《一種互動式的行車導航和車載安防系統》是深圳市賽格導航科技股份有限公司於2006年11月23日申請的發明專利，該專利的申請號為2006101570277，公布號為CN1967615，公布日為2007年5月23日，發明人是侯丹、劉雲。
《一種互動式的行車導航和車載安防系統》包括遠程控制中心和用戶終端，遠程控制中心包括用於整合和分析信息並生成相關數據的地理信息系統，用於自動規範和存儲來自所述地理信息系統的結果數據、並為呼叫中心提供數據支持的智慧型信息系統，以及用於提供互動界面、與車載終端進行信息溝通的呼叫中心。用戶終端包括車載終端和導航儀，車載終端包括CPU、GPS模組、移動通信模組和數據接口模組，導航儀包括雙CPU架構、GPS模組、存儲器、數據接口模組和輸入輸出設備，車載終端與導航儀通過數據接口模組實現一體化連線；車載終端通過移動通信網路與遠程控制中心互動信息。該發明既可保護終端用戶生命和財產安全，又可節約個人和社會資源。
2014年11月6日，《一種互動式的行車導航和車載安防系統》獲得第十六屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種互動式的行車導航和車載安防系統》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種互動式的行車導航和車載安防系統
- 公布號：CN1967615
- 公布日：2007年5月23日
- 申請號：2006101570277
- 申請日：2006年11月23日
- 申請人：深圳市賽格導航科技股份有限公司
- 地址：廣東省深圳市南山區高新區市高新技術工業村T2棟B6廠房
- 發明人：侯丹、劉雲
- 分類號：G08C17/02（2006.01）；G08C23/04（2006.01）；G08C19/00（2006.01）；H04B1/38（2006.01）；G01S1/02（2006.01）等
- 代理機構：深圳市順天達專利商標代理有限公司
- 類別：發明專利
- 代理人：郭偉剛
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
隨著社會經濟的發展，人們的生活範圍越來越寬廣，而汽車工業市場也已逐漸成熟，這必然讓車輛的使用數量不斷增加，人們的駕車範圍不斷擴展。然而，城市交通問題，尤其是大城市日益嚴峻的交通擁堵問題，常常造成公眾時間和社會資源上的巨大浪費。兩者相互衝突和矛盾讓具有道路導引功能的導航儀獲得巨大的市場發展前景。然而，2006年11月前已有導航產品基本上是採用自帶的靜態式導航模式，或者與TMC等結合起來提供被動式動態導航，無法與控制中心進行互動，將實時交通狀況與終端用戶需求結合起來，實現互動式的動態導航。因此，有必要構建了一種支持遠程互動的安防+動態導航系統。而下述技術的發展，為安防和動態導航系統提供了支持。
全球定位系統（Global Positioning System，簡稱GPS）是美國從20世紀70年代開始研製，於1994年全面建成，具有在海、陸、空全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛星導航與定位系統。GPS系統不僅可用於定位、導航，還可用於測量、測速和測時。通過GPS接收到的衛星信號準確定位，可以得知車輛的行駛路線、位置、速度、高度等信息。
地理信息系統（Geographical Information System，簡稱GIS）從20世紀50年代末、60年代初開始出現，是描述和處理相關地理信息的軟體系統。GIS以計算機為手段，對具有地理特徵的空間數據和信息進行處理，具有如採集、管理、分析和表達數據等功能。GIS可以處理和回答定位（Location）、條件（Condition）、趨勢（Trends）、模式（Patterns）、模擬（Modeling）等問題。
