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Diese
Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeugnavigationssystem und ein
Aufzeichnungsmedium, durch das eine Übereinstimmungsverarbeitung zwischen
einer Erfassungsinformation über
eine aktuelle Position und einer Straßeninformation durchgeführt und
eine Streckenführung
bereitgestellt wird.
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Da
die Verkehrsdichte in den letzten Jahren insbesondere im Stadtbereich
zugenommen und der überschüssige Bodenraum
abgenommen hat, ist eine steigende Zahl neu konstruierter Straßen als Mehrfachebenenstruktur
ausgestaltet worden. Daher kann die aktuelle Position eines Fahrzeugs
fehlerhaft identifiziert werden, wenn ein Navigationssystem im Falle
einer Vielzahl von parallel verlaufenden Straßen eine Navigationsführung bereitstellt.
Beispielsweise offenbart der Stand der Technik gemäß dem in der
japanischen Patentschrift Nr. 137096/90 vorgeschlagenen
Autobahnerkennungssystem ein System, das bei der Bestimmung einer
Geschwindigkeit eines fahrenden Fahrzeugs, die höher ist als eine vorbestimmte
Geschwindigkeit, mit einer Zeitüberprüfung beginnt,
und bei einer länger
als eine vorbestimmte Zeitdauer andauernden Geschwindigkeit bestimmt,
daß das
Fahrzeug auf der Autobahn fährt. Weiterhin
erfaßt
das bekannte System die Lenkbewegungen und addiert sie auf, wenn
die Geschwindigkeit des Fahrzeugs größer als die vorbestimmte Geschwindigkeit
ist, und bestimmt, ob das Fahrzeug auf der Autobahn fährt, in
Abhängigkeit
davon, ob der Lenkwinkel größer als
ein vorbestimmter Wert ist. Darüber
hinaus ist aus dem Stand der Technik ein System bekannt, bei dem
bestimmt wird, wann das Fahrzeug die Autobahn verläßt, entsprechend
der Bedingung, daß sich
die Geschwindigkeit bei aktiviertem Richtungsanzeiger verringert
und der Lenkwinkel größer als
ein vorbestimmter Wert ist. (siehe
japanische
Patentschriften Nr. 137097/90 ,
137098/90 ,
137099/90 und
137100/90 ).
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Bei
dem vorgenannten Stand der Technik erfolgt eine Bestimmung dahingehend,
daß das
Fahrzeug auf der Autobahn fährt,
wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs länger als die vorbestimmte Zeitdauer
andauert, wobei aber die Geschwindigkeit des Fahrzeugs gemäß den derzeitigen
Verkehrszuständen
in Abhängigkeit
eines Straßenabschnitts
beachtlich hoch sein kann, wenn das Fahrzeug auf einer Hauptstraße fährt, obwohl
diese als eine gewöhnliche
Straße
kategorisiert ist. Daher kann das System nicht ausschließlich anhand
der Geschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmen, ob die Straße, auf
der das Fahrzeug fährt,
eine Autobahn ist. Darüber
hinaus steigt die Zahl der Orte, an denen eine Autobahn und eine
gewöhnliche
Straße
in einem Zwei-Ebenen-Aufbau parallel verlaufen, und auch der Orte,
an denen zwei gewöhnliche
Straßen
oder zwei Autobahnen im Zwei-Ebenen-Aufbau parallel verlaufen. Unter
diesen Umständen
kann das bekannte System die Straße, auf der das Fahrzeug fährt, nicht
anhand der Geschwindigkeit des Fahrzeugs feststellen.
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Die
EP 0646264 A1 offenbart
ein Routenzustandsfilter für
ein Fahrzeugroutenführungssystem zur
Nachverfolgung einer Fahrzeugposition in Bezug auf eine vorab ausgewählte Route.
Gemäß dieser Druckschrift
wird eine Kartenanpassung bzw. eine Übereinstimmungsverarbeitung
("Map-Matching") durchgeführt.
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Die
Druckschrift
EP 738946
A1 offenbart eine automatische Verkehrsführungsvorrichtung
für ein
Fahrzeug, wobei einige Maßnahmen
zur Unterscheidung einer Nebenstraße von einer Hauptstraße beschrieben
sind. Gemäß dieser
Druckschrift ist das System in der Lage, tatsächliche Straßenzeichen
auf der Straße
beispielsweise durch Untersuchung eines Bildes zu erkennen, das
durch eine Videokamera aufgenommen wird. In diesem Fall kann erfasst
werden, ob das Straßenzeichen
eine maximal zulässige Geschwindigkeit
auf den Straßen
oder dergleichen angibt. Somit kann auf diese Weise das System schließen, ob
das Fahrzeug auf einer Autobahn oder dergleichen fährt.
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Die
Druckschrift
DE 39
38 174 C2 offenbart eine Möglichkeit, um im Falle mehrer
paralleler Strassen zu bestimmen, auf welcher Straße das Fahrzeug fährt. Dabei
wird überprüft, ob eine
Fahrzeuggeschwindigkeit während
einer vorbestimmten Zeitdauer oberhalb eines gewissen Schwellwerts
liegt. Falls diese Bestimmung positiv ist, wird dann daraus geschlossen,
dass das Fahrzeug auf einer Schnellstrasse, Autobahn oder dergleichen
fährt.
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Die
DE 44 15 993 A1 offenbart
ein Korrekturverfahren und Navigationssystem für die Koppelortung eines Kraftfahrzeugs,
bei dem die durch Koppelortung gefundene Position eines Fahrzeugs überprüft und korrigiert
wird. Dazu werden Plausibilitätsbetrachtungen
durchgeführt.
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Die
Druckschrift
DE 69303530
T2 offenbart ebenfalls ein Kartenanpassungsverfahren. Diese Druckschrift
schlägt
insbesondere die Verwendung einer Kombination von zumindest drei
Satelliten vor, um einen Fehler bei der Kartenanpassung zu verringern.
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Die
EP 0 707 704 A zeigt
ein Verfahren für eine
differentielle Fahrzeugortung unter Kontrolle einer internen Statusveränderung.
