НАВИГАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО, ОТОБРАЖАЮЩЕЕ ИНФОРМАЦИЮ О ДВИЖЕНИИ Российский патент 2009 года по МПК G01C21/34 

Уровень техники

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к навигационному устройству, которое может отображать информацию о движении. Такое устройство, в частности, предназначено для применения в бортовой навигационной системе, устанавливаемой на автомобиле.

Описание предшествующего уровня техники

Навигационные устройства на основе GPS (глобальная система позиционирования) хорошо известны и широко используются в качестве бортовых навигационных устройств, устанавливаемых в автомобилях. Можно сделать ссылку на программное обеспечение навигационной серии правопреемника настоящего изобретения, компании TomTom B.V. Это программное обеспечение во время работы на КПК (PDA, карманный персональный компьютер) (таком как Compaq iPaq), соединенном с внешним приемником GPS, позволяет пользователю вводить в КПК исходный адрес и адрес места назначения. Программное обеспечение затем рассчитывает оптимальный маршрут движения между двумя конечными точками и отображает инструкции, относящиеся к перемещению по этому маршруту. Благодаря использованию информации о положении, получаемой от приемника GPS, программное обеспечение позволяет определять через заданные интервалы положение КПК (который обычно установлен на приборной панели транспортного средства) и может отображать текущее положение транспортного средства на карте и отображать (а также произносить голосом) соответствующие инструкции, относящиеся к навигации (например, "поворот налево через 100 м"). Графическое представление действий, которые должны быть выполнены (например, стрелка влево, обозначающая поворот влево впереди), может отображаться на панели состояния и также может быть наложено на другие соответствующие перекрестки/повороты и т.д. на дорогах, представленных на самой карте.

Также можно сделать ссылку на устройства, в которых приемник GPS интегрирован в вычислительное устройство, запрограммированное так, что оно содержит базу данных карты, и которое может генерировать навигационные инструкции на дисплее. Такие интегрированные устройства часто устанавливают на или в приборной панели транспортного средства. Термин "навигационное устройство" относится к устройству, которое позволяет пользователю перемещаться в заданное место назначения. Устройство может иметь внутреннюю систему для приема данных о месте положения, такое как приемник GPS, или может быть просто подключено к приемнику, который может принимать данные о месте положения. Устройство может представлять собой портативное устройство или может быть встроено в транспортное средство.

Обычные навигационные устройства на основе GPS (часто с другими формами встроенных устройств или систем) выполняют весь код операционной системы и код прикладных программ на месте, получая их из ПЗУ или запоминающего устройства типа флэш ВНМ (XIP, спецификация «выполнение на месте»). Такой подход имеет ряд недостатков: в конструкциях, построенных на основе ПЗУ, обычно требуется, чтобы прожиг ПЗУ был выполнен на раннем этапе во время производства продукта; поскольку маска, записанная в ПЗУ, будет фиксированной, ее изменение является дорогостоящим и сложным. Следовательно, конструкции, построенные на основе ПЗУ, по своей сущности являются негибкими. Во-вторых, ПЗУ для маски и запоминающее устройство типа флэш ВНМ являются дорогостоящими.

Кроме того, недостатком описанных выше навигационных устройств является их подверженность воздействиям внешней окружающей среды. Так при нахождении указанного навигационного устройства, например в условиях сильных электромагнитных полей, может произойти сбой в операционной системе такого навигационного устройства, и ряд его микросхем потребует дополнительной перепрошивки.

В то же время, если все значимые данные (в частности карта местности, прикладная навигационная программа и операционная система) будут записаны на съемной карте, то в случае нежелательных воздействий внешней среды не сложно будет заменить одну только такую карту без перепрошивки микросхем самого навигационного устройства.

Таким образом, техническим результатом заявленного изобретения является создание навигационного устройства, в которое изначально не заложены никакие исходные данные (в том числе операционная система и прикладная навигационная программа), что обеспечивает надежную защиту такого устройства от сбоев, вызываемых внешней окружающей средой, в частности сильными электромагнитными полями, а также повышает быстродействие устройства и обеспечивает возможность легкого последующего конфигурирования устройства.

Сущность изобретения

В первом аспекте предложено навигационное устройство, программируемое с использованием данных карты и навигационной прикладной программы, которая позволяет планировать маршрут между двумя местами, определенными пользователем, в котором устройство во время работы считывает карту памяти, которую можно вставлять в устройство и извлекать из устройства, причем на карте записана операционная система устройства, навигационная прикладная программа и данные карты.

Операционная система не сохранена во внутреннем ПЗУ устройства, но вместо этого устройство считывает ее с карты памяти, которая может представлять собой карту типа SD (формат Secure Digital).

