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Stand der
Technik
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Die
Erfindung geht von einem Verfahren zur Aktualisierung von in einem
navigablen Datenformat vorliegenden Kartendaten nach der Gattung
des unabhängigen
Patentanspruchs aus.
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Zur
Zeit werden Navigationskartendaten durch Datenlieferanten wie z.B.
Fa. Teleatlas und Fa. Navtech in einem Datenformat bereitgestellt,
das zur Verwendung in Navigationssystemen nicht geeignet ist, nämlich einem
Rohdatenformat, wie beispielsweise GDF 3.0, wie beschrieben im ISO-Standard
für GDF,
Geographic Data Files Standard (GDF 3.0), ENV CEN 14825.
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Zur
Verwendung dieser Karendaten in einem Navigationssystem werden diese
so aufbereitet (compiliert), dass sie z.B. zur Routensuche, Zielführung, Zieleingabe
sowie Kartendarstellung geeignet sind, also in navigable Kartendaten
umgesetzt. Bei aktuellen Verfahren müssen immer vollständige Datenbasen
compiliert werden. Das bedeutet insbesondere auch, dass zum Beispiel
eine ganze Deutschlanddatenbasis aufbereitet (compiliert) werden
muss, auch wenn sich nur einzelne Elemente der Kartendaten ändern.
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Vorteile der Erfndung
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
mit den Merkmalen des unabhängigen
Patentanspruchs hat demgegenüber
den Vorteil, dass zur Aktualisierung bestehender navigabler Kartendaten
begrenzte, insbesondere lokal begrenzte, Änderungen vorgenommen werden
können,
ohne dass die gesamte Datenbasis komplett neu kompiliert werden
muss.
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Damit
gehen weitere Vorteile einher. So können Änderungen bestehender Kartendaten
sehr viel schneller und mit ergeblich geringerer Rechenkapazität durchgeführt werden,
als bei einer kompletten Neucompilierung der gesamten Datenbasis.
Da die Datenbasis nur im begrenzten Umfang, insbesondere lokal begrenzt,
aktualisiert wird, können
auch Maßnahmen
zur Qualitätssicherung
lokal begrenzt werden. Die Gefahr, dass durch eine Aktualisierung
an einer Stelle ein Fehler an einer anderen Stelle entsteht kann
drastisch reduziert werden. Die Qualität der Datenbasis kann so deutlich
erhöht
werden. Ferner ist der Speicheraufwand zur Beschreibung der Aktualisierungsinformationen
ersichtlich erheblich geringer als derjenige für eine komplette Datenbasis, so
dass es möglich
wird, Aktualisierungsbeschreibungen auf Datenträgern vergleichsweise geringer Speicherkapazität (z.B.
Chipkarten) unterzubringen oder mithilfe eines drahtgebundenen oder
drahtlosen Übertragungsmedium
(z.B. Internet) zu verbreiten. Solche Datenträger sind in der Regel kostengünstiger
und erfordern darüber
hinaus in einem auswertenden Gerät
erheblich weniger aufwändige
Lesegeräte
als für
Kartendatenbasen sonst übliche
Datenträger
wie CD-ROM oder DVD, was beispielsweise bei in Fahrzeugen installierten
oder transportablen Navigationssystemen von Interesse sein kann.
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Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele
und besonders vorteilhafte Ausfürhungsformen
der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden nachfolgend
näher erläutert. Gleiche
Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen dabei gleiche Elemente bzw.
Funktionen.
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Es
zeigen
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1 schematisch den Ablauf
bzw. die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Verfahrens
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2 beispielhaft die Repräsentation
der Navigationsdaten
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3 ein Flussdiagramm des
erfindungsgemäßen Verfahrensablaufs.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist schematisch in 1 dargstellt.
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Ausgangspunkt
des Verfahrens ist eine bestehende Navigationsdatendatei, die Kartendaten enthält, welche
in einem Navigationssystem zum Zwecke einer Routenplanung, insbesondere
einer Fahrtroutenberechnung von einem aktuellen Fahrzeugstandort
zu einem durch den Benutzer vorgegebenen Zielort nutzbar sind. Solche
navigable Kartendaten ND liegen beispielsweise im sogenannten physical
storage format (PSF) auf einem Medium (z.B. CD-ROM) vor, wie sie
von herkömmlichen
(Fahrzeug-)Navigationssystemen beispielsweise der Fa. Blaupunkt
GmbH, Hildesheim, DE, bekannt sind.