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Die
JP 08189956 AA zeigt
ein Fahrzeugnavigationssystem, bei dem parallele Strassen unterschieden
werden, indem beispielsweise bestimmt wird, ob das Fahrzeug die
auf der Strasse vorhandenen Baken passiert, und die Bakenart bestimmt
wird.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine präzise Kartenabstimmung durchzuführen und eine
aktuelle Position zu erkennen.
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Diese
Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen
Maßnahmen
gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Die
Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 ein
Diagramm eines ersten Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Fahrzeugnavigationssystems,
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2 ein
Diagramm eines Beispiels des Aufbaus der in einer Informationsspeichereinrichtung gespeicherten
Führungsstraßendatei,
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3 ein
Diagramm eines Beispiels des Aufbaus der Kreuzungsdaten,
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4 ein
Diagramm zum Beschreiben des Verarbeitungsablaufs des erfindungsgemäßen Gesamtsystems,
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5 ein
Diagramm zum Beschreiben eines Beispiels der Parallelstraßenentscheidungsverarbeiung
auf Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit und Zeit,
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6 ein
Diagramm zum Beschreiben eines Beispiels der Parallelstraßenentscheidungsverarbeitung
auf Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit und Distanz,
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7 ein
Diagramm zum Beschreiben eines Beispiels der Parallelstraßenentscheidungsverarbeitung
auf Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit und Information darüber, ob
Kreuzungen auf der Straße
vorhanden sind, oder nicht,
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8 ein
Diagramm zum Beschreiben eines Beispiels der Parallelstraßenentscheidungsverarbeitung
auf Grundlage der Art einer Bakeninstallationsinformation,
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9 ein
Diagramm zum Beschreiben eines Beispiels der Parallelstraßenentscheidungsverarbeitung
auf Grundlage der Position und der Art einer Bake gemäß der Bakeninstallationsinformation,
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10 ein
Diagramm zum Beschreiben des Bereichs, in dem das System Satellitensignale
empfangen kann, wenn eine der parallelen Straßen eine Überführung und die andere eine Unterführung darstellt,
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11 ein
Diagramm zum Beschreiben des Bereichs, in dem das System Satellitensignale
empfangen kann, unter Berücksichtigung
der Überführungsseite
und der Streckenposition, und
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12 ein
Diagramm zum Beschreiben eines Beispiels einer von einem GPS-Signalempfangszustand
abhängigen
Parallelstraßenentscheidungsverarbeitung.
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Es
folgt eine Beschreibung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf
die Zeichnungen.
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1 zeigt
ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Fahrzeugnavigationssystems, 2 ein
Diagramm eines Ausführungsbeispiels
eines Aufbaus einer in einer Informationsaufzeichnungseinrichtung
gespeicherten Führungsstraßendatei,
und 3 einen Aufbau von Kreuzungsdaten.
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Ein
erfindungsgemäßes Fahrzeugnavigationssystem
umfaßt
eine Eingabe-/Ausgabeeinheit 1 zum Eingeben/Ausgeben einer
auf eine Streckenführung
und eine Auswahl und Durchführung
verschiedener Funktionen bezogenen Information; eine Erfassungseinrichtung 2 zum
Erfassen einer auf die aktuelle Position eines Fahrzeugs bezogenen
Information; eine Informationsaufzeichnungseinrichtung 3,
in der für
eine Streckenberechnung erforderliche Navigationsdaten und für eine Streckenführung und
ein Programm (Anwendung und/oder OS) erforderliche Sicht-/Audioführungsdaten,
usw. gespeichert wurden, und eine zentrale Verarbeitungseinheit 4 zum Durchführen einer
für eine
Streckensuchverarbeitung und Streckenführung erforderlichen Audio-/Sichtführungsverarbeitung
und zur Steuerung des Gesamtsystems. Es folgt eine Beschreibung
der entsprechenden Strukturen.
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Die
Eingabe-/Ausgabeeinheit 1 dient zum Eingeben von Zielen,
zum Ermöglichen
einer wahlweisen Anweisung durch den Fahrer an die zentrale Verarbeitungseinheit 4 zur
Durchführung
einer Navigationsverarbeitung in solcher Weise, daß eine Führungsinformation
durch Sprache und/oder, falls durch den Fahrer gewünscht, mittels
einer Bildschirmanzeige ausgegeben werden kann, und zum Ausgeben der
verarbeiteten Daten. Als eine Einrichtung zum Realisieren der Funktionen
weist der Eingabeteil der Eingabe-/Ausgabeeinheit einen Berührungsschalter 11 und
Bedienungsschalter zum Eingeben eines Ziels in Form einer Telefonnummer
oder Koordinaten auf einer Karte auf, und zum Anfordern einer Streckenführung. Als
Alternative zu dem Berührungsschalter 11 und
Bedienungsschalter können
auch eine Fernsteuerung oder andere ähnliche Eingabeeinrichtungen
verwendet werden, wobei diese selbstverständlich auch gemeinsam verwendet
werden können.
Weiterhin umfaßt
der Eingabeteil eine Videokamera 15 zum Aufzeichnen eines
Szenenbildes in Vorwärtsrichtung
des Fahrzeugs. Der Ausgabeteil weist eine Anzeige (Anzeigeausgabeeinrichtung) 12 zum
Anzeigen der Eingangsdaten auf einem Bildschirm auf und, darüber hinaus,
zum automatischen Anzeigen der Streckenführung auf dem Bildschirm im Ansprechen
auf eine Anforderung des Fahrers, einen Drucker 13 zum
Ausdrucken der durch die zentrale Verarbeitungseinheit 4 verarbeiteten
Daten und der in der Informationsaufzeichnungseinrichtung 3 gespeicherten
Daten, und einen Lautsprecher (Audioausgabeeinrichtung) 16 zur
Sprachausgabe der Streckenführung.
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Es
kann auch eine Spracherkennungseinheit zum Ermöglichen einer Spracheingabe
und/oder ein Aufzeichnungskartenleser zum Lesen von auf einer IC-Karte
oder einer Magnetkarte aufgezeichneten Lesedaten ergänzt werden.
Es kann auch eine Datenkommunikationseinrichtung ergänzt werden
zum Austauschen von Daten mit einer Informationsquelle wie beispielsweise
ein Personal Computer, in dem fahrereigene Daten, z.B. Kartendaten,
Zieldaten, usw., vorab gespeichert wurden.