Устройство может дополнительно содержать ПЗУ типа флэш ВНМ (выполнение на месте), в котором запрограммирован загрузчик операционной системы. Во время загрузки загрузчик операционной системы представляет пользователю указание о необходимости вставить приложенную карту SD. После того как пользователь вставляет карту SD, считыватель карты устройства считывает карту; устройство затем копирует специальный системный файл с карты SD в ДОЗУ (DRAM, динамическое ОЗУ) устройства, причем системный файл включает в себя операционную систему и навигационную прикладную программу. После окончания копирования системного файла управление передается навигационной прикладной программе, которая начинает работу и обращается к энергонезависимым данным, считываемым с карты SD. Когда устройство впоследствии выключают, содержание ДОЗУ сохраняют так, что процедура загрузки должна выполняться только первый раз, при использовании устройства.

Такой подход имеет ряд преимуществ по сравнению с обычными системами на основе ПЗУ:

1. Возможность последующего конфигурирования. Благодаря тому что "жесткое кодирование" устройства осуществляется только загрузчиком операционной системы в запоминающем устройстве типа флэш ВНМ, устройство может быть сконфигурировано на месте, и изменение конфигурации на последующем этапе после изготовления может состоять просто во включении соответствующей карты SD в законченное устройство.

2. Стоимость. Запоминающее устройство типа флэш SD и ДОЗУ являются самыми дешевыми формами запоминающих устройств, и они дешевле, чем запоминающее устройство типа флэш ВНМ.

3. Скорость. Время доступа к запоминающему устройству ДОЗУ гораздо меньше, чем время доступа к запоминающему устройству типа флэш.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение будет описано со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых

на фиг.1 показано изображение экрана навигационного устройства, в котором воплощено настоящее изобретение; на изображении экрана представлен вид карты и панель состояния, расположенная вдоль нижней части дисплея;

на фиг.2 показано изображение экрана навигационного устройства, на котором представлено трехмерное изображение;

на фиг.3 показано изображение экрана навигационного устройства, представляющего навигационное меню;

на фиг.4А и В показаны виды в перспективе навигационного устройства;

на фиг.5 представлена схема архитектуры системы навигационного устройства;

на фиг.6 представлена блок-схема компонентов навигационного устройства;

на фиг.7 представлена схема электрических составляющих блоков навигационного устройства на фиг.6.

Подробное описание изобретения

Обзор системы

Настоящее изобретение выполнено в интегрированном навигационном устройстве производства компании TomTom B.V., называемом Go. В устройстве Go установлено навигационное программное средство, называемое Navigator, и устройство имеет внутренний приемник GPS; программное средство Navigator также может работать в устройстве КПК типа Pocket PC с сенсорном экраном (то есть управляемое электронным пером), таком как Compaq iPaq. Кроме того, в устройстве предусмотрена навигационная система на основе GPS, когда КПК соединен с приемником GPS. Комбинированная система из КПК и приемника GPS разработана с целью использования в качестве бортовой системы навигации, устанавливаемой в автомобиле.

Изобретение также может быть выполнено в любых других компоновках навигационного устройства, таких как устройства с интегрированным приемником GPS/компьютером/дисплеем, или устройства, предназначенные для использования вне транспортного средства (например, для пешеходов) или в других транспортных средствах, помимо автомобилей (например, на самолетах). Навигационное устройство может быть выполнено с использованием любой технологии определения места положения и не ограничивается GPS и, следовательно, может быть выполнено с использованием других видов ГНСС (GNSS, глобальная навигационная спутниковая система), таких как европейская система Галилео. В равной степени устройство не ограничивается системами определения места положения с использованием спутника/скорости, но его можно использовать с наземными маяками или системой любого другого вида, которая позволяет устройству определять его географическое местоположение.

Программное средство Navigator при работе на КПК обеспечивает функцию навигационного устройства, которое представляет экран в нормальном режиме навигации, показанный на фиг.1. Этот вид предоставляет инструкции для водителя с использованием комбинации текста, символов, голосовых указателей и подвижной карты. Ключевые элементы интерфейса пользователя являются следующими: двумерная карта 1 занимает большую часть экрана. На карте представлен автомобиль пользователя и его непосредственное окружение, поворачивающееся таким образом, что направление, в котором движется автомобиль, всегда находится "сверху". В нижней четверти экрана представлена панель 2 состояния. Текущее местоположение устройства, которое определяет само устройство, используя обычный способ определения положения GPS, и его ориентация (получаемая по направлению движения) отображается стрелкой 3. Маршрут, рассчитываемый устройством (с использованием алгоритмов расчета маршрута, записанных в запоминающем устройстве с наложением на данные карты, сохраненные в базе данных карты в запоминающем устройстве) показан как затененный путь 4, на который наложены стрелки, представляющие направление движения. На затемненном пути 4 все основные действия (например, повороты, перекрестки, объезды и т.д.) схематично представлены стрелкой 5, наложенной на путь 4. Панель 2 состояния также включает в себя с левой стороны схему 6, представляющую следующие действия (в данном случае поворот направо). Панель 2 состояния также представляет расстояние до следующего действия (то есть до поворота направо - в данном случае расстояние составляет 220 метров), которые получают из базы данных всего маршрута, рассчитанного устройством (то есть списка всех дорог и соответствующих действий, определяющих предполагаемый маршрут). Панель 2 состояния также представляет название текущей дороги 8, оценку времени до прибытия 9 (в данном случае 2 минуты и 40 секунд), текущую оценку времени 10 прибытия (11 ч 36 мин) и расстояние до места 11 назначения (1,4 км). Мощность сигнала GPS представлена индикатором 12 уровня сигнала в стиле мобильного телефона. Также возможно представление карты в трехмерном виде, как показано на фиг.2.