全球移動通信系統（Global System for Mobile Communications，簡稱GSM）以蜂窩通信系統為基礎，於20世紀80年代初在歐洲開始發展。GSM延續了蜂窩通信系統頻率復用和網路智慧型化的優點，提高了頻率利用率，增大了系統的容量，也實現了越區轉接和漫遊功能，現在全球已廣泛套用。通用分組無線業務（General Packet Radio Service，簡稱GPRS），是在2006年11月前已有的GSM系統上發展出來的一種新的分組數據承載業務，它採用與GSM相同的頻段、頻頻寬度、突髮結構、無線調製標準、跳頻規則以及相同的TDMA幀結構。GPRS特別適用於間斷的、突發性的或頻繁的、少量的數據傳輸，也適用於偶爾的大數據量傳輸；碼分多址傳輸通（Code Division Multiple Access，簡稱CDMA），由擴頻、多址接入、蜂窩組網和頻率復用等幾種技術結合而成，含有頻域、時域和碼域三維信號處理的一種協作技術，具有抗干擾性好，抗多徑衰落，保密安全性高，同頻率可在多個小區內重複使用，容量和質量之間可做權衡取捨等屬性，可滿足現代移動通信網對大容量、高質量、綜合業務、軟切換、國際漫遊等業務的需求。
短距連線技術，包括RS232串口等有線連線技術和紅外、Bluetooth等無線連線技術，其中Bluetooth是當前套用熱點。Bluetooth是一種低功率短距離的無線連線技術標準的代稱，它支持全球開放2.4吉赫ISM（即工業、科學、醫學）頻段、跳頻、頻譜擴展等技術，它具有支持語音傳輸、低功耗、組網簡單方便等優點，並且在有效範圍內可越過障礙物進行連線，沒有特別的通訊視角和方向要求。
發明內容
專利目的
《一種互動式的行車導航和車載安防系統》要解決的技術問題在於，針對2006年11月前已有技術的上述靜態的被動導航，互動性不強且實時性不高等缺陷，提供一種動態的、互動式的行車導航和車載安防系統和方法。
技術方案
《一種互動式的行車導航和車載安防系統》包括遠程控制中心和用戶終端，所述遠程控制中心包括用於整合和分析信息並生成相關數據的地理信息系統，用於自動規範和存儲來自所述地理信息系統的結果數據、並為呼叫中心提供數據支持的智慧型信息系統，以及用於提供互動界面、與用戶終端進行信息溝通的呼叫中心；所述用戶終端包括車載終端和導航儀，所述車載終端包括CPU、GPS模組、移動通信模組和數據接口模組，所述導航儀包括雙CPU架構、GPS模組、存儲器、數據接口模組和輸入輸出設備，所述車載終端與導航儀通過數據接口模組實現一體化連線；所述車載終端通過移動通信網路與所述遠程控制中心互動信息。
在該發明所述的互動式的行車導航和車載安防系統中，所述數據接口包括無線數據接口和有線數據接口；所述無線數據接口包括藍牙數據接口和紅外數據接口；所述有線數據接口包括RS232串口數據接口。
在該發明所述的互動式的行車導航和車載安防系統中，所述車載終端還包括手柄，所述導航儀還包括輸入輸出控制。
在該發明所述的互動式的行車導航和車載安防系統中，所述車載終端中的所述CPU通過串口擴展技術分別與GPS模組、移動通信模組、數據接口模組和手柄進行通信；所述車載終端中的所述GPS模組用於處理接收得到的信號並將其傳送給CPU；所述車載終端中的所述移動通信模組用於與遠程控制中心進行通信；所述車載終端中的所述數據接口模組用於與帶有相應數據接口的導航儀進行通信；所述車載終端中的所述手柄用於操作控制車載終端。
在該發明所述的互動式的行車導航和車載安防系統中，所述車載終端還包括複雜可程式邏輯控制器，用於擴展多個輸入輸出接口以實現汽車的安防控制。