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Die
Anzeige 12 besteht aus einer Farb-CRT oder einer Farbflüssigkristallanzeigeeinrichtung.
Auf Grundlage der durch die zentrale Verarbeitungseinheit 4 verarbeiteten
Kartendaten und Führungsdaten gibt
die Anzeige 12 alle für
die Navigation erforderlichen Bildanzeigen als Farbanzeige aus,
wie beispielsweise eine Streckeneinstellanzeige, ein Anzeige einer
Intervallansicht und eine Anzeige der Kreuzungen. Die Anzeige 12 zeigt
auch Tasten zum Einstellen der Steckenführung, zum Wechseln der Führungsanzeigen
während
der Streckenanweisung und zum Aufrufen von Auswahlmenüs verschiedener Funktionen.
Im einzelnen wird gegebenenfalls eine Kreuzungsüberquerungsinformation wie
beispielsweise die Namen der zu überquerenden
Kreuzungen in Form eines Stapelmenüs farbig auf der Intervallansichtsanzeige
angezeigt.
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Die
Anzeige 12 befindet sich in der Instrumentenkonsole in
der Nähe
des Fahrersitzes. Durch Überwachen
der angezeigten Karte kann der Fahrer die aktuelle Position des
Fahrzeugs bestimmen und Informationen bezüglich einer von dieser Position ausgehenden
Strecke erhalten. Weiterhin weist die Anzeige 12 den Berührungsschalter 11 auf,
der einer Anzeige von Funktionstasten entspricht. Die vorstehend
beschriebenen Operationen werden basieren auf durch Berühren der
Tasten eingegebenen Signalen ausgeführt. Eine durch die Tasten
und den Berührungsschalter
gebildete Eingabesignalerzeugungseinrichtung bildet den Eingabeteil,
wobei auf eine nähere
Beschreibung dieser verzichtet wird.
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Die
Erfassungseinrichtung 2 für die aktuelle Position erfaßt oder
empfängt
eine Information über die
aktuelle Position des Fahrzeugs. Die Erfassungseinrichtung 2 umfaßt einen
Absolutrichtungssensor 24 mit beispielsweise einem geomagnetischen
Sensor usw., einem Relativrichtungssensor 25, in dem beispielsweise
ein Lenksensor oder ein Gyrosensor usw. verwendet wird, einen Geschwindigkeitssensor 26 zum
Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit (oder der zurückgelegten
Entfernung) anhand der Anzahl von Umdrehungen eines Rads, einen
GPS-Empfänger 21,
in dem ein globales Positionierungssystem (GPS, Global Positioning
System) verwendet wird, und eine Kommunikationseinrichtung. Die
Kommunikationseinrichtung umfaßt
ei nen VICS-Informationsempfänger 22,
der eine Verkehrsinformationsempfangseinrichtung darstellt, und
einen Datenempfänger 23.
Das VICS (Vehicle Information and Communication System) überträgt in Echtzeit
eine Verkehrsinformation zu dem Fahrzeug unter Verwendung beispielsweise
eines FM-Multiplexsignals (gemultiplexter Textrundfunk), eine Funkbake
und eine optische Bake. Das FM-Multiplexsignal überträgt eine Grobinformation in
einem weiten Bereich. Die Funkbake und die optische Bake übertragen
eine detaillierte Informationen in einem Nahbereich mit einem Radius
von ungefähr
10 km um die Baken, wobei das Fahrzeug die Information beim Passieren
der Bake empfängt. Die
VICS-Übertragungsdaten
umfassen den Grad eines Verkehrsstaus (zum Beispiel kein Passieren,
gestaut, gedrängt,
dichter Verkehr, regelmäßiger Verkehr),
die vordere Position eines Verkehrsstaus, die Länge des Verkehrsstaus, eine
Verkehrssteuerung (Straßenkonstruktionsinformation,
keine Passage, usw.) und die Länge
der Reisezeit (erforderliche Zeitdauer bei der vorbestimmten Geschwindigkeit)
entsprechend der Verbindungszahlen der entsprechenden Straßen. Weiterhin
tauscht ein Datensendeempfänger 23,
wie beispielsweise ein zellulares Telefon und ein Personal Computer,
für die
Navigationsführung
erforderliche Informationen bidirektional mit der Verkehrsinformationszentrale
(zum Beispiel ATIS) aus, falls durch einen Fahrer erwünscht.
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Bei
der Informationsspeichereinrichtung 3 handelt es sich um
eine externe Speichereinrichtung zum Speichern eines Navigationsprogramms
und Daten in einem externen Speichermedium wie beispielsweise eine
CDROM (nachfolgend als CD bezeichnet), ein DVD-(Digital Video Disc)-ROM,
eine optische CD, eine IC-Karte,
usw. Das Programm umfaßt
einen Kartenzeichnungsteil, einen Streckensuchteil, einen Streckenführungsteil,
einen Teil zum Berechnen der aktuellen Position und einen Zieleinstellungsoperationssteuerteil,
usw. Weiterhin umfaßt das
Programm einen Anwendungsteil und einen OS-Teil zum Durchführen einer
Signalverarbeitung des Navigationssystems mit einem Programm für die Streckensuchverarbeitung,
eine für
die Streckenanzeigeführung
erforderlichen Anzeigeausgabesteue rung, einem Programm zum Durchführen der
für die Audioführung erforderlichen
Audioausgabesteuerung und für
das Programm erforderlichen Daten, und auch für die Streckenführung und
die Kartenanzeige erforderlichen Anzeigeinformationsdaten. Die Daten
enthalten die Aufzeichnung aller für das Navigationssystem erforderlichen
Daten wie beispielsweise Kartendaten, Kreuzungsdaten, Straßendaten
und verschiedene Führungsdaten.