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Diese
bestehenden Kartendaten ND sind zu einem zurückliegenden Zeitpunkt t0 durch
Umsetzung, nachfolgend auch Compilierung, aus sogenannten Kartenrohdaten
RD entstanden. Kennzeichen der Kartenrohdaten RD ist, dass diese
eine Beschreibung insbesondere der Verkehrswege beispielsweise eines
Landes umfassen, jedoch nicht durch den Rechner eines Navigationssystems
zum Zwecke einer Routenberechnung auswertbar sind. Diese Kartenrohdaten
RD werden herkömmlich
von Datenlieferanten zur Verfügung
gestellt. Neben den navigablen Kartendaten ND ist aus den Kartenrohdaten
RD durch die Compilierung auch eine Zuordnungsdatei MF, nachfolgend
auch Mapping File, erstellt worden. Die Zuordnungsdatei MF enthält eine umkehrbar
eindeutige Zuordnung der Elemente der navigablen Kartendaten ND
zu den Kartenrohdaten RD. Da jedes einzelne Element der Kartendatenbasis,
also beispielsweise jeder Straßenabschnitt,
eine Vielzahl von Einzeldaten aufweist, kann vorgesehen sein, dass
jedem Element sowohl im Rohdaten- als auch im navigablen Datenformat
eine Kennzeichnung, auch ID, zugeordnet ist, die den Datensatz eineindeutig
identifiziert, und dass die Zuordnung im Mapping File MF indirekt
durch die IDs erfolgt. Die Zuordnungsdatei kann vorteilhaft neben
den eigentlichen Kartendaten auf dem oder einem die navigablen Kartendaten
enthaltenden Datenträger,
also z.B. Karten-CD oder -DVD, abgelegt sein.
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Zu
einem Zeitpunkt t1 stellt nun der Datenlieferant aktualisierte Kartendaten
im Rohdatenformat zur Verfügung.
Diese aktualisierten Kartendaten können einen vollständigen Kartendatensatz
umfassen, wobei die Aktualisierungen in diesem Datensatz enthalten
sind. Besonders vorteilhaft ist des demgegenüber, wenn die aktualisierten
Kartendaten sich lediglich auf die tatsächlichen Aktualisierungen beschränken. Diese
Aktualisierunginformationen A können dann
erfindungsgemäß direkt
weiterverarbeitet werden. Wird hingegen ein vollständiger Kartendatensatz
mit darin enthaltenen Aktualisierungen zur Verfügung gestellt, können die
eigentlichen Aktualisierungsdaten durch Vergleich der letzten Kartenrohdatenbasis
mit der neu zur Verfügung
gestellten Kartenrohdatenbasis ermittelt und isoliert werden. Der nachfolgend
beschriebene Ablauf geht davon aus, dass die Aktualisierungsdaten
A in isolierter Form vorliegen, also nur solche Informationen aufweisen, die
eine Änderung
der Daten der letzten Kartenrohdatenbasis darstellen. Änderungen
können
dabei insbesondere neue Elemente, also beispielsweise neue Straßenabschnitte,
gelöschte
Elemente, also beispielsweise für
den Verkehr gesperrte oder anderweit außer Betrieb gestellte Straßenabschnitte,
korrigierte Elemente, also beispielsweise geänderte Kreuzungsgeometrien,
etwa Kreisel statt Kreuzung, geänderte
Straßennamen,
geänderte
Einbahnstraßenrichtung
usw, oder besipielsweise eine Freischaltinformation für eine bislang
in Planung bzw. in Bau befindliche neue Straße sein. Weitere Änderungs- bzw-
Aktualisierungsinformationen sind ebenfalls möglich und liegen im Rahmen
vorliegender Erfindung.
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Die
im Kartenrohdatenformat vorliegenden Aktualisierungsinformationen
A und die Zuordnungsdatei MF werden nun einem Compiler C zugeführt, der
vorzugsweise in Form von Software auf einem Rechner realisiert ist.
Der Compiler erzeugt aus den ihm zugeführten Informationen Aktualisierungsdaten AND
im navigablen Datenformat und ferner eine aktualisierte Zuordnungsdatei
MF1, in der die bisherigen navigablen Kartendaten ND sowie die navigablen
Aktualisierungsdaten AND dem durch die Aktualisierungsdaten A ergänzten Kartenrohdatensatz
zugeordnet sind. Die Zuordnungsdatei MF1 enthält also nicht nur eine Zuordnung
der Aktualisierungsrohdaten A zu den navigablen Aktualisierungsdaten
AND, sondern umfasst auch die gegebenenfalls geänderten bzw. ergänzten Daten
der ursprünglichen
Zuordnungsdatei MF.
