增强型地图数据库查询及导航方法技术

增强型地图数据库查询及导航方法，集成了ＧＰＳ位置数据和地形地图数据。这个增强型导航方法包括了基于ＧＰＳ的高效地形数据库存取与查询，完全融合了ＧＰＳ位置数据和地形地图数据的时空滤波算法，以获得增强的导航性能。本发明专利技术不仅具有简洁和易操作的特点，而且还应用了特殊使命数据库建立和数据添加技术技术，它可以广泛应用于个人导航，陆地车辆导航和船舶导航等领域。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
地形数据库包含有庞大的空间坐标数据及文本数据，这些数据以文件系统或表格方式存贮。用户使用这些数据来查询空间坐标信息，特征及文本描述。由于庞大的地形数据库，难以有效存取和查询数据库。坐示信息是地形数据库的基本元素，有必要将坐标信息加入到地形数据库存取及查询。全球定位系统(GPS)是一类全天侯空间导航系统。该系统由美国国防部(DoD)开发用于满足军方在地球任何地方准确确定其位置，速度及时间。为了便于连续全球定位，开发了一种算法部署一定数目的卫星以确保任何时间，任何位置都能接收4颗卫星的信号。GPS接收机用于测量到卫星的距离。然后得出位置信息，即经度，纬度及高度。GPS接收机包含有天线，信号处理器及相关的电子器件，并接收来自全球定位系统卫星的信号以确定位置，速度，和时间。全球定位系统的工作原理是基于三角法。因为卫星位置可由星历表数据精确得到，这样用户可跟踪卫星发送的信号并确定信号传递时间。由于信号以光速传递，这样可计算出到卫星的几何距离。实际的距离测量(也称为距)含有误差，比如，用户时钟相对全球定位系统参考时钟的偏差。由于卫星使用原子时钟，其幅值误差远小于用户时钟的误差。鉴于此，为确定三维位置，也即计算时钟偏差，纯全球定位系统需要最少4颗卫星信号以得到用户位置。当仅用粗码(也称C/A码)且可用性选择(即SA)开启时，GPS接收机提供的位置精度大约为100米。对于个人导航用途，这个位置精度有待增强。为得到增强型导航功能及精度，其他导航数据有必要用于导航方法，比如，地形数据库。为达到上述目的，本专利技术提供一种增强型导航方法，本专利技术融合了GPS位置数据及地形地图数据。本专利技术的另一目标是提供一种有效的地形数据库查询及存取方法。本专利技术在地形数据存取过程中使用GPS位置数据。本专利技术的另一目标是提供一种时空滤波方法，以充分融合GPS位置数据与地形地图数据及得到增强的导航性能。附图说明图1描述了根据本专利技术一个优选实施例的GPS地形数据库工作原理。图2描述了根据本专利技术另一优选实施例的基于GPS地形地图导航工作原理。图3概述了地形数据库的分层结构，该数据库结合GPS接收机用于增强型导航方法。图4示意描述借助GPS位置存取与查询地形数据库的方法。图5描述本专利技术的基于GPS的点查询过程。图6描述本专利技术的基于GPS的线查询过程。图7描述本专利技术的基于GPS的区域查询过程。图8描述GPS数据与地形地图数据的时空滤波方法，以此得到增强导航性能与精度。本专利技术的特征为可移植性与易用性，并融合了基于GPS的有效地形数据库存取及查询方法，特殊使命数据库建立与数据添加方法。本专利技术包括以下关键技术如，基于GPS的数据库匹配，基于GPS的小区数据搜寻，基本元素存取，基于GPS的空间数据查询，基于GPS的特殊使命数据库建立，基于GPS的数据添加，时空滤波方法。这些方法及技术用于充分融合GPS位置数据与地形地图数据。基于GPS的空间数据查询包括点查询方法，线查询方法，及区域查询方法。这些提供了在地形数据库中有效的空间数据查询方案。基于GPS的特殊数目数据库建立方法是执行有效的特殊使命地形数据库生成。基于GPS的地形数据库数据添加方法是利用GPS接收机用为读目标地形数据基本设备而执行地形数据库的数据添加。GPS接收机提供了一种有效的方法来获取相关空间目标的地形数据信息。特征属性编码分类36(FACC)为特征及属性搜寻与添加提供了一种编码与解码系统。所有与特征及属性相关的文件将在特征及属性添加过程中更新。本专利技术的主要应用是个人导航和汽车导航，也可用于地形数据库的存取，查询，更新，及添加。