CN101228412B - 用于数据测绘和地图差异报告的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例一般涉及用于在电子地图中识别和消除差异的系统和方法。用于在电子地图中纠正差异的方法和系统的实施例包括从一个或多个使用电子地图的计算设备中接收位置信息，识别在电子地图和位置信息之间的差异，并且改变电子地图来消除差异。

Description

用于数据测绘和地图差异报告的系统和方法
技术领域
本发明一般涉及测绘。尤其，本发明涉及在电子地图中识别和改进差异。
背景技术
多数飞机使用世界的空域在各地行进。由于航空行进的迅速和方便许多人使用或更喜欢飞机行进。为了提供空中交通，已经在世界各处建立数千机场。诸如丹佛国际机场一样的大型国际机场和小型区域或私人机场二者允许人口急剧增长的航空行进者从世界的几乎任何区域起飞和着陆。
绝大多数机场一般以相同的方式布置。例如，每个机场包括至少一条允许飞机在该机场起飞或着陆的跑道。一般，除了在早期的机场，机场也包括允许飞机在跑道和诸如航站楼或飞机吊架(hanger)一样的机场的其他部分之间行进的滑行道网络。在许多小机场，该滑行道容易导航和跟随。但是，在应付大量的空中流量的大型机场，滑行道会变成在机场各部分以及其间的复杂和互相盘绕的路网。在滑行道复杂和/或没有很好标记的情况中，飞行员常需要地图或电子导航系统来导航滑行道。
几个组织供应提供机场的滑行道和跑道的地图的机场地图或电子导航系统。一种类型的机场地图系统是由Colorado，Englewood的Jeppesen Sanderson公司提供的电子飞行包(EFB)系统的滑行位置感知(TPA)应用。该EFB是提供电子信息(诸如地面信息、导航信息或关于飞机的遥测)给飞行员的系统。TPA显示机场的描绘(render)版本，并且在计算机监视器上显示的跑道和滑行道。一般，TPA是“与地形有关的”地图，其能够使用飞机的实际坐标或位置，一般得自诸如全球定位系统(GPS)一样的位置探测器，以显示在任何给定时间飞机在滑行道或跑道上的位置。用简单的术语，与地形有关的地图(geo-referenced map)提供用于根据诸如纬度和经度一样的“真实世界”坐标在地球的表面定位目标的系统。比如，与地形有关的地图能够使用诸如飞机一样的目标的纬度和经度来在与地形有关的地图上，与该飞机在地球的表面上的实际、物理位置相同的位置中显示该飞机。
为了在TPA中创建与地形有关的地图，地图创建者接收关于该机场的描述或其他信息。在一种情况下，该地图创建者接收依照机场的精确测量生成的非常详细的地图。然后能够根据清楚地指示的和公知的地理的标记或位置(诸如区域标记或其它典型的调查点)在与地形有关的、TPA地图中布置这些精确的地图。在某些情况下，该地图创建者接收最初的机场设计图，然后使用设计图中提供的测量将其转化为电子地图。一般，为进入服务，机场必须提供或公布跑道末端的位置从而该跑道末端的确切位置是一般公知的。然后可以根据跑道末端的位置定位和定向TPA地图。该机场地图的剩余部分的位置和方向则一般被定向到跑道的末端。
不幸的是，现有地图存在许多不精确性。比如，提供给地图创建者的文件和设计图常是不精确的或过时的。虽然世界上最繁忙的机场常常拥有非常精确的机场地图，小型区域或使用较少的机场常常拥有稍稍不精确或过时的地图。在某些情况下，当按地形参照该机场设计图时，该机场地图的滑行道或其它部分的位置、方向、标记或范围可能歪斜或描绘不正确。如此不精确可以导致飞行员在跑道上来回滑行时变得失去方向感。是关于这些和其他考虑来完成本发明。
发明内容
本发明的实施例一般涉及用于在电子地图中识别和消除差异的系统和方法。在一个实施例中，用于在电子地图中纠正差异的方法包括接收用于一个或多个计算设备(诸如飞机上的电子飞行包)的位置信息，使用该电子地图，识别在电子地图和位置信息之间的差异，并且改变电子地图来消除差异。
在另一个实施例中，用于采集关于电子地图的差异数据的系统包括：位置探测器，其提供计算设备的位置，测绘设备，其将计算设备的位置与电子地图的位置相关联和差异设备，其确定在计算设备的实际、物理位置和计算设备在电子地图上的显示位置之间的差异。
在再一个实施例中，用于在电子地图中识别差异的方法包括将电子地图与计算设备显示在电子地图上的位置比较，识别在计算设备的实际、物理位置和计算设备在电子地图上的显示位置之间的差异，以及报告该差异。
本发明可以被实现为计算机过程、计算机系统或诸如地图一样的制造的物品或计算机程序产品。计算机程序产品可以是通过计算机系统可读的计算机存储介质并且编码用于执行计算机过程的指令的计算机程序。计算机程序产品也可以是在通过计算机系统可读的载波上的传播信号并且编码用于执行计算机过程的指令的计算机程序。
该特征、功能和优点能够在本发明的各种实施例中独立地实现或可以在其它实施例中组合。通过参考简明地总结如下的附图、本发明示范性实施例的详细描述，以及所附权利要求书能够获得本发明和其改进的更完整的理解。
附图说明
图1是电子地图系统的优选实施例和显示根据本发明消除的差异的电子地图。
图2是说明根据本发明的差异采集和报告系统的优选实施例的功能图。
图3是说明根据本发明的计算环境和操作于位置数据采集应用、机场集线器/服务器、和/或地图创建者服务器的基本计算设备的优选实施例的功能图。
图4是说明根据本发明的用于采集位置数据和确定差异的系统的优选实施例的功能图。
图5是代表用于使用接收的位置数据识别在电子地图中的差异的本发明的实施例的流程图。
图6是代表用于识别和键入在电子地图中的差异的本发明的实施例的流程图。
图7是代表用于纠正和/或消除在电子地图中的差异的本发明的实施例的流程图。
具体实施方式
现在将参考示出本发明的实施例的附图，更全面地在下文中描述本发明。然而，本发明可以以多种不同的形式实现，并且不应当解释为在此提出的各实施例的限制。当然，提供这些实施例从而本公开将彻底和完整并且对于本领域的技术人员将完全传达本发明的范围。