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Weiterhin
sind vorgesehen ein Programm zum Einstellen eines Ziels und eines
wandernden Punkts auf Grundlage der Positionsinformation von der
Erfassungseinrichtung 2 der aktuellen Position und zum
Eingeben von Signalen von der Eingabeeinrichtung 11 (Streckensucheinrichtung),
und zum Durchführen
der Streckensuche unter Verwendung der Suchstraßendaten, ein Programm zum
nochmaligen Durchführen
der Streckensuche durch Umwandeln der Suchstraßendaten auf Grundlage der
von der Kommunikationseinrichtung erhaltenen Verkehrsinformation,
ein Programm (Reiseinformationsumwandlungseinrichtung) zum Umwandeln
der gesuchten Strecke, so daß die
gesuchte Strecke in Form von 3D-Bildern angezeigt werden kann, ein Programm
zum Bestimmen eines Audioausgabezeitpunkts und von Audiosätzen entsprechend
der Kartenzeichnung, Abstimmung und Stecke, und ein Programm zum
Identifizieren von Eigenschaften der durch die eine Bildfotografiereinrichtung
darstellende Videokamera 15 aufgenommenen Bilder, zum Bestimmen
einer relativen Bewegungsrichtung einer auf der Anzeige identifizierten
Charakteristik, und zum Bestimmen einer Wegstrecke basierend auf
der Bewegungsrichtung. Die entsprechenden Funktionen des erfindungsgemäßen Navigationssystems
werden durch Aktivieren des in der Informationsaufzeichnungseinrichtung 3 gespeicherten
Programms durchgeführt.
In dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel
sind die Programme zum Durchführen der
erfindungsgemäßen Funktionen
in der Informationsspeichereinrichtung 3 gespeichert, die
durch ein externes Aufzeichnungsmedium gebildet ist.
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Alle
Programme oder ein Teil der Programme und alle Daten oder ein Teil
der Daten zum Durchführen
der erfindungsgemäßen Funktionen
können durch
einen Datensendeempfänger 23 von
dem Informationszentrum oder anderen Fahrzeugen empfangen und in
einem Flash-Speicher 41 oder einem ROM 42 gespeichert
werden, die ein das System bildendes Aufzeichnungsmedium darstellen.
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Eine
zentrale Verarbeitungseinheit 4 umfaßt eine CPU 40 zum
Durchführen
verschiedener Berechnungsverarbeitungen, einen Flash-Speicher 41 zum
Lesen und Speichern eines Programms einer in der Informationsaufzeichnungseinrichtung 3 installierten
CD. Der Flash-Speicher 41 kann durch Löschen des gespeicherten Programms überschrieben werden,
wenn ein auf einer CD gespeichertes Programm gewechselt wird. Die
zentrale Verarbeitungseihheit 4 umfaßt ein erstes ROM 43a zum
Speichern eines Programms (Programmleseeinrichtung), das eine Programmüberprüfung und
Fortschreibeverarbeitung des Flash-Speichers 41 durchführt, ein
RAM 42 zum zeitweisen Speichern einer Suchstreckenführungsinformation
wie beispielsweise einer Positionskoordinate eines eingestellten
Ziels, eine Straßencodenummer,
usw. und Daten der Berechnungsverarbeitung, und ein zweites ROM 43b zum
Speichern von für
die Streckenführung
und Kartenanzeige erforderlichen Anzeigeinformationsdaten. Das Programm
zum Durchführen
der Fortschreibungsverarbeitung kann in einer externen Speichereinrichtung gespeichert
sein.
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Weiterhin
umfaßt
die zentrale Verarbeitungseinheit 4 einen Bildspeicher 44,
in dem Bilddaten für die
Anzeige auf dem Bildschirm gespeichert sind; einen Bildprozessor 45,
der auf Grundlage eines Anzeigesteuersignals der CPU 40 Bilddaten
aus dem Bildspeicher 44 extrahiert und die Daten der Anzeigeeinheit
während
der Bildverarbeitung zuführt;
einen Audioprozessor 46, der auf Grundlage eines Audioausgabesteuersignals
der CPU aus dem RAM 42 gelesene Audiophrasen, einzelne
Sätze und
Töne, usw. kombiniert,
das Ergebnis in ein Analogsignal umwandelt, und das Analogsignal
dem Lautsprecher 16 zuführt;
eine Kommunikationsschnittstelle 47 zum Durchführen eines
Austauschs von Eingabe-/Ausgabedaten durch die Kommunikationseinrichtung;
eine Sensoreingabeschnittstelle 48 zum Auf nehmen eines
Sensorsignals der Erfassungseinrichtung 2 der aktuellen
Position; und einen Takt 49 zum Einfügen eines Datums und einer
Zeit in eine interne Dialoginformation.
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Ein
fotografiertes Bild wird durch die CPU 40 von Analogsignalen
in Digitalsignale umgewandelt und in dem RAM 42 aufgezeichnet.
In diesen Bilddaten werden Kennungsmarken wie beispielsweise Kreuzungen
und Wendepunkte identifiziert und eine Bildidentifikationsverarbeitung
durchgeführt.
Bei dieser Bildidentifikationsverarbeitung werden Kennungsmarken
unter Bezugnahme auf eine in der Informationsspeichereinrichtung 3 gespeicherte
Bilddatei-Farben- und -Merkmalsinformation identifiziert.
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In
dieser zentralen Verarbeitungseinheit 4 liest die CPU 40 von
entsprechenden Sensoren des Erfassungssystems 2 der aktuellen
Position über
die Sensoreingabeschnittstelle 48 erhaltene Daten ein und
berechnet eine aktuelle Positionskoordinate in eingestellten Perioden
und speichert die Koordinate zeitweise in dem RAM 42. Diese
aktuelle Positionskoordinate resultiert aus der Kartenabstimmung unter
Berücksichtigung
eines Erfassungsfehlers verschiedener Daten. Fortlaufend wird eine
Korrektur des Ausgangswerts verschiedener Sensoren durchgeführt. Die
Streckenführung
erfolgt sowohl durch eine Bildschirmanzeige als auch eine Audioausgabe und
ein Fahrer kann eine Streckennavigation mit oder ohne Audioausgabe
wählen.
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Ein
für die
Streckennavigation erforderliches Programm kann vorab in dem ROM 43a des
zentralen Verarbeitungssystems 4 oder in der Informationsspeichereinrichtung
(Aufzeichnungsmedium) 3 gespeichert sein. Falls das Programm
in der Informationsspeichereinrichtung 3 gespeichert ist,
wird das Programm erneuert und das erneuerte Programm wird durch
Ersetzen der Informationsspeichereinrichtung 3 beim Lesen
eines Programms der Informationsspeichereinrichtung 3 durch
das System ausgeführt,
und das gelesene Programm wird in dem Flash-Speicher 41 gespeichert. Das
Navigationssystem kann durch vorübergehendes
Speichern des gelesenen Programms der Informationsspeichereinrichtung 3 in
dem RAM 42 durchgeführt
werden.
