CN102445213B - 导航系统以及用于驱动导航系统的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于驱动导航系统10的方法以及用于车辆的导航系统10，其具有包括地形图的地图模块1、输出装置3以及路线获取装置6，其中该路线获取装置6与该地图模块1以及该输出装置3相连接，其中，计算模块2与该地图模块1相连接并且被设计为获取对于地图位置的太阳视高度，其中该路线获取装置6被设计为获取在考虑该太阳视高度的情况下的、从起始点至目标点的目的地导航路线并且借助于该输出装置3将该目的地导航路线提供给用户。

Description

导航系统以及用于驱动导航系统的方法

技术领域

本发明涉及一种用于驱动导航系统的方法以及一种用于车辆的导航装置，所述导航系统具有包括地形图的地图模块、输出装置以及路线获取装置，其中所述路线获取装置与所述地图模块以及所述输出装置相连接。

背景技术

从US 2006/0175859A1中已知一种用于在挡风玻璃上自动遮蔽阳光的装置，该装置包括控制装置，该控制装置操作被安置在挡风玻璃上的遮盖装置。在此，该控制装置与导航系统相连接，导航系统确定车辆的位置和方向。借助于该位置，确定太阳视高度。导航系统在此被设计为如此地控制在挡风玻璃的区域中的遮盖装置，以使得遮盖住照射驾驶员眼部的、太阳在此发光的区域，以便防止车辆驾驶员的炫目。

此外从US 2007/0112475A1中已知一种装置，该装置被设计为有效地使用车辆内的现有的能源资源。此外收集关于车辆的环境的信息、运行信息以及驾驶员命令还有关于车辆的可选的参数。为了有效地使用能源资源，建议了从车辆的一个位置至目的地的目的地导航路线，在该路线中也考虑了到达该目的地的能源耗费。借助于天气条件如风速以及通过通过再生制动的可能的能源输入来获取该能源耗费。

此外根据http://de.wikipedia.org/wiki/World-Solar-Chalange已知一种车辆，该车辆具有借助于安置在车辆上的太阳能电池模块(Solarmodule)的能源输入。该车辆例如在世界太阳能车挑战赛(World-Solar-Challnge)中出场比赛，以便借助于通过太阳能电池模块所产生的能源从起始点到达目标点。

发明内容

本发明的任务在于提供一种改善的导航系统以及一种用于导航系统的改善的方法。

依据本发明，通过根据权利要求1的导航系统和根据权利要求7的方法以及根据权利要求12的计算机程序解决本发明的任务。从属权利要求中给出了本发明的优选的实施形式。

依据本发明已知能够由此提供一种改善的导航系统以及用于导航系统的方法，该导航系统包括具有地形图的地图模块、输出装置、路线获取装置以及计算模块，其中该路线获取装置与该地图模块以及该输出装置相连接。该计算模块被设计为获取对于地图位置的太阳视高度以及该路线获取装置获取在考虑该太阳视高度的情况下的、从起始点至目标点的目的地导航路线。借助于该输出装置将该目的地导航路线提供给用户。

通过这种方式能够向用户提供这样的目的地导航路线，即该目的地导航路线避免了车辆上的例如通过建筑物或树林的太阳的阴影。其具有的优点在于，能够顺应敞篷车驾驶员的愿望优选地在阳光中行驶敞开的车辆，并且此外具有安置在车辆上的太阳能电池模块的车辆在行驶过程中具有提高了的能源输入。

在本发明的另一实施形式中，在获取目的地导航路线时考虑相对于太阳视高度的车辆的方向。

通过这种方式能够例如避免车辆驾驶员的炫目和/或通过安置在车辆上的太阳能电池模块的、相对于太阳视高度的有利的方向优化了能源输入。

在本发明的另一实施形式中，该路线获取装置与能源耗费模块相连接。该能源耗费模块获取用于行驶由该路线获取装置所提供的可能的行驶路线的该车辆的能源消耗，以及同时获取针对由路线获取装置所获取的行驶路线中的至少一条的、在所述车辆上的太阳能电池模块的能源输入。在此，该路线获取装置被设计为选择行驶路线，根据用于行驶该行驶路线的车辆的能源消耗以及在该行驶路线上的能源输入，该行驶路线的能源耗费是最小的。通过这种方式能够提供需要特别少的能源耗费的行驶路线。

在本发明的另一实施形式中，该计算模块为每个在地图上的可能的地图位置以及与该地图位置相应的太阳视高度，借助于存储在该地图模块的地图中的地形，获取由该车辆和/或该车辆的该太阳能电池模块上的太阳的阴影。