在該發明所述的互動式的行車導航和車載安防系統中，所述安防控制包括油路檢測、報警檢測、燈檢測和鎖油門控制。
在該發明所述的互動式的行車導航和車載安防系統中，所述導航儀中的所述雙CPU架構用於進行信號處理，並通過所述數據接口與車載終端進行通信；所述導航儀中的所述GPS模組用於處理接收得到的GPS定位信息，並將其傳送給CPU；所述導航儀中的所述存儲器包括快閃記憶體和/或微硬碟，用於燒錄導航儀運行的作業系統；所述導航儀中的所述輸入輸出設備包括觸控螢幕、安全數碼記憶卡和通用串列匯流排接口。
在該發明所述的互動式的行車導航和車載安防系統中，所述移動通信網路包括GSM、GPRS和CDMA。
在該發明所述的互動式的行車導航和車載安防系統中，其特徵在於，系統中的數據流程包括：導航儀和車載終端自由互動信息；遠程控制中心整合和實時更新原始信息；用戶終端向遠程控制中心上傳用戶信息；遠程控制中心接收並實時處理用戶信息，結合遠程控制中心的原始信息，整合為服務建議；遠程控制中心將服務建議以可視信息和/或語音信息的形式提供給用戶終端。
該發明還提供了一種互動式的行車導航和車載安防方法，車載終端與導航儀一體化連線後構成的用戶終端與遠程控制中心互動信息，所述互動信息包括如下步驟：
1）用戶終端向遠程控制中心傳送“服務請求”；
2）遠程控制中心接受請求，並回復“接受服務”，建立用戶終端和遠程控制中心之間的服務連線；
3）用戶終端將其從GPS衛星提取的數據上傳至遠程控制中心；
4）遠程控制中心將其獲得的動態數據傳送至用戶終端，更新用戶終端的數據；
5）用戶終端向遠程控制中心提出個性要求，並對遠程控制中心傳送的動態數據給出反饋和評價意見；
6）遠程控制中心接收並實時處理用戶需求和意見，將整合的“服務建議”結果作為一個可視的和/或語音信息，提供給用戶終端；
7）用戶終端如果對遠程控制中心的服務滿意，則完成其與控制中心的互動，根據實時數據實施動態導航，否則，將其意見和要求反饋，重複步驟5）和步驟6）的操作繼續互動，直至達到用戶終端的目標。
改善效果
實施該發明的互動式的行車導航和車載安防系統和方法，具有以下有益效果：該發明中，導航儀和車載終端用戶通過移動通信網路和短距連線技術在導航過程中隨時與遠程控制中心互動，及時交流獲得和更新實時導航和安防信息，並由遠程控制中心設計導航和安防方案，真正的實現可遠程互動的車載安防和動態導航，既可保護終端用戶生命和財產安全，又可節約個人和社會資源。
附圖說明
圖1是該發明互動式的行車導航和車載安防系統的優選實施例的結構示意圖；
圖2是該發明互動式的行車導航和車載安防系統的各部分間互動數據的示意圖；
圖3是該發明互動式的行車導航和車載安防系統中的用戶終端的物理結構圖；
圖4是該發明互動式的行車導航和車載安防方法的流程圖。
權利要求
2、根據權利要求1所述的互動式的行車導航和車載安防系統，其特徵在於，所述數據接口包括無線數據接口和有線數據接口；所述無線數據接口包括藍牙數據接口和紅外數據接口；所述有線數據接口包括RS232串口數據接口。
3、根據權利要求2所述的互動式的行車導航和車載安防系統，其特徵在於，所述車載終端還包括手柄，所述導航儀還包括輸入輸出控制。
4、根據權利要求3所述的互動式的行車導航和車載安防系統，其特徵在於，所述車載終端中的所述CPU通過串口擴展技術分別與GPS模組、移動通信模組、數據接口模組和手柄進行通信；所述車載終端中的所述GPS模組用於處理接收得到的信號並將其傳送給CPU；所述車載終端中的所述移動通信模組用於與遠程控制中心進行通信；所述車載終端中的所述數據接口模組用於與帶有相應數據接口的導航儀進行通信；所述車載終端中的所述手柄用於操作控制車載終端。
5、根據權利要求4所述的互動式的行車導航和車載安防系統，其特徵在於，所述車載終端還包括複雜可程式邏輯控制器，用於擴展多個輸入輸出接口以實現汽車的安防控制。
