DE3610251C2

DE3610251C2 -

Info

Publication number: DE3610251C2
Application number: DE3610251A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Ueno; Toshiyuki Yokosuka Kanagawa Jp Itoh; Masakazu Fujisawa Kanagawa Jp Tsunoda; Yasushi Tokio/Tokyo Jp Kawakami; Shuei Ryugasaki Ibaragi Jp Tamura; Makoto Ibaragi Jp Iwabuchi
Original assignee: Niles Parts Co Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1985-04-03
Filing date: 1986-03-26
Publication date: 1990-05-31
Also published as: DE3610251A1; JPH0650559B2; JPS61229196A; US4782447A

Description

Die Erfindung betrifft ein Navigationssystem für Straßenfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 (DE 31 04 497 A1)

Ein derartiges Navigationssystem läßt sich bereits der DE 36 09 287 A1 (ältere Anmeldung) entnehmen. Es enthält

- eine Einrichtung zur Voreinstellung einer Fahrtroute von einem Startschnittpunkt zu einem Zielpunkt,
- eine Navigationseinrichtung, bestehend aus einem Abstands- und Richtungssensor zur Ermittlung des momentanen Ortes und der momentanen Fahrtrichtung des Fahrzeuges zum Startschnittpunkt hin, und
- eine Anzeigeeinrichtung, die die Richtung vom momentanen Ort des Fahrzeuges zum Startschnittpunkt mittels eines Richtungspfeils anzeigt.

Aus der DE-OS 29 25 656 sind ferner ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Zielführung von Landfahrzeugen bekannt. Bei der Navigation des Landfahrzeugs werden vor jedem Entscheidungspunkt Fahranweisungen ausgegeben, also vor jeder in Frage kommenden Kreuzung oder Einmündung, wobei die Fahranweisungen zum Beispiel auf einer Ausgabeeinrichtung zur Anzeige gebracht werden können. Das Fahrzeug wird dabei entlang der voreingestellten Fahrtroute geführt.

Im Zusammenhang mit der Führung eines Fahrzeugs entlang einer voreingestellten Fahrtroute ist es aus der DE 33 22 195 A1 ebenfalls bekannt, jeweilige Kreuzungsstrukturen aus Fahrersicht mittels einer Anzeigevorrichtung abzubilden, wobei verschiedene Fahrtrichtungsmöglichkeiten und der Fahrtweg in unterschiedlicher Stärke anzeigbar sind. Dem Fahrer wird also bereits vor der Kreuzung die gesamte Kreuzungsstruktur dargeboten, unter anderem auch die Straße, auf welcher der Fahrer die Kreuzung erreicht. Diese Straße wird immer an derselben Stelle abgebildet. Darüber hinaus wird auch diejenige Straße optisch hervorgehoben dargestellt, über die sich der Fahrer entlang der voreingestellten Fahrtroute vom Kreuzungspunkt wieder entfernen soll.

Aus der DE 31 04 497 A1 ist außerdem ein Navigationssystem bekannt, das alle Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 enthält. Dieses Navigationssystem für ein Kraftfahrzeug weist eine Einrichtung zum Erzeugen eines der zurückgelegten Strecke entsprechenden Signals, wenn das Fahrzeug eine entsprechende Entfernungseinheit zurückgelegt hat, eine Einrichtung zum Erzeugen eines Richtungssignals, das jeweils die Fahrzeug-Fahrtrichtung wiedergibt, und eine Einrichtung zum Erzeugen von Einstellsignalen auf, welche die Entfernung und Richtung von dem Ausgangspunkt zu dem Bestimmungsort darstellen. Die Vektorlänge von dem Ausgangspunkt zu dem Bestimmungsort wird aus den Einstellsignalen erzeugt. Die von dem Fahrzeug zurückgelegte Strecke wird für jede Richtung aus dem Entfernungssignal und dem Richtungssignal summiert, um dadurch die Länge eines Vektors von dem Ausgangspunkt zu der augenblicklichen Position zu berechnen. Diese Vektorwerte werden dazu benutzt, um die Länge eines Vektors von der augenblicklichen Position zu dem Bestimmungsort festzulegen, und die sich ergebende Vektorrichtung und die entsprechende Entfernung werden dann in dem gleichen Anzeigeabschnitt angezeigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Navigationssystem der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß der Fahrer im Bereich eines Startschnittpunkts in klarer und unterscheidbarer Weise zu der auf der voreingestellten Fahrtroute liegenden Startstraße geführt werden kann, und zwar unabhängig davon, unter welcher Richtung er sich dem Startschnittpunkt nähert.

Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht darin, daß

- die Anzeigeeinrichtung statt des Richtungspfeils den Startschnittpunkt mit allen ihn bildenden Straße anzeigt, wenn sich das Fahrzeug bis zu einem vorbestimmten Abstand dem Startschnittpunkt genähert hat,
- diejenige Straße, auf der sich das Fahrzeug dem Startschnittpunkt nähert, durch Vergleich der momentanen Fahrtrichtung des Fahrzeugs mit den Richtungen aller den Startschnittpunkt bildenden Straßen bestimmt und optisch hervorgehoben wird,
- diese Straße von unten nach oben in Richtung zum Startschnittpunkt abgebildet wird und
- diejenige Straße, die den Beginn der voreingestellten Fahrtroute darstellt, ebenfalls optisch hervorgehoben wird.

