[发明专利]导航装置、确定高度坐标的方法和生成数据库的方法

说明书

技术领域

本发明涉及导航装置中与高度信息的应用相关联的方法和装置。本发明尤其涉及导航装置、确定高度坐标的方法和生成数据的方法。本发明尤其涉及可用于将三维地形可视化的这种装置和方法，该三维地形包括定位在其上的地图特征。

背景技术

导航装置中日益广泛地使用了地形高度信息。在其中可能使用这样的高度信息的一个示范性领域是对三维地图的输出。可使用光学输出单元来输出电子地图。由于电子地图可以在较小的和/或便携的装置的屏幕上显示，所以它们具有多用途和紧凑的优点。三维(3D)地图，即，直观性的表达，对于使用者可能特别有价值，这归功于它们的识别质量较高。即，与传统的二维表达相比，在输出三维地图的情况下，可有利于对周围环境地区(诸如街道交叉口)的识别。

可在其中使用高度信息的另一个示范性领域包括导航应用或驾驶员辅助。例如，在路线搜索中使用的各种成本函数，例如燃料消耗成本，可能取决于将要通过的高度差异。高度信息使得在沿某路线旅行时所通过的高度差异能够被确定。高差对于燃料消耗或其它驾驶员辅助功能的影响可被考虑在内。

对于这些使用高度信息的许多应用，可能需要确定地图特征的高度坐标。例如，为了正确地定位地图特征(诸如道路路段、兴趣点或在三维地形图上的区域)，其高度坐标必须是已知的。

确保以正确的高度定位地图特征的一种方法是，针对每个这样的地图特征，在地图数据库中除了存储横向坐标(lateral coordinate)以外，还存储高度坐标。如果为地图特征仅存储了一个高度坐标，则针对显示地形时典型可用的各种不同的级别或分辨率，可能不能一致地显示该地图特征，这是缘于从一个级别到另一个级别的基础数字高程模型(digital elevation model)(DEM)的差异。就存储空间而言，针对每个级别都存储一个高度坐标是不可取的。

另一个方法是，基于DEM数据，使用地图特征的横向坐标确定其高度坐标。针对具有不规则三角网(TINs)形式的DEM数据，一旦具有给定横向坐标的地图特征所位于的三角形表面是已知的，则可容易的计算出高度坐标。但是，识别出正确的三角形表面，尤其是包括大量三角形表面的图块(tile)，可能包含繁重的运算量。

据此，需要以下这样的导航装置和方法，其在基于地图特征的横向坐标确定其高度坐标时，能够提高性能。

发明内容

通过在独立权利要求中叙述的导航装置和方法解决了这种需求。

依据一个方面，提供了导航装置。该导航装置具有数据库和被耦合到该数据库的处理装置。该数据库针对拼图(tiling)中的多个图块(tile)，分别存储了针对相应图块的索引数据和定义三维地表的至少一个不规则三角网TIN。该索引数据针对栅格的多个栅元(cell)中的每个栅元，分别包括用于与相应栅元至少部分重叠的每个三角形表面的标识符。栅格的多个栅元被定义成，覆盖相应图块。处理装置被配置成，基于位于该三维地表上的地图特征的横向坐标，确定该地图特征的高度坐标。为了这个目的，该处理装置被配置成，使用该索引数据，确定该地图特征所位于的至少一个TIN的三角形表面，以便确定高度坐标。

该数据库具有索引结构。使用索引数据，可以较低的运算量确定三角形表面的较小的子集，该地图特征可能潜在地位于其上。从而，可降低运行时确定高度坐标所需要的运算复杂度。

依据本领域的常规术语，“横向坐标”是指在垂直于重力矢量的正交方向上所测量出的坐标。

正如在此所使用的，如果三维三角形表面在图块上的投影与栅元重叠，则认为该三角形表面与该栅元“重叠”。即，在确定三角形表面是否与栅元重叠时，不考虑该三角形表面的高度信息。

这些栅元可以是矩形栅元，其具有与参照系的x和y坐标轴对齐的边，该地图特征的横向坐标是在该参照系中定义的。

处理装置可被配置成，基于该地图特征的横向坐标，确定出该地图特征位于的图块的栅元。处理装置可被配置成，使用该图块的索引数据，确定出至少一个TIN的三角形表面的子集，其与所确定出的栅元至少部分重叠。从而，可使用该索引结构，识别出该地图特征可能位于的所有候选的三角形表面。

该处理装置可被配置成，确立地图特征所位于的子集中的一个三角形表面。为了这个目的，处理装置可使用数学方式的程序。这样的“包括在”程序的示例对于技术人员来说是已知的。仅需要在候选三角形表面的子集上执行该程序，其平均起来将明显小于在图块上的三角形表面的总个数。该处理装置可被配置成，基于定义所确立的三角形表面的数据，计算该地图特征的高度坐标。