6、根據權利要求5所述的互動式的行車導航和車載安防系統，其特徵在於，所述安防控制包括油路檢測、報警檢測、燈檢測和鎖油門控制。
7、根據權利要求1所述的互動式的行車導航和車載安防系統，其特徵在於，所述導航儀中的所述雙CPU架構用於進行信號處理，並通過所述數據接口模組與車載終端進行通信；所述導航儀中的所述GPS模組用於處理接收得到的GPS定位信息，並將其傳送給CPU；所述導航儀中的所述存儲器包括快閃記憶體和/或微硬碟，用於燒錄導航儀運行的作業系統；所述導航儀中的所述輸入輸出設備包括觸控螢幕、安全數碼記憶卡和通用串列匯流排接口。
8、根據權利要求1所述的互動式的行車導航和車載安防系統，其特徵在於，所述移動通信網路包括GSM、GPRS和CDMA。
9、根據權利要求1-7中任一項所述的互動式的行車導航和車載安防系統，其特徵在於，系統中的數據流程包括：
1）導航儀和車載終端自由互動信息；
2）遠程控制中心整合和實時更新原始信息；
3）用戶終端向遠程控制中心上傳用戶信息；
4）遠程控制中心接收並實時處理用戶信息，結合遠程控制中心的原始信息，整合為服務建議；
5）遠程控制中心將服務建議以可視信息和/或語音信息的形式提供給用戶終端。
10、一種互動式的行車導航和車載安防方法，車載終端與導航儀一體化連線後構成的用戶終端與遠程控制中心互動信息，其特徵在於，所述互動信息包括如下步驟：
1）用戶終端向遠程控制中心傳送“服務請求”；
2）遠程控制中心接受請求，並回復“接受服務”，建立用戶終端和遠程控制中心之間的服務連線；
3）用戶終端將其從GPS衛星提取的數據上傳至遠程控制中心；
4）遠程控制中心將其獲得的動態數據傳送至用戶終端，更新用戶終端的數據；
5）用戶終端向遠程控制中心提出個性要求，並對遠程控制中心傳送的動態數據給出反饋和評價意見；
6）遠程控制中心接收並實時處理用戶需求和意見，將整合的“服務建議”結果作為一個可視的和/或語音信息，提供給用戶終端；
7）用戶終端如果對遠程控制中心的服務滿意，則完成其與控制中心的互動，根據實時數據實施動態導航，否則，將其意見和要求反饋，重複步驟5）和步驟6）的操作繼續互動，直至達到用戶終端的目標。
實施方式
基於GPS定位和導航、GIS、移動通信技術（如GSM、GPRS和CDMA等）、短距連線技術（如串口、紅外、Bluetooth等）等技術，該發明將遠程控制中心、車載終端、導航儀三者的功能整合，組成一種互動式的行車導航和車載安防系統。下面將分別說明遠程控制中心、車載終端、導航儀三者的構成和功能。
遠程控制中心
遠程控制中心由呼叫中心、智慧型信息系統、地理信息系統等幾部分組成。呼叫中心為系統提供一個友好的互動界面，並直接與車載終端進行信息溝通；地理信息系統整合和分析所有地理信息和數據（電子地圖、周邊信息等）、天氣信息、實時交通信息（車禍、車流量、擁堵等）和道路狀況（修路、積水等），生成簡潔的關於事件描述、天氣狀況、影響程度、方向和範圍、持續時間、路徑規劃建議等的數據；智慧型信息系統自動規範和存儲地理信息系統的結果數據，並為呼叫中心提供數據支持。
車載終端
車載終端利用其手柄、移動通信模組、GPS定位模組等設備，直接與遠程控制中心互動實現車輛的定位和安全防衛工作。其中移動通信模組可採取GSM、GRPS或CDMA等移動通信方式。由於車載終端具有移動通信功能，所以也可以僅作為一個通信傳輸中介，通過其與導航儀的數據接口，利用導航儀豐富的功能和友好的用戶界面與控制中心互動，實現其服務功能。車載終端與導航儀之間的數據接口可採用232串口等有線連線技術或Bluetooth等無線連線技術來實現。
導航儀