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Die
im navigablen Datenformat vorliegenden Aktualisierungsdaten AND
enthalten Kennzeichnungen der in ihnen enthaltenen Kartenelemente,
also beispielsweise Straßenabschnitte,
die eine Zuordnung beispielsweise auch neuer Straßenabschnitte zu
bereits bestehenden Straßenabschnitten
und darüber
hinaus die Einbindung der Informationen in das durch die navigablen
Kartendaten ND bereits beschriebene Verkehrswegenetz ermöglichen.
Hierzu umfassen die Kennzeichnungen beispielsweise Anfangs- und
Endkoordinaten eines neuen Straßenabschnitts.
Sofern der neue Straßenabschnitt
auf eine bestehende Straße
einmündet
oder diese kreuzt, ist ferner ein Hinweis auf den entsprechenden
Knotenpunkt bzw. Stoßpunkt
des bestehenden Straßenabschnitts
mit enthalten. Auf diese Weise können
die im navigablen Format vorliegenden Aktualisierungsdaten ohne
weiteres in die bestehenden Kartendaten ND eingebunden werden.
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Die
bestehenden navigablen Kartendaten ND werden nun durch die im navigablen
Kartendatenformat vorliegenden Aktualisierungsdaten AND mittels
eines sogenannten Modifizierers M, der ebenfalls vorzugsweise als
Softwaremodul auf einem Rechner realisiert ist, ergänzt und/oder
geändert. Das
Ergebnis dieser Anpassung sind aktualisierte navigable Kartendaten
ND1, auf deren Grundlage nun das Navigationssystem weitere Routenberechnungen
durchführt.
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Stellt
der Datenlieferant zu einem späteren Zeitpunkt
t2 weitere Aktualisierungsinformationen A1 zur Verfügung, so
erfolgt eine Aktualisierung der navigablen Kartendaten ND1 in analoger
Weise. Zunächst
erzeugt der Compiler C aus den Aktualisierungsdaten A1 und den Zuordnungsdaten
MF1 aktualisierte Zuordnungsdaten MF2 und darüber hinaus Aktualisierungsdaten
AND1 im navigablen Datenformat. Diese werden hernach mittels des
Modifizierers M in die navigablen Kartendaten ND1 zur Erzeugung aktualisierter
navigabler Kartendaten ND2 eingebunden.
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Nachstehend
wird die Funktionsweise der Compilierung etwas detaillierter unter
Bezugnahme auf 2 dargestellt.
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Zunächst werden
die im Rohdatenformat vorliegenden Daten eingelesen und in ein internes Format
gebracht, das einen wahlfreien Zugriff ermöglicht.
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Um
die Verarbeitung zu beschleunigen, können die Daten so partitioniert
werden, dass sie auf verschiedenen Rechnern gleichzeitig verarbeitet werden
können.
Die Partitionierung kann z.B. mit Hilfe von politischen Grenzen
(z.B. für
Detschland: Zerlegung des Bundesgebietes in separate Landkreise oder
Bundesländer)
oder mit Hilfe von geometrischen Kriterien (z.B. für Deutschland:
Zerlegung des Bundesgebiets in quadratische Partitionen mit einer Kantelänge von
100 km) erfolgen.
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Unabhängig von
dieser (optionalen) ersten Partitionierung, werden die Daten feiner
partitioniert, so dass sie im Arbeitsspeicher eines Navigationssystems
verarbeitet werden können.
Die Größe der feineren
Partitionierung ist abhängig
von der Übertragungs-Geschwindigkeit des
CD-ROM/DVD-Laufwerkes und des Hauptspeichers des Navigationssystems.
Sinnvolle Größen sind
z.B. Partitionen in der Größe von einigen
KByte.
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Straßen mit
ihren Eigenschaften werden im Rohdatenformat (GDF) durch sogenannte "Line Feature" mit Attributen repräsentiert.
Unter einem Attribut wird dabei in diesem Zusammenhang ein Element des
Roh- oder des navigablen Datenformats verstanden, das die Eigenschaften
eines anderen Elementes (z.B. Onecell oder Zerocell) näher beschreibt.
Der Datencompiler C setzt Line Features in sogenannte „Onecells", also Elemente des
navigablen Datenformats (PSF) um. Dabei wird beispielsweise jede
Straße
durch eine Kette von Onecells repräsentiert (2, z.B. Kaiserstraße oder Königsweg).
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An
den Grenzen dieser Partitionen muss über Verweise der Zusammenhang
zwischen den Partitionen wieder hergestellt werden können. Im
Fall der 2 muss beispielsweise
der Verweis auf den eingekreisten Übergangspunkt ÜP von der
Partition A zur Partition B und umgekehrt wieder bzw. neu hergestellt
werden. Diese Verweise werden durch den Datencompiler C berechnet
und den Elementen hinzugefügt.