Sobald also das Fahrzeug einen vorbestimmten Abstand zum Startschnittpunkt erreicht hat, wird auf der Anzeigeeinrichtung nicht mehr der Richtungspfeil angezeigt, sondern die Struktur bzw. Form des Startschnittpunkts. Dabei wird diejenige Straße optisch hervorgehoben, auf der sich das Fahrzeug dem Startschnittpunkt nähert, wobei diese Straße auf der Anzeigeeinrichtung von unten nach oben in Richtung zum Startschnittpunkt verläuft. Darüber hinaus wird auch diejenige Straße zum Beispiel durch eine durchgehende Linie optisch hervorgehoben, die den Beginn der voreingestellten Fahrtroute darstellt. Der Fahrer erhält also kurz vor Erreichen des Startschnittpunkts exakte Hinweise, wie er diesen in Richtung der voreingestellten Fahrtroute passieren muß.

Die sonstigen zum Startschnittpunkt gehörenden Straßen, die das Fahrzeug nicht passiert, können jeweils in Form zweier paralleler Linien abgebildet werden, um den Startschnittpunkt möglichst realistisch darstellen zu können.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltdiagramm eines Navigationssystems für ein Fahrzeug,

Fig. 2 und 3 die Einteilung von Straßenkartendaten in einer Landkartendaten-Speichereinheit im Navigationssystem nach Fig. 1,

Fig. 4(A) bis 4(D) Flußdiagramme zur Fahrzeugnavigation mit Hilfe des in Fig. 1 dargestellten Navigationssystems,

Fig. 5 ein auf einer Anzeigeeinrichtung dargestelltes Bild zur Erläuterung der den Flußdiagrammen nach den Fig. 4(A) bis 4(D) zugrunde liegenden Theorie,

Fig. 6(a) eine auf der Anzeigeeinrichtung abgebildete graphische Darstellung zur Führung des Fahrzeugs in Richtung auf einen Startschnittpunkt,

Fig. 6(b) eine auf der Anzeigeeinrichtung abgebildete graphische Darstellung, durch die klar eine Startstraße markiert wird, wenn sich das Fahrzeug in der Nähe des Startschnittpunkts befindet,

Fig. 7 ein Flußdiagramm eines Programms, mit dessen Hilfe die Auswahl und Darstellung der Startstraße in bezug auf den Startschnittpunkt erfolgt,

Fig. 8(a) eine graphische Darstellung zur Erläuterung von Fahrtrouten, auf denen das Fahrzeug zum Startschnittpunkt gelangen kann, und

Fig. 8(b) verschiedene auf der Anzeigeeinheit erzeugte Bilder, auf denen jeweils diejenige Fahrtroute dargestellt bzw. hervorgehoben ist, auf der das Fahrzeug den in Fig. 8(a) dargestellten Startschnittpunkt erreichen kann.

Im folgenden wird auf die Zeichnung Bezug genommen, um die Erfindung genauer erläutern zu können.

Die Fig. 1 stellt ein Blockdiagramm einer Schaltung des Navigationssystems für Fahrzeuge dar, und zwar gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel.

Das in Fig. 1 gezeigte Navigationssystem enthält eine arithmetische Stufe 11, die in der Praxis ein Mikroprozessor sein kann. Die arithmetische Stufe 11 enthält ihrerseits eine arithmetische Einheit 12 und einen Speicher 13. Eingangsseitig ist die arithmetische Stufe 11 mit einer Detektorschaltung 16 zur Überwachung bzw. Ermittlung der aktuellen Fahrzeugposition anhand der Ausgangssignale eines Abstandssensors 14 und eines Richtungssensors 15, mit einer Einstell- bzw. Vorgabeeinrichtung 17 zum Empfang bzw. zur Lieferung einer Information über die momentane bzw. aktuelle Fahrzeugposition und über das Reiseziel des Fahrzeugs, mit einer Landkartendaten- bzw. Straßenkartendaten- Speichereinheit 18 sowie mit einem Rücksprung- bzw. Umkehrschalter 21 verbunden. Die Einstell- bzw. Vorgabeeinrichtung 17 kann beispielsweise eine Zehnertastatur enthalten. Durch den Richtungssensor 15 wird der Winkel zwischen der Richtung des Erdmagnetfelds bzw. der Richtung zum magnetischen Nordpol und der Orientierungsrichtung des Fahrzeugs erfaßt.

Der Aufbau des Richtungssensors 15 ist beispielsweise in der am 17. April 1984 herausgegebenen US-PS 44 42 609 beschrieben, auf deren Inhalt hiermit Bezug genommen wird.

Eine Ausgangsstufe (z. B. eine ausgangsseitige Schnittstellenschaltung der arithmetischen Stufe 11) ist mit einer Anzeigeeinrichtung 20, z. B. mit einer Kathodenstrahlröhre, zur Darstellung eines Bildes der Straßenkarten und dergleichen, über eine Bildspeichereinheit 19 verbunden, in der vorübergehend Bildinformationssignale speicherbar sind.

Die Fig. 2 und 3 zeigen, wie beispielsweise innerhalb der Straßenkartendaten-Speichereinheit 18 nach Fig. 1 gespeicherte Straßenkartendaten unterteilt sein können. Beispielsweise ist jede regionale Straßenkarte, etwa die nationale japanische, die von Hokkaido, von Tokoku, Kanto, Central, Kansai, Chugoku, Shikoku, Kyushu, usw. zusätzlich in eine Mehrzahl von einzelnen Regionen unterteilt. Die Straßenkarteninformation für jede einzelne Region ist darüber hinaus stufenweise unterteilt von einem oberen Abschnitt bis zu einem unteren Abschnitt, wobei der obere Abschnitt Nationalstraßen enthält (beispielsweise Autobahnen und dergleichen), während der untere Abschnitt Regionalstraßen enthält (beispielsweise Kreisstraßen und Stadtstraßen).