地形数据库可能是一个远程数据库，该数据库不存储在导航处理平台，比如，个人电脑，笔记本电脑，或掌上型电脑。参考图1，依据本专利技术的优选实现方案，增强型全球定位系统及地图导航系统由以下部分组成操作界面10，友好集成功能菜单20，数据库查询与存取模块31，特殊使命数据库建立模块32，数据下载模块33，数据上载模块34，数据库更新模块35，特征属性编码分类36，位置传感器50，通信接口37，以及地形数据库38。操作界面10提供用户输入指令。操作界面10为一触摸屏，用户通过该触摸屏可用手指或硬笔来操作内置软件，比如，执行数据库查询。操作界面10又可用一软键盘来增强，通过该软键盘，用户可像使用桌面电脑键盘一样输入指令。操作界面10也可是一手写输入识别系统，用户只要在屏幕书写指令来达到指令输入。友好集成功能菜单20给用户提供涉及导航及数据库查询的功能，包括地图浏览器，旅行安排，GPS导航器，地址查找，路径优化，以及信息查询。地图浏览器在屏幕上显示电子地图并指出用户位置。用户可用滚动条来随意浏览地图。旅行安排为用户提供旅行规划功能。GPS导航器为用户提供实时导航信息，包括位置，速度，以及方向。该GPS导航器与GPS接收机有一通信接口37，通过该接口得到GPS数据。地址查找为用户提供查找感兴趣的地址。路径优化为用户提供时间最优或费用最优的路线。比如，一家快递公司要同时给多个客户送货。送货员可用路径优化基于最短时间或最低成本的送货路线，比如避免收费高速公路。数据库查询与存取模块31使用GPS位置数据以进行有效的地形数据取出，包括节点元素取出，边界元素取出，区域元素取出，以及属性元素取出。通信接口37提供远程数据库38与导航处理平台间的通信连接。通信连接方式包括无线电，个人通信系统，公用电信网络，以及卫星通信系统。特殊使命数据库建立模块32在导般处理平台上生成局部数据库以支持GPS/MAP导航处理。数据下载模块33经由通信接口37从远程数据库下载地形数据。数据上载模块35为地形数据库38提供新的数据。新数据通过数据上载模块34被送到远程地形数据库38。特征属性编码分类模块36用于对新增数据及特征进行编码。特征属性编码分类模块36也在数据库查询及存取模块31和特殊使命数据库建立模块32中用于解码数据。如果地形数据库38也可是存储在GPS/MAP导航处理平台上的本地数据库，参考图2，则使用的另一模式，该模式也由操作界面10，友好集成功能菜单20，数据库查询及存取模块31，数据库上载模块35，以及特征属性编码分类36组成，除此之外，还有一个地图浏览器41及时空滤波模块42。地图浏览器41的屏幕上显示地图及用户标志。用户标志跟踪用户位置。用户运动轨迹也在屏幕上显示出来。地图浏览器41包括放大及缩小功能。用户也可用地图浏览器41随意查看地图。时空滤波器模块42用于充分融合GPS数据与地形地图数据。时空滤波技术是增强型导航方法最具价值的方案，该方案可确保用户的跟踪标志始终处在道路上，正确并高精度地跟踪用户。如图4所示，基于GPS的地形数据库查询及存取模块31包括有3级数据搜索过程1)基于GPS的数据库匹配311，2)基于GPS的区域查找过程313，3)基于GPS的基本元素存取过程315。这个过程与图3所示的数据库实现381相关联。全局比例数据库不可避免由大量数据组成。在处理地形数据过程中，常常需要在内存管理整个文件，因而，对数据库大小有一定限制。分区意味着在地形图将整块地图划分成若干个子块，仅用于增强数据管理之目的。这时，以这种划分的地图称为区域地图。如果数据库含有分区的目录，则分区索引文件本文档来自技高网...

【技术保护点】
增强型地图数据库查询及导航方法（ＧＰＳ／Ｍａｐ）包括如前所述的下列步骤：（ａ）利用ＧＰＳ接收机，接收位置数据；（ｂ）根据接收的该位置数据，从地形地图数据库中提取地形数据；（ｃ）根据接收的该位置数据和从该地形地图数据库中提取的该地 形数据，运用时空滤波算法，来推算得到用户的位置显示数据，并且（ｄ）在图形显示单元上显示该用户的运动轨迹，并跟踪该用户的运动。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林清芳，
申请(专利权)人：林清芳，
类型：发明
国别省市：US[美国]