本发明的实施例涉及从电子地图的一个或多个用户中采集位置数据，分析该位置数据以识别电子地图中的差异，并且基于该位置数据改变电子地图的方法和系统。在一个实施例中，在图1中示出电子地图系统100，其具有展示电子、与地形有关的地图104的显示器102。示范性地图系统是由Colorado，Englewood的Jeppesen Sanderson公司提供的电子飞行包(EFB)系统的滑行位置感知(TPA)应用。重要地，虽然显示器102说明展示机场跑道106和滑行道108的与地形有关的、电子地图的TPA应用，依照本发明许多其他类型的软件应用可以被用来既产生又在电子地图上显示位置数据。由此，图1所示的实例不用于限定，而只用于说明。确实，本发明也可以被用来通过监视船只的位置来提高在一些水路中导航信道的精确性，或甚至用来通过监视汽车的位置来提高一些车道的精确性。
电子地图系统100的一个或多个用户，诸如装备EFB系统、运行TPA应用的飞机，可以使用机场。此外，在机场滑行道上运行的燃油和货运卡车也可以运行GPS应用。因此，任何使用电子地图系统100的飞机或其他运输工具可以使用提供电子地图系统的“计算设备”。然而，下面将参考计算设备的一个特定用途，即飞机，来解释本发明。在此使用的计算设备可以是便携的、比如，不附着机载的手持单元，可拆装的、比如，能够从飞机断开连接的膝上型设备，或固定的，比如，连接和附着到该飞机。同样地，该计算设备的位置一般地等价于飞机的位置。下文中，除了下面解释的，计算设备的位置和飞机的位置被认为是相同的。比如，计算设备的位置可以是接收GPS信号的GPS天线的位置。在另一实施例中，可以通过某些偏移量(如10英尺)来调节天线的位置以表示飞机或其他运输工具的中心位置。此外，描述飞机的使用以增强机场测绘的下列实施例仅仅是说明性的，其并不打算局限本发明通常使用于飞机或飞行器。
当飞机从机场着陆或起飞，通过电子地图系统100采集和存储位置数据。位置数据提供与图1所示的路径110、112、114、116和118相似的行进路径。行进路径展示机载的计算设备在飞机使用机场期间的时间的某一时刻中的位置。机载的一个或多个计算设备的行进路径能够展示在电子地图中的差异，诸如图1所示的在示范性电子地图中的差异。差异120展示三架飞机，看来已经行进穿越机场的不同内场部分。机场内场通常是在滑行道和跑道之间或之外的飞机不进入的草地或泥地的区域。因此，很可能电子地图104至少在圆圈120指示的区域中是不正确示出的。在机场的另一部分示出第二差异122。在此例中，仅单个飞机看来已经穿越飞机场内场的不同地域。
在本发明的一个实施例中，采集和发送该差异数据至电子地图创建者。
当识别该差异，该电子地图创建者能够改变电子地图104来更好地利用位置信息校正电子地图104，并且然后向用户发送改进的地图。本领域的技术人员将认识到该差异识别和消除的方法和系统可以被应用到其他电子地图，诸如海上航道和海岸线的海事电子地图。因此，虽然参考机场地图的差异识别和纠正来解释本发明，但是本领域技术人员将认识到本发明的系统和方法并不局限于此类实施例。
图2示出能够记录和报告位置数据二者的示范性系统200的框图。电子地图系统202、机场集线器/服务器204、地图创建者服务器206和位置探测器208全部是优选的计算机系统。此处使用的“计算机系统”或“计算设备”应当被宽泛地解释并且被定义为执行用于显示和操作数据、文字、图形、符号、视频、和/或音频的程序的一个或多个设备或机器。在一个实施例中，电子地图系统202是EFB以及位置探测器208是GPS接收器。电子地图系统202和位置探测器208被并入诸如机载的设备或可以由飞行员带上飞机的便携设备一样的计算设备216中。该计算设备被用于某种“运输工具”218，诸如飞机、汽车或船只。
电子地图系统202显示诸如显示屏幕102(图1)一样的信息。电子地图系统202从位置探测器208(例如GPS接收器)中接收位置数据，并且该位置信息被转换成能够在诸如电子地图104(图1)一样的与地形有关的、电子地图上显示的数据。在实施例中，电子地图系统202和位置探测器208组成计算设备216。此外，如下参考图3解释的，在记录设备上记录该位置数据。在本发明的实施例中，定期地记录位置数据(例如，定位位置可以每一秒记录一次)。向电子地图创建者服务器206报告该定期定位。
在一个实施例中，电子地图系统202最初向机场集线器/服务器204报告该位置数据。电子地图系统202和机场集线器/服务器204通过连接210被通信意义上的耦合。相似地，机场集线器/服务器204被连接212通信意义上的耦合到地图创建者服务器206。在可替换实施例中，电子地图系统202直接通过连接214被通信意义上的耦合到地图创建者服务器206，并由此，旁路机场集线器/服务器204。在不同实施例中，连接210、212和/或214可以包括有线连接或者无线连接，诸如无线电通信、卫星通信或蜂窝通信。例如，包含计算设备216的飞机着陆之后，可以将线路或线缆与电子地图系统202连接而允许电子地图系统202上载飞机的位置数据至机场集线器/服务器204。在另一实施例中，诸如USB存储设备一样的存储设备存储该位置数据。在飞行结束时，可以从飞机或EFB中拆除该存储器设备并连接到机场集线器/服务器204，在此机场集线器/服务器204从存储设备中复制或上载位置信息。在另一实施例中，平时不与电子地图系统202连接的单独的、便携的存储设备(诸如USB存储条)在下载发生时与电子地图系统连接。在下载期间该位置信息被上载至该便携存储设备。该便携存储设备然后可以被运送到地图创建者处。在再一实施例中，从飞机取下电子地图系统202(或整个计算设备216)并且被连接(诸如经过计算机坞座(docking station))到上载位置数据的网络。
