车载导航系统.pdf

针对与包含在引导路线中的交通环岛连接的连接道路，车载导航系统获取虚拟链路，根据道路地图数据将该虚拟链路限定成朝向交通环岛的内部延伸。通过利用由针对入口道路和出口道路的两条虚拟链路所限定的角度，来计算在交通环岛的前进方向，其中所述入口道路作为在其上车辆接近交通环岛的连接道路，而所述出口道路作为在其上车辆从交通环岛离开的连接道路。当车辆接近交通环岛时，根据所计算的前进方向来输出在交通环岛的引导信息。

权利要求书
1、  一种车载导航系统，该系统包括：
位置探测器，用于探测车辆的当前位置；
地图数据存储单元，用于存储通过链路来表示道路的道路地图数据；
路线指定单元，用于根据所述道路地图数据来指定到达目的地的引导路线；以及
导航单元，用于当所述当前位置接近包含在所述引导路线中的引导目标时，指示所述车辆应该在该引导目标处前进的前进方向，其中
所述道路地图数据包括通过连接交通环岛的中心与连接道路链路的终点而限定的虚拟链路，该连接道路链路在所述终点与具有与所述交通环岛有关的属性的交通环岛链路连接，并且
当交通环岛为所述引导目标时，
所述导航单元
指定(i)与相应于进入所述交通环岛的引导路线的连接道路链路连接的第一虚拟链路和(ii)与相应于从所述交通环岛出去的引导路线的连接道路链路连接的第二虚拟链路，并且
根据所述第一虚拟链路与所述第二虚拟链路之间的角度差来指示所述车辆在所述交通环岛的前进方向。

2、  权利要求1所述的导航系统，其中
相对于某一交通环岛链路来限定所述虚拟链路，所述某一交通环岛链路与某一交通环岛有关并且经由入口通行链路和出口通行链路与至少一个连接道路链路连接，其中所述入口通行链路用于进入所述交通环岛链路而出口通行链路用于离开所述交通环岛链路，其中所述入口通行链路和所述出口通行链路具有彼此不同的方向并且与所述至少一个连接道路链路的方向不同；以及
相对于所述某一交通环岛链路，通过连接所述某一交通环岛的中心与所述至少一个连接道路链路的终点来限定虚拟链路，而排除所述入口通行链路和所述出口通行链路。

3、  权利要求1所述的导航系统，还包括：
显示单元；以及
显示控制单元，用于使所述显示单元通过利用除任何虚拟链路之外的链路来显示基于所述道路地图数据的包含所述引导路线的道路地图。

4、  权利要求1所述的导航系统，其中
所述导航单元通过输出声音来指示所述前进方向。
5权利要求1所述的导航系统，其中
所述道路地图数据包括相对于包含在所述道路地图数据中的所有交通环岛链路的虚拟链路。

6、  一种导航系统，其设置在车辆中并且包括检索从起点到目的地的引导路线的功能，该系统包括：
位置探测器，用于获得车辆的当前位置；
地图数据获取单元，用于获得地图数据；
输出单元，用于输出导航信息；
前进方向计算单元，用于在所述当前位置接近包含在所述引导路线中的交通环岛时根据所述地图数据来计算在所述交通环岛的前进方向；以及
导航控制单元，用于根据所计算的前进方向将引导信息输出给所述输出单元，其中
所述前进方向计算单元
针对到所述交通环岛的入口道路和离开所述交通环岛的出口道路中的每一个，计算包含(i)与所述交通环岛连接的连接点和(ii)离所述连接点为给定距离的给定点的直线；
计算由针对所述入口道路和所述出口道路的两条直线所形成的角度；
根据所计算的角度来计算在所述交通环岛的前进方向。

7、  权利要求6所述的导航系统，其中
当前进方向计算单元计算所述直线时，所述给定距离根据所述入口道路和所述出口道路中的每一个的道路类型而改变。

8、  权利要求6所述的导航系统，其中
当通过将所述入口道路和所述出口道路中的至少一条道路划分成向上的方向和向下的方向来在所述地图数据上表示所述至少一条道路时，
针对所述至少一条道路，计算包括(i)与所述交通环岛连接的连接点和(ii)离所述连接点为给定距离的给定点的直线，然而
针对在所述至少一条道路之外的另一条道路，计算从所述连接点延长所述另一条道路的直线，以及
通过利用根据道路是否由所述向上的方向和所述向下的方向表示而获得的直线来形成角度。

9、  一种导航系统，其设置在车辆中并且包括检索从起点到目的地的引导路线的功能，该系统包括：
位置探测器，用于获得所述车辆的当前位置；
地图数据获取单元，用于获得地图数据；
输出单元，用于输出导航信息；
前进方向计算单元，用于在所述当前位置接近包含在所述引导路线中的交通环岛时根据所述地图数据来计算在所述交通环岛的前进方向；以及
导航控制单元，用于根据所计算的前进方向将引导信息输出给所述输出单元，其中
所述前进方向计算单元
针对到所述交通环岛的入口道路和离开所述交通环岛的出口道路中的每一个，计算在所述给定点的道路方向上延长的延长线，所述给定点离与所述交通环岛相连的连接点为给定距离；
计算由针对所述入口道路和所述出口道路的延长线所形成的角度；以及
根据所计算的角度来计算在所述交通环岛的前进方向。