Der Speicherbereich innerhalb der Speichereinheit 18 ist in eine Mehrzahl von Blöcken unterteilt, die den regionalen Bereichen 31 entsprechen, in die die Landkarte gemäß Fig. 2 unterteilt ist. Jeder Block ist darüber hinaus in eine Mehrzahl von Schnittpunktbereichen unterteilt, in denen jeweils Information über einen Schnittpunkt gespeichert ist. Jeder Schnittpunktbereich enthält dabei Informationen über die Form des Schnittpunkts, ob es sich also beispielsweise um einen T-förmigen Schnittpunkt oder um einen Kreuzungspunkt handelt, über die X-Y-Koordinaten zur Bestimmung der Lage des Schnittpunkts, über den Schnittpunktnamen und über die Schnittpunktnummer, über die Nummer einer den Schnittpunkt verbindende Straße sowie über ihre Richtung, und über den Abstand des Schnittpunkts von allen benachbarten Schnittpunkten.

Mit Hilfe der X-Y-Koordinateninformation wird bestimmt, ob sich das Fahrzeug dem gespeicherten bzw. registrierten Schnittpunkt nähert. Jede Straßenrichtungsinformation dient zur Ermittlung einer Eintrittsstraße bzw. einer Straße, auf der sich das Fahrzeug dem Schnittpunkt nähert, und wird zur Erzeugung graphischer Darstellungen bezüglich des Schnittpunkts auf dem Bildschirm der Anzeigeeinrichtung herangezogen, wie später noch beschrieben wird.

Die Fig. 4(A) bis 4(D) zeigen Flußdiagramme eines Programms zur Steuerung des in Fig. 1 dargestellten Navigationssystems.

Die Flußdiagramme nach den Fig. 4(A) bis 4(D) sind grob in zwei Programmblöcke unterteilt, und zwar

(a) in einen Anfangsprogrammblock, in dem die Fahrtroute ausgewählt und das Fahrzeug unter einer ausgewählten Richtung zu einem Startsschnittpunkt geführt wird (Schritte 100 bis 150), der auf der voreingestellten Fahrtroute liegt, und von dem an die Fahrzeugnavigation erfolgen soll, und
(b) in einen Endprogrammblock, in dem die Fahrzeugnavigation entlang der voreingestellten Fahrtroute zum Reiseziel erfolgt (Schritte 160 bis 240).

Bevor die anfängliche Auswahl der Fahrtroute und Führung des Fahrzeugs in den Schritten 100 bis 150 genauer beschrieben wird, soll im folgenden allgemein das Prinzip der Fahrzeugnavigation erläutert werden, um die Betriebsweise des Navigationssystems besser verstehen zu können.

In Schritt 160 bestimmt die arithmetische Stufe 11, ob ein vorzugsweise in der Einstelleinrichtung 17 vorhandener Startschalter gedrückt worden ist. Hierbei wird angenommen, daß das Fahrzeug einen ersten bekannten Verzweigungspunkt erreicht hat, also den Startschnittpunkt, von dem an die Fahrzeugnavigation entlang der voreingestellten Fahrtroute durchgeführt werden soll.

Wird festgestellt, daß der Startschalter gedrückt worden ist, so werden die X-Y-Koordinatien (X _S, Y_S) des ersten bekannten Verzweigungspunkts bzw. Schnittpunkts in einem Pufferspeicher gespeichert, der sich innerhalb der Prozessordaten- Speichereinheit 13 befindet. Weiterhin werden durch die arithmetische Einheit 12 die Koordinaten des ersten bekannten Verzweigungs- bzw. Schnittpunkts (X _S, Y _S) auf die Ausgangswerte (X₀, Y₀) gesetzt, und zwar in Schritt 170. Die Koordinaten (X _S, Y_S) stellen jetzt also die neuen Ausgangskoordinaten dar.

Legt das Fahrzeug anschließend einen konstanten Abstand Δ D zurück, so wird die momentane Position des Fahrzeugs (X, Y) mit Hilfe der arithmetischen Einheit 12 berechnet und ebenfalls im Pufferspeicher gespeichert, und zwar in Schritt 300. Die Berechnungs- und Speicherungsoperationen erfolgen mit Hilfe des in Fig. 4(C) dargestellten Unterbrechungsprogramms. Dieses Unterbrechungsprogramm läuft unabhängig vom Navigationsprogramm und vom Startbeginn des Navigationsprogramms ab, so daß der Anfang des Unterbrechungsprogramms nicht notwendigerweise mit dem Schritt 180 übereinstimmen muß. Das Unterbrechungsprogramm wird durch die Schritte 300 und 301 dargestellt.

Mit Hilfe des Unterbrechungsprogramms (Schritte 300, 301) wird die akkumulierte und vom Fahrzeug zurückgelegte Entfernung, ausgehend vom Anfangspunkt mit den Koordinaten (X₀, Y₀) berechnet. Da das Unterbrechungsprogramm jeweils nach einem vorbestimmten Intervall Δ D der zurückgelegten Fahrtstrecke des Fahrzeugs gestartet wird, läßt sich die vom Fahrzeug zurückgelegte Entfernung, ausgehend vom Startpunkt oder vom zuletzt passierten Schnittpunkt, durch die Summe aller Δ D′s ausdrücken, die nachfolgend als "zurückgelegte Gesamtentfernung ∫D′′ bezeichnet werden soll. Dies erfolgt in Schritt 300 des Unterbrechungsprogramms. Ebenfalls in Schritt 300 werden die augenblicklichen bzw. momentanen Fahrzeugpositionskoordinaten (X, Y) innerhalb des dargestellten Landkartenkoordinatensystems entsprechend den nachfolgenden Gleichungen ermittelt:

X = X₀ + ∫(Δ D × cos R)
Y = X₀ + ∫(Δ D × sin R)

Die erhaltene zurückgelegte Gesamtentfernung ∫Δ D und die momentane Fahrzeugposition (X, Y) werden in den Pufferspeicher 19 der Anezeigeeinrichtung 20 übertragen, um das Fahrzeugpositionssymbol auf der dargestellten Landkarte zu erneuern. Dies geschieht im letzten Schritt 301.

