TW201333428A - 可彈性調整路徑規劃之導航方法及其裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係一種可彈性調整路徑規劃之導航方法及其裝置，該方法係應用於一導航裝置上，該導航裝置會先透過衛星定位模組，取得當前的車輛位置和車速，嗣，其會自一地圖資料庫中讀取對應的地圖，並將鄰近車輛位置的範圍，設為特定區域範圍後，再自一交通號誌資料庫中讀取該特定區域範圍中，所有交通號誌的相關號誌特徵(如：號誌變換時間)，又，導航裝置會規劃出複數條行車路徑，並依據當前車速及交通號誌的相關號誌特徵，分別計算各該行車路徑的總行車時間，最後，自該等行車路徑中，選擇總行車時間最短的行車路徑作為最佳的導航路線。如此，導航裝置便能事先判斷出路途上的紅綠燈或平交道指示燈的狀態，而適時地調整導航路徑。

Description

可彈性調整路徑規劃之導航方法及其裝置

本發明係關於導航方法及其裝置，尤指一種能針對車輛行進過程中，所會遇到之交通號誌的狀態，進行評估，並適時將導航路徑調整為最短行車時間的導航方法與包括前述導航方法的導航裝置。

自1994年美國政府建構完成全球衛星定位系統(Global Positioning System，簡稱GPS)後，由於GPS幾乎涵蓋了全球地區，且具有準確的定位、測速與高精度的時間標準等特性，因此，能夠滿足全球任何地方的使用者，對於連續定位三維位置、三維運動與時間的需求，時至今日，GPS已成為汽車導航裝置或行人導航裝置中最廣為應用的系統。而隨著網路技術的高度發展，與電子產業的精進，應用GPS的導航系統已非純粹僅設置於導航裝置上，而能夠應用於筆記型電腦、行動電話、個人數位助理(PDA)...等多款電子產品上，故，為能爭食相關導航系統的市場大餅，各家業者莫不努力針對原有導航系統的操作方式、顯示介面或運算方法進行改良研發，以期在市場中佔有一席之地。

查，使用者對於導航系統最關注之功能，即是導航系統能否在出發地與目的地之間，規劃出一條最佳路徑，以供使用者能快速且無障礙地到達目的地，一般言，目前導航系統所規劃之最佳路徑的方法，通常是兩地(即出發地與目的地)之間的行駛最短距離，意即，導航系統會根據兩地間可行駛的道路(如：省道、高速公路、橋樑...等)，規劃出一條距離最短的路徑，例如：Dijkstra算法(單源最短路徑)、Floyd-Warshall算法...等，然而，由於部份道路的行駛速度會有限制，例如：市區的最高速限為50公里/小時、高架道路的最高速限為60公里/小時、高速公路的最高速限為110公里/小時...等，因此，受到行車速限的影響，距離最短的路徑並不一定是最佳路徑，甚至可能會花費較多的行車時間，不符合使用者的需求，故，有業者為能解決前述問題，乃特別考量各個路段的最高行車速限或平均行車速限，設計出一種能計算行車時間的導航方法，且能將行車時間最短的路徑作為最佳路徑，例如：當導航系統計算出有複數條路徑能到達目的地時，若途中會經過快速道路或高架道路等具有較高行車速限的道路時，則導航系統會引導車輛行走前述道路，以縮短行車時間。

承上，雖然將道路的行車速限作為計算最佳路徑的條件之一，理論上能供車輛保持較高的車速，以快速地抵達目的地，但實際上，由於多數的道路上均設有交通號誌(如：紅綠燈、平交道指示燈...等)，使得車輛不得不在紅燈或火車經過時暫停下來，而延長了行車時間，此外，部份路段因車輛流量大，導致其紅綠燈的數目不僅較多，甚至紅燈時間亦會較長(如：99秒)，造成車輛的行車時間大幅增加，而在遇到前述的情況時，導航裝置並不會重新規劃行車路線，令使用者僅能枯等交通號誌的狀態改變，進而降低了導航系統所能帶來的便利性。故，如何針對前述的缺點，設計出一種嶄新的導航方法，而能在行車的過程中，彈性地規劃出一條最佳路徑，並確實地縮減車輛的行車時間，即成為現今眾多相關業者亟思解決的一大課題。