10、  一种在车辆中用于沿着引导路线导航到目的地的导航系统，该系统包括：
位置探测器，用于探测所述车辆的当前位置；
虚拟链路获取单元，用于获取针对与包含在所述引导路线中的交通环岛连接的连接道路的虚拟链路，根据道路地图数据将该虚拟链路限定成朝向所述交通环岛的内部延伸；
前进方向计算单元，用于通过利用一角度来计算在所述交通环岛处前进方向，所述角度由针对(i)作为在其上所述车辆接近所述交通环岛的所述连接道路的入口道路和(ii)作为在其上所述车辆从所述交通环岛离开的所述连接道路的出口道路的两条虚拟链路来限定；以及
导航单元，用于在所述车辆的所述当前位置接近所述交通环岛时根据所计算的前进方向来指示在所述交通环岛的引导信息。

11、  权利要求10所述的导航系统，其中
将所述虚拟链路限定成连接所述交通环岛的内部中心与所述连接道路的终点，所述连接道路在所述终点与所述交通环岛连接。

12、  权利要求11所述的导航系统，其中
至少针对经由单行交通通行链路与交通环岛连接的第一连接道路，将所述虚拟链路限定成朝向所述交通环岛的内部延伸所述第一连接道路，而把所述单行交通通行链路排除在外，所述单行交通通行链路在弯曲点与所述第一连接道路连接并用于(i)进入所述交通环岛和(ii)和离开所述交通环岛中的一种情况。

13、  权利要求10所述的导航系统，其中
针对所述入口道路和所述出口道路中的每一个，将所述虚拟链路限定成包括(i)与所述交通环岛连接的连接点和(ii)离所述连接点为给定距离的给定点。

14、  权利要求13所述的导航系统，其中
当所述前进方向计算单元计算所述虚拟链路时，根据所述入口道路和所述出口道路中的每一个的道路类型来改变所述给定距离。

15、  权利要求13所述的导航系统，其中
针对通过利用向上的方向和向下的方向而在所述道路地图数据上表示的第二连接道路，将所述虚拟链路限定成包括(i)与所述交通环岛连接的连接点和(ii)离所述连接点为给定距离的给定点，然而
针对不通过利用向上的方向和向下的方向在所述道路地图数据上表示的第三连接道路，将所述虚拟链路限定成从所述连接点延伸所述第三连接道路。