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Die
in der Informationsspeichereinrichtung 3 gespeicherte Führungs-(Such-)-Straßendatei
ist zum Berechnen einer Strecke mittels eines Steckensuchteils und
zum Durchführen
der Streckenführung
erforderlich. 2 zeigt einige Daten. Die Führungs-(Such-)-Straßendatei
umfaßt
eine Straßennummer,
eine Länge
einer Straße,
Straßenmerkmalsdaten,
eine Adresse und Größe von Formdaten, und
eine Adresse und Größe von Führungsdaten,
die einer jeden Straßennummer
n entsprechen. Jeder Straße
zwischen Verzweigungspunkten wie beispielsweise Kreuzungen wird
eine Straßennummer als
eine Identifikationsnummer durch die Fahrspurrichtung zugewiesen.
Die Straßenmerkmalsdaten beschreiben
eine Straßenklassifizierung
wie beispielsweise eine Überführung, eine
Unterführung, eine
Autobahn, eine Nationalstraße,
eine gewöhnliche
Straße,
eine Mautstraße,
usw. Die Formdaten, die eine Straßenform beschreiben, wenn Straßen durch
eine Vielzahl von Knoten aufgeteilt sind, umfassen Kooridinaten-
und Richtungsdaten mit östlicher
Breite und nördlicher
Länge,
die der Knotennummer n entsprechen. Die Führungsdaten umfassen Daten
wie beispielsweise den Namen einer Kreuzung (Verzweigungspunkt),
Vorsichtsdaten, das Vorhandensein oder die Abwesenheit von Ampeln,
das Vorhandensein oder die Abwesenheit von Gehwegen, Kreuzungseigenschaften
und Kennungsmarken (Verkehrszeichen, Hinweistafeln für Tankstellen
und Ladengeschäfte),
Vorsichtspunkte (Informationen über
Bahnübergänge, Tunneleinfahrten,
Tunnelausfahrten, Verengungspunkte), Straßennamen (eine Straßenklassifizierungsinformation
wie beispielsweise Bundesautobahnen, allgemeine Straßen (Nationalstraßen, Präfekturstraßen und
andere)), eine Bakeninstallation (Bakenart und Bakeninstallation
basierend auf einem Knoten oder einer Koordinate), Parallelstraßen (Vorhandensein
oder Abwesenheit, Typ), Merkmale (Daten über die linksseitige Position der Überführung über die
Unterführung),
Straßennamenstimme
und Daten eines jeden Ziels. Die Straßendaten enthalten Informationen über Kreuzungen. Gemäß 3 können Informationen über das
Vorhandensein oder die Abwesenheit von Ampeln und die zu verbindenden
Straßen
durch Trennung dieser von den Straßendaten als Kreuzungsdaten
gespeichert werden. Enthalten die Straßeninformationen Verbindungsdaten,
so können
Daten wie beispielsweise ein Verbot der Verbindung zwischen einer
Straße
und einer anderen auf einfache Weise gespeichert werden, und es
ergibt sich eine geringe Datenmenge.
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4 zeigt
ein Flußdiagramm
zum Beschreiben des Ablaufs des gesamten erfindungsgemäßen Navigationssystems.
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Als
Initialisierungsverarbeitung wird ein Navigationsprogramm durch
die CPU 40, mit der zentralen Verarbeitungseinheit 4,
aus dem CD-ROM gelesen, und, wenn das Programm in dem Flash-Speicher 41 gespeichert
und aktiviert ist, dann erfaßt
das Navigationssystem eine aktuelle Position unter Verwendung einer
Erfassungseinrichtung 2 der aktuellen Position gemäß 4,
zeigt diejenige Karte auf dem Bildschirm an, deren Bereich sich
von der aktuellen Position zu deren Peripherie erstreckt, und zeigt
den Namen der aktuellen Position usw. an (Schritt S1). Als nächstes stellt
das Navigationssystem ein Ziel ein unter Verwendung einer Telefonnummer,
einer Adresse, eines Wohnungsnamens und eines registrierten Orts,
usw. (Schritt S2), und führt
eine Streckensuche ausgehend von der aktuellen Position zu dem Ziel
durch (Schritt S3). Als Resultat dieser Streckensuche wird die Strecke
zu dem Ziel als numerisch angeordnete Führungsstraßennummerndaten festgelegt.
Ist die Strecke bestimmt, so führt
das Navigationssystem wiederholt eine Anzeige und Audioausgabe der
Streckenführung
durch, bis das Fahrzeug das Ziel erreicht hat, durch Verfolgen der
aktuellen Position mittels der Erfassungsvorrichtung 2 der aktuellen
Position (Schritt S4).
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Erfaßt das erfindungsgemäße System
in dem vorgenannten Schritt S4 eine aktuelle Position zum Durchführen und
Anzeigen der Streckenführungsausführung und
führt eine Übereinstimmungsverarbeitung
auf Grundlage der in der Informations speichereinrichtung 3 gespeicherten
Führungsstraßendaten
durch, so kann das System eine präzise Abstimmung über parallele
Straßen
durchführen
und die aktuelle Position identifizieren durch Bestimmen, ob parallele
Straßen
vorhanden sind, auf Grundlage der Führungsstraßendateninformation, und Steuern der Übereinstimmungskosten
durch Ausführen
einer Entscheidungsverarbeitung hinsichtlich der parallelen Straßen, falls
solche existieren. Weiterhin führt das
vorliegende System eine Bestimmung in Übereinstimmung mit der entsprechenden
Wegstreckeninformation durch. Es folgt eine Beschreibung der Entscheidungsverarbeitung
hinsichtlich paralleler Straßen.