Andererseits werden in Schritt 190 Daten für die nächsten beiden Schnittpunkte aus dem Datenspeicher 13 ausgelesen. Diese Daten enthalten die Abstandsdaten bezüglich des Abstands D vom ersten Schnittpunkt zum nächstens Schnittpunkt sowie die bekannten Koordinaten (X _N, Y _N) des nächsten Schnittpunkts innerhalb des abgebildeten Landkartenkoordinatensystems. In Schritt 200 werden Richtungsdaten bezüglich derjenigen Richtung, unter der sich das Fahrzeug dem nächsten Schnittpunkt vom zuletzt passierten Schnittpunkt nähert, und die nachfolgend eine "Eintrittsrichtung R _ein" definieren, sowie Richtungsdaten bezüglich der Richtung, unter der sich das Fahrzeug von diesem Schnittpunkt wieder entfernt, und die nachfolgend eine "Austrittsrichtung R _aus" definieren, ausgelesen.

Im darauffolgenden Schritt 210 werden Kriterien zur Erkennung eines Schnittpunkts bestimmt. Diese Kriterien enthalten einen Erneuerungsrichtungswert R _r, der aus der Eintrittsrichtung R _ein und der Austrittsrichtung R _aus gebildet wird. Der Erneuerungsrichtungswert R _r gibt im wesentlichen die Winkelhalbierende desjenigen Winkels an, der zwischen der Eintrittsrichtung R _ein und der Austrittsöffnung R _aus liegt. Er wird in folgender Weise erhalten:

Ist der Absolutwert der Differenz ΔR zwischen der Eintrittsöffnung R _ein und der Austrittsöffnung R _aus kleiner als 180°, so ergibt sich der Erneuerungsrichtungswert bzw. die Erneuerungsrichtung zu

R _r = (R _ein + R _aus)/2.

Ist dagegen die Differenz ΔR größer als 180°, so ergibt sich der Erneuerungsrichtungswert bzw. die Erneuerungsrichtung zu

R _r = (R _ein + R _aus)/2 + 180.

Ebenfalls in Schritt 210 wird eine Erneuerungszone festgelegt, die den nächsten Schnittpunkt (X₁, Y₁) umgibt und sich ausgehend von diesem bis zu einem vorgegebenen Abstand erstreckt. Die Form der Erneuerungszone hängt vom Abstand D zwischen der ersten Erneuerungszone oder dem Startpunkt und der nächsten Erneuerungszone ab. Diese Form der Erneuerungszone wird durch den Schnittbereich eines Kreises und eines langgestreckten Rechtecks definiert, wobei Kreis und Rechteck jeweils auf den nächsten Schnittpunkt (X₁, Y₁) zentriert sind. Der Radius des Kreises um den nächsten Schnittpunkt beträgt 0,1 D. Die kleine Achse des Rechtecks hat eine Ausdehnung von 0,06 D, wobei der Schnittpunkt in der Mitte der kleinen Achse liegt. Dagegen hat die große Achse des Rechtecks eine Länge, die größer als der Radius des Kreises ist. Die kleine Achse liegt dabei parallel zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs. Die genannte Fig. ist im Grunde genommen das geometrische Ergebnis zweier Kriterien, mit deren Hilfe erkannt werden kann, daß die Fahrzeugposition mit der Position des Schnittpunkts übereinstimmt. Diese Kriterien bestehen darin, daß (1) die momentan detektierte Fahrzeugposition innerhalb eines Bereichs von 0,1 D vom Schnittpunkt liegt, und daß (2) die zurückgelegte Gesamtentfernung ∫Δ D sich innerhalb eines Bereichs von ± 0,03 D des bekannten Abstands zwischen den beiden in Rede stehenden Schnittpunkten befindet. Es sei darauf hingewiesen, daß die relativ hohe Genauigkeit des Entfernungssensors im Wert 0,03 D zum Ausdruck kommt, während die relativ niedrige Richtungsgenauigkeit ihren Niederschlag im Wert 0,1 D findet.

In Schritt 210 wird ferner eine Fehlerzone eingestellt. Die Fehlerzone weist die Form eines Rechtecks auf, das sich vom ersten Schnittpunkt oder dem Startschnittpunkt zum nächsten Schnittpunkt erstreckt. Die in Längsrichtung liegenden Enden des Rechtecks sind ferner als Kreisabschnitte mit einem Radius von 0,1 D bzw. 1,1 D ausgebildet, wobei der größere Radius jeweils zum entfernteren der beiden Schnittpunkte gehört. Das Rechteck ist 0,5 D breit, so daß die Fehlerzone einen Korridor von 0,25 D an jeder Seite einer Linie bedeckt, durch die die Schnittpunkte miteinander verbunden werden. Ferner erstreckt sich das Rechteck um jeweils 0,1 D über die beiden Schnittpunkte hinaus. Es sei darauf hingewiesen, daß dieser Bereich bzw. die Fehlerzone die Erneuerungszone vollständig überdeckt. Hierdurch wird erreicht, daß die Fahrtroute, entlang der sich das Fahrzeug bewegt, nicht mehr als 0,25 D von einer geraden Linie abweichen kann. Dies erfordert allerdings bei speziell gekrümmten Straßen die Voreinstellung zusätzlicher Schnittpunkte.

Im nächsten Schritt 220 werden die Landkarte und das Fahrzeugpositionssymbol auf dem Bildschirm der Anzeigeeinrichtung 20 abgebildet, so daß auf diese Weise die Darstellung für den nächsten Schnittpunkt erneuert wird.