16、  权利要求10所述的导航系统，其中
针对连接道路，将所述虚拟链路限定成在给定点的道路方向上延伸，所述给定点离与所述交通环岛连接的连接点为给定距离。

说明书车载导航系统
发明领域
本申请涉及能够在交通环岛(rotary)(还被称为绕行道路(roundabout)或环形交通枢纽)正确导航的车载导航系统。
发明背景
车载导航系统探测车辆的当前位置(例如利用全球定位系统)，在显示屏幕上显示标记有当前位置的地图，并沿着最佳路线导航至目的地。特别地，在屏幕上着重表示路线上的交叉路口，同时指示出车辆应该前进的前进方向。
交叉路口可以是交通环岛。随着车辆接近交通环岛，利用屏幕上的箭头和/或经由声音(参见专利文献1)来指示车辆应该通过交通环岛的通过方向或前进方向。
在专利文献1中，根据(i)在入口道路与出口道路之间的角度差和(ii)限定为相对于入口道路和出口道路的辅助角(attachmentangle)的给定角，来确定车辆是否直行(直线行进)。例如，当角度差为30度或更小时，将直线行进确定为前进方向并引导用户直行。当角度差从30至45度时，并且另外当辅助角为30度或更小时，也将直线行进确定为前进方向。
此外，当同时满足以下条件：在入口道路与出口道路之间的角度差从150到210度；入口道路与出口道路是具有相同名字的单行交通道路；并且到入口道路与出口道路的连接道路为相邻的双向交通道路并具有相同的道路数量的时候，确定车辆应该在交通环岛经由单行道路进行U形转弯。换句话说，车辆通过连接道路，经过第一单行交通道路进入交通环岛，通过几乎一个环形链路(link)、第二单行交通道路从交通环岛出来，并且然后再次通过连接道路。
此外，对从第一单行交通道路通过环形链路到第二单行交通道路的角度变化进行正向(positively)(逆时针)和反向(negatively)(顺时针)积分。将积分角θ进行如下分类并且提供相应的引导：-180度＜θ＜-150度，返回到右侧；-150度＜θ＜0度，向右转；0度＜θ＜+150度，向左转；+150度＜θ＜+180度，返回到左侧。
如上所述，专利文献1中的导航系统需要非常复杂的利用各种因素的计算或者在交通环岛的导航决定，例如直线行进、沿着单行交通道路进行U形转弯、或者右转或左转。此外，在交通环岛所提供或指示的引导有时候会与用户在通过环岛时实际所辨认或感觉的不一样。
下面参考图13来说明一个例子。道路LA、LB、LC、LD为双向交通道路并经由分叉的单行交通道路LAi、LAo、LBi、LBo、LCi、LCo、LDi、LDo进入交通环岛或从交通环岛中出来。将指定为从LA穿过LAi、环形链路和LDo到LD的引导路线以黑体线显示在图13中。这里，专利文献1中的上述导航系统根据LAi与LDo之间的角度α来提供引导以输出“向右急转弯”。然而，由于LAi与Ldo具有较短的距离，所以用户感到车辆可以进行普通的从LA到LD的右转弯，这使用户感觉到引导的偏差。如果引导路线是从LA穿过LAi、环形链路和LCo到LC，则不合理地将引导输出为“稍微向右转”。
专利文献1：JP-H11-51684A(USP-6108604)
发明内容
本发明的目的是提供一种在交通环岛可以正确导航同时减少处理负荷的导航系统。
为了实现上述目的，作为第一方案，车载导航系统设有以下部件：位置探测器，用于探测车辆的当前位置；地图数据存储单元，用于存储通过链路来表示道路的道路地图数据；路线指定单元，用于根据道路地图数据来指定到达目的地的引导路线；以及导航单元，用于在当前位置接近包含在引导路线中的引导目标时指示车辆应该在该引导目标处前进的前进方向。这里，道路地图数据包括通过连接交通环岛的中心与连接道路链路的终点而限定的虚拟链路，所述连接道路链路在所述终点与具有与交通环岛有关的属性的环岛链路连接。当交通环岛为引导目标时，导航单元指定(i)与相应于进入交通环岛的引导路线的连接道路链路连接的第一虚拟链路和(ii)与相应于从交通环岛离开的引导路线的连接道路链路连接的第二虚拟链路，并根据第一虚拟链路与第二虚拟链路之间的角度差来指示车辆在交通环岛的前进方向。
为了实现上述目的，作为第二方案，车载导航系统设有以下部件：位置探测器，用于获得车辆的当前位置；地图数据获取单元，用于获得地图数据；输出单元，用于输出导航信息；前进方向计算单元，用于在当前位置接近包含在引导路线中的交通环岛时根据地图数据来计算在该交通环岛的前进方向；以及导航控制单元，用于根据所计算的前进方向将引导信息输出给输出单元。这里，前进方向计算单元：(i)针对到交通环岛的入口道路和离开交通环岛的出口道路中的每一个，计算包含与交通环岛连接的连接点和离连接点为给定距离的给定点的直线；(ii)计算由针对入口道路和出口道路的两条直线所形成的角度；(iii)根据所计算的角度来计算在交通环岛的前进方向。
为了实现上述目的，作为第三方案，车载导航系统设有以下部件：位置探测器，用于获得车辆的当前位置；地图数据获取单元，用于获得地图数据；输出单元，用于输出导航信息；前进方向计算单元，用于在当前位置接近包含在引导路线中的交通环岛时根据地图数据来计算在该交通环岛的前进方向；以及导航控制单元，用于根据所计算地前进方向将引导信息输出给输出单元。这里，前进方向计算单元：(i)针对到交通环岛的入口道路和离开交通环岛的出口道路中的每一个，计算在给定点的道路方向上延长的延长线，所述给定点离与交通环岛连接的连接点为给定距离；(ii)计算由针对入口道路和出口道路的延长线所形成的角度；(iii)根据所计算的角度来计算在交通环岛的前进方向。
为了实现上述目的，作为第四方案，车载导航系统设有以下部件：位置探测器，用于探测车辆的当前位置；虚拟链路获取单元，用于获取针对与包含在引导路线中的交通环岛连接的连接道路的虚拟链路，根据道路地图数据将该虚拟链路限定成朝向交通环岛的内部延伸；前进方向计算单元，用于通过利用一角度来计算在交通环岛的前进方向，所述角度由针对(i)作为在其上车辆接近交通环岛的连接道路的入口道路以及(ii)作为在其上车辆离开交通环岛的连接道路的出口道路的两条虚拟链路来限定；以及导航单元，用于在车辆的当前位置接近交通环岛时根据所计算的前进方向来指示在交通环岛的引导信息。
在上述四种结构中的每一种的情况下，为正确获得车辆在交通环岛应该遵循的前进方向，提供虚链路或虚拟链路。这允许以与计算在一般的交叉路口的前进方向相同的方法来计算在交通环岛的前进方向，减少了在常规计算在交通环岛的前进方向时的处理负荷。此外，即使当与交通环岛连接的连接道路在交通环岛附近弯曲时，指示前进方向的方向引导可以符合用户在交通环岛的辨认或感觉，通过利用虚拟链路来获得所述前进方向。

