특징으로 하는 자료저장을 위해 오디오 CD 플레이어를 사용하는 차량 항해 시스템.