在一个实施例中，计算设备216的电子地图数据库被定期更新，诸如每个月。当更新该地图数据库时，存储的位置数据可以在或近似地在下载新的地图数据库的期间或同时被上载至地图创建者服务器206。因此，如果计算设备216要求下载新地图数据库的服务，则对电子地图系统202的定期存取为上载该计算设备216的大量位置数据提供经常的机会(例如在一定时间段内关于多个机场的位置数据和差异报告)。因此，不管连接的类型、通信方法和/或系统，关于计算设备216的存储的位置数据被定期地报告给地图创建者服务器206。本领域的技术人员将认识到在更新系统的下载期间上载质量控制数据(诸如位置数据或差异数据)的方法能够被用来提高其它航空或导航系统的精度。因此，针对电子地图系统的例子并无意局限本发明于这些实施例但是仅提供用作说明。
本发明的可替换的实施例可以利用无线系统向机场集线器/服务器204报告位置数据。例如，某些机场现在装备了机场通信寻址和报告系统(ACARS)。ACARS系统是通过VHF无线电信号传送数据的数字数据链路系统。每架飞机具有其自身独特的标识符，类似于用在万维网中的网站地址，其允许各飞机在ACARS系统上接收和传送数据。在实施例中，可以经由一个或多个ACARS传送和接收站向与ACARS系统连接的机场集线器/服务器204传送位置数据。在其它实施例中，无线连接是在飞机和机场集线器/服务器或地图创建者之间的卫星链路。
经由通信链路212和/或214向地图创建者服务器206传递位置数据。在实施例中，机场集线器/服务器204借助企业内部网或诸如万维网的因特网向地图创建者服务器206传输位置数据。数据的传送同样可以通过有线或无线连接，以及也可以包括运送存储设备到地图创建者，以及本领域技术人员公知的其它方式。在另一实施例中，诸如广域网的系统运行来将数据从飞机上的电子地图系统202中如所示的通过通信链路214直接地传送至地图创建者服务器206。本领域的人员将认识到报告位置数据至机场集线器/服务器204或地图创建者服务器206的其它方法，诸如蜂窝传送、卫星传送、从硬盘复制数据等等。
电子地图系统202、机场集线器/服务器204和地图创建者服务器206优选地包括计算机系统。在图3说明合适的计算系统环境300的例子，其可以被实现为电子地图系统、机场服务器或地图创建者服务器。计算系统环境300仅是合适的计算环境的一个例子并且无意暗示对本发明的功能性或使用范围的任何限制。计算环境300也不应当被解释为具有对在示范操作环境300中说明的任一组件或其组合的任何依靠或涉及的要求。
本发明可操作于多种其它的通用或专用计算系统环境或配置。公知的可以适合用于本发明的计算系统、环境、和/或配置的例子包括，但是不局限于个人计算机、服务器计算机、手持或膝上型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、机顶盒、可编程消费电子、网络PC、迷你计算机、大型机计算机、包括任何以上系统或设备的分布计算环境等等。
可以在由计算机执行的计算机可执行指令的(诸如程序模块)一般环境描述本发明。一般，程序模块包括运行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、元素、数据结构等。也可以在分布计算环境(在这通过经通信网络链接的远程处理设备运行任务)中实现本发明。在分布计算环境中，程序模块可以位于包括存储器存储设备的本地和远程计算机存储介质中。
参考图3，用于实现本发明的示范计算机系统300包括采用计算机310形式的通用计算设备。计算机310的组件可包括，但不局限于处理单元320、系统存储器330和将包括系统存储器330的各种系统组件耦合至处理单元320的系统总线321。系统总线321可以是包括使用任何多种总线架构的存储器总线或存储器控制器、外设总线或局部总线的任何几种类型的总线结构。作为例子，且不限制的，这种架构包括工业标准架构(ISA)总线、微通道架构(MCA)总线、增强型ISA(EISA)总线、视频电子标准协会(VESA)局部总线、和一般称为Mezzanine总线的周边元件互连(PCI)总线。在示范实施例中，该总线架构是能够连接各种组件或计算机外设到一起的通用串行总线。
计算机310一般包括多种计算机可读介质。计算机可读介质可以是能够被计算机310存取的任何可用的介质，并且包括易失性和非易失性介质二者以及可移动和不可移动介质。作为例子，并且不限制的，计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包括以任何方法或技术实现的易失性、非易失性、可移动的和不可移动的介质，用作诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据一样的信息的存储器。计算机存储介质包括但不局限于，RAM、ROM、EEPROM、快闪存储器或其它存储器技术、USB存储器存储设备、CD-ROM、数字多用途盘(DVD)或其它光盘存储器、盒式磁带、磁带、磁盘存储器或其它磁存储设备、或能够被用来存储期望的信息并能够被计算机310存取的任何其它介质。通信介质一般包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或以调制数据信号(诸如载波或其它传送机制)形式的其它数据，并且包括任何信息传递介质。术语“调制数据信号”意味着其一个或多个特性被设置或改变从而在信号中编码信息的信号。作为例子，并且不限制的，通信介质包括诸如有线网络或直接线路连接的有线介质和无线介质，诸如声波、RF、红外和其它无线介质。任何以上的组合也应当包括在计算机可读介质的范围中。
系统存储器330包括易失性和/或非易失性存储器形式的计算机存储介质，诸如只读存储器(ROM)331和随机存取存储器(RAM)332。包含帮助在计算机310内的组件之间传递信息(诸如在启动期间)的基本例程的基本输入/输出系统333(BIOS)一般存储在ROM 331中。RAM 332一般包含数据和/或程序模块，通过处理单元320可立即对其存取和/或当时将其运行。作为例子，并且不限制的，图3说明操作系统334、应用程序335、其它程序模块336和程序数据337；诸如电子地图104的电子地图将作为程序数据337被存储并且从RAM 332中被显示。