附图简述
通过以下参考附图进行的详细说明，本发明的上述和其他目的、特征和优点将变得更加显而易见。在附图中：
图1是根据本发明第一实施例的导航系统的示意性结构的框图；
图2是用于显示由导航系统执行的地图等的主程序的流程图；
图3是图2中的导航过程的流程图；
图4是说明根据本发明第一实施例的用于在交通环岛确定前进方向的过程的视图；
图5是根据本发明第二实施例的用于确定前进方向的过程的流程图；
图6是说明根据第二实施例的用于在交通环岛确定前进方向的过程的视图；
图7是通过利用节点和链路表示图6中的交通环岛的视图；
图8是说明根据第二实施例的用于在交通环岛确定前进方向的另一过程的视图；
图9是用于说明节点数据和链路数据的项目的列表；
图10A至10I是示出在交通环岛的前进方向的视图；
图11是显示设备的正视图；
图12是说明根据第二实施例的用于在交通环岛确定前进方向的另一过程的视图；以及
图13是说明现有技术中用于确定前进方向的过程的视图。
优选实施例的详细说明
第一实施例
将参考图1至4来说明根据第一实施例的导航系统。
如图1所示，车载导航系统20包括：位置探测器1、地图数据输入单元6、操作开关组7、外部存储器9、显示设备10、VICS通信单元11、声音控制器12、远程控制传感器16、移动电话18、以及作为与前述设备等连接的控制电路的导航ECU 8。
ECU8为公知的计算机，其包括CPU、ROM、RAM、I/O、以及与前述部件连接的总线。ROM包括由ECU 8执行的程序；CPU等根据该程序执行计算。
位置探测器1包括：公知的地磁传感器2、陀螺仪3、车辆速度(距离)传感器4、以及用于根据来自人造卫星的无线电波来探测车辆的当前位置的GPS(全球定位系统)接收器5。这些传感器等2至5具有独自不同的误差类型；因此，它们彼此互补。根据探测精度的需要，位置探测器1可以由上述传感器中的一些传感器组成。
地图数据输入单元6将绘制地图所需的地图数据输入到ECU 8。地图数据包括具有节点数据和链路数据的道路数据、用于指示地形的背景数据、以及用于显示地名的字符数据。地图数据输入单元6包括用于存储地图数据的存储介质或单元。根据数据容量的需要，存储介质通常为CD-ROM或DVD-ROM，但是可以由诸如HDD或存储卡的可重写存储介质或单元替换。稍后会另外对道路数据进行说明。
操作开管组7可以是机械开关71或接触面板开关72，将其集成在显示设备10的屏幕10a的周围，以用于输入数据。
外部存储器9包括诸如存储卡或HDD的可重写存储介质或单元以存储诸如文本数据或图像数据的数据。
显示设备10例如为液晶显示器，用于在其屏幕10a上显示：(i)由从地图数据输入单元6输入的地图数据产生的、在由位置探测器1探测到的车辆当前位置周围的道路地图；以及(ii)与当前位置相应的标记。
VICS通信单元接收从VICS(车辆信息和通信系统中心)经由铺设在道路下方的信标(beacon)或FM站发布的道路交通信息，并将需要的信息传送到信标。由ECU 8处理所接收的交通信息；例如，在显示在屏幕10a上的地图上显示交通规则信息或拥堵信息。
作为无线通信单元的移动电话18可以经由基站连接到因特网或移动电话网；因此，移动电话18可以用于获取地图数据以将当前位置信息传送到地图信息中心并接收与当前位置及其附近有关的地图数据。
声音控制器12连接到声音识别设备14以识别来自麦克风15的声音信号；声音控制器12恢复所识别的信息并向ECU 8输出与声音信号相应的操作信号。声音控制器12还向扬声器13输出ECU 8所需要的用于沿着车辆应该行进的路线进行导航的合成声音或警报声音。
遥控传感器16通过无线接收来自遥控器17的操作信号，该遥控器17还用于输入数据。例如，导航系统20具有路线引导功能或导航功能；当经由遥控器17或者操作开管组7输入目的地时，自动检索到或指定到达目的地的最佳路线并沿着所检索到的路线进行导航。此时，在地图上着重显示该路线；随着车辆接近诸如交叉路口或交通环岛的引导目标，以放大的形式来显示引导目标和/或者通过声音来指示车辆应该前进的前进方向。
下面相对于节点数据和链路数据的结构额外对道路数据进行说明。将地图上的道路在节点处划分成链路，在所述节点处道路合并、交叉或分支：节点数据和链路数据可以用于在地图上绘制道路。相对于节点，节点数据包括唯一分配给该节点的节点ID、节点坐标、节点名、与该节点连接的链路的链路ID、交叉类型、交通信号灯是否存在、交通管制信息等。
相对于链路，链路数据包括唯一分配给该链路的链路ID、链路长度、起点和终点的坐标、道路类型(例如高速公路、收费公路、国道、省级道路、地方道路、交通环岛内的道路、到交通环岛的连接道路)、道路宽度、行车道数量、路途时间、规定速度等。