Verweise können über IDs
oder Koordinaten berechnet und im navigablen Datenformat dargestellt
werden. Attribute und Namen werden vom Rohdatenformat ins navigable
Datenformat übernommen.
Aus den Attributen kann ein Navigationssystem mögliche Geschwindigkeiten, Abbiegeverbote
und ggf. Mautpflicht erkennen.
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Nachstehend
sind besipielhaft Änderungen angegeben,
die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
an einer bestehenden Navigationskartendatenbasis durchgeführt werden
können.
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Freischaltmechanismus
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Datenelemente
der Navigationsdatenbasis werden durch eine Statuskennung als freischaltbar gekennzeichnet.
Wenn eine solchermaßen
gekennzeichnete Straße
freigeschaltet werden soll, weil z.B. eine Baumaßnahme abgeschlossen wurde,
so wird mit dem beschriebenen Verfahren mit Hilfe der Änderungsbeschreibung
A und des Mapping Files MF das zu ändernde Element identifiziert
und eingelesen, die Information wird mittels des Compilers in das
navigable Kartendatenformat umgesetzt und mittels des Modifizierers
in die navigablen Kartendaten ND eingebunden. Damit ist das Element
dann auch in den navigablen Kartendaten ND1 als befahrbar beschrieben.
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Mit
diesem Mechanismus lassen sich Baumaßnahmen weit im voraus in den
Daten kodieren. Selbst wenn bauliche Maßnahmen ungeplant erfolgen
sollten, geht der Verfügbarkeit
einer Straße
ihre Erstellung voraus. Ein Mindestmaß an Aktualität in der
Datenerhebung vorausgesetzt, kann eine neue Straße lange vor der Verfügbarkeit
in einer Datenbasis enthalten sein. Wenn eine neue, zusätzliche
Straße
für den
Verkehr freigegeben wird, kann sie entsprechend freigeschaltet werden.
Wenn eine neue Straße
eine bestehende ersetzt, so kann die bestehende Straße mit den
gleichen Mechanismen gesperrt werden.
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Korrektur
bestehender Elemente
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Es
sind z.B. Korrekturen an Ortsnamen, Straßennamen, Abbiegever-/-gebote,
routenrelevanten Attributen (z.B. Einbahnstraßenrichtung) und Fehlern an
existierender Geometrie (eine Straße ist vorhanden, aber mit
falschen Koordinaten) möglich.
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So
kann z.B. ein Rechtschreibfehler in den navigablen Kartendaten ND
einfach überschrieben werden.
Das gleiche gilt für
das Überschreiben
von falschen Attributen, Ge- und Verboten. Der ursprüngliche
Wert wird dazu auf Grundlage entsprechender Aktualisierungsdaten
A einfach mit dem aktualisierten nach dem beschriebenen Verfahren überschrieben.
Hierbei wird wieder entsprechend dem oben beschriebenen Verfahren,
das zu ändernde
Elemente mit Änderungsbeschreibung
A und Mappingfile MF identifiziert, der neue geänderte Name wird in dem Element
kodiert und das Element wird wieder in der navigablen Kartendatenbasis
ND1 gespeichert.
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Hinzufügen neuer
Elemente
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Es
wird vorausgesetzt, dass eine bestehende, navigationstaugliche Datenbasis
ND aktualisiert wird, dass also nur einzelne Elemente einzufügen sind.
Hierzu wird eine Menge von Datensegmenten (Cluster, Map oder Indexkacheln)
eingelesen, und um neue Elemente erweitert. Neue Element können z.B.
neue Straßenabschnitte
sein, die im navigablen Datenformat durch sogenannte Onecells repräsentiert
sind. Onecells werden in Listen gespeichert. Ein Datenrecord würde eingelesen,
die Onecell Liste wird um ein Element erweitert und mit der neuen Onecell
und dem Datenrecord wieder gespeichert werden.
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Löschen bestehender Elemente
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Elemente,
die nicht mehr gültig
sind, oder durch andere ersetzt wurden, werden durch Änderungsbeschreibung
und ggf. Mapping File identifiziert und können in der Navigationsdatenbasis
(PSF) gelöscht
werden.
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Der
Ablauf eine Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist nachstehend anhand des Ablaufplans gemäß 3 nochmals zusammengefasst.
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Der
erfindungsgemäße Ablauf
setzt voraus
- a) die Existenz der navigablen
Kartendaten ND, beispielsweise auf einer bei heutigen (Fahrzeug-)Navigationssystemen üblichen
Karten-CD-ROM oder -DVD
- b) die Existenz der Zuordnungsdatei MF, vorzugsweise ebenfalls
auf dem Karten-Medium.