计算机310也可以包括其它可移动/不可移动的、易失性的/非易失性的计算机存储介质。仅作为例子，图3说明具有不可移动的、非易失性存储器接口340(其从诸如硬盘一样的不可移动的、非易失性的磁介质341中读出或写入)的计算机310。计算机310也可以包括非易失性存储器接口350，其从诸如硬盘驱动器一样的设备351中读出或写入，设备351从诸如磁盘一样的可移动的、非易失性介质352中读出或写入。此外，计算机310可以包括光盘驱动器355，其从诸如CD ROM或其它光介质一样的可移动的、非易失性介质356中读出或写入。能够被用在该示范操作环境的其它可移动/不可移动的、易失性的/非易失性的计算机存储介质包括，但是不局限于，盒式磁带、快闪存储卡、数字多用途盘、USB存储器存储设备、固态RAM、固态ROM等。硬盘驱动器341一般经过诸如接口340的不可移动的存储器接口与系统总线321连接，并且快闪存储器驱动器351和光盘驱动器355一般通过诸如接口350一样的可移动的存储器接口连接到系统总线321。
以上讨论和图3中说明的驱动器和与其关联的计算机存储介质提供用于计算机310的计算机可读指令、数据结构、程序模块和其它数据的存储。例如，将硬盘驱动器341解释为存储操作系统344、应用程序345、其它程序模块346和程序数据347，其可以与操作系统334、应用程序335、其它程序模块336和程序数据337相同或不同。这里操作系统344、应用程序345、其它程序模块346和程序数据347给予不同的号码以说明(至少)它们是不同的拷贝。用户可以经过连接到诸如键盘362和点击设备361(通常称为鼠标、轨迹球或触板)一样的用户输入设备的用户输入接口360输入命令和信息到计算机310。其它输入设备(未示出)可以包括麦克风、操纵杆、游戏板、卫星碟形天线、扫描仪等。这些和其它输入设备常经过耦合到系统总线321的用户输入接口360连接到处理单元320，但是可以通过其它接口和总线结构来连接，诸如并行端口、游戏端口或通用串行总线(USB)。
监视器391或其它类型的显示设备也经由诸如视频接口390一样的接口被连接到系统总线321。除了监视器391，计算机310也包括诸如扬声器397和打印机396的其它外设输出设备，其可以经过输出外设接口395被连接。
计算机310可以工作在使用逻辑上连接到一个或多个远程计算机(诸如远程计算机380)组网的环境中。远程计算机380可以是个人计算机、服务器、路由器、网络PC、对等设备或其它共用网络节点，并且一般包括以上描述的涉及计算机310的许多或全部组件，尽管只有存储器存储设备381在图3中说明。图3说明的逻辑连接包括局域网(LAN)371和广域网(WAN)373，但是也可以包括其它网络，诸如无线网络。此种组网环境在办公室、企业内计算机网络、内部网和因特网中很平常。
当在LAN组网环境中使用时，计算机310经过网络接口或适配器370连接到LAN 371。当用于WAN组网环境时，计算机310一般包括调制解调器372或用于在诸如因特的WAN 373上建立通信的其它部件。可以是内部的或外部的调制解调器372可以经由用户输入接口360或其它适合的机制被连接到系统总线321。在组网的环境下，相对计算机310而言的程序模块或其部分可以被存储在远程存储器存储设备381。作为例子，且不局限的，远程应用程序385驻留在存储设备381中。将会理解的所示网络连接是示范性的并且可以使用在计算机之间建立通信链路的其它方式。
再参考图1，在本发明的实施例中，电子地图是与地形有关的地图图像。与地形有关的是向对象分配“真实世界”坐标(诸如纬度和经度)并且在具有较小比例、关联的坐标系统的“地图空间”内、在与该对象在地球上的实际、物理位置相同的对应位置处显示该对象的方法。“地图空间”是具有关联的坐标系统的地图环境，其根据位置信息或位置数据显示对象和其代表的位置。在实施例中，在电子地图显示器104中的每个对象具有一组坐标，其代表在地球表面位置的一定纬度和经度。例如，跑道124的末端具有某已知的地球表面上的纬度和经度。已知的经度和纬度被翻译成地图空间中的关联的坐标。代表跑道的对象被置于地图空间中的坐标系统，从而跑道124的末端处于与跑道的末端在地球表面上的实际物理位置相同的位置。
在实施例中，GPS数据提供位置数据或位置信息以便在地图显示器或地图空间内显示设备的位置。比如，纬度和经度得自接收的GPS信号，以及在电子地图104内显示根据该坐标定向或定位的位置。因此，能够显示具有GPS或其它位置探测器的运动对象在电子地图显示器104内或经过它运动。如果在时间段内定期地记录位置数据或信息，则展示对象在地图显示器104内的运动路径的行进路径被创建。在电子地图显示器104中示出关于几架飞机的此种示范性行进路径110、112、114、116和118。
一般，与地形有关的电子地图根据用于电子地图的位置网格显示对象的位置。然而，在地图显示器104内的每个对象的实际位置并不总是已知的。为了创建地图，地图创建者可以知道对象相对于其它对象在地图显示器中的位置。比如，如果已知在地图显示器104内的第一对象具有第二对象南50米的位置，则该与地形有关的地图显示在电子地图104中该第一对象的位置，以致于其出现在第二对象南50米等效处，此外，可以根据对象的已知范围和第一对象相对第二对象的已知方位等绘制部分地图显示。
为创建电子地图104，地图创建者获得将要绘制的区域的范围或布局。在一些实施例中，地图创建者接收机场的空中或卫星图像。在其它实施例中，地图创建者接收用来创建该与地形有关的电子地图的关于机场的设计图或蓝图。该设计图或图像被输入进地图系统并且然后转换成电子地图104。一般，在设计图或图像上的至少一个或多个对象具有已知的在地球表面上的位置。通常通过勘测确定该已知的位置。通过缩放比例和定向该产生的地图来创建与地形有关的机场地图104从而一个或多个对象(诸如跑道124的末端)被定位于它们的已知位置。由于已知或确定了将要显示在机场地图中的某些对象(诸如内场部分130)的范围(诸如范围126和128)，参照该已知定位的位置布置余下的机场地图104。例如，对于诸如对象130一样的对象来说，已知诸如布局矢量132一样的设计矢量。设计矢量具有已知的长度和预定的以北为参考方向的角度，诸如角度135。利用已知的长度和角度，对象被置于地图空间的合适位置。如此，可以使用在空中的(overhead)图像或详细的设计图连同少数固定对象的已知位置来创建与地形有关的机场地图。本领域的技术人员将认识到创建和产生与地形有关的电子地图104的其它方式。