導航儀自帶有靜態GPS導航、影音播放等功能，並有與車載終端進行數據傳輸的接口（可採用232串口等有線連線技術或Bluetooth等無線連線技術實現）。導航儀使用者可以使用導航儀自帶的靜態的導航功能，可以僅接受控制中心傳輸的數據實施被動式的GPS導航，也可以與中心互動實施互動式動態導航。同時，導航儀可以接收和顯示車載的安防、電話、簡訊等功能信息，並處理和顯示控制中心結果數據。
在互動式的行車導航和車載安防系統中，獨立的車載終端和導航儀通過數據接口（有線或無線連線方式）組成用戶終端，用戶終端通過移動通信網路（GSM、GPRS、CDMA等）與遠程控制中心互動。
在該發明的優選實施例中，以GPS定位和導航、GIS、GPRS/GSM通信網路、Bluetooth無線連線技術的套用為基礎，在2006年11月前已有靜態導航和車載安全防護遠程控制的基礎上，將遠程控制中心、車載安防和智慧型導航儀三者結合起來，構成互動式的行車導航和車載安防系統，其體系結構如圖1所示。
導航儀與車載終端（圖1中為小汽車）通過Bluetooth實現一體化連線以組成用戶終端，位於太空的GPS衛星不斷的發射空間信息，安裝在用戶終端的GPS接收模組接收衛星信息，由用戶終端的處理器處理GPS接收模組輸出的信號，從中提取所需要的位置、速度和時間等數據。此時，用戶終端可以利用其已有的電子地圖完成靜態導航功能。
遠程控制中心通過GPRS/GSM將中心整合的各種實時數據動態傳輸到用戶終端，用戶終端設備可結合這些數據利用其自帶的GPS導航功能實現被動式動態導航，也可以反饋信息給控制中心，與其進行信息溝通，實現互動式動態導航和安防。
該發明提出的互動式動態導航和安防系統中，用戶終端可以在接收到實時動態數據後，對其進行反饋，向遠程控制中心提出其個性要求。遠程控制中心收到用戶終端的反饋信息後，利用其集中、強大的數據處理功能和寬廣、完善、實時的信息資源，為用戶規劃路徑、處理個性化需求等，並直接將服務提供給用戶。
如圖2所示，該發明互動式的動態式的導航和安防系統中各部分間互動數據的示意圖。其系統功能作用描述如下：
導航儀與車載終端通過Bluetooth無線連線技術組成可自由互動的用戶終端。導航儀可以通過圖像顯示和語音提示的方式得到車載終端的GPRS/GSM（如電話、簡訊、安防信息等）功能，並可以通過觸摸式螢幕直接操作和使用車載終端上的各種功能。
在城市各地所設的信息採集點收集實時交通數據，交由遠程控制中心運用GIS和智慧型信息處理系統對數據進行整理和存儲，在中心地圖信息中加入實時交通和道路狀況、氣象、新聞和音樂等數據，然後整合和實時更新控制中心的原始信息。
導航儀和車台的定位、路徑要求、安防及其它個性化的需求等“用戶信息”通過車載終端的GPRS/GSM將數據上傳至遠程控制中心。
遠程控制中心接受並實時處理導航儀使用者上傳的用戶信息，利用中心的強大的數據處理功能和完全、豐富、實時的信息資源，將中心的信息和導航儀使用者上傳的用戶信息結合起來進行綜合處理，為終端用戶整合路徑規劃、分流方向、替選路線、安防布置等“服務建議”。
遠程控制中心將整合的“服務建議”作為一個可視的或語音信息，通過車載終端的GPRS通信功能，提供給終端用戶。
從上面的數據流程描述可以看出，該發明提出的互動式的安防和動態導航系統，其優勢主要表現為如下幾點：
1、導航儀與車載終端既可以分離使用，也可實現一體化連線。
2、原車台終端用戶可以享受動態顯示、語音提示、觸摸控制等更為友好的互動界面。
3、導航儀與遠程控制中心連線互動，可實時更新其數據，並且可以直接使用控制中心提供的更為詳實的數據，不必占用其自身資源。
4、遠程控制中心集中和整合系統所有資源，使得系統的信息更為完善，數據更為準確，功能更為強大，同時，也可減低系統成本，擴展系統數據累積範圍。
5、終端用戶只需提出要求，無需親自規劃和處理各種數據，可直接享受專業的服務。