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5 beschreibt
ein Beispiel der Entscheidungsverarbeitung hinsichtlich paralleler
Straßen
basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit und Zeit. 6 beschreibt
ein Beispiel der Entscheidungsverarbeitung hinsichtlich paralleler
Straßen
basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit und Distanz. 7 beschreibt
ein Beispiel der Entscheidungsverarbeitung hinsichtlich paralleler
Straßen
basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Vorhandensein oder
der Abwesenheit einer Kreuzung.
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Gemäß 5 bestimmt
das System während
der Entscheidungsverarbeitung hinsichtlich einer parallelen Straße beim
Erfassen der aktuellen Position, ob eine parallele Straße vorhanden
ist, oder nicht (Schritt S11), bestimmt, ob das Fahrzeug auf einer
Autobahn (Überführung) fährt, oder
nicht, wenn parallele Straßen
vorhanden sind, und bestimmt die Fahrzeuggeschwindigkeit V (S13)
und stellt fest, ob die Geschwindigkeit V gleich 0 ist (S14), wenn
das Fahrzeug auf der Autobahn (Überführung) fährt. Ist die
Geschwindigkeit nicht 0, so beendet das System die Verarbeitung.
Ist die Geschwindigkeit gleich 0, so wird das System während einer
vorbestimmten Zeitdauer angehalten (S15). Bestätigt das System danach, daß das Fahrzeug
auf einer gewöhnlichen Straße fährt, so
werden die Übereinstimmungskosten
der gewöhnlichen
Straße
verringert (S16), und die Verarbeitung ist abgeschlossen. Dies bedeutet, daß die Wahrscheinlichkeit,
daß das
Fahrzeug auf der gewöhnlichen
Straße
fährt,
höher ist,
wenn das Fahrzeug länger
als die vorbestimmte Zeitdauer angehalten wird.
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Es
folgt eine Beschreibung der Steuerung der Übereinstimmungskosten. Das
System bestimmt die mögliche
Straße,
auf der das Fahrzeug fährt,
und die aktuelle Position auf der Straße auf Grundlage der von verschiedenen
Sensoren des Erfassungssystems
2 der aktuellen Position
erhaltenen Information über
die aktuelle Position (geschätzte
aktuelle Position). Dann berechnet das System die Korrelation zwischen
der geschätzten
aktuellen Position und den möglichen
Straßen
und den Positionen, auf denen das Fahrzeug fährt, und zwischen der Reisespur der
geschätzten
aktuellen Position und den Reisespuren der möglichen Straßen, auf
denen das Fahrzeug fährt,
und wählt
die wahrscheinlichste Straße (z.B.
Japanische Patentschrift Nr. 147906/94 und
Nr.
11424/95 ). Die Übereinstimmungskosten
zeigen die berechneten Korrelationswerte der entsprechenden Wahlmöglichkeiten.
Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
wird die Straße
mit den geringeren Übereinstimmungskosten
als die mögliche
Straße betrachtet,
auf der das Fahrzeug fährt.
Es sind allerdings verschiedene Berechnungsverfahren hinsichtlich
der Übereinstimmungsverarbeitung
und Verfahren zur Bestimmung der Straße und Position möglich. Daher
umfaßt
die vorliegende Erfindung alle Verarbeitungen, die ein Auswählen einer
der parallelen Straßen
mittels einer Übereinstimmungsverarbeitung vereinfachen,
und ist nicht auf dieses Verfahren beschränkt.
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Stellt
das System im Schritt S12 fest, daß das Fahrzeug nicht auf der
Autobahn fährt,
so bestimmt das System die Fahrzeuggeschwindigkeit V (Schritt S17)
und stellt fest, ob die erhaltene Geschwindigkeit V größer als
der vorbestimmte Wert V0 ist (Schritt S18).
Ist die Geschwindigkeit V kleiner als der vorbestimmte Wert V0, so ist die Verarbeitung abgeschlossen,
und falls die Geschwindigkeit V größer ist als der vorbestimmte
Wert V0, wird das System für die vorbestimmte
Zeitdauer in einen Wartezustand versetzt (Schritt S19). Da im Schritt
S19 bestimmt wird, daß das
Fahrzeug nicht auf einer gewöhnlichen Straße fährt, sondern
auf einer Autobahn mit parallelen Straßen, verringert das System
die Übereinstimmungskosten
der Autobahn (Schritt S20) und beendet die Verarbeitung.
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Diese
Verarbeitung wird durch die Zeitdauer unter bestimmten Bedingungen
bestimmt. Stellt das System allerdings gemäß Schritt S19 in 6 fest, daß das Fahrzeug
nicht auf der Autobahn fährt,
d.h. wenn das Fahrzeug auf der gewöhnlichen Straße mit einer
Geschwindigkeit V fährt,
die während
der vorbestimmten Zeitdauer größer als
der vorbestimmte Geschwindigkeitswert V0 ist,
so bestimmt das System, daß das
Fahrzeug nicht auf der gewöhnlichen Straße sondern
auf der Autobahn mit den parallelen Straßen fährt, und verringert die Übereinstimmungskosten
der Autobahn.
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Durch
beide Verarbeitungssteuerungen werden die Übereinstimmungskosten einer
der parallelen Straßen
unter der Bedingung gesteuert, daß die Geschwindigkeit innerhalb
des vorbestimmten Geschwindigkeitsbereichs beibehalten wird. Weiterhin kann
das System die Übereinstimmungskosten
basierend auf einer Information steuern, ob Kreuzungen vorhanden
sind, oder nicht, wenn das Fahrzeug angehalten wird. In diesem Fall
bestimmt das System gemäß 7,
ob eine parallele Straße
vorhanden ist, oder nicht (Schritt S21), bestimmt die Geschwindigkeit
V und stellt fest, ob die Geschwindigkeit V mit einer Geschwindigkeit
VS übereinstimmt
(Schritt S22), wenn parallele Straßen vorhanden sind, und bestimmt
eine Straßeninformation über beide
parallele Straßen
innerhalb einer vorbestimmten Distanz ausgehend von der geschätzten aktuellen
Position, wenn die Geschwindigkeit V den Wert VS erreicht (Schritt
S23). Danach bestimmt das System anhand der Straßendaten, ob Kreuzungen vorhanden
sind (Schritt S24), und bestimmt, auf welcher Straßenart sich
die Kreuzungen befinden (Schritt S25), wenn Kreuzungen vorhanden
sind, und verringert die Übereinstimmungskosten
der Straßenart,
auf der sich die Kreuzungen befinden (Schritt S26).
