[发明专利]使用三维模型计算导航路线

说明书

技术领域

本发明涉及在导航设备中计算路线的方法。

背景技术

常规的导航系统基于地理数据并基于诸如行驶距离、行驶时间、交通信息和成本等的数据，确定用于将使用者从当前地点引导到期望地点的路线。常规导航系统中的一些可将使用者引导到停车位。

然而，常规的导航系统在计算路线时不考虑难以处理的状况。例如，当在路线上被引导的车辆驾驶员想要左转或右转弯时，沿路的植物和建筑物可能导致视野较差。可以期望计算出避开具有例如较差视野的交叉路口的路线，或者向驾驶员部署警告，使其在该路线上的这个路段更加小心。另一个难以处理的状况的示例是，车辆内部的热度可给车辆驾驶员带来压力。由于使用空调增加了车辆的功率消耗，并且降低了车辆内空气的湿度，所以驾驶员可能优选有遮阴的路线，而不是使用空调。当已经到达期望地点时，使用者可能为车辆优选有遮阴的停车场。常规的导航系统不考虑使用者对于没有压力的路线以及对于安全的停车地点的优选。

因此，本发明的目标是，提供用于在导航系统中确定路线的方法，避免在驾驶中的路线上，和/或在停放车辆的地点处，遇到难以处理的状况，从而增强使用者和使用者的车辆的安全性。

发明内容

以上提及的目标，通过依据权利要求1所述的用于在导航系统中确定路线的方法来实现，该方法包括以下步骤：

提供代表地形环境的三维环境模型数据；以及

基于该三维环境模型数据确定路线。

导航系统包括，例如，导航设备和基站，其中，导航设备是被安装在车辆中的导航设备、移动导航设备、移动电话、个人数字助理(PDA)、便携式终端，和家用计算机中的一种。导航系统可包括具有数据库的单元和用于获取定位数据以在地图数据库中定位街道上的导航系统的使用者的全球定位系统(GPS)导航设备。导航系统的接收单元可接收来自卫星的信号，并确定该信号的中转(transit)时间。基于该信号中转时间，确定导航系统的使用者的当前位置。使用者的当前位置还可通过确定导航设备的加速度和速率来确定。使用数据库，导航设备能够计算到达另一个地点的路线，并据此引导使用者。数据库可位于远离该导航设备处。

三维环境模型数据被用于再生地形环境的数字三维模型。术语“地形环境”通常是指地面和其上的所有对象，尤其还指地理区域或景观、城区、城市、村庄、空旷地和道路间隔。数字三维模型表示出地面和在其上的所有对象。例如，将道路、街道、建筑物、植物、桥梁、阶梯(stairway)、河流和滨岸再生为在三维环境模型中的三维对象。三维环境模型数据包括表示数字高度信息和地形海拔(例如，高山)的数据。三维环境模型可以是动态的模型。术语“动态的”表示该三维环境模型是依据缩放等级来再生的。不同的缩放等级可对应于三维环境模型数据的不同分辨率。例如，具有高分辨率的三维环境模型甚至表示出建筑物和树木，而低分辨率仅能够表示出山坡和高山。

基于三维环境模型数据确定从当前位置到期望位置的路线，意味着通过在导航算法中使用关于地形环境的三维信息，以数学方式计算路线。对路线的计算可基于成本函数和取决于三维环境模型数据的成本值(细节见下文)。原则上，在路线计算中对成本函数的利用对于本领域技术人员是已知的。

在导航系统中对优化路线的计算可通过迪杰斯特拉(Dijkstra)算法，尤其是A*-算法来执行。通过将已知的道路路段合并到一条主要路段中，算法的运行时间可更为高效。然后，在这些算法中可考虑用该主要路段代替许多已知的更小的道路路段。依据由导航系统的使用者选择的特定准则，可基于三维环境模型数据来确定路线。在导航系统中的路线计算通常是基于通过使用成本值对道路路段和交叉路口进行加权。基于三维环境模型数据，这些成本值可依据用户的准则进行定义和修改。例如，用户优选迅速地到达目的地，同时应该避开在海拔上具有较大差异的道路路段。对于每一个道路路段，可确定出海拔差。与该道路路段的海拔差成正比的(附加)成本值可被分配给每一个道路路段。基于通过将相应的行驶时间的成本值和与海拔差成正比的附加成本值求和所确定的总成本值，可计算出该路线。

通过使用由三维环境模型数据提供的关于地形环境的三维信息，确定了优化的路线，其避开了由在不同道路路段处海拔差异较大导致的对于使用者难以处理的状况。例如，对于在高山地区的卡车或者拖挂车(camper)来说，这是具有优势的。对于使用者及其车辆来说，达到了增强的安全性。