图4示出具有软件系统模块的示范的电子地图系统400。在本发明的实施例中，电子地图系统400包括(但不局限于)一个或多个电子机场地图的与地形有关的地图数据库402、电子地图应用404、地图显示模块406、差异模块408和差异数据库410。与地形有关的地图数据库402存储一个或多个位置的一个或多个与地形有关的电子地图。可以利用来自诸如地图创建者服务器206(图2)一样的地图创建者服务器的地图数据412定期更新地图数据库402。
电子地图应用404从地图数据库402中接收与地形有关的地图数据。此外，电子地图应用404从诸如位置探测器208(图2)一样的位置探测器中接收位置信息或数据418。电子地图应用404根据该接收的位置数据418确定计算设备在与地形有关的地图中的位置。电子地图应用404传递有关电子地图的信息和飞机中的计算设备的位置到地图显示模块406，其用位置数据418描绘的地图并提供该描绘的电子地图和位置数据414至显示设备。
在一个实施例中，电子地图应用404是EFB的TPA应用。该TPA应用确定在机场滑行道或跑道上飞机的位置并提供该信息至显示模块406。在由Reagan Doose，Richard Ellerbrock，Glade Hulet，John Jaugilas，和Matthew Majka于2003年2月19日提交的申请号10/369187，题为“Airport Taxiway NavigationSystem”的美国专利中描述TPA应用的实施例。此在前的申请被转让给本应用的受让人Jeppesen Sanderson公司，并且通过引用在此将其整个并入。在一个实施例中，电子地图应用404存储全部位置数据418到位置/差异数据库410。位置数据418然后被传递到地图创建者服务器。然后，地图创建者服务器能够评估该位置数据418来识别差异。
在其它实施例中，TPA应用或其它电子地图应用404提供与地形有关的地图数据和位置数据418到差异模块408。差异模块408确定在与地形有关的地图和位置数据418之间是否存在差异。在一个实施例中，差异模块接收来自用户或飞行员的差异报告416。例如，飞行员注意到在飞机中的计算设备的显示位置被显示为不同于该飞机的实际物理位置，比如在机场的内场部分。然后飞行员利用输入设备(诸如通过按下在电子地图系统100上的按钮)发送差异信号至差异模块408。然后差异模块408在位置/差异数据库410中存储差异报告，其包括关于与地形有关的地图的识别数据和位置数据418。
在另一个实施例中，差异模块408自动地识别和确定差异。例如，与地形有关的电子地图可以具有预定的边界区域从而在边界内所示出的任何位置数据418被确定是正确的。然而，如果所示计算设备位置在边界区域之外，则自动地识别差异。虽然边界的使用对于相对低精度的GPS设备确定差异(即便没有穿越这些边界中的一个)来说是足够的，但是具有高精度的设备也可以提供对错误的指示。即，给定现代机场滑行道的相对宽的范围，本发明的一个实施例可以通过测量在位置数据418和机场地图中的滑行道或其它区域的中心线之间的距离确定差异。例如，如果在滑行道的中心线和该滑行道的边缘之间存在40米的距离，并且位置数据指示到中心线30米的距离，则即便没有穿越边界可以相信很可能是差异。此外，关于特定滑行道的全部位置数据的统计分析(连同报告数据的GPS单元的精度的分析)可以被用来确定何时报告的距中心线的距离是统计上显著的，从而它指示在地图数据库中的位置误差。例如，如果位置数据不是高度精确的，如具有±15米的一个希格玛(sigma)精度，则报告的距滑行道的中心线的30米的误差可能不被确定为统计上足够显著以自动地确定差异。然而，如果该位置数据具有±5米的一个希格玛精度，则报告的自中心线的30米的误差将被考虑为很可能表明在测绘数据库中存在的误差。
一旦已经识别差异，该位置数据418和其它类似的数据被自动地记载在仅用于差异的位置/差异数据库410中。这样，仅有关差异的数据或信息被报告给地图创建者服务器。因此，存储和最终传送的数据量是最小的。
在再一实施例中，差异的确定也产生上载触发器。上载触发器是发信号通知对地图创建者的差异数据的上载是必须的标志或其它数据。在一个实施例中，上载触发器迫使电子地图系统自动地与机场集线器/服务器连接来向该地图创建者上载差异数据。在再一实施例中，产生诸如闪烁的灯或听得见的声音一样的用户接口信号来提醒飞行员来连接电子地图系统到地图创建者以便更新。这样，较小的便携电子地图系统仍可存储和报告差异，无须使用此系统的有限的存储器来长时间段地存储差异数据。
此外，在一些实施例中，上载触发器也产生下载事件。比如，如果确定差异，上载触发器迫使该差异数据的自动上载并且也迫使下载或请求下载任何更新的地图。通过迫使更新的地图的下载，该电子地图系统能够获得经消除差异的改进的地图。在另一实施例中，上载触发器首先要求任何新的地图的下载从而该差异数据能够与该新的地图比较。如果新的地图消除该差异数据，则取消上载触发器并且没有差异数据被发送到地图创建者。在另一实施例中，发送该差异数据，并且该地图创建者确定是否该差异先前已经被消除。如果消除该差异，则地图创建者向电子地图系统发送更新的地图。由此，防止电子地图系统和地图创建者二者的通信无意义的或过时的数据。
在本发明的实施例中，存储到位置/差异数据库410的位置数据包括(但不局限于)有关飞机标识符、飞机类型、关于位置数据的机场、位置数据被记录的日期、在确定时刻的位置等等信息。位置数据也可以被加上差异信息，诸如表示对机场地图的差异的标志、导致该差异的位置数据的标识等。任何或全部的该位置/差异信息能够被报告给地图创建者服务器。