在本发明的另一实施形式中，发送和/或接收装置与路线获取装置相耦接。该发送和/或接收装置接收针对可能的目的地导航路线的、关于天气预报的信息，其中该能源耗费模块与该接收装置相连接并且在获取针对该目的地导航路线的能源耗费时考虑该所接收到的天气预报。通过这种方式能够更准确地获取该车辆或该车辆的该太阳能电池模块上的阴影或者该太阳能电池模块的可能的能源输入，以便可靠地提供最环保的目的地导航路线。

在本发明的另一实施形式中，所述路线获取装置基于在车辆应当停放的停放位置处的太阳视高度的曲线建议在停车位置上的车辆方向。通过这种方式能够最大化在该太阳能电池模块处的、在该停放位置上的停放的车辆的能源输入。

在本发明的另一实施形式中，当该程序在计算机中被实施和/或该程序代码被存储在机器可读的载体上时，一种用于导航系统的方法被作为具有程序代码的计算机程序实施。通过使用机器可读的载体，例如闪存、RAM存储器、ROM存储器和/或CD/DVD存储器，该导航系统和/或该用于导航系统的方法能够被价廉地和简单地实施和存储。

附图说明

随后根据附图进一步详细解释本发明。附图中：

图1示出了导航系统的象征性的示意图；

图2示出了在斯图加特城市广场处的太阳视高度的示意图；

图3示出了在一个位置处的具有多个周日弧(Tagbogen)的示意图；以及

图4示出了具有一个周日弧的地形图的象征性的示意图。

具体实施方式

图1示出了导航系统10的象征性的示意图。导航系统10包括路线获取装置6、地图模块1、能源耗费模块7、位置确定装置12、计算模块2以及发送和/或接收装置8。路线获取装置6与地图模块1、能源耗费模块7、位置确定装置12、计算模块2、发送和/或接收装置8以及输入和/或输出装置3相连接。能源耗费模块7与至少一个传感器11、地图模块1、以及计算模块2相连接。计算模块2附加地同样与地图模块1相连接。

位置确定装置12被设计为借助于所接收到的GPS信号确定导航系统10的位置。所确定的位置能够被用于在存储在地图模块1中的地形图上确定车辆的位置。该地形图具有很多信息，诸如例如街道类型、街道的斜率/坡度、平地的建筑物以及关于建筑物高度的信息和/或关于平地使用的另外的信息，例如作为耕地、森林或者工业区使用。

发送和/或接收装置被设计为构建到另外的安置在车辆外部的发送和/或接收装置的数据连接，以便接收关于天气预报、交通流量、堵塞或者街道封锁的信息。输入和/或输出装置3将地图上的车辆的位置表示给用户。此外，输入和/或输出装置3能够被用于激活和显示从起始点A至目标点B的目的地导航。在此，路线获取装置6被设计为借助于地图模块1的地形图获取从起始点A至目标点B的目的地导航。

图2示出了在固定的第一位置115的根据时间和日期的在象征性地示出的斯图加特市场广场处的多个周日弧105、106的示意图。此外借助于周日弧105、106示出了太阳视高度181。在此将太阳视高度理解为某个日期和时间的某个位置的天空中的太阳的位置。在位置115处的贯穿一整天的太阳视高度181的曲线形成了周日弧105、106。此外，示出了地平线107，其受不同建筑物101、102、103、104的建筑物外形影响。在此，太阳视高度181在12月21日的第一周日弧105与6月21日的第二周日弧106之间具有显著的偏差(Streuung)。在第一周日弧105与第二周日弧106之间示出了对于不同日期的另外的周日弧107。通过太阳视高度和零地平线(Nullhorizont)114确定在第一位置115处的太阳高度角。在零地平线114上的最大可能的第一太阳高度角在12月21日相对于在6月21日零地平线114上的第二太阳高度角明显减小。其结果就是，在固定的第一位置115，设置在第一位置115南方的建筑物101根据日期和时间引起了第一位置115的阴影。或通过朝北改变第一位置115或通过延迟到另一日期和/或时间来避免该阴影。然而钟楼104在6月21日也引起了大约为1小时的短的时间间隔的第一位置115的阴影。