Anschließend wird in Schritt 230 geprüft, ob der nächste Schnittpunkt derjenige Schnittpunkt ist, der am dichtesten am Reiseziel liegt. Derjenige Schnittpunkt, der am dichtesten am Reiseziel liegt, wird nachfolgend als "Targetschnittpunkt" bzw. "Zielschnittpunkt" bezeichnet. Ist der nächste Schnittpunkt der Targetschnittpunkt, so wird auf dem Bildschirm der Anzeigeeinrichtung 20 die leserliche Mitteilung "Annäherung an Reiseziel" abgebildet. Dies erfolgt in Schritt 240. Ist die Frage in Schritt 230 mit EIN zu beantworten, so wird nachfolgend Schritt 250 erreicht. Dieser Schritt 250 wird auch ausgehend von Schritt 240 erreicht. In Schritt 250 wird die Fahrtroute daraufhin überprüft, ob sich das Fahrzeug durch den nächsten Schnittpunkt entlang einer Geraden bewegt oder nicht.

Bewegt sich das Fahrzeug durch den nächsten Schnittpunkt entlang einer Geraden, so wird in Schritt 400 ein Steuerkennzeichen FLG auf den Wert Null zurückgesetzt. Andernfalls erreicht das Programm ausgehend von Schritt 250 den Schritt 900 in Fig. 4(D). Nachdem das Steuerkennzeichen FLG in Schritt 400 zurückgesetzt worden ist, prüft das Programm anschließend in Schritt 410, ob sich das Fahrzeug in der Erneuerungszone befindet. Befindet sich das Fahrzeug in der Erneuerungszone, so wird nachfolgend Schritt 420 erreicht. Andernfalls geht das Programm zu Schritt 415 in Fig. 4(C).

In Schritt 420 wird die zurückgelegte Reiseentfernung ∫Δ D vom letzten Schnittpunkt mit dem bekannten Abstand D zwischen den beiden Erneuerungspunkten bzw. Schnittpunkten verglichen. Ist der gemessene Abstand ∫Δ D gleich dem bekannten Abstand D in Schritt 420, so erreicht das Programm anschließend Schritt 450 in Fig. 4(C), in dem die Fahrzeugpositionskoordinaten (X, Y) durch die Koordinaten (X₁, Y₁) des momentanen Schnittpunkts ersetzt werden. Anschließend wird Schritt 460 erreicht, in dem die zurückgelegte Entfernung ∫Δ D zwischen den Schnittpunkten auf den Wert Null zurückgesetzt wird. In einem nächsten Schritt 650 (vgl. Fig. 4(B)) werden die Daten, die die beiden momentanen Schnittpunkte beschreiben, erneuert bzw. heraufgesetzt, um einen nächsten Streckenabschnitt entlang der voreingestellten Fahrtroute auszuwählen. Das Programm springt dann anschließend nach Schritt 190 zurück.

Ist andererseits die Differenz zwischen dem gemessenen Abstand ∫Δ D und dem bekannten Abstand D ungleich Null in Schritt 420, so wird das Steuerkennzeichen FLG in Schritt 430 gesetzt bzw. nimmt den Wert 1 an. Das Steuerprogramm springt dann zurück zu Schritt 410. Die Schritte 410, 420 und 430 werden so lange wiederholt, bis das Fahrzeug die Erneuerungszone verläßt oder die Differenz zwischen dem berechneten Abstand ∫Δ D und dem bekannten Abstand D den Wert Null annimmt, was in Schritt 420 überprüft wird, also das Fahrzeug den Schnittpunkt erreicht.

Wird in Schritt 410 festgestellt, daß sich das Fahrzeug außerhalb der Erneuerungszone befindet, so wird in Schritt 415 das Steuerkennzeichen FLG überprüft. Wird dort festgestellt, daß das Steuerkennzeichen FLG auf den Wert 1 gesetzt ist, so erreicht das Programm nachfolgend Schritt 470, in dem die Koordinaten (X _N, Y_N) des betreffenden bzw. letzten Schnittpunkts dazu verwendet werden, die Koordinaten (X₀, Y₀) zu ersetzen. Tritt mit anderen Worten das Fahrzeug in einer Erneuerungszone ein, und ist das Steuerkennzeichen FLG auf den Wert 1 gesetzt, so wird angenommen, daß das Fahrzeug diesen Schnittpunkt erreicht hat, selbst wenn der bekannte Abstand zwischen den Schnittpunkten nicht mit dem gemessenen Abstand ∫Δ D, den das Fahrzeug zurückgelegt hat, übereinstimmt. Der gemessene Abstand ∫Δ D wird dann in Schritt 480 auf den Wert Null zurückgesetzt. Der Abstand in Schritt 480 ist derjenige vom zuletzt passierten Punkt zu einem Punkt, an dem das Fahrzeug aus der Erneuerungszone heraustritt, was in Schritt 410 überprüft worden ist. Anschließend springt das Programm über den Schritt 650 zurück zu Schritt 190.

Wird in Schritt 415 festgestellt, daß das Steuerkennzeichen FLG nicht gesetzt worden ist bzw. nach wie vor den Wert Null annimmt, so prüft das Programm in einem nachfolgenden Schritt 700 in Fig. 4(D), ob sich das Fahrzeug noch innerhalb der Fehlerzone befindet. Befindet sich das Fahrzeug bereits außerhalb der Fehlerzone, so wird in Schritt 701 auf dem Bildschirm der Anzeigeeinrichtung 20 die Mitteilung "Kurs verlassen" oder "Fehlerroute" abgebildet. Anschließend endet das Programm. Wird andererseits in Schritt 700 festgestellt, daß sich das Fahrzeug noch innerhalb der Fehlerzone befindet, so prüft das Programm anschließend in Schritt 850, ob die LÖSCH-Taste der Einstelleinrichtung 17 betätigt worden ist. Wurde die LÖSCH-Taste in Schritt 850 gedrückt, so springt das Programm zurück zum Anfangsschritt 100. Andernfalls wird das Programm mit Schritt 400 fortgesetzt.