有鑑於習知的導航方法(如：兩地間的最短距離、兩地間的平均/最高速限)仍會與實際上的行車時間有所誤差，且在行車過程中，並不會適時地調整路徑，因此，發明人經過長久努力研究與實驗，終於開發設計出本發明之一種可彈性調整路徑規劃之導航方法及其裝置，以期藉由本發明之問世，能提供一種更為便利的導航方法，進而能有效解決前述之問題。

本發明之一目的，係提供一種可彈性調整路徑規劃之導航方法，主要能根據車輛行經的路途中，各種交通號誌的即時狀態，而適當地調整導航路徑，以縮短車輛到達目的地的行車時間，該方法係應用於一導航裝置上，首先，導航裝置會透過自身的衛星定位模組(如：GPS)，取得當前車輛的位置與車速，嗣，其會從一地圖資料庫中，讀取當前位置的地圖，並將距離當前位置之一預定距離的範圍，設為特定區域範圍後，再由一交通號誌資料庫中讀取該特定區域範圍中，所有對應的交通號誌訊息，並根據當前的車速行駛至各個交通號誌時，各個交通號誌的對應狀態(如：紅燈、綠燈)，規劃出一條總行車時間最短的行車路徑，如此，使用者在駕駛的過程中，便能順利地避開紅燈或火車經過的路段，大幅縮短使用者於開車上的總行車時間。

本發明之另一目的，係提供一種可彈性調整路徑規劃之導航裝置，該導航裝置包括一衛星定位模組、一顯示幕、一儲存單元與一中央處理單元，其中該中央處理單元分別與衛星定位模組、顯示幕及儲存單元相連接，以能接收衛星定位模組及儲存單元傳來的訊息，與傳送訊息至衛星定位模組、顯示幕及儲存單元，另，該衛星定位模組能取得當前的位置資訊和車速資訊，該儲存單元則儲存有地圖資料庫及交通號誌資料庫，該中央處理單元能夠執行前述之導航方法，令使用者能藉由該導行裝置，而選擇總行車時間最短的行車路徑。

為便　貴審查委員能對本發明目的、技術特徵及其功效，做更進一步之認識與瞭解，茲舉實施例配合圖式，詳細說明如下：

發明人在長期研發及設計中，發現習知的導航方法均無法在行車的過程中，根據實際的交通號誌狀態，而適當地調整導航路線，造成使用者在行經具有多個交通號誌的路段時，可能會因交通號誌的阻擋而延長了行車時間。由於，交通號誌的狀態變化，通常是政府相關部門制定變換時間的資料表後，再由電腦依據對應的資料表自動控制變換狀態，有鑑於此，發明人乃根據前述的既有資料，思及出一種能夠依照交通號誌的狀態變化，而彈性地調整導航路線的方法。

請參閱第1圖所示，本發明之可彈性調整路徑規劃之導航方法及其裝置，係應用於一導航裝置1上，在本發明之一較佳實施例中，該導航裝置1設有一中央處理單元10、一衛星定位模組12(如：全球定位系統(Global Positioning System)、格洛納斯系統(GLONASS)、北斗導航系統...等)、一顯示幕14、一儲存單元16及一輸入單元18，其中本發明之第1圖雖繪製出顯示幕14與輸入單元18，但僅為方便說明，在實際生產上，業者能將該輸入單元18設計為按鍵，而分別設有顯示幕14與輸入單元18，或者，業者亦能夠使用觸控螢幕，而將顯示幕14與輸入單元18結合為一體，合先陳明。復請參閱第1圖所示，該中央處理單元10分別連接至該衛星定位模組12、顯示幕14、儲存單元16及輸入單元18，以能傳送訊息至衛星定位模組12、顯示幕14與儲存單元16，或接收衛星定位模組12、儲存單元16與輸入單元18傳來的訊息，使得該導航裝置1能正常運行各種功能。