Если пользователь прикасается к центру экрана 13, тогда отображается навигационное экранное меню; из этого меню можно запускать другие основные навигационные функции в пределах прикладной программы Navigator, и управлять ими. Благодаря обеспечению возможности выбора функций навигации из экранного меню, которое само можно легко вызвать (например, используя один этап от представления карты до экранного меню), существенно упрощается взаимодействие пользователя с устройством, и делает его более быстрым и простым.

Площадь зоны прикосновения, в которой должен прикоснуться пользователь, гораздо больше, чем в большинстве систем с сенсорным экраном, управляемых электронным пером. Она была разработана достаточно большой с тем, чтобы ее можно было надежно выбирать одним пальцем без достаточной точности; то есть с учетом реальных условий работы водителя, который управляет автомобилем; у него или у нее будет немного времени, чтобы рассматривать чрезвычайно детализированный экран с маленькими пиктограммами управления, и еще меньше времени для точного прикосновения к одной из этих малых пиктограмм управления. Следовательно, использование очень большой площади сенсорного экрана, ассоциированной с данным программным ключом (или скрытым программным ключом в центре экрана 13), представляет собой хорошо обдуманное конструктивное свойство данного варианта выполнения. В отличие от других прикладных программ, основанных на использовании электронного пера, такое конструктивное свойство постоянно используется в программе Navigator для выбора функций кода, которые, вероятно, могут потребоваться для водителя во время движения. Следовательно, всякий раз, когда пользователю предоставляется возможность выбора, который он выполняет путем выбора пиктограмм, отображаемых на экране (например, пиктограмм управления или кнопок виртуальной клавиатуры, для ввода, например, адреса назначения), тогда используется простая конструкция этих пиктограмм/кнопок, и соответствующие зоны сенсорного экрана расширяются до такого размера, что каждая пиктограмма/ключ может быть однозначно выбрана пальцем. На практике соответствующий размер зоны сенсорного экрана составляет, по меньшей мере, около 0,7 см² и обычно представляет собой квадратную зону. В нормальном режиме навигации в устройстве отображается карта. При прикосновении к карте (то есть к сенсорному экрану дисплея) один раз (или дважды в другом варианте выполнения) рядом с центром экрана (или к любой части экрана в другом варианте выполнения) происходит вызов навигационного меню (см. фиг.3), при этом крупные пиктограммы соответствуют различным функциям навигации, таким как вариант выбора для расчета альтернативного маршрута, и повторный расчета маршрута для того, чтобы исключить следующую часть дороги (полезно, когда встречается препятствие или пробка); или повторный расчет маршрута для того, чтобы исключить определенные, представленные в списке дороги.

Действительная физическая структура устройства существенно отличается от обычного встроенного устройства архитектурой запоминающего устройства (см. приведенный ниже раздел Архитектура системы). На высоком уровне они похожи, хотя: в запоминающем устройство записан алгоритм расчета маршрута, база данных карты и программное обеспечение интерфейса пользователя; микропроцессор интерпретирует и обрабатывает входные команды пользователя (например, используя сенсорный экран устройства для ввода начального адреса и адреса назначения и все другие входные команды управления) и разворачивает алгоритмы расчета маршрута для расчета оптимального маршрута. "Оптимальный" может означать такие критерии, как самое короткое время или самое короткое расстояние или некоторые другие факторы, относящиеся к пользователю.

Более конкретно, пользователь вводит свое исходное положение и требуемое место назначения обычным способом в программное обеспечение Navigator, работающее на КПК, используя виртуальную клавиатуру. Пользователь затем выбирает способ расчета маршрута движения: предлагаются различные режимы, такие как "быстрый" режим, который рассчитывает маршрут очень быстро, но такой маршрут может быть не самым коротким; "полный" режим, который анализирует все возможные маршруты и определяет местоположение самого короткого, но при более длительном расчете. Возможны другие варианты выбора, в которых пользователь, определяющий маршрут, представленный в виде сцены, например, проходит большинство ТПИ (POI, точки, представляющие интерес), отмеченные как места достопримечательностей, или проходит большинство ТПИ, возможно представляющих интерес для детей, или используют наименьшее количество перекрестков и т.д.

Сами дороги описаны в базе данных карты, которая представляет собой часть программного обеспечения Navigator (или оно другим путем обращается к этим данным), работающего в КПК, в виде линии, то есть векторов (например, начальная точка, конечная точка, направление дороги, при этом всю дорогу разбивают на множество сотен таких секций, каждая из которых уникально определена параметрами направления начальная точка/конечная точка). Карта затем представляет собой набор таких векторов дороги, а также точек, представляющих интерес (ТПИ), а также названий дороги и других географических свойств, таких как границы парка, границы реки и т.д., причем все они выражены векторами. Все свойства карты (например, вектора дороги, ТПИ и т.д.) определены в системе координат, которая соответствует или связана с системой координат GPS, что позволяет обозначать положение устройства, определенное с помощью системы GPS, на соответствующей дороге, представляемой на карте.