Wird andererseits in Schritt 250 in Fig. 4(B) festgestellt, daß sich die Richtung des Fahrzeugs signifikant geändert hat, so wird nachfolgend Schritt 900 in Fig. 4(D) erreicht, in dem geprüft wird, ob sich das Fahrzeug innerhalb der Erneuerungszone B (Testkreis) befindet. Ist die Antwort in Schritt 900 JA, so wird der nächste zu passierende Schnittpunkt auf dem Bildschirm der Anzeigeeinrichtung 20 abgebildet, und zwar zusammen mit dem momentanen Schnittpunkt, der unter diesem liegt. Das in Schritt 500 auf dem Bildschirm der Anzeigeeinrichtung 20 erzeugte Bild enthält eine Anzahl von Hinweissegmenten, von denen jedes einer bestimmten, vom Fahrzeug zurückgelegten Entfernung entlang der voreingestellten Fahrtroute zugeordnet ist, wobei Hinweissegmente sowohl bezüglich der Eintrittsrichtung als auch bezüglich der Austrittsrichtung vorhanden sind. In einem Schritt 510 wird die gemessene zurückgelegte Entfernung ∫Δ D mit dem bekannten Abstand D verglichen. Ist die Differenz kleiner als 100 m, wird also die Antwort JA erhalten, so wird in Schritt 530 ein pfeilförmig ausgebildetes Kurvenanzeigesegment auf dem Bildschirm im Blinkbetrieb betrieben, um dem Fahrer anzuzeigen, daß das Fahrzeug eine Kurve durchfahren soll. Vor der 100 m-Marke werden die Hinweis- bzw. Abstandssegmente nach und nach ausgeschaltet, und zwar in Übereinstimmung mit dem vom Fahrzeug zurückgelegten Weg bei Annäherung an den Schnittpunkt. Die Abschaltung der Abstandssegmente erfolgt in Schritt 520. Anschließend wird wiederum Schritt 510 erreicht. Im Anschluß an Schritt 530 wird in Schritt 540 die Fahrtrichtung des Fahrzeugs gemessen bzw. ausgelesen. Die in Schritt 540 ermittelte Fahrtrichtung wird mit der Eintrittsrichtung R _ein, mit der Austrittsrichtung R _aus und mit der Rücksetz- bzw. Erneuerungsrichtung R _r verglichen, was jeweils in den Schritten 560, 550 und 570 erfolgt. Wird in einem dieser Schritte festgestellt, daß die Fahrzeugrichtung falsch ist bzw. nicht mit den genannten Richtungen übereinstimmt, so wird in einem nachfolgenden Schritt 580 geprüft, ob sich das Fahrzeug noch innerhalb der Erneuerungszone B bzw. innerhalb des Testkreises befindet. Ist dies nicht der Fall, so springt das Programm nach Schritt 701, in dem auf dem Bildschirm der Anzeigeeinrichtung 20 die Mitteilung "Kurs verlassen" abgebildet wird. Andernfalls springt das Programm zurück zu Schritt 550. Die Schritte 550, 560 und 570 werden der Reihe nach so lange wiederholt durchlaufen, bis das Fahrzeug sich weit genug gedreht hat, so daß die Fahrtrichtung des Fahrzeugs mit der Rücksetz- bzw. Erneuerungsrichtung R _r übereinstimmt. Ist dies der Fall, so erreicht das Programm ausgehend von Schritt 570 den Schritt 590 sowie den nachfolgenden Schritt 600. Die beiden zuletzt genannten Schritte sind mit den Schritten 470 und 480 identisch. Nach Schritt 600 wird wiederum Schritt 650 erreicht.

Wird andererseits in Schritt 900 festgestellt, daß sich das Fahrzeug nicht mehr innerhalb der Erneuerungszone B bzw. innerhalb des Testkreises befindet, so wird anschließend in einem Schritt 801 geprüft, ob die Fahrzeugposition noch innerhalb der Fehlerzone liegt.

Wird in Schritt 801 festgestellt, daß die Fahrzeugposition schon außerhalb der Fehlerzone liegt, so wird im nachfolgenden Schritt 701 die Mitteilung "Kurs verlassen" auf dem Bildschirm der Anzeigeeinrichtung 20 abgebildet. Liegt dagegen die Fahrzeugposition noch innerhalb der Fehlerzone in Schritt 801, so wird in einem nachfolgenden Schritt 852 geprüft, ob die LÖSCH-Taste gedrückt worden ist. Ist die LÖSCH-Taste gedrückt worden, so springt das Programm zurück zum Anfangsschritt 100. Andernfalls erreicht das Programm wiederum Schritt 900.

Im nachfolgenden wird anhand der Fig. 4(A) bis 7 erläutert, durch welche Schrittfolgen die anfängliche Auswahl der Fahrtroute und anfängliche Führung des Fahrzeugs zum Startschnittpunkt erfolgt, von dem ab das Fahrzeug starten soll.

In einem Schritt 100 in Fig. 4(A) wird zunächst die Eingabe- bzw. Einstelleinrichtung 17 dazu verwendet, einen Startpunkt des Fahrzeugs zu definieren, d. h. seine gegenwärtige Position, sowie das Reiseziel des Fahrzeugs. Dies erfolgt durch Eingabe vorbestimmter Codes, und dergleichen. Werden Identifikationssignale bezüglich des Startpunkts und des Reiseziels in Schritt 100 von der Einstelleinrichtung 17 erhalten, so wählt die arithmetische Einheit 12 den am nächsten zum Startpunkt liegenden Startschnittpunkt aus den in der Nachbarschaft des Startpunkts liegenden Schnittpunkten sowie einen Zielschnittpunkt aus, den das Fahrzeug zuletzt passiert, und zwar aus den dem Reiseziel benachbarten Schnittpunkten. Dies geschieht in Schritt 110. Der Zielschnittpunkt kann auch als Zielpunkt bezeichnet werden.