承上，復請參閱第1圖所示，該儲存單元16儲存有一地圖資料庫161及一交通號誌資料庫163，其中該地圖資料庫161包含有複數張地圖1611，每張地圖分別記載有特定城市(如：台北市、台中市)或特定區域(如：美國、日本)的道路特徵，例如：道路的位置或長度、單/雙向道、道路類型(高架道路、快速道路、省道...等)，又，該交通號誌資料庫163包含複數個交通號誌訊息1631，且每一交通號誌訊息1631分別對應一交通號誌(如：紅綠燈、平交道指示燈)的號誌特徵，例如：交通號誌的座落位置、狀態變化內容(如：紅燈、黃燈、綠燈)與更換狀態時間...等，其中該狀態變化內容包括至少一停留狀態(如：紅燈)，並對應至一更換狀態時間，舉例而言，A交通號誌訊息1631的內容能包括：A紅綠燈位在X路段，其會在時間T1~Tn依序變換為紅燈、黃燈、綠燈...等，其中紅燈為停留狀態，由紅燈變換為綠燈所需的時間，即為其對應之更換狀態時間，惟，在此特別一提者，前述之道路特徵與號誌特徵的內容僅是本發明之一實施例內容，但非僅限於前述內容，業者能夠在道路特徵中增加道路上所具有之交通號誌及其代碼，而在號誌特徵中增加交通號誌的代碼，與省略交通號誌的座落位置，合先敘明。

又，復請參閱第1圖所示，當使用者預計前往甲地時，其能夠啟動該導航裝置1，並透過該輸入單元18輸入甲地的地理資訊，例如地名或地址，其中該地理資訊會對應至一地理位置，嗣，該中央處理單元10在接收到該輸入單元18傳來之對應甲地之地理位置的地理資訊後，便會藉由衛星定位模組12取得車輛的當前位置資訊，同時，尚會依據甲地的地理位置而自地圖資料庫161中讀取對應的地圖1611，嗣，該中央處理單元10便會在當前位置與甲地之間，規劃出一條最佳路徑，並顯示於顯示幕14上，以引導使用者遵行該最佳路徑前往甲地，之後，當使用者開始行駛車輛時，該中央處理單元10便會開始執行本發明之導航方法如下，請參閱第2圖所示：(201)透過衛星定位模組12取得車輛的位置資訊和車速資訊；(202)自該地圖資料庫161中讀取對應當前的位置資訊之地圖1611及該地圖1611所對應之道路特徵；(203)將與當前的位置資訊相距一預定距離的範圍，設為特定區域範圍；(204)自該交通號誌資料庫163中讀取該特定區域範圍中，所有對應的交通號誌訊息1631；(205)根據當前的位置資訊、特定區域範圍與對應地圖1611的道路特徵，規劃出複數條行車路徑；(206)依據當前車速及各該行車路徑所對應之交通號誌訊息1631內的號誌特徵，分別計算各該行車路徑的總行車時間；及(207)自該等行車路徑中，選擇總行車時間最短的行車路徑，並顯示於該顯示幕14上。

為能詳細說明前述導航方法的每一個步驟，復請參閱第1及2圖所示，首先，中央處理單元10會先透過該衛星定位模組12持續接收衛星訊號，並讀取衛星訊號的內容，例如：車輛的經、緯度與高度數據，及車輛當下的行駛速度，而取得車輛當前的位置資訊和車速資訊(步驟(201))，又，若中央處理單元10所接收到之位置資訊為經度L1，緯度L2，高度L3，且前述的位置資訊係為台北市承德路一段，則中央處理單元10會自地圖資料庫161中讀取對應的地圖1611及其對應之道路特徵(步驟(202))，並在顯示幕14上顯示出來，令使用者能查看到鄰近台北市承德路一段的地圖1611，且得知即將行經的交叉路口或巷弄，如此，使用者在經過交叉路口時，便能提早減速通行，或是因導航指示需轉彎而提早行駛至外線車道。