在可替换的实施例中，诸如地图创建者服务器206(图2)一样的地图创建者服务器的具有软件模块的地图创建系统400在图4示出。在此实施例中，地图数据412表示数据、图像、或用来产生存储在该与地形有关的地图数据库402中的该与地形有关的地图数据的设计图。在该与地形有关的地图数据库402中的该与地形有关的地图数据被输入到电子地图应用404以创建电子地图。在一个实施例中，位置数据418表示通过多架飞机提供的位置数据，其被输入和并入到一个或多个电子地图中。电子地图能够被发送到识别差异的差异模块408。识别的差异和要求消除差异所需的报告数据能够被存储在差异数据库410中以便提供给用来校正电子地图的电子地图应用404。在另一实施例中，差异模块408接收差异报告416，诸如从在识别差异的飞机的计算设备中的差异模块产生的报告。差异报告416允许差异模块更迅速地识别和消除电子地图差异。在校正差异后，电子地图应用404向电子地图系统发送一架或多架飞机的诸如电子地图系统202(图2)一样的校正的电子地图414。图4示出的其它模块，如虚线示出的对象可以不必包括在该实施例中。
以上描述的每个实施例具有明确的优势。例如，如果电子地图系统404仅采集位置数据和中继位置数据到既检测又消除差异的地图创建者，则在飞机中的电子地图系统可以要求相对小的处理开销量。然而，此实施例也可能增加寻找和消除该地图差异需要的时间，因为地图创建者必须处理来自许多飞机的大量的位置数据以找到该差异。
在可替换的实施例中，电子地图系统可以自动地检查所有进入的位置数据并自动地确定差异。因此，仅将示出差异的位置数据发送到地图创建者，这最小化地图创建者在寻找差异中的工作。即，地图创建者能够迅速地应付报告的差异而不必处理相对大量的没有必要的位置数据。然而，此实施例要求对于机载的计算设备较高级别的处理，从而电子地图系统可以将宝贵的处理时间和电源用于尝试定位差异(其在电源短缺的飞行器环境可能不理想)。
在另一可替换的实施例中，如果飞行员仅报告那些是更加关键的差异，电子地图系统和地图创建者都不必浪费可贵的资源于寻找差异的尝试中，而仅关注于确定选定飞行员相信重要的更危险的差异。例如，飞行员可报告要求马上校正的关键问题，诸如可能导致进入跑道的不正确地标记滑行道或滑行道差异。这些问题比相对无危险的差异(诸如不正确的航站楼的范围)更关键，对此飞行员并不依赖该电子地图来保持飞机的安全操作。然而，飞行员可能不报告每个差异，甚至不报告最关键的差异。因此，使用此方案，地图创建者可能不知晓问题并且这可能对消除差异延迟较长时间。
图5示出用于识别在电子地图中的差异的示范方法500。在一个实施例中，诸如电子地图系统202(图2)一样的电子地图系统识别和向诸如地图创建者服务器206(图2)一样的地图创建者报告电子地图差异。在另一实施例中，诸如位置数据418(图4)一样的位置数据被送至地图创建者并且地图创建者识别该电子地图差异。因此，能够在电子地图系统或地图创建者服务器中执行示范方法500。
在方法500的示范实施例中，接收操作502接收诸如位置数据418(图4)一样的位置数据。在一个实施例中，位置数据是基本的、未处理的位置探测器数据，诸如GPS位置数据。位置数据被转换成与地形有关的位置数据以在诸如电子地图104(图1)一样的一个或多个电子地图中使用。在其它实施例中，接收的位置数据已经是与地形有关的。
在某些实施例中，位置数据包括其它信息。例如，位置数据可包括有关被记录的飞机的信息，并且报告诸如飞机的类型或机载的位置探测器218(图2)的位置一样的数据，以及其它信息。此附加的信息在研究该位置数据和汇编有关数据的统计中有用。比如，诸如波音737般的明确类型的飞机可以将位置探测器218(图2)置于距垂直于飞机的中心轴预定数量的英尺处。因此，飞机可以在滑行道的中心但是该位置数据将显示该飞机离滑行道的中心有些距离。使用此附加的信息，可以避免“假的”差异的校正。此情况代表当计算系统位置通常并不等价于飞机的位置时的一个例子。本领域的人员将认识当计算设备和飞机的位置可能不同的其它情况。
关联操作504将得自位置数据的与地形有关的位置数据与电子地图中的与地形有关的位置关联。换句话说，为该位置数据确定在与地形有关的地图空间内的位置。在一个实施例中，关联操作504产生涉及从多个计算设备(每个发送位置数据到地图创建者服务器)中接收大量数据的统计。在一个实施例中，该统计包括计算关于在给定地图区域中所有的不同行进路径的平均路径。因此，虽然在由具有计算设备的飞机使用的路径中无疑地存在一些变化，该平均路径提供任何给定行进路径的中心线所处位置的近似值。在另一实施例中，行进路径的分布能够接近在飞机路径之间的变化量。该统计也可以包括关于不同类型飞机(即，关于每种类型的飞行器)的平均路径，其中每种类型的飞机的位置探测器可以具有不同位置。
确定操作506确定该位置数据(或位置数据的统计平均)的与地形有关的位置是否产生在该与地形有关的位置和计算设备或包含计算设备的飞机的实际的物理位置之间的差异。下面，参照图6详细说明确定操作506的实施例。如果没有找到差异，则流程跟随NO分支在操作502中接收附加的数据。然而，如果找到差异，则流程跟随YES分支到校正操作508。操作508校正该电子地图以消除该检测的差异。对照图7在下面更详细地解释校正操作508的示范实施例。
可替换地，如果方法500在诸如系统100一样的电子地图系统中执行，则该流程从确定操作506分支到报告操作510。报告操作510报告该差异至在该实施例中在单独的计算机(例如，图2中的地图创建者服务器206)中执行分离的校正操作508。在一个实施例中，电子地图系统直接地或经过一个或多个诸如机场集线器/服务器204(图2)一样的中间系统向地图创建者服务器206(图2)报告该差异。