In Fig. 5 sind beispielsweise der Abstand D von einem ersten Schnittpunkt zu einem zweiten Schnittpunkt (X _N, Y_N), eine Fehlerzone und Erneuerungszonen gezeigt, wie bereits zuvor beschrieben. Als nächstes ermittelt die arithmetische Einheit 12 in Schritt 120 automatisch die kürzeste Fahrtstrecke zwischen diesen Schnittpunkten, und zwar anhand der in der Speichereinheit 18 gespeicherten Straßenkartendaten. Diese kürzeste Fahrtstrecke stellt also die vorhandene Reiseroute dar.

Befindet sich zu dieser Zeit die gegenwärtige Position des Fahrzeugs (X, Y) 330 m oder mehr vom Startschnittpunkt entfernt (negative Antwort in Schritt 140), so wird auf der Anzeigeeinrichtung 20 kontinuierlich durch eine Pfeilmarkierung 30 die Richtung zum Startschnittpunkt mit Bezug auf die Vorwärtsbewegungsrichtung des Fahrzeugs angezeigt. Ferner wird ein Stück einer gekrümmten Linie 40 dargestellt, die die vom Fahrzeug zurückgelegte Fahrtstrecke angibt, wobei die Linie 40 innerhalb der regionalen Straßenkarte auf dem Bildschirm abgebildet wird, wie die Fig. 6(a) zeigt. Dies erfolgt in Schritt 130.

Hat sich andererseits das Fahrzeug dem Startschnittpunkt bis auf 300 m oder weniger genähert, was in Schritt 140 überprüft wird, so wird auf dem Bildschirm der Anzeigeeinrichtung 20 ein Bild 50 des Startschnittpunkts mit der Vorwärtsbewegungsrichtung des Fahrzeugs abgebildet, die mit der Longitudinalrichtung des Schirms der Anzeigeeinrichtung 20 übereinstimmt, und zwar anstelle des pfeilförmig ausgebildeten Segments 30, wie in Fig. 6(b) gezeigt ist. Ferner wird eine vom Startschnittpunkt abzweigende Straße 60 dargestellt bzw. hervorgehoben, die der Startstraße entspricht, zu der das Fahrzeug geführt werden soll, um entlang der voreingestellten Fahrtroute vom Startschnittpunkt fahren zu können. Die Startstraße wird in Form eines vollen Liniensegments in der linken oberen Ecke des Bildschirms abgebildet, und zwar in Schritt 150. Nach dem Schritt 150 wird Schritt 160 erreicht. Wird in diesem Schritt festgestellt, daß der Startschalter nicht eingeschaltet worden ist, wird wiederum Schritt 140 erreicht.

Im nachfolgenden wird anhand der Fig. 7 der in Schritt 130 ablaufende Prozeß zur Abbildung des Startschnittpunkts anhand eines Flußdiagramms näher erläutert. In einem ersten Schritt 1000 wird zunächst die Eintrittsrichtung R _ein des Fahrzeugs in bezug auf den Startschnittpunkt gemessen. Im nachfolgenden Schritt 1100 wird dann der Bildschirm der Anzeigeeinrichtung 20 einmal gelöscht.

Als nächstes bestimmt die arithmetische Einheit 12 die Nummern bzw. die Anzahl der abzweigenden Straßen K, die vom Startschnittpunkt ausgehen, und zwar anhand der Schnittpunktinformation, die in der Straßenkartendaten- Speichereinheit 18 gespeichert ist. Die gespeicherte Schnittpunktinformation ist beispielsweise in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Die arithmetische Einheit 12 bestimmt, welche Nummer I = 1 bis K der abzweigenden Straßen mit der Nummer der Startstraße übereinstimmt. Das Aufsuchen der Nummern bzw. die Bestimmung der Anzahl der abzweigenden Straßen K erfolgt in Schritt 1200.

Im nachfolgenden Schritt 1300 wird zunächst die Abzweigstraßennummer I auf den Wert 1 gesetzt (I = 1).

Dann wird im folgenden Schritt 1400 eine Differenz R _p zwischen der Richtung der abzweigenden Straße R _I und der Eintrittsrichtung R _ein errechnet ( R _p = R _I - R _ein). Entspricht die erste abzweigende Straße (I = 1) der Startstraße (JA-Antwort in Schritt 1500), so wird eine aufleuchtende bzw. hervorgehobene gerade Straße dargestellt, und zwar in Richtung R _p in bezug auf die Longitudinalrichtung des Bildschirms, und zwar in Schritt 1600, wenn die erste abzweigende Straße 1 als Startstraße bestimmt worden ist.

Ist andererseits die erste abzweigende Straße (I = 1) nicht als Startstraße bestimmt worden, so wird die genannte gerade Straße bzw. das Straßensegment nicht hervorgehoben bzw. aufleuchtend dargestellt. Sie wird in diesem Fall nur in Form dünner Linien in Richtung R _p mit Bezug zur Longitudinalrichtung des Bildschirms in Schritt 1700 abgebildet.

Nach den Schritten 1600 bzw. 1700 wird Schritt 1800 erreicht. In diesem Schritt 1800 wird der Wert I um 1 erhöht (I = I + 1). Wird in Schritt 1900 festgestellt, daß der Wert I nicht gleich dem Wert K + 1 ist, so springt das Programm zurück zu Schritt 1400. Diese Schleife wird so lange wiederholt, bis der Wert I gleich dem Wert K (I = K) ist, so daß dann das Programm zum folgenden Schritt 160 springt.