При расчете маршрута используют сложные алгоритмы, которые представляют собой часть программного обеспечения Navigator. Эти алгоритмы применяют для расчета большого количества различных потенциальных маршрутов. Программное обеспечение Navigator затем оценивает с учетом критериев, определяемых пользователем (или принятых по умолчанию в устройстве), таких как сканирование в полном режиме, живописный маршрут, музеи и медленная камера. Маршрут, который лучше всего удовлетворяет определенным критериям, затем рассчитывают с помощью процессора КПК и после этого сохраняют в базе данных, записанной в ОЗУ в виде последовательности векторов, названий дорог и действий, выполняемых в конечных точках вектора (например, соответствующих заданным расстояниям вдоль каждой дороги маршрута, например, через 100 метров повернуть налево на улицу х).

На фиг.4А и 4В показаны виды в перспективе действительного варианта выполнения навигационного устройства. Навигационное устройство представляет собой модуль, который содержит дисплей, внутренний приемник GPS, микропроцессор, источник питания и системы запоминающих устройств. Устройство закреплено на рычаге, который установлен на приборной панели автомобиля с использованием большого чашечного присоса.

Архитектура системы

В отличие от обычных встроенных устройств, которые выполняют весь код операционной системы и прикладные программы на месте, состоящих из большого устройства ПЗУ для маски или типа устройства флэш, в варианте выполнения настоящего изобретения используют новую архитектуру запоминающих устройств. На фиг.5 схематично представлено устройство. Устройство, в общем обозначенное ссылочной позицией 51, включает в себя обычные блоки, такие как микропроцессор 56, источник 57 питания, дисплей и соответствующие драйверы 58. Кроме того, устройство включает в себя считыватель 53 карты SD; карта 52 SD показана установленной на место в гнездо. Устройство 51 имеет внутреннее запоминающее устройство ДОЗУ 54 и запоминающее устройство типа флэш 55 ВНМ.

Таким образом, в устройстве используются три разных формы запоминающих устройств:

1. Небольшого объема внутреннее ПЗУ 55 типа флэш ВНМ (выполнение на месте). Оно аналогично ПЗУ, используемому для BIOS ПК, и содержит только собственный загрузчик операционной системы, эмуляцию Е² (для ИДП (UID, идентификатор пользователя и данных изготовителя) и данные, представляющие точечные элементы изображения начального экрана системы. Его объем можно оценить равным 256 кбайт, и это запоминающее устройство может быть подключено к медленному интерфейсу СОЗУ (SRAM, статическое ОЗУ) шириной 8 битов.

2. Запоминающее устройство 54 основного системного ОЗУ (или ДОЗУ), которое аналогично основному запоминающему устройству (ОЗУ) ПК. В этом запоминающем устройстве происходит выполнение всего основного кода, а также выделяется видео ОЗУ и рабочее пространство для операционной системы и прикладных программ. Следует отметить, что в основном системном ОЗУ (так же как в ПК) не сохраняются постоянные данные пользователя, то есть не используется "логический диск". Такое ОЗУ подключено исключительно к высокоскоростной синхронной 100 МГц 32-битовой шине.

3. Энергонезависимое запоминающее устройство для данных, аналогичное жесткому диску ПК. Оно выполнено как съемное запоминающее устройство NAND (НЕ-И, логическая функция), основанное на карте 52 типа SD. Такие устройства не поддерживают ВНМ. Вся операционная система, прикладные программы, установочные файлы и данные карты могут быть постоянно сохранены на картах SD.

При загрузке собственный загрузчик 55 операционной системы представляет для пользователя указание вставить поставленную ему карту 52 типа SD. После того как это будет выполнено, устройство может копировать специальный системный файл с карты 52 SD в ОЗУ 54. Этот файл содержит операционную систему и навигационную прикладную программу. После окончания этой операции управление передают прикладной программе. Прикладная программа затем начинает работать и обращается к энергонезависимым данным, например к картам, записанным на карте 52 SD.

После последующего выключения устройства содержание ОЗУ 54 сохраняется, поэтому такая процедура загрузки происходит при первом использовании устройства.

Приложение 1

Спецификация продукта GO

Введение

Устройство Go представляет собой автономное, полностью интегрированное устройство персональной навигации. Оно работает независимо от какого-либо подключения к транспортному средству.

Целевые рынки

Устройство Go предназначено для вывода на общий рынок персональной навигации. В частности, устройство разработано для расширения рынка персональной навигации за пределы "ранних приверженцев" на рынке. Само по себе оно представляет собой полностью автономное решение; для него не требуется доступ к ПК, КПК или соединение с Интернет. Акцент сделан на завершенность и простоту использования.

Хотя устройство Go представляет собой полное решение для персональной навигации, оно, прежде всего, предназначено для использования в транспортном средстве. Основной целевой рынок составляют лица, которые управляют транспортным средством для деловых поездок или развлечений.