在本实施例中，将虚拟链路(或虚链路)存储在地图数据输入单元6的存储介质中，其不用于显示，而仅在声音引导中用于输出车辆在交通环岛应该前进的前进方向。当在交通环岛与连接道路链路之间存在入口通行链路和出口通行链路时，将虚拟链路限定成将交通环岛的内中心与连接道路链路的终点连接。
将参考图4来说明这些入口和出口通行链路。当交通环岛R具有较大的直径或者当交通环岛及其连接道路具有宽的道路宽度时，车辆有时斜着驶过连接道路与交通环岛之间的间隔距离，而不是以直角进入交通环岛或从交通环岛出来。当连接道路链路La、Ld以直角连接到具有交通环岛链路R1至R6的交通环岛R时，车辆实际的行进位置会偏离连接链路La、Ld。这会降低车辆定位的精确度。因此，为了解决该问题，将入口通行链路La1、Ld1和出口通行链路La2、Ld2作为数据分别加到连接道路链路La、Ld，用于与实际的行进位置一致。
此外，事实上，单行交通入口或出口通行道路实际上可以如此构造并存在于交通环岛R与连接道路之间使得车辆容易进入交通环岛R或从交通环岛R中出来。在这种情况下，相应的入口通行链路La1、Ld1和相应的出口通行链路La2、Ld2分别存在于连接道路链路La、Ld与交通环岛R之间。
在图4中，车辆逆时针通过环岛R。从面对交通环岛R的视点观察，入口通行链路La1、Ld1在右侧，而出口通行链路La2、Ld2在左侧。
在图4中，将虚拟链路D2、D3限定成连接交通环岛R的中心与连接道路链路Lb、Lc的在交通环岛一侧的终点。将虚拟链路D1、D4限定成连接交通环岛R的中心与连接道路链路La、Ld的在交通环岛一侧的终点，而把入口和出口通行链路La1、La2、Ld1、Ld2排除在外。这里，交通环岛的中心不必准确地位于交通环岛R的中心，而只需要将其限定在处于环岛内部的点上。
将虚拟链路D1至D4存储成与用于识别交通环岛R或相关连接道路链路的识别信息相关联。这允许从存储介质中读出虚拟链路。
接下来，将参考图2的流程图来说明用于显示地图等的主程序。在该程序中，当指定目的地时，导航过程开始。
在步骤S10，根据由位置探测器1的独立传感器探测到的位置数据来计算当前位置。通过GPS接收器5获得与道路数据的坐标数据(经度和纬度)相同格式的位置数据。同时，从地形传感器2、陀螺仪3和车辆速度传感器4中获得涉及车辆前进方向和路途距离的数据。根据先前获得或确定的车辆位置利用独立的(self-contained)导航方法来计算当前位置的坐标数据。
根据来自于独立的导航方法的坐标数据来大体计算当前位置。在可得到来自GPS接收器5的位置数据的情况下，当在通过独立的导航方法获得的位置数据与通过GPS接收器5获得的位置数据之间确定大于给定的距离差时，则可以采用由GPS接收器5获得的位置数据。
在步骤S20，根据在步骤S10计算的当前位置的坐标来读取与车辆周围的区域有关的地图数据。在步骤S30，在显示设备10上显示表示当前位置的车辆标记和周围地图。此时，通过利用地图匹配过程来在道路上指定当前位置，并且显示与指定的当前位置相对应的车辆标记。
在步骤S40，确定是否经过操作开关组7或遥控器17来指定目的地。当确定没有指定目的地时，重复步骤S10。当确定指定了目的地时，则执行步骤S50。
在步骤S50，通过利用公知的Dijkstra方法等根据道路数据检索到从当前位置或由用户指定的起点到达目的地的最佳路线。如果用户需要沿着所检索到的路线(或引导路线)执行导航，则执行步骤60的导航过程。
将参考图3的流程图来说明该导航过程。在步骤S110，探测车辆的当前位置。在步骤S120，读取涉及当前位置周围区域的地图数据。在步骤S130，利用与用色彩等着重表示的引导路线相应的道路来显示表示当前位置的车辆标记以及其周围区域的地图。
接着，在步骤S140，判定车辆是否到达目的地。当确定车辆到达目的地时，终止图3中的导航过程。当确定车辆没有到达目的地时，在步骤S150判定车辆是否接近给定距离内的引导目标，例如交叉路口或交通环岛。
当该判定为否定时，重复步骤S110。当为肯定时，在步骤S160判定引导目标是否为交通环岛。例如，当车辆正在行驶的道路为到交通环岛的连接道路时，确定引导目标为交通环岛。或者，在包含在引导路线中的链路数据当中当在离当前位置的给定距离内存在具有交通环岛链路或交通环岛内道路的道路类型的链路时，确定引导目标为交通环岛。或者，当存在包含在路线中且表示到交通环岛的支路的节点数据时，确定引导目标为交通环岛。
当在步骤S160确定引导目标不是交通环岛时，执行步骤S170。当在步骤S160确定引导目标为交通环岛时，执行步骤S180。在步骤S170，对于不是交通环岛的交叉路口，读取入口链路和出口链路。在步骤S180，对于交通环岛，读取与接近或进入交通环岛的入口链路连接的第一虚拟链路和与从交通环岛中退出或出来的出口链路连接的第二虚拟链路。