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8 beschreibt
ein Beispiel für
die Ausführung
der Entscheidungsverarbeitung hinsichtlich der parallelen Straßen basierend
auf einer Bakenart in der Bakeninstallationsinformation. 9 beschreibt ein
Beispiel für
die Ausführung
der Entscheidungsverarbeitung hinsichtlich der parallelen Straßen basierend
auf der Position und der Bakenart in der Bakeninstallationsinformation.
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Das
System führt
eine Entscheidungsverarbeitung hinsichtlich der parallelen Straßen auf Grundlage
der Geschwindigkeit und der Fortdauer der Geschwindigkeit innerhalb
der vorbestimmten Zeit und Distanz und dem Vorhandensein oder der Abwesenheit
von Kreuzungen durch. Weiterhin kann das System aus den parallelen
Straßen
anhand der Bakeninstallationsinformation unabhängig von der Geschwindigkeit
die Straße
bestimmen, auf der das Fahrzeug fährt, und die Übereinstimmungskosten steuern.
Das System bestimmt durch Speichern von Bakeninstallationspositionen
in einer Kartendatenbank, daß die
aktuelle Straße
fehlerhaft identifiziert wurde, wenn das System von der durch das
Fahrzeug während
der Erfassung der aktuellen Position passierten Bake verschiedene
Daten wie beispielsweise eine Positionsinformation und eine Verkehrsinformation
usw. nicht erhält.
Eine solche Bestimmung kann zur Änderung
der Berechnung der Übereinstimmungskorrelation
verwendet werden. D.h., anstelle des Übergehens zu der anderen Straße kann
die Übereinstimmungspräzision durch Ändern der
durch die Korrelationsberechnung erhaltenen Straßenkosten verbessert werden.
Daher kann das System alternative Straßen zur Ausführung der Übereinstimmungsverarbeitung
durch Steuern der Übereinstimmungskosten
suchen. Als Resultat wird die Übereinstimmungsstraße in eine
zu der aktuellen Straße
benachbarte Straße
mit höherer
Wahrscheinlichkeit geändert.
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Bestimmt
das System die parallelen Straßen unter
Verwendung der Bake, wie in 8 gezeigt
ist, so stellt das System fest, ob parallele Straßen existieren,
oder nicht (Schritt S35), stellt basierend auf den durch den VICS-Empfänger emp fangenen
Signalen fest, ob eine Funkbake (Schritt S32) oder eine optische
Bake (Schritt S33) empfangen wird, wenn die parallelen Straßen vorhanden
sind. Als Resultat der Bestimmung werden die Übereinstimmungskosten der Autobahn
der parallelen Straßen
verringert (Schritt S33), wenn das System eine Funkbake empfängt, und
die Übereinstimmungskosten
einer gewöhnlichen
Straße
(Schritt S35), wenn das System eine optische Bake empfängt.
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Weiterhin
bestimmt das System beim Bestimmen der parallelen Straße anhand
der Bakeninstallationsinformation gemäß 9, ob parallele
Straßen
vorhanden sind, oder nicht (Schritt S41), und beim Vorhandensein
der parallelen Straßen
werden Straßendaten
der in der Übereinstimmungsverarbeitung
befindlichen Straße
und paralleler Straßen
erhalten (Schritt S42), und es wird festgestellt, ob innerhalb eines
vorbestimmten Bereichs ausgehend von der geschätzten aktuellen Position Bakeninstallationsdaten
in den Straßendaten
enthalten sind (Schritt S43). Werden Bakeninstallationsdaten erhalten,
so bestimmt das System, ob auch über
die Vielzahl der parallelen Straßen eine Bakeninstallationsinformation
vorhanden ist (Schritt S44).
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Angesichts
der Tatsache, daß verschiedene Bakenarten
entsprechend den Straßenarten
installiert sind, wie in 2 dargestellt ist, wird eine
Bakeninstallationsinformation mit den Orten und Arten der Baken
in einer Datenbank gespeichert. Das System sucht nach den Bakeninstallationsdaten
und bestimmt, ob Bakeninstallationsdaten über eine Vielzahl der parallelen
Straßen
vorhanden sind. Sind Bakeninstallationsdaten über lediglich eine Straße vorhanden,
so werden die Übereinstimmungskosten entweder
der Straße
mit Bake oder der Straße
ohne Bake basierend darauf verringert, ob das Fahrzeug den Bakeninstallationsort
während
der Fahrt passiert, oder nicht (Schritt S45, S46). Sind dagegen
Bakeninstallationsdaten über
eine Vielzahl paralleler Straßen
vorhanden, so werden die Übereinstimmungskosten
der Straße
verringert, die der Art der Baken entspricht, deren Daten empfangen
wurden (Schritt S50), unter der Bedingung, daß die Bakenarten voneinander
verschieden sind (Schritt S48) und das Fahrzeug den Bakeninstallationsort
während
der Fahrt innerhalb der vorbestimmten Distanz passiert (Schritt
S49). In diesem Fall ist ersichtlich, daß das System keine der parallelen
Straßen
spezifizieren kann, wenn keine Bakeninstallationsdaten empfangen
werden, wenn eine Vielzahl von Bakeninstallationsdaten mit gleicher
Bakenart empfangen werden, oder wenn verschiedene Bakenarten empfangen werden
und das System nicht feststellen kann, ob das Fahrzeug den Bakeninstallationsort
passiert. Falls das System über
den Datensendeempfänger/Empfänger Daten
empfangen kann und eine Information zum Spezifizieren einer der
parallelen Straßen
verfügbar
ist, so kann auch diese Information verwendet werden.
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10 beschreibt
den Bereich, in dem Satelliten empfangen werden, wenn eine der parallelen Straßen eine Überführung und
die andere eine Unterführung
ist. 11 beschreibt den Bereich, in dem Satellitensignale
auf der Überführungsseite
und der Reiseposition empfangen werden können. 12 beschreibt
ein Beispiel für
die Durchführung
der Entscheidungsverarbeitung hinsichtlich der parallelen Straßen basierend
auf dem Empfang eines GPS-Empfängers.