Для успешного вывода на этот рынок устройство Go должно удовлетворять следующим требованиям на высоком уровне:

1. Приемлемый ценовой уровень - Соответствующий компромисс между свойствами продукта и стоимостью.

2. Простота - Установка и работа с Go должна быть простой и интуитивной, все основные функции должны выполняться пользователем со средним уровнем знаний, не знакомым с работой на ПК, без инструкции к продукту.

3. Гибкость - Все данные карты и операционные программы должны загружаться при подключении карт памяти. Устройство должно легко расширяться для охвата различных регионов.

4. Надежность - Хотя бортовые навигационные системы, используемые в транспортных средствах, не считаются критическими компонентами для безопасности, пользователь должен полагаться на устройство Go. Оно должно быть разработано так, чтобы оно соответствовало всем стандартам бортовых устройств, устанавливаемых в автомобилях. Кроме того, устройство должно допускать короткие разрывы в зонах захвата GPS.

Каналы

- Торговые точки розничной продажи бытовых электронных приборов.

- Торговые точки продажи автомобильных аксессуаров.

- Специализированные сервисные станции по установке автомобильных аксессуаров.

Краткое описание продукта

Устройство Go представляет собой бортовое персональное навигационное устройство, предназначенное для установки на транспортном средстве. Оно разработано как прибор, то есть для конкретной функции, а не как прибор общего назначения. Устройство предназначено для рынка послепродажного обслуживания автомобилей. Для конечного пользователя должны обеспечиваться простота использования и установки устройства, хотя в случае необходимости может поставляться профессиональной набор для установки.

Основные свойства:

- Построенный на стандартных компонентах предмет потребления PocketPC 2002.

- Стандартный, прозрачно-отражающий дисплей TFT LCD PocketPC 3,5"_VGA, установленный в ландшафтной ориентации.

- Архитектура запоминающего устройства без ПЗУ с загрузкой без выключения.

- Высокоинтегрированное ЦПУ ARM9 200 МГц.

- Гнездо для карты памяти типа SD, предназначенной для сохранении прикладных программ и данных карты.

- Интегрированный приемник GPS и антенна.

- Интегрированный двухосевой акселерометр для простого навигационного счисления пути.

- Разъемы питания, звука, наладочный разъем и разъем для внешней антенны GPS, выполненный через стыковочный разъем в основании модуля.

- Встроенная ОС Linux без уровня ГИП (GUI, графический интерфейс пользователя), прикладная программа обеспечивает свой собственный ИП (UI, интерфейс пользователя).

- Очень простой ИП на основе сенсорного экрана, оптимизированный для использования пальца.

- Высококачественный интегрированный громкоговоритель для подачи голосовых инструкций.

- Внутренняя перезаряжаемая Li-Ion батарея, обеспечивающая, по меньшей мере, пять часов непрерывной работы.

Операционная система

В устройстве Go используется специализированная версия Встроенной Linux. Она загружается с карты SD с использованием специализированной программы - загрузчика операционной системы, записанной в запоминающем устройстве типа флэш.

Аппаратные кнопки

Устройство Go имеет только одну аппаратную, кнопку - кнопку питания. При однократном нажатии на нее устройство Go включается или выключается. ИП разработан таким образом, что все другие операции являются легкодоступными через ИП на основе ввода электронным пером.

Предусмотрена также скрытая кнопка полного сброса.

Архитектура

Архитектура устройства Go построена вокруг процессора, выполненного в виде высокоинтегрированной одной микросхемы, разработанной для мобильных вычислительных устройств. В качестве такого устройства используют процессор промышленного стандарта ARM920T с производительностью приблизительно 200 MIP. Устройство также содержит все требуемые периферийные устройства, исключая каскады немодулированных частот GPS. Эти периферийные устройства включают в себя контроллер ДОЗУ, таймер/счетчики, УАПП (UART, универсальный асинхронный приемопередатчик), интерфейс SD и контроллер ЖКИ (LCD, жидкокристаллический индикатор).

Основные элементы этой архитектуры представляют собой:

- Микропроцессор, работающий с частотой 200 МГц.

- 32 Мб или 64 Мб быстродействующее синхронное ДОЗУ (СДОЗУ, SДОЗУ) с автовосстановлением при низком уровне напряжения питания. Установлено в виде двух устройств на 32-битной шине, работающей с частотой 100 МГц.

- Интерфейс карты SD для энергонезависимого сохранения всего программного обеспечения, включая ОС (привод без использования ОЗУ).

- Собственный (на основе аппаратных средств компьютера, без программного обеспечения) загрузчик операционной системы, записанный в запоминающем устройстве типа ИЛИ-НЕ (NOR) Flash объемом 256 Кб. Это запоминающее устройство типа флэш содержит загрузочный сектор, защищенный от записи, предназначенный для сохранения защищенных данных, таких как уникальный ID продукта и данные о производителе.

- Отладочный УАПП (уровни RS232 3V), соединенный со стыковочным разъемом.

- USB клиент (клиент для универсальной последовательной шины) для подключения к ПК.