另，復請參閱第1及2圖所示，中央處理單元10在讀取對應當前的位置資訊之地圖1611後，會將將與車輛當前的所在位置相距一預定距離的範圍，設為特定區域範圍(步驟(203))，例如：以車輛當下的所在位置作為圓心，以一預定距離作為半徑，如：500公尺，使得鄰近該車輛位置距離500公尺的範圍，被設為一個特定區域範圍，嗣，該中央處理單元10會自該交通號誌資料庫163中，讀取該特定區域範圍中所有對應的交通號誌訊息1631(步驟(204))，如此，該中央處理單元10便能夠得知該特定區域範圍之各個路段上的交通號誌之號誌特徵，例如：交通號誌的座落位置及在後續時間(如：T1~Tn)中之狀態變化(如：紅燈、黃燈、綠燈...等)，同時，前述之狀態變化內容能夠包括至少一停留狀態(如：紅燈)，又，該中央處理單元10會根據車輛當前的所在位置、特定區域範圍及對應地圖1611之道路特徵等內容，規劃出複數條行車路徑(步驟(205))，如第3A~3C圖所示，假設中央處理單元10已規劃出R1、R2、R3等三條路線，其中第3A圖中，R1的行車時間為10分鐘(即以R1的路徑長度除以當前車速)，且會經過8個交通號誌；第3B圖中，R2的行車時間為13分鐘，且會經過13個交通號誌；第3C圖中，R3的行車時間為8分鐘，且會經過6個交通號誌，然後，中央處理單元10會計算以當前車速分別行駛R1、R2與R3等路線，途經每個交通號誌時，各個交通號誌的狀態為何？若R1會受到1個交通號誌之阻礙(如：紅燈)，且其對應的更換狀態時間為60秒，即當車輛行駛至停留狀態的交通號誌時，停留時間為60秒，則可得出一號誌阻礙時間為60秒；R2不會受到交通號誌之阻礙；R3則會受到3個交通號誌之阻礙，且每個停留狀態的交通號誌所對應之更換狀態時間為80秒，即停留時間為80秒，則可得出一號誌阻礙時間為240秒；如此可知，R1的總行車時間即為行車時間10分鐘加上號誌阻礙時間60秒，而約為11分鐘，同理，R2的總行車時間約為13分鐘，R3的總行車時間約為12分鐘(步驟(206))；意即，R1的總行車時間最短，則中央處理單元10便會選擇R1作為最佳行車路徑，並顯示於該顯示幕14上(步驟(207))，以引導使用者行駛R1的行車路徑。

在此特別一提者，復請參閱第1圖所示，前述之停留時間，也可以是車輛行駛至停留狀態的交通號誌時，各個交通號誌所對應的剩餘停留時間，例如：交通號誌於紅燈時，其更換狀態時間為90秒，但車輛行駛至該交通號誌的位置後，若該交通號誌更換為紅燈後已過30秒，則車輛僅需停留60秒的剩餘停留時間。此外，前述的計算方式僅為方便說明，實際上，當車輛由怠速提高至較高車速時，亦會延長行車時間，因此，車輛遇到愈多的交通號誌阻礙時，總行車時間便會大幅增加，而透過本發明之方法，導航裝置1便能事先得知車輛在經過路途上之各個交通號誌(紅綠燈、平交道指示燈)時，該等交通號誌的即時狀態，以判斷是否會增加車輛的行車時間？若會，則能夠調整導航路線，並選擇總行車時間最短的行車路徑，令使用者能避開紅燈或火車經過的路段，大幅縮短使用者於開車上的總行車時間。

此外，前述實施例中，復請參閱第1圖所示，使用者在啟動導航裝置1時，導航裝置1會先規劃出一條最佳路徑，其中該最佳路徑的規劃方式，包括使用兩地之間的行駛最短距離，或是根據道路的行車速限計算得出，或者直接使用本發明之方法(即根據交通號誌的狀態變化)，但無論導航裝置1一開始規劃最佳路徑的方式為何，本發明之導航方法均能夠在車輛行駛的過程中，使導航裝置1能依序執行前述步驟(201)~(207)，以根據車輛行駛路程上所會經過之交通號誌的狀態變化，彈性地調整行車路徑，並選擇總行車時間最短的路徑作為導航路線。

按，以上所述，僅係本發明之較佳實施例，惟，本發明所主張之權利範圍，並不侷限於此，按凡熟悉該項技藝人士，依據本發明所揭露之技術內容，可輕易思及之等效變化，均應屬不脫離本發明之保護範疇。

1．．．導航裝置

10．．．中央處理單元

12．．．衛星定位模組

14．．．顯示幕

16．．．儲存單元

161．．．地圖資料庫

1611．．．地圖

163．．．交通號誌資料庫

1631．．．交通號誌訊息

18．．．輸入單元

第1圖係本發明之導航裝置的硬體方塊圖；

第2圖係本發明之導航方法的流程圖；

第3A圖係R1的導航路線示意圖；

第3B圖係R2的導航路線示意圖；及

第3C圖係R3的導航路線示意圖。

Claims (10)