在图6中示出用于确定差异的示范方法600。操作602将接收的诸如位置数据418(图4)一样的与地形有关的位置数据与在诸如电子地图104(图1)一样的电子地图中的一个或多个与地形有关的位置比较。在一个实施例中，将与地形有关的位置数据与边界比较。例如，在电子地图中的滑行道或其它固定的对象(诸如航站楼或吊架)的边缘可以构成和与地形有关的位置数据比较的边界。在实施例中，如果其位于边界的一侧，诸如当位置数据显示该飞机位置在滑行道之上或在滑行道内侧，则与地形有关的位置数据是有效的。如果数据点被检测于边界的不正确的一侧，则可以相信已经发生差异。在另一个实施例中，将与地形有关的位置数据与具有已知位置的参考点比较。例如，图1中的跑道124的末端可以被用来和与地形有关的位置数据比较。对于每个与地形有关的位置数据点可以从跑道124的末端产生诸如角度135一样的以北作为参考方向的角度和距离。然后明确的预定角度和距离值可以被用来绘制该边界区域从而在这些区域中检测的数据点也将被确信表示差异。
确定操作604确定与地形有关的位置数据点是否在边界区域之外。如果该数据点不在边界区域外，则流程循环回到比较操作602。如果数据点在边界区域之外，则流程经YES分支到确定差异类型的一系列步骤。
操作606确定该差异是否是位置差异。位置差异涉及在电子地图内的处于不正确位置的对象。在一个实施例中，通过在两个相关的区域中找到边界违反来定位该位置差异。例如，在图1，当两架飞机的行进路径110和114交叉于第一对象140的第一边界138时，第一差异120发生。当一架飞机路径112交叉在第二对象144的相似边界142时，相关的差异发生。这些相关的差异指示该第一对象140具有正确的范围但是定位不正确以及第二对象144要么不正确地定位要么具有不正确的范围。本领域的技术人员将认识根据位置数据识别不正确定位对象的其它方法。如果该差异是位置差异，则流程经YES分支到报告操作608。报告操作608创建有关位置差异的数据并且发送该报告。在一个实施例中，差异数据包括但不局限于，差异的类型和差异的位置。如果该差异不是位置差异，则流程经NO分支到确定操作610。
操作610确定该差异是否是方位差异。方位差异涉及在电子地图内的地图空间方位不正确的对象。比如，机场地图不在相对于地图空间北方的正确角度上。在一个实施例中，通过在相同的相关的区域中的多个对象中找到边界违反来定位该方位差异。例如，如果几个对象显示相对该对象在相同的位置中的边界违反，则对象的整个采集可能定向不正确。本领域的技术人员将认识根据位置数据识别不正确定向的对象的其它方法。如果该差异是方位差异，则流程经YES分支到报告操作612。报告操作612创建有关方位差异的数据并且发送该报告。在一个实施例中，差异数据包括但不局限于，差异的类型和方位差异的位置。如果该差异不是方位差异，则流程经NO分支到确定操作614。
操作614确定该差异是否是范围差异。范围差异涉及在电子地图内具有不正确的范围的对象。在一个实施例中，通过在第一区域找到边界违反但是在另一边界处没有互补的边界违反来定位该范围差异。例如，在图1，差异122显示飞机行进路径118交叉于对象148的第一边界146。然而，第二飞机行进路径116未能交叉于对象148的相反边界。该差异可能指示对象148具有不正确的长度范围。本领域的技术人员将认识根据位置数据识别不正确标出范围的对象的其它方法。如果该差异是范围差异，则流程经YES分支到报告操作616。报告操作616创建有关范围差异的数据并且发送该报告。在一个实施例中，差异数据包括但不局限于，差异的类型和差异的位置。
虽然大多数差异是以上描述的三种类型(即，位置、方位或范围)的一种，如果该差异不属于以上描述的三种类型之一，则操作618尝试确定差异的类型。比如，差异可以是标号差异。当电子地图的某些部分(诸如滑行道的名称或编号)被不正确地标记时标号差异发生。例如，滑行道“A”在电子地图中被不正确地标记或标号成滑行道“B”。记录有关该差异的信息并且向报告操作620提供。报告操作620创建有关该差异的数据并发送该报告。在一个实施例中，差异数据包括但不局限于差异的位置。
图7示出用于使用诸如位置数据418(图4)一样的位置数据校正诸如电子地图104(图1)一样的电子地图的方法700的示范实施例。并结合图6描述接收操作702接收差异报告，诸如产生的报告。在实施例或本发明中，差异报告是位置差异报告、方位差异报告、范围差异报告等等之一。确定操作704确定差异的类型。在一个实施例中，搜索在差异报告中的数据来确定差异的类型。
如果该差异是位置差异，则流程跟随位置分支至校正位置差异的操作706。在本发明的实施例中，差异报告指定差异的类型、差异的位置和有关如何消除差异的信息。在其它实施例中，改变操作706确定如何消除差异。有关如何消除差异的信息能够包括在地图空间内对象需要移动多远来消除差异。例如，差异表示在地图空间内穿越平均行进路径进入对象10米的边界。因此，为了消除差异，在地图空间内该对象被移动代表10或更多米的距离。为确保边界穿越将很少发生，边界穿越的统计分析可以显示12米或更少的差异所代表的99％的边界穿越。因此，在地图空间内移动对象的符号12米的距离将消除报告的差异的99％。
如果该差异是范围差异，则流程跟随范围分支至操作与以上描述的操作706相似的操作708。然而，在改变操作708的情况下，对电子地图的校正要求范围改变。如此，有关如何修改电子地图以消除差异的信息能够包括范围的改变，诸如按一定量收缩对象的长度或宽度。例如，如果对象的边界穿越发生在对象的一个边缘并且那些进入距离的99％表示为10米或更少，则以在地图空间内代表10米的距离，将边界被穿越的对象的边缘移近对象的对面的边缘。
如果该差异是方位差异，则流程跟随方位分支至操作710。虽然改变操作710操作与操作706和708相似，但对电子地图的校正要求方位改变。如此，有关如何消除差异的信息能够提供方位的改变，诸如按一定量移动对象。例如，如果在一群对象的一个边缘进入该群对象并且在地图空间内那些进入的距离表示为20米或更少的99％，则在地图空间内，通过以代表20米或更少的距离移动该组对象来重定向作为群的对象。
如果该差异是“其它”差异，则流程跟随其它分支至改变操作712，在这对电子地图的校正要求某些“其它”类型的改变。如此，提供的信息可能集中于差异的存在，而非关于消除差异的建议。在某些实施例中，将差异通知人员，并且其要求某些其它类型的改变。该人员然后能够调查位置数据并且确定将消除该差异的改变。