Diese enthält üblicherweise
ohnehin neben den Kartendaten weiter Informationen, wie beispielsweise Teile
des vom Navigationssystem abzuarbeitenden Betriebsprogramms, Informationen
zur Dekodierung digital kodierter und über Rundfunk übertragener
Verkehrsmeldungen zwecks deren Berücksichtigung bei der Routenberechnung.
Alternativ können
die Kartendaten vorzugsweise auch auf einem Medium gespeichert sein,
das eine gezielte Änderung
von nur Teilen der gespeicherten Daten zulässt, beispielsweise eine EEPROM
oder einem vergleichbaren Speichermedium.
- c) das Vorliegen von Aktualisierungsdaten A, beispielsweise
auf einem zusätzlichen
Speichermedium, wie einer herkömmlichen
Chipkarte, die vom Datenlieferanten zur Verfügung gestellt worden sind oder
via drahtgebundener oder drahtloser Kommunikation bereit gestellt
wurde.
- d) Ein Gerät,
welches zur Durchführung
des Verfahrens aus- bzw. weitergebildet ist. Dies kann ein herkömmlicher
PC mit entsprechender Softwareausstattung, vorzugsweise aber auch
ein an sich bekanntes (Fahrzeug-)Navigationssystem beispielsweise
der Fa. Blaupunkt GmbH, Hildesheim, DE sein, das über einen
Chipkartenleser und darüber
hinaus über
ein CD- oder DVD-ROM-Laufwerk verfügt. Sind die navigablen Kartendaten
auf einem Nur-Lese-Medium abgelegt und besitzt das (Fahrzeug-)Navigationssystem
keinen beschreibbaren Speicher, muss das Gerät zur Erstellung eines Datenträgers mit
den fertiggestellten aktualisierten Kartendaten ferner zum Beschreiben
eines entsprechenden Speichermediums ausgestattet sein. Alternativ
ist das Gerät
mit einem einzigen Laufwerk bzw. Speichermedium-Leser ausgerüstet, das
auch ein insbesondere partielles Beschreiben eines eingelegten Speichermediums
ermöglicht.
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Sind
diese Voraussetzungen erfüllt,
kann der Verfahrensablauf beginnen mit Schritt
5 – Beginn
des Verfahrensablaufs beispielsweise durch Einlegen der die Aktualisierungskartendaten
A enthaltenden Chipkarte in einen entsprechenden Chipkartenleser
des Geräts
oder durch übertragen der
Aktualsierungsdaten A per drahtgebundener oder drahtloser Kommunikation
auf das entsprechende Gerät,
welches die Kartenaktualisierung durchführen soll.
10 – Lesen
der Aktualisierungsdaten A aus der Aktualisierungsdatei, die beispielsweise
auf der in den Chipkartenleser des Geräts bzw. Fahrzeugnavigationssytstems
eingelegt ist.
15 – Lesen der Zuordnungsdatei
MF z.B. von der Navigationsdaten-CD/DVD-ROM, die in das CD-ROM-Laufwerk
bzw. DVD-Laufwerk des Rechners respektive Navigationssystems eingelegt
ist.
20 – Umsetzung
(Compilierung C) der im Rohdatenformat vorliegenden Aktualisierungsdaten
A in zweite Aktualisierungsdaten AND im navigablen Datenformat unter
Berücksichtigung
des Mapping File MF;
Erzeugen einer modifizierten Zuordnungsdatei
MF1 aus der alten Zuordnungsdatei MF und den Aktualisierungsdaten
A
25 – Einlesen
der oder Teile der navigablen Kartendatenbasis ND von dem Kartendatenträger, beispielsweise
CD-ROM oder DVD
30 – ggf. Ausgabe einer Aufforderung
an den Bediener des Geräts
zu Einlegen eines neuen beschreibbaren oder eines überschreibbaren
Speichermediums. Anschließendes
speichern der modifizierten Zuordnungsdatei MF1 auf dem Datenträger, der
auch zur Speicherung der aktualisierten navigablen Kartendatenbasis
ND1 vorgesehen ist.
35 – Modifizierung (Modifier M)
der navigablen Kartendatenbasis ND mit den in Schritt 20 erzeugten
im navigablen Datenformat vorliegenden Aktualisierungsdaten AND
40 – Speichern
der durch Modifizierung in Schritt 30 gewonnenen aktualisierten
Kartendaten ND1 auf dem dafür
vorgesehenen Datenträger,
vorzugsweise CD-ROM/DVD
45 – Ablaufende.