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Als
Fahrzeugreiseinformation kann das System in gleicher Weise wie die
vorgenannte Geschwindigkeit und Bake auch eine Information von GPS-Satelliten
verwenden. Befinden sich keine Hindernisse über dem fahrenden Fahrzeug,
so kann die Fahrzeugreiseinformation durch den GPS-Empfänger 21 über den
Satelliten mit verschiedenen Richtungen und Winkeln empfangen werden.
Falls jedoch gemäß 10 eine Überführung parallel über einer Unterführung verläuft und
das Fahrzeug in der Unterführung
fährt,
können
die GPS-Signale von den Satelliten mit den zu dem abgeschatteten
Bereich gehörigen
und durch die Überführung abgeschirmten Richtungen
und Winkeln nicht empfangen werden. Daher kann das System beim Fahren
des Fahrzeugs auf der linken Straßenseite und beim Verlaufen
der Überführung über der
rechten Seite der Straße,
auf der das Fahrzeug fährt,
wie in 11 dargestellt ist, den Winkel θ anhand
der linken Seite der Überführung und
der rechten Seite der Unterführung
berechnen, und die parallele Straße in dem Bereich bestimmen,
in dem die GPS-Signale empfangen werden, oder dem Bereich, in dem
die GPS-Signale nicht empfangen werden, basierend auf dem Winkel θ. Weiterhin
kann das System die Fahrspur, auf der das Fahrzeug fährt, durch
Baken bestimmen und den Winkel θ entsprechend
den fahrenden Rädern.
Dies bedeutet, daß sich
der Winkel θ in
Abhängigkeit
der Fahrtbedingungen ändern
kann.
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Wird
in dem System ein GPS verwendet, wie beispielsweise in 12 dargestellt
ist, so bestimmt das System, ob die Überführung und Unterführung parallel
verlaufen (Schritt S51), empfängt
Satellitenpositionen (auf der Hemisphäre), die der aktuellen Position
entsprechen (Schritt S52), und bestimmt während der Fahrt die Satelliten,
von denen keine Signale empfangen werden können (Schritt S53). Danach
bestimmt das System, ob Satellitensignale, die bei der Fahrt des
Fahrzeugs durch die Unterführung nicht
empfangbar sind, empfangen werden können (Schritt S54). Empfängt das
System diese Signale, so bestimmt das System, daß das Fahrzeug auf der Überführung fährt. Daher
verringert das System die Übereinstimmungskosten
der Überführung (Schritt S55).
Empfängt
das System die beim Fahren des Fahrzeugs durch die Unterführung nicht
empfangbaren Signale nicht (Schritt S56), so bestimmt das System,
daß das
Fahrzeug durch die Unterführung
fährt. Dann
verringert das System die Übereinstimmungskosten
der Unterführung
(Schritt S57). Ist die Zahl der Satelliten, von denen Daten empfangen
werden können,
auf beiden Seiten der Straße
symmetrisch zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs und unterscheidet sie sich
in den entsprechenden parallelen Straßen, so kann eine solche Information
ebenfalls für
die Verarbeitung verwendet werden.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele
beschränkt.
Verschiedene Änderungen
sind möglich.
In den vorgenannten Ausführungsbeispielen
wurden beispielsweise die Geschwindigkeit und die Dauer der Beibehaltung
der Geschwindigkeit und Signale einer Bake oder eines GPS als Fahrzeugreiseinformation
erfaßt und
parallele Straßen
bestimmt. Selbstverständlich können diese
Verfahren auch kombiniert eingesetzt werden. Zusammenfassend werden
die Straßen
erfindungsgemäß beim Vorhandensein
paralleler Straßen
basierend auf der Fahrzeugreiseinformation und dem Empfang von Signalen
bestimmt, die geschätzte aktuelle
Position bestimmt, und die Anzeige der aktuellen Positionsmarke
und Reisestrecke geändert.
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Wie
aus der vorstehenden Erläuterung
hervorgeht, werden bei dem erfindungsgemäßen System die Straßen beim
Vorhandensein einer parallelen Straße basierend auf der Fahrzeugreiseinformation und
dem Empfang der Signale bestimmt. Dadurch kann das System anhand
einer genaueren Übereinstimmungsverarbeitung
und Erfassung der aktuellen Position eine geeignete Streckenführung bereitstellen.
Darüber
hinaus kann das System die Straßen basierend
auf einer präziseren
Information bestimmen, da das System die Straßen basierend auf einer Bakeninformation
der Bakeninstallationsdaten und auch basierend auf einer Reiseinformation
wie beispielsweise Parallelstraßendaten
bestimmt.
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Da
das System die Übereinstimmungskosten
steuert und die Übereinstimmungsverarbeitung basierend
auf der Fahrzeugreiseinformation und dem Empfang von Signalen durchführt, kann
das System eine Mehrfachübereinstimmungsverarbeitung
unter Verwendung der Parameter verschiedener Übereinstimmungskosten durchführen.
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Zusammenfassend
wird ein Navigationssystem offenbart mit einer Informationsspeichereinrichtung
zum Speichern einer Straßeninformation über parallele
Straßen
und einer weiteren für
die Durchführung
einer Streckenführung
erforderlichen Information, einer Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer
aktuellen Position durch Erfassen einer Fahrzeugreiseinformation,
und einer Steuereinrichtung zum Lesen der in der Informati onsspeichereinrichtung
gespeicherten Straßeninformation
auf Grundlage der durch die Erfassungseinrichtung erfaßten aktuellen
Position, zum Durchführen
einer Übereinstimmungsverarbeitung
zwischen der Erfassungsinformation über die aktuelle Position und
der Straßeninformation,
und zum Bereitstellen der Streckenführung. Die Steuereinrichtung
bestimmt auf Grundlage der in der Informationsspeichereinrichtung
gespeicherten Straßeninformation,
ob parallele Straßen vorhanden
sind, oder nicht, und wählt
beim Vorhandensein paralleler Straßen aus den parallelen Straßen die
Straße
aus, auf der das Fahrzeug fährt,
entsprechend der Straßeninformation
der parallelen Straßen.
Daher kann das vorliegende System eine präzise Übereinstimmung mit den parallelen
Straßen durchführen und
die aktuelle Position bestimmen.