1. 一種可彈性調整路徑規劃之導航方法，係應用於一導航裝置上，該導航裝置包括一中央處理單元、一衛星定位模組、一顯示幕及一儲存單元，其中該中央處理單元分別連接至該衛星定位模組、該顯示幕及該儲存單元，且該儲存單元儲存有一地圖資料庫及一交通號誌資料庫，該地圖資料庫包括複數張地圖及對應之道路特徵，該交通號誌資料庫包括複數個交通號誌訊息，且各該交通號誌訊息分別對應一交通號誌的號誌特徵，該方法係使該中央處理單元執行下列步驟：透過該衛星定位模組，取得當前的位置資訊和車速資訊；自該地圖資料庫中讀取對應當前的位置資訊之地圖及該地圖對應之道路特徵；將與當前的位置資訊相距一預定距離的範圍，設為特定區域範圍；自該交通號誌資料庫中讀取該特定區域範圍中，所有對應的交通號誌訊息；根據當前的位置資訊、特定區域範圍與地圖對應之道路特徵，規劃出複數條行車路徑；依據當前的車速資訊及交通號誌訊息對應之該號誌特徵，分別計算各該行車路徑的總行車時間；及自該複數條行車路徑中，選擇總行車時間最短的行車路徑，並顯示於該顯示幕上。
2. 如請求項1所述之導航方法，其中該道路特徵包括道路的位置、長度、單/雙向道與道路類型。
3. 如請求項2所述之導航方法，其中該號誌特徵包括交通號誌的座落位置、狀態變化內容與更換狀態時間。
4. 如請求項3所述之導航方法，其中該狀態變化內容包括至少一停留狀態，且該更換狀態時間包括一停留時間，該停留時間係對應於該停留狀態。
5. 如請求項4所述之導航方法，其中該中央處理單元在計算各該行車路徑的總行車時間，包括下列步驟：依據各該行車路徑於特定區域範圍的路徑長度，除以當前的車速資訊，以計算出一行車時間；根據當前的車速資訊於對應之各該行車路徑中，分別經過各該交通號誌時，各該交通號誌為停留狀態的所有交通號誌，及處於停留狀態之各該交通號誌所對應之一停留時間，分別計算出一號誌阻礙時間；以及依據各該行車時間及其對應之各該號誌阻礙時間的總和，計算出各該總行車時間。
6. 如請求項1所述之導航方法，其中該導航裝置尚包括一輸入單元，該導航方法係使該中央處理單元尚執行下列步驟：透過該輸入單元接收一地理資訊，且該地理資訊對應於一地理位置；及透過該衛星定位模組取得當前的位置資訊，且透過該地理資訊讀取該地圖資料庫中對應的地圖，並在當前位置與該地理資訊所對應之該地理位置之間，規劃出一條初始路徑，並顯示於顯示幕上。
7. 一種導航裝置，包括：一衛星定位模組，用以取得當前的位置資訊和車速資訊；一顯示幕；一儲存單元，用以儲存一地圖資料庫及一交通號誌資料庫，該地圖資料庫包括複數張地圖及對應之道路特徵，該交通號誌資料庫包括複數個交通號誌訊息，且各該交通號誌訊息分別對應一交通號誌的號誌特徵；及一中央處理單元，分別連接至該衛星定位模組、該顯示幕及該儲存單元，該中央處理單元係將與當前的位置資訊相距一預定距離的範圍，設為特定區域範圍，且自該交通號誌資料庫讀取該特定區域範圍內所有對應的交通號誌訊息，並根據當前的位置資訊、特定區域範圍與地圖對應之道路特徵，規劃出複數條行車路徑，並依據當前的車速資訊及交通號誌訊息對應之該號誌特徵，分別計算各該行車路徑的總行車時間，再自該複數條行車路徑中，選擇總行車時間最短的行車路徑，並顯示於該顯示幕上。
8. 如請求項7所述之導航裝置，其中該道路特徵包括道路的位置、長度、單/雙向道與道路類型。
9. 如請求項8所述之導航裝置，其中該號誌特徵包括交通號誌的座落位置、狀態變化內容與更換狀態時間。
10. 如請求項7所述之導航裝置，尚包括：一輸入單元，係與該中央處理單元相連接，用以接收一地理資訊且傳送予該中央處理單元，該地理資訊係對應一地理位置，其中該中央處理單元係透過該衛星定位模組取得當前的位置資訊，且依據該地理資訊讀取該地圖資料庫中對應的地圖，並在當前位置與該地理資訊所對應之該地理位置之間，規劃出一條初始路徑，並顯示於顯示幕上。