在步骤S190，计算在步骤S170读取的入口链路与出口链路之间或在步骤S180读取的第一虚拟链路与第二虚拟链路之间的角度差。在步骤S200，根据所计算的角度差，报告车辆应该前进的前进方向，同时在引导目标周围的放大的地图上显示前进方向。
将参考图4来说明在交通环岛的上述导航过程的优点。
在本实施例中，地图数据包括通过连接交通环岛R的中心与连接道路链路La至Ld的终点而限定的虚拟链路D1至D4，所述连接道路链路La至Ld与交通环岛链路R1至R6连接。当车辆接近作为引导目标的交通环岛R时，根据(i)与包含在引导路线中的用于进入交通环岛R的连接道路链路连接的第一虚拟链路和(ii)与包含在引导路线中的用于从交通环岛R中出来的连接道路链路连接的第二虚拟链路之间的角度差，来指示车辆应该前进的前进方向。例如，当进入路线包括连接道路链路La并且出口路线包括连接道路链路Ld时，第一虚拟链路为D1而第二虚拟链路为D4。在这种情况下，在虚拟链路D1、D4之间的角度差为顺时针90度，从而指示向左转来作为车辆的前进方向。
提供虚拟链路D1至D4允许仅通过只利用与一般交叉路口的情况相似的两条链路之间的角度差来执行在交通环岛R的方向引导。这可以减少在ECU 8中的处理负荷并获得正确的方向引导。
当入口通行链路La1、Ld1和出口通行链路La2、Ld2位于交通环岛R与连接道路链路La、Ld之间时，排除这些入口和出口通行链路La1、Ld1、La2、Ld2用于绘制或形成虚拟链路；因此，通过连接交通环岛R的中心与连接道路链路La、Ld的终点(在交通交通一侧的终点)来形成虚拟链路D1、D4。因此可以排除入口通行链路La1、Ld1和出口通行链路La2、Ld2的角度用于计算在交通环岛R的方向引导。这可以获得符合用户感的易于遵循的方向引导。下面将说明原因。
如图4所示，入口通行链路La1、Ld1和出口通行链路La2、Ld2具有与连接道路链路La、Ld不同的道路方向(或取向)。(例如，连接道路链路La和入口通行链路La1彼此有角度地或在弯曲点上连接，而不是彼此直线地或在相同方向上连接)。如果根据入口和出口通行链路La1、Ld1、La2、Ld2的方向确定车辆应该前进的前进方向，则所确定的前进方向会与用户所辨认或感觉的方向不同。
例如，假设车辆逆时针依次通过连接道路链路La、入口通行链路La1、交通环岛链路R1、R2、R3到出口通行链路Ld2，并且然后到连接道路链路Ld。在这种情况下，如果将入口通行链路La1与出口通行链路Ld2当作入口道路和出口道路，则根据入口通行链路La1与出口通行链路Ld2之间的角度差指示方向引导为“返回到左侧”。然而，“在交通环岛R向左转”符合在连接道路链路La上行驶的驾驶员的感觉。
当车辆从连接道路链路La进入交通环岛R并从连接链路Ld出去时，采用虚拟链路D1至D4允许方向引导变成符合驾驶员感觉的“向左转”。
在本发明的范围内，可以对导航系统的上述实施例进行修改。
在上述实施例中，为实际包括入口通行链路和出口通行链路的交通环岛提供虚拟链路；然而，优选地，为所有交通环岛提供虚拟链路，而不管实际是否存在入口或出口通行链路。这可以避免需要根据环岛是否具有虚拟链路来改变用于确定方向引导的过程。此外，对于一般的交叉路口和交通环岛，用于确定方向引导的过程至少可以部分共用。
第二实施例
根据第二实施例的导航系统包括与图1所示的结构中的部件相似的部件；因此，将基本上省略对于相似部件的说明。第二实施例在显示方向引导和限定虚拟链路方面与第一实施例不同。
在本实施例中，在图11所示的显示设备10的屏幕10a的一部分中显示沿着路线的交叉路口的放大视图以及在视觉上着重表示的前进方向。例如，当交叉路口为交通环岛时，显示放大视图以着重表示前进路线或方向，其包括入口道路、出口道路以及交通环岛在入口与出口道路之间沿着出口道路的末端(与面向环岛的端点相对的端点)上的箭头的部分，如图10A至10I所示。
地图数据的道路数据与第一实施例相似。这里，将参考图9、7加入对链路数据和节点数据的说明。如图9所示，链路数据包括链路ID、道路名称、链路长度、道路宽度、道路类型(高速公路、国道、省级公路等)、起点与终点的坐标、方向、以及交通环岛信息(属性)。当道路为省级公路或高等级公路(即国道和高速公路)并且为双向交通时，通常通过两个不同方向或由上链路和下链路构成的链路来限定道路。当针对道路限定两个链路时，每一个链路具有车辆应该前进的交通方向。当双向交通的道路仅具有一个公共链路，而不是具有上链路和下链路两个链路时，不描述链路的交通方向。交通环岛信息或属性包括“交通环岛”或仅当在交通环岛中包含链路时的“绕行道路”。例如，包含在图7所示的交通环岛中的链路A至H在它们的交通环岛信息中具有“交通环岛”。