該發明的優選實施例在圖1所示的體系結構的整體架構下，利用各種硬體、軟體和協定實現互動式動態導航。主要著重於用戶終端的一體化實現。
在該發明的優選實施例中，用戶終端的車載終端和導航儀的物理實現和連線如圖3所示。車載終端以高速CPU為核心，通過串口擴展技術分別與GPS模組、手機模組、Bluetooth模組和手柄進行通信。GPS模組主要用於處理天線接收到的信號並傳遞給CPU，最終得到出車台位置的經緯度，實現車台的準確定位；手機模組用於GSM/GPRS/CDMA短訊息及電話服務，實現與遠程控制中心的通信；Bluetooth模組用於和帶有Bluetooth功能的導航儀進行通信；而手柄則用於車載終端的撥號、顯示短訊息及操作其他控制命令，使車載終端可以與導航儀分離使用。另外，車載終端選用CPLD（Complex Programmable Logic Device，複雜可程式邏輯控制器）擴展多個數量的IO接口，用於汽車油路檢測、報警檢測、燈檢測、鎖油門控制及其他安防控制。
導航儀採用雙CPU架構，以一個32位處理器（如三星2410）為主，一個16位處理器（如MSP430）為輔，進行高速信號處理及與車台之間的通信，同時，採用多片SynchronousDRAM（同步動態隨機訪問存儲器）（如HY57V561620）構成128M或者更高記憶體，以保證系統高速運行。GPS模組處理接收到GPS定位信息，將其傳輸給CPU。CPU可結合地圖、計算等軟體進行數據處理。導航儀運行的作業系統（如WINCE）可燒錄在Flash（快閃記憶體）或者微硬碟中。同時，導航儀還配置有觸摸式螢幕、SD（安全數碼記憶卡）卡及USB（通用串列匯流排）接口等輸入輸出設備，可實現系統升級及與其他設備的數據交換。
用戶終端使用的協定主要包括如GPRS通信協定、GPS衛星接收協定、Bluetooth標準、USB接口標準等傳輸協定，這些協定為系統信息溝通提供了依據。
軟體主要包括導航軟體、接口驅動軟體和輔助軟體等。導航軟體包括GPS定位顯示、模擬導航和真實導航、目的地檢索和區域或類別檢索、動態信息數據處理、解碼及路徑規劃等功能；接口驅動軟體包括SD卡、USB和AV輸入輸出等驅動軟體，為主機與外設提供連結；輔助軟體指實現影視、音樂的播放，圖片瀏覽、電子書查閱等多種功能的軟體。
該發明提供了一種互動式的行車導航和車載安防方法，如圖4所示，該方法包括如下步驟：用戶終端使用導航儀觸控螢幕上的按鍵，向遠程控制中心傳送“服務請求”，“服務請求”可以選擇人工服務或自動智慧型服務；遠程控制中心接受請求，並回復“接受服務”，建立用戶終端和遠程控制中心間的服務連線；用戶終端將其從GPS衛星提取的位置、速度和時間等數據，上傳至遠程控制中心，實現車輛的安全防衛功能；遠程控制中心將其獲得的實時交通和道路狀況、氣象、新聞和音樂等動態數據傳送至用戶終端，更新用戶終端的數據；用戶向控制中心提出關於“路徑規劃”的個性要求（目的的、最短時間優先、迴避地等），並對遠程控制中心傳送的動態數據給出反饋和評價意見；遠程控制中心接收並實時處理用戶需求和意見，將整合的“路徑規劃”結果，作為一個可視的或語音信息，提供給終端用戶；終端用戶如果對遠程控制中心的服務滿意，則這完成其與控制中心的互動，根據實時數據實施動態導航，否則，將其意見和要求反饋，重複5、6的操作繼續互動，直至達到終端用戶的目標。
在該發明中，導航儀和車載終端用戶通過移動通信網路和短距連線技術在導航過程中隨時與遠程控制中心互動，及時交流獲得和更新實時導航和安防信息，並由遠程控制中心設計導航和安防方案，真正的實現可遠程互動的車載安防和動態導航，既可保護終端用戶生命和財產安全，又可節約個人和社會資源。
榮譽表彰
2014年11月6日，《一種互動式的行車導航和車載安防系統》獲得第十六屆中國專利優秀獎。