- Интегрированный приемник GPS.

- Интегрированный двухосевой акселерометр.

- В случае необходимости интегрированный приемопередатчик Bluetooth для соединения с КПК и мобильным телефоном.

- Высококачественная звуковая карта с использованием кодека I²S и усилителя.

На фиг.6 показана блок-схема устройства Go.

Управление питанием

Питание устройства Go обеспечивается через интегрированную перезаряжаемую Li-Ion батарею емкостью 2200 мА·час. Заряд этой батареи может быть обеспечен, и питание в устройство может быть подано (даже если батарея не заряжена) от внешнего источника питания напряжением +5В. Такой внешний источник питания +5В обеспечивается через стыковочный разъем или через разъем гнезда постоянного напряжения.

Питание +5В генерируют от сетевого напряжения транспортного средства или от сетевого адаптера, подключаемого внешне. Устройство можно включать и выключать с помощью одной кнопки. Когда устройство выключено, содержание ДОЗУ сохраняется благодаря переводу содержания ОЗУ в режим автовосстановления таким образом, что при включении устройства Go оно продолжают работу с того места, где было выключено. Предусмотрен также сигнал включения, доступный через стыковочный разъем, который используют для автоматического включения устройства Go при включении зажигания транспортного средства. Также предусмотрен небольшой скрытый переключатель полного сброса.

Архитектура системной памяти

В отличие от обычных встроенных устройств, которые выполняют весь код операционной системы и прикладных программ на месте в пространстве большого запоминающего устройства ПЗУ или ПЗУ типа флэш, запоминающего устройства ПЗУ для маски или запоминающего устройства типа флэш, устройство Go основано на новой архитектуре памяти, которая гораздо ближе к архитектуре памяти ПК.

Она состоит из трех форм памяти:

1. ПЗУ типа флэш ВНМ (выполнение на месте) небольшого объема. Оно аналогично ПЗУ для сохранения BIOS ПК и содержит только собственный загрузчик оперативной системы, имитатор Е² (для ИДП и данных производителя) и данные точек изображений начального экрана. Его размер оценивается как 256 кбайт, и это устройство может быть выполнено на основе медленного 8-битового интерфейса СОЗУ.

2. Запоминающее устройство основной системы, которое аналогично основному запоминающему устройству ПК (ОЗУ). Его используют для выполнения всего основного кода, а также обеспечения видео ОЗУ и рабочего пространства для ОС и прикладных программ.

Примечание: постоянные данные пользователя не хранятся в основном системном ОЗУ (как в ПК), то есть здесь отсутствует "привод ОЗУ". Такое ОЗУ подключено исключительно к 32-битной высокоскоростной шине, работающей с частотой 100 МГц. Устройство Go содержит два установочных места для 16-битного 256/512 Мбит СДОЗУ, что обеспечивает конфигурацию запоминающего устройства с емкостью 32 Мб (16 битов), 64 Мб 32 бита и 128 Мб (32 бита).

3. Энергонезависимый накопитель, аналогичный жесткому диску ПК. Он выполнен как съемное запоминающее устройство типа флэш И-НЕ (NAND), на основе карт SD. Эти устройства не поддерживают ВНМ. Вся ОС, прикладные программы, установочные файлы и данные карт постоянно сохраняют на карте SD.

Звук

Громкоговоритель диаметром 52 мм установлен в устройстве Go для подачи голосовых инструкций с хорошим качеством звука.

Сигнал на него подают через внутренний усилитель и аудиокодек. Также предусмотрен линейный выход через стыковочный разъем.

Гнездо памяти SD

Устройство Go содержит одно стандартное гнездо для карты SD. Его используют для загрузки системных программных средств и для доступа к данным карты.

Дисплей

В устройстве Go используют прозрачно-отражающий TFT дисплей с задней подсветкой 3,5". Он представляет собой "стандартный" дисплей_VGA, такой как используется в КПК PocketPC. Он также содержит сенсорную панель и яркую заднюю подсветку CCFL.

Источники питания

Источник питания - гнездо сетевого адаптера переменного напряжения

4,75В-5,25В (5,00В+/-5%)@2А

Источник питания - Установочный разъем

4,75В-5,25В (5,00В+/-5%)@2А

Варианты

Обеспечивается возможность сборки и проверки следующих вариантов устройства Go:

Стандарт (без использования Bluetooth, ОЗУ 32 Мбайта)

В стандартном варианте функция Bluetooth не используется, и установлено ОЗУ объемом 32 Мбайта.

Вариант с Bluetooth (Будущий вариант)

Конструкция продукта должна включать в себя Bluetooth, хотя его не используют в стандартном варианте, для минимизации расходов на спецификацию материалов. Конструкция должна обеспечивать, чтобы все другие функции (включая РЧ характеристики GPS) работали без ухудшения характеристик при подключении функции Bluetooth.

Вариант с ОЗУ объемом 64 Мбайта (Будущий вариант)

Конструкция продукта должна обеспечивать возможность установки ОЗУ объемом 64 Мбайта вместо 32 Мбайта.