节点数据包括节点ID、坐标、连接链路的ID、以及属性，如图9所示。连接链路与节点连接。在节点数据的属性中，如果节点为交叉路口，则描述为“交叉路口”。例如，在图7中，节点Uo、Ui、Vo、Vi、Wo、Wi、Xo或Xi表示交叉路口并且它们的属性信息包括“交叉路口”。节点Uo、Ui、Vo、Vi、Wo、Wi、Xo或Xi的连接链路的ID独自包括三个链路ID。例如，节点Uo的链路ID包括链路H、A、g的ID；节点Ui的链路ID包括链路A、B、b的ID。
接下来，将参考图5中的流程图来说明用于计算和输出在交通环岛的前进方向的过程。
开始，利用操作开关组7将导航系统20设置成目的地设置模式。当输入预定的目的地时(S301：YES)，ECU 8参考从地图数据输入单元6获得的地图数据来检索到从当前位置到目的地的路线(S302)。ECU 8使显示设备10的屏幕10a将所检索到的路线作为引导路线显示在所显示的地图上，同时将包含在该引导路线中的链路和节点存储在外部存储器9中(步骤S303)。当用户利用操作开关7来要求启动引导时(步骤S304：YES)，ECU 8启动路线引导以沿着引导路线对车辆进行导航。
在启动路线引导之后，ECU 8利用来自位置探测器1的位置信息来判定车辆是否接近在给定距离(例如300m)内的在引导路线上的交叉路口(步骤S305)。如下判定交叉路口是否在给定的距离内：ECU8读取存储在外部存储器9中的链路和节点并检索位于给定距离内的节点，同时查阅地图数据的链路数据；并且ECU 8判定包含在所检索到的节点中的节点是否具有“交叉路口”的属性信息；并且当确定节点具有“交叉路口”的属性信息时，确定车辆接近给定距离内的交叉路口。
当确定车辆接近交叉路口(步骤S305：YES)时，ECU 8则判定该交叉路口是否为交通环岛(步骤S306)。通过与交叉路口的节点连接的链路是否具有“交通环岛”的交通环岛信息来判定交叉路口是否为交通环岛。当确定交叉路口不是交通环岛(步骤S306：NO)时，ECU 8从地图数据中获得与交叉路口连接的道路的平面图。ECU 8然后使屏幕100a的一半显示所获得的平面图的放大图，还在该放大图上标出车辆的前进方向(步骤S307)。此外，通过声音向用户报告前进方向。当车辆已经通过交叉路口时，所显示的放大图消失。
当确定车辆接近的交叉路口是交通环岛(步骤S306：YES)时，ECU 8判定到交通环岛的入口道路和离开环岛的出口道路中的每一个是否为省级公路或更低等级的道路(例如城市道路、城镇道路、地方道路)(步骤S309)。当该道路为省级公路或更低等级的道路(步骤S309：YES)时，CEU 8通过将入口道路和出口道路从与交通环岛连接的点延长例如20m，来形成延长线，并计算由两条延长线形成的角度(步骤S310)，这将参考图8进行具体的说明。
图8利用链路和节点示出交通环岛及其相关的道路，同时以黑体线显示出引导路线。入口道路(链路a3、a2、a1)和出口道路(链路b1、b2、b3、b4)属于省级公路。通过将入口和出口道路从连接点(节点n1、n2)在连接链路朝向环岛内部的各自方向上延长20m来形成虚拟延长线m1、m2。因此，由此通过作为虚拟或虚链路的两条延长线m1、m2形成角度α，如图8所示。在链路数据中描述连接链路a1、b1的两个端点的坐标，从而可以计算延长线m1、m2的方向。可以通过利用延长线m1、m2来计算角度α。
与此相反，当道路为国道或更高等级的道路(例如高速公路)(步骤S309：NO)时，ECU 8计算远离或从与交通环岛连接的连接点离开例如为500m的给定距离的给定点(步骤S311)。接着，ECU 8计算包含(i)给定点以及(ii)与交通环岛的连接点的直线(步骤S312)，并且然后计算由两条直线形成的角度α(步骤S313)，这将在下面进行详细说明。
图6示出交通环岛及其相关道路，同时以黑体线示出引导路线。与交通环岛连接的四条道路P、Q、S、T中的每一个为双向交通并且在与交通环岛连接的连接点附近的点上将其划分成两个单行交通支路部分P1、P2、Q1、Q2、S1、S2、T1、T2。车辆顺时针通过交通环岛；因此，支路部分P1、Q1、S1、T1进入交通环岛(作为入口通行链路)；支路部分P2、Q2、S2、T2从交通环岛中出来(作为出口通行链路)。
图7通过利用节点和链路来表示图6中的道路。链路a、h分别表示道路P的上和下；链路b、g分别表示道路P1、P2的支路部分。链路q、n分别表示道路Q的上和下；链路r、m分别表示道路Q1、Q2的支路部分。链路e、d分别表示道路S的上和下；链路f、c分别表示道路S1、S2的支路部分。链路j、t分别表示道路T的上和下；链路k、s分别表示道路T1、T2的支路部分。
在入口道路P(链路b)与交通环岛之间的连接点与节点Ui相对应；在出口道路T(链路s)与交通环岛之间的连接点与节点Xo相对应。可以分别从节点Ui、Xo检索到这些连接点。通过将连接点Ui、Xo限定为圆心来以500m的半径绘制圆K1、K2，以在远离连接点500m的点L1、L2上与道路P、T交叉。