Die Fig. 8(a) zeigt jede Eintrittsrichtung des Fahrzeugs zum Startschnittpunkt, wobei die einzelnen Eintrittsrichtungen durch die Pfeile I, II, III und IV markiert sind. In diesem Fall existieren fünf abzweigende Straßen und vier Eintrittsrichtungen. Dagegen sind in Fig. 8(b) graphische Darstellungen 50 gezeigt, die dem Bild der Straßenkarte auf dem Bildschirm der Anzeigeeinrichtung 20 überlagert werden, und zwar jeweils in der linken oberen Ecke des Bildschirmbereichs. Jeweils eine der in Fig. 8(b) gezeigten Darstellungen ist auf eine Eintrittsrichtung I, II, III und IV gemäß Fig. 8(a) bezogen.

Wie anhand der Fig. 8(b) zu erkennen ist, wird die Eintrittsrichtung des Fahrzeugs in bezug auf den Startschnittpunkt jeweils so dargestellt, daß der die Eintrittsrichtung angebende Pfeil vertikal auf dem Bildschirm erscheint und in Richtung des Startschnittpunkts zeigt. Die vom Startschnittpunkt abzweigende Startstraße (in den Fig. 8(a) und 8(b) diejenige Straße, die den Pfeil III enthält) wird dabei optisch hervorgehoben dargestellt und leuchtet auf. Das bedeutet, daß der Fahrer sofort in die Startstraße im Bereich des Startschnittpunkts hineinfahren kann, selbst wenn das Fahrzeug den Startschnittpunkt auf irgendeinem willkürlichen Weg vom Startpunkt aus erreicht hat.

Wie oben beschrieben, werden mit Hilfe des Navigationssystems Richtung und Lage der Startstraße ausgehend vom Startschnittpunkt auf dem Bildschirm klar und unterscheidbar abgebildet, selbst wenn das Fahrzeug den Startschnittpunkt entlang einer beliebigen Fahrtroute vom Startpunkt aus erreicht hat.

Entsprechend der Fig. 8(a) sind fünf abzweigende Straßen und vier Eintrittsrichtungen I, II, III und IV gegeben. Soll beispielsweise die mit III bezeichnete Straße die Führungsstrecke bzw. Startstraße sein, die optisch auf dem Bildschirm hervorgehoben werden soll, und ist die Eintrittsrichtung die mit I bezeichnete Richtung, so erscheint das erste in Fig. 8(b) dargestellte Bild, das sich an der linken Seite befindet. In diesem Fall beträgt R _p = R _III - R _ein = +90°. Der hervorgehobene Streckenabschnitt erscheint also unter +90° relativ zur Vertikalen des Bildschirms und liegt damit in longitudinaler Richtung in Fig. 8b (I). Ist die Eintrittsrichtung des Fahrzeugs die mit II bezeichnete Richtung, so ist R _p = R _III - 180° = -90°. Der hervorgehobene Streckenabschnitt in Fig. 8(b) unter II erscheint also unter -90° relativ zur Vertikalen. Das Diagramm in Fig. 8(a) wird also jeweils so auf dem Bildschirm gedreht, daß die Eintrittsrichtung von unten nach oben in Richtung zum Schnittpunktszentrum verläuft, während die Austrittsrichtung bzw. die Startstraße optisch hervorgehoben wird. Für die Bilder III und IV in Fig. 8(b) gilt Entsprechendes. R _III beträgt im vorliegenden Fall +90°. Liegt die Eintrittsrichtung IV unter -45° zur Vertikalen, so erscheint dann der Streckenabschnitt III unter einem Winkel R _p von +90° - (-45°) = 135°, wie die Fig. IV in Fig. 8(b) zeigt.

Claims

1. Navigationssystem für Straßenfahrzeuge mit

- einer Einrichtung (17) zur Voreinstellung einer Fahrtroute von einem Startschnittpunkt zu einem Zielpunkt,
- einer Navigationseinrichtung (14, 15, 16), bestehend aus einem Abstands- und Richtungssensor zur Ermittlung des momentanen Ortes und der momentanen Fahrtrichtung des Fahrzeugs zum Startschnittpunkt hin, und
- einer Anzeigeeinrichtung, die die Richtung vom momentanen Ort des Fahrzeugs zum Startschnittpunkt mittels eines Richtungspfeils anzeigt,

dadurch gekennzeichnet, daß

- die Anzeigeeinrichtung statt des Richtungspfeils den Startschnittpunkt mit allen ihn bildenden Straßen anzeigt, wenn sich das Fahrzeug bis zu einem vorbestimmten Abstand dem Startschnittpunkt genähert hat,
- diejenige Straße, auf der sich das Fahrzeug dem Startschnittpunkt nähert, durch Vergleich der momentanen Fahrtrichtung des Fahrzeugs mit den Richtungen aller den Startschnittpunkt bildenden Straßen bestimmt und optisch hervorgehoben wird,
- diese Straße von unten nach oben in Richtung zum Startschnittpunkt abgebildet wird und
- diejenige Straße, die den Beginn der voreingestellten Fahrtroute darstellt, ebenfalls optisch hervorgehoben wird.

2. Navigationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diejenige Straße, auf der sich das Fahrzeug dem Startschnittpunkt nähert, optisch durch einen Pfeil dargestellt wird.

3. Navigationssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß diejenige Straße, die den Beginn der voreingestellten Fahrtroute darstellt, durch eine durchgehende Linie markierbar ist.

4. Navigationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die sonstigen zum Startschnittpunkt gehörenden Straßen jeweils in Form zweier paralleler Linien abgebildet werden.

5. Navigationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Anzeigeeinrichtung gleichzeitig die Straßenkarte einschließlich der voreingestellten Fahrtroute dargestellt wird.