操作714从“改变”操作706、708、710或712中接收校正的地图，并且然后将该改变的地图传送到电子地图的使用者。在一个实施例中，定期更新电子地图的用户数据库。如此，当更新发生时，向用户送出该改变的地图。在实施例中，提供操作714经过诸如连接214(图2)一样的连接传送该改变的地图至诸如数据库402(图4)一样的地图数据库。
用于在电子地图中消除差异的方法和系统的实施例提供众多的优点。比如，能够使用实际位置数据检查利用低精度数据创建的电子地图，诸如基于与空中影像相对的机场设计图的那些地图。因此，由于更多的飞机使用较小的机场并且报告关于那些机场的位置数据，机场地图可以变得越来越精确。
此外，该方法和系统提供具有不同优点的各种实施例。可以在诸如电子地图系统202(图2)一样的客户端应用、或在诸如在地图创建者服务器206(图2)中执行的电子地图应用404(图4)一样的服务器应用中完成差异的识别。差异的识别可以基于提供给地图创建者服务器的来自多架飞机的位置数据，或可以在电子地图系统仅利用送至地图创建者服务器的差异数据识别该差异。在一些实施例中，飞行员可以提供差异报告，以及，在其它实施例中，自动地识别该差异。可替换的实施例允许处理负荷的不同分配和/或迅速地识别和消除，其中一些可以被认为是“关键的”差异。
虽然已经按对结构特征、方法的动作和包含此种动作的计算机可读介质指定的术语描述了本发明，将会理解在所附权利要求中定义的本发明没必要局限于描述的该指定的结构、动作或介质。本领域的技术人员将认识在本发明的范围和精神内的其它实施例或改进。由此，作为实现该要求权利的发明的示范实施例公开该指定的结构、动作或介质。本发明通过所附权利要求定义。

Claims (16)

1.一种用于从限定区域的电子地图中去除差异的基于计算机的方法，所述电子地图被存储在数据库中，所述方法包括：
当多个运输工具横穿所述限定区域时，收集和存储所述多个运输工具的位置数据；
根据所存储的位置数据确定每个所述运输工具在所述限定区域内的实际行进路径；
计算在所述限定区域中所有的不同行进路径的平均行进路径；
识别所述运输工具的所述平均行进路径和之前限定并存储在所述电子地图中的所述限定区域内的运输工具行进路径之间的差异；以及
如果根据所述位置数据的精度所识别的差异被确定为统计上足够显著，则更新所述数据库内的所述电子地图，以便限定被更新的行进路径接近所述平均行进路径。
2.如权利要求1所述的基于计算机的方法，其中识别差异包括：
执行关于所述位置数据的统计分析；以及
将与所述位置数据有关的至少一个统计值与存储在所述电子地图中的运输工具行进路径进行比较。
3.如权利要求1所述的基于计算机的方法，其中收集和存储多个运输工具的位置数据包括当所述多个运输工具横穿所述限定区域时从所述运输工具收集GPS数据。
4.如权利要求3所述的基于计算机的方法，其中当所述多个运输工具横穿所述限定区域时从所述运输工具收集GPS数据包括将偏移量施加到所述GPS数据以相对于运输工具中心的位置补偿GPS天线的位置。
5.如权利要求1所述的基于计算机的方法，其进一步包括识别所述实际行进路径和限定并存储在所述电子地图中的所述运输工具行进路径之间的位置差异、方位差异、标号差异或范围差异中的至少一个。
6.如权利要求1所述的基于计算机的方法，其中更新所述电子地图包括将差异数据上载至所述电子地图的创建者。
7.如权利要求1所述的基于计算机的方法，其中更新所述电子地图包括提醒所述电子地图的用户将包含所述电子地图的系统连接到所述电子地图的创建者以便更新所述地图。
8.如权利要求1所述的基于计算机的方法，其中更新所述电子地图包括基于所述平均行进路径更新至少一个机场陆标在所述电子地图上的位置。
9.如权利要求1所述的基于计算机的方法，其进一步包括将已更新的电子地图分配给所述电子地图的用户。
10.如权利要求1所述的基于计算机的方法，其中基于所述平均行进路径限定更新的运输工具行进路径包括将所述平均行进路径与存储在所述数据库中的所述运输工具行进路径之间的差异上载至所述电子地图的创建者。
11.一种用于更新电子地图的系统，所述系统包括计算机和数据库，电子地图被存储在所述数据库中，所述计算机包括：
接收和存储多个运输工具的位置数据的装置，所述位置数据在所述运输工具横穿限定区域时与所述运输工具相关联；
利用所述位置数据确定每个所述运输工具在所述限定区域内的实际行进路径的装置；
计算在所述限定区域中所有的不同行进路径的平均行进路径的装置；
识别所述运输工具的所述平均行进路径和之前限定并存储在所述数据库中的运输工具行进路径之间的差异的装置；以及
如果根据所述位置数据的精度所识别的差异被确定为统计上足够显著，则更新所述数据库内的所述电子地图，以便被更新的运输工具行进路径替换之前限定的运输工具行进路径的装置。
12.如权利要求11所述的系统，其中为了识别差异，所述计算机进一步包括：
执行关于所存储的位置数据的统计分析的装置；以及
将与所存储的位置数据有关的至少一个统计值和与存储在所述数据库中的运输工具行进路径有关的至少一个值进行比较的装置。
13.如权利要求11所述的系统，其中所述计算机包括从多个运输工具接收GPS位置数据的装置。
14.如权利要求13所述的系统，其中所述计算机包括将偏移量施加到所接收的GPS数据以便相对于运输工具中心位置补偿GPS天线的位置的装置。
15.如权利要求11所述的系统，其中为了识别差异，所述计算机包括识别所述平均行进路径和存储在所述数据库中的运输工具行进路径之间的位置差异、方位差异、标号差异或范围差异中的至少一个的装置。
16.如权利要求11所述的系统，其中为了更新所述数据库以便用已更新的运输工具行进路径替换存储在所述数据库中的所述运输工具行进路径，所述计算机包括提醒用户更新所述地图的装置。
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