根据(i)从节点Ui、Xo的坐标获得的圆K1、K2上的点的坐标以及(ii)分别包含点L1、L2的链路的两个端点之间的坐标来计算点L1、L2的坐标。通过包含(i)节点Ui、Xo和(ii)点L1、L2来形成作为虚拟或虚链路的直线M1、M2；然后，计算直线M1、M2的偏角(inclination)。计算被限定为沿着单行交通方向从直线M1到直线M2的角度α，如图6所示。
接着，ECU 8根据角度α确定前进方向或通过方向(步骤S314)并根据规定角度α与前进方向的关系的数据库在屏幕10a上显示所确定的前进方向。例如，当0≤α≤10度时，确定前进方向为“返回左侧的方向”并如图10A所示；当10＜α≤60度时，确定前进方向为“极度向左的方向”并如图10B所示；当60＜α≤120度时，确定前进方向为“向左的方向”并如图10C所示；当120＜α≤170度时，确定前进方向为“略微向左的方向”并如图10D所示；当170＜α≤190度时，确定前进方向为“直行方向”并如图10E显示；当190＜α≤240度时，确定前进方向为“略微向右的方向”并如图10F所示；当240＜α≤300度时，确定前进方向为“向右的方向”并如图10G所示；当300＜α≤350度时，确定前进方向为“极度向右的方向”并如图10H所示；并且当350＜α≤360度时，确定前进方向为“返回右侧的方向”并如图10I所示。
当确定前进方向(步骤S314：YES)时，ECU 8经由扬声器13输出所确定的前进方向，同时在显示设备10的屏幕10a上显示基于所确定的前进方向的视图并进一步在屏幕10a的右部分中显示相应的放大视图(步骤S315)。当车辆已经通过交通环岛(步骤S316：YES)时，放大视图从屏幕10a上消失。
在每一个交叉路口或交通环岛重复在一般交叉路口和交通环岛的上述方向引导过程，直到车辆到达目的地(步骤S317：YES)。
因此，本实施例可以适用于以下情况。假设其中使到交通环岛R的入口道路P1、Q1、S1、T1和离开交通环岛R的出口道路P2、Q2、S2、T2变弯或弯曲的情况，如图6所示。在这种情况下，通过由两条虚线M1、M2形成的角度α来确定前进方向，所述两条虚线M1、M2连接(i)连接点和(ii)在入口道路和出口道路上的离与交通环岛的连接点500m的点。例如，即使入口道路或出口道路具有单行交通叉状支路部分，也可以正确地确定前进方向而不受支路部分的弯曲部分的影响。这允许方向引导符合用户的辨认或感觉。
假设其中入口道路或出口道路为省级公路或更低等级的道路的另一种情况。在这种情况下，道路可能有更多的弯曲部分，以至于离与交通环岛的连接点500m的点可能位于与入口道路进入交通环岛的方向不同的方向上。如果通过利用离与交通环岛的连接点500m的点的上述计算方法来确定前进方向，则这会导致方向引导不符合用户的实际辨认或感觉。
因此，在本实施例中，取代利用离连接点500m的点，延长在入口或出口道路上离连接点有20m长度的道路部分。由针对入口和出口道路的延长线(或虚线)形成的角度用于确定前进方向。这允许方向引导符合用户的辨认或感觉。
其他例子
图12示出本实施例的另一个例子。在本例中，针对入口道路和出口道路，对离与交通环岛的连接点为给定距离(例如，500m或100m)的给定点进行取样；指定从给定点朝向连接点具有一定长度的道路部分；将所指定的道路部分延长到交通环岛的内部，通过所延长的道路部分或线(对于入口和出口道路的虚拟延长线)来限定角度，并且该角度用于确定在交通环岛的前进方向。
其他修改
下面可以对第二实施例进行修改，而不受上述说明的限制。
为了对针对入口或出口道路的离与交通环岛的连接点为给定距离的给定点进行取样，将该给定距离定为例如500m；然而，可以根据道路类型来改变该给定距离，例如对于国道或更高等级的道路为500m，或者对于省级公路或更低等级的道路为200m。
在图8中，当入口道路或出口道路为国道(即，在地图数据中限定上链路和下链路)时，采用下述方法来确定角度α和前进方向：对于国道，通过包含(i)与交通环岛的连接点以及(ii)离连接点500m的点来绘制第一直线延长线；相反，对于省级公路或更低等级的道路，通过利用离连接点20m的范围来绘制第二直线延长线；并根据由两个第一和第二直线延长线形成的角度来确定前进方向。
不总是通过绘制以连接点为中心的半径为500m的圆来确定离连接点500m的点；或者，可以将离连接点500m的点确定为沿着道路离连接点500m的点。
此外，可以仅经由屏幕10a或扬声器13来报告在交通环岛的前进方向。
例如利用流程图，可以将在上述实施例中进行说明的单独处理或实施构造为存储在ROM等中的并且通过利用CPU等来执行的程序中的单元或模块。此外，还可以将该单元实现为固件或器件。
对于本领域技术人员来说，对本发明的上述实施例作出各种修改是显而易见的。然而，本发明的范围应该有下述权利要求书来确定。