Подблоки

Устройство Go состоит из следующих электрических подблоков, показанных на фиг.7.

РЧ кабель

По кабелю РЧ подают РЧ сигнал от внешней антенны GPS (которая соединяется с устройством Go через стыковочный РЧ разъем) на высокочастотную печатную плату, на которой расположен модуль GPS.

Внешние разъемы

Установочные разъемы

Два стыковочных разъема обеспечивают интерфейс с внешней стыковочной станцией.

Расположение выводов стыковочного разъема №1 Вывод Сигнал Направление Тип Описание 1 GND - - Земля сигнала и питания 2 GND - -   3 DOCKSNS1 I/P PU Детектирование наличия стыковочной станции [0,1] - эти сигналы предназначены для подключения резисторов, установленных внутри блока. Установочная станция подключает одни или оба эти сигнала к GND для обозначения наличия и типа стыковочной станции. 4 DOCKSNSO I/P PU 5 AUDIOL O/P   Линейные выходы звука (левый и правый) для соединения с аудиосистемой автомобиля. 6 AUDIOR O/P   7 MUTE O/P O/D Модуль соединяет эту линию с GND для передачи в аудиосистему автомобиля сигнала о необходимости отключения звука во время подачи голосовой команды в устройство. 8 IGNITION I/P PD Детектирование включения зажигания. 9 DOCKPWR I/P PWR Питание +5V от стыковочной станции для одновременного включения модуля и заряда батареи. 10 DOCKPWR I/P PWR

PWR Вывод питания

O/D Выход с открытым коллектором

PU Нагрузочный резистор внутри модуля

PD Резистор утечки внутри модуля

Расположение выводов стыковочного разъема №2 Вывод Сигнал Направление Тип Описание 1 TXD O/P UART Сигналы UART логического уровня 3В 2 RXD I/P UART 3 RTS O/P UART 4 CTS I/P UART 5 GND - PWR 6 nTRST I/T JTAG Сигналы JTAG CPU для проверки и конфигурирования 7 TMS I/P JTAG 8 тек I/P JTAG 9 TDI I/P JTAG 10 TDO O/P JTAG

Установочный РЧ разъем

Установочный РЧ разъем позволяет подключать внешнюю активную антенну GPS через стыковочную станцию.

Разъем адаптера переменного напряжения

Разъем адаптера переменного напряжения позволяет подавать питание от недорогого адаптера переменного напряжения или АГП (CLA) адаптер гнезда прикуривателя.

Разъем USB

Разъем USB обеспечивает возможность подключения к ПК с использованием стандартного кабеля mini USB.

Гнездо карты SD

Гнездо карты SD с механическим фиксатором, пригодное для использования в условиях с высоким уровнем вибраций, поддерживает карты SDIO, запоминающее устройство SD и карты ММС.

(Хотя в устройстве Go предусматривается поддержка аппаратных средств для SDIO, поддержка программных средств не обеспечивается во время выпуска продукта на рынок).

Процессор

Процессор представляет собой СОМ (SOC, система на основе микросхемы) ARM920T, работающий с частотой приблизительно 200 МГц.

ОЗУ

Устройство Go оборудовано ОЗУ со следующей спецификацией:

Тип СДОЗУ с режимом автовосстановления при низком уровне напряжения питания ("мобильное" SДОЗУ) Общий объем памяти 32 Мбайта (стандартный вариант) или 64 Мбайта (возможный вариант в будущем) Ширина шины 32 бита Минимальная скорость 100 МГц Максимальный ток в режиме автовосстановления 500_А на устройство Конфигурация 2×16 бит места установки CSP

Запоминающее устройство типа флэш

Устройство Go оборудовано запоминающим устройством типа флэш с минимальным объемом 256 кбайт и с шиной 16 бит для содержания следующего:

- Код загрузчика операционной системы позволяющий загружать О/С с карты SD.

- Установленные на заводе защищенные параметры изготовителя, предназначенные только для чтения (например, дата изготовления) и уникальный ИД (имитация ЭСППЗУ (E2PROM, электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство)).

- Установки конкретного пользователя (имитация ЭСППЗУ).

Следующие устройства можно использовать в зависимости от стоимости и доступности:

Внутренняя антенна GPS

Внутренняя антенна GPS соединена непосредственно с печатной платой РЧ.

Подключение внешней (активной) антенны GPS

Когда внешнюю антенну подключают через стыковочный разъем РЧ, источник антенны GPS автоматически переключается на внешнюю антенну.

Акселерометр

Твердотельный акселерометр соединен непосредственно с процессором для предоставления информации об изменении скорости и направления.

Вспомогательные функции

Синхронизация с зажиганием

Включение при включении зажигания

Передний фронт сигнала IGNITION (зажигание) стыковочной станции включает модуль. Сигнал IGNITION может быть подключен к аккумулятору транспортного средства с напряжением 12 В или 24 В.

Отслеживание состояния зажигания

Состояние сигнала IGNITION стыковочной станции детектируется и передается на вывод GPIO, обеспечивает отключение программных средств при низком уровне сигнала зажигания.

Стандартные периферийные устройства

Следующие периферийные устройства будут включены в качестве стандарта с устройством Go:

- Простой стыковочный разъем. Обеспечивает возможность установки устройства Go и обеспечивает возможность заряда через разъем постоянного напряжения. В этот простой стыковочный разъем не включены какие-либо другие соединители.

- Кабель питания от гнезда прикуривателя, соединяющий устройство Go через разъем постоянного напряжения или простой стыковочный разъем.

- Кабель мини-USB для соединения с ПК.

- Универсальный сетевой адаптер для подключения к разъему постоянного напряжения.

Дополнительные периферийные устройства

Следующие дополнительные периферийные устройства будут доступны во время выпуска или после выпуска устройства Go:

- Набор активной антенны. Содержит активную антенну GPS и стыковочный разъем с РЧ соединителем GPS и подключенным кабелем. Для самостоятельной установки, в случаях, когда требуется внешняя антенна.

- Профессиональный набор установки на транспортном средстве. Предназначен только для профессиональной установки. Позволяет непосредственно подключать источник питания транспортного средства, аудиосистему и активную антенну через коробку интерфейса транспортного средства.

Изобретение относится к навигационному устройству, которое может отображать информацию о движении. Такое устройство предназначено для применения в бортовой навигационной системе, устанавливаемой на передвижном объекте. Техническим результатом заявленного изобретения является возможность использования навигационного устройства, в которое изначально не заложены никакие исходные данные (в том числе операционная система и прикладная навигационная программа), а следовательно, надежная защита такого устройства от сбоев, вызываемых внешней окружающей средой, в частности сильными электромагнитными полями. Навигационное устройство, программируемое с использованием данных карты и навигационной прикладной программы, которая позволяет планировать маршрут между двумя местами, определенными пользователем; во время работы устройство считывает информацию со съемной карты памяти, на которой записана операционная система устройства, навигационная прикладная программа и данные карты. При этом не требуется сохранять операционную систему в персональном запоминающем устройстве, следовательно, требуется только вставить соответствующую карту памяти во время использования. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Навигационное устройство, программируемое с использованием данных карты и навигационной прикладной программы, которая позволяет планировать маршрут до места назначения, и которая выполнена с возможностью во время работы считывать съемную карту флэш-памяти, которую можно вставлять в гнездо устройства и извлекать из гнезда, причем на карте записана операционная система устройства, навигационная прикладная программа и данные карты.

2. Устройство по п.1, в котором в устройстве не сохранена его собственная операционная система во внутреннем ПЗУ, но вместо этого ее считывают с карты памяти.

3. Устройство по п.1, в котором карта памяти представляет собой карту SD.

4. Устройство по п.1, дополнительно содержащее внутреннее ПЗУ типа флэш ВНМ (выполнение на месте), запрограммированное загрузчиком операционной системы.

5. Устройство по п.4, запрограммированное так, что при загрузке загрузчик операционной системы представляет для пользователя указание о необходимости вставить приложенную карту памяти.

6. Устройство по п.5, запрограммированное так, что после того, как пользователь вставляет карту памяти, оно копирует специальный системный файл с карты памяти в ОЗУ, причем системный файл включает в себя операционную систему и навигационную прикладную программу.

7. Устройство по п.6, запрограммированное так, что после окончания копирования системного файла управление передают в навигационную прикладную программу, которая начинает работу и обращается к данным энергонезависимой карты памяти.

8. Устройство по п.7, запрограммированное так, что, когда устройство впоследствии отключают, содержание ОЗУ сохраняется таким образом, что процедуру загрузки требуется выполнить только один раз во время первого использования устройства.

9. Способ программирования навигационного устройства с базой данных карты и программным обеспечением, которое позволяет планировать маршрут до места назначения, в котором способ содержит этап: соединения устройства со съемной картой флэш-памяти, причем в съемной карте флэш-памяти сохранена операционная система устройства, навигационная прикладная программа и данные карты, в котором карта может вставляться в гнездо устройства и извлекаться из гнезда.

10. Способ по п.9, в котором в устройстве не сохранена его собственная операционная система во внутреннем ПЗУ, но вместо этого ее считывают с карты памяти.

11. Способ по п.9, в котором карта памяти представляет собой карту SD.

12. Способ п.9, в котором устройство содержит ПЗУ типа флэш ВНМ, запрограммированное с загрузчиком оперативной системы, и способ содержит этап представления загрузчиком оперативной системы для пользователя указания о необходимости вставки приложенной карты памяти во время загрузки.

13. Способ по п.12, в котором после того, как пользователь вставит карту памяти, он копирует специальный системный файл с карты памяти в ОЗУ, причем этот системный файл включает в себя операционную систему и навигационную прикладную программу.

14. Способ по п.13, в котором после окончания копирования системного файла управление передают навигационной прикладной программе, которая начинает работу и обращается к данным энергонезависимой карты памяти.

15. Способ по п.14, в котором при последующем отключении устройства содержание ОЗУ сохраняется так, что процедуру загрузки необходимо выполнить только один раз во время первого использования устройства.