图3示出了在第二位置116上的具有多个周日弧105、106的示意图。此外x轴标示地平线107的轮廓。在12月21日的第一周日弧105和6月21日的第二周日弧106之间分布着一年中的周日弧。在一天中太阳沿着周日弧105、106从日出处110、111移动至日落处112、113。在此，日落处112、113与零地平线114之间的太阳高度角依赖于周日弧105、106并且由此依赖于位置，日期和时间。其结果是，在6月21日的第二周日弧106的日落处113的第三太阳高度角不同于在12月21日的第二日落处112的第四太阳高度角。同样在日出处110、111的太阳高度角也表现不同。通过位置115、116的变化在此能够减小太阳高度角，例如通过将位置115、116提高到更高的所处的位置115、116，以便更长地处于直接的日射下。这例如是可能的，如果车辆161采用了比行驶路线更高的所处的街道，以便更长地处在阳光下。

图4示出了车辆161在具有第三周日弧150的地形图170上的象征性的示意图。该地形图在此具有不同的街道120、...、128。此外给出了针对车辆161的路线导航的起始点A和目标点B。为了计算路线，路线获取装置6借助于来自地图的地形信息获取从起始点A至目标点B的多条可能的行驶路线。在此能够根据诸如最短距离、最短行驶路线或者最短行驶时间的规则来获取该行驶路线。能够借助于用于可能的行驶路线例如最大行驶时间和/或最大距离的阈值来限定可能的行驶路线的选择。

如果车辆161装备有太阳能电池模块160或者如果驾驶员期望在阳光特别充足的路线上行驶，那么能够如下获取目的地导航，即为目的地导航考虑针对该目的地导航的总的能源耗费。在此，总的能源耗费由用于将车辆161从起始点A移动向目标点B的能源消耗以及来自安置在车辆161上的太阳能电池模块160的能源输入组成。无论是太阳能电池模块160的能源输入还是能源消耗，为了到达目标点B，都依赖于从起始点A向目标点B的行驶路线的选择。用于行驶从起始点A向目标点B的行驶路线的能源耗费能够借助于关于所获取的行驶路线的单独路段的成本函数获取。

计算模块2被设计为确定针对所有由路线获取装置6所获取的行驶路线以及车辆161的在行驶线路上可能的地图位置的变化的太阳视高度。为此，除了起始点A和目标点B之外，起始时间对于沿着可能的行驶路线的不同的太阳视高度的计算也是必要的。为了计算在沿行驶路线的车辆161的可能的地图位置处的时间，能够使用成本函数，该成本函数被设计为借助于针对行驶路线的单独路段部分的时间需求来获取针对可能的行驶路线的时间需求。太阳视高度180在此对于周日弧150而言能够根据地图位置、日期以及所获取的时间来计算。借助于日期和地图位置确定周日弧150的曲线。该曲线能够作为数学函数存储在计算模块2中。但是也能够考虑，借助于由时间和地图位置所组成的表格关系来获取周日弧150。根据在地图位置处所获取的时间，计算模块2获取针对周日弧150的相对于该地图位置的太阳视高度。

此外替代地可以考虑从存储在车辆161中的存储媒介上的数据库和/或借助于发送和/或接收装置8来调用对于该地图位置的太阳视高度180。该计算模块2被设计为获取车辆161的太阳能电池模块160上的阴影或者获取车辆161上的阴影。为此，沿着行驶路线使用对可能的行驶路线所获取的太阳视高度180。可能的行驶路线的地图位置处的太阳视高度180在此确定建筑物或者森林的可能的影子以及其方向。通过存储在地形图170中的建筑物141的高度以及太阳视高度180，计算模块2获取在地图位置处的车辆161上的阴影。

能源耗费模块7被设计为如此获取针对可能的行驶路线的总的能源耗费，即既确定用于行驶可能的行驶路线的能源消耗又确定在可能的行驶路线上的太阳能电池模块160的可能的能源输入。例如能够借助于已知的方法通过成本函数来确定能源消耗。为此此外，使用针对各个路段的街道类型以及巡航速度、车辆161的类型和/或车辆161的平均消耗，以便获取能源耗费，也就是获取针对行驶路线的车辆的消耗。

然而，附加地对于行驶路线而言，在车辆161处的太阳能电池模块160的能源输入依赖于车辆161相对于太阳视高度180的方向、太阳视高度自身以及通过建筑物或森林的阴影。能够例如由此确定通过车辆161的太阳能电池模块160的能源输入，即通过在街道路段上的车辆161的方向以及在该街道路段行驶的时间点上所确定的太阳视高度180来确定针对车辆161的各个太阳能电池模块160的照射角。能够在此根据相应的照射角、太阳能电池模块160的可能的最大功率以及能够与获取太阳视高度180同样地获取的太阳的照射密度来确定太阳能电池模块160在该街道路段处在车辆161的该地图位置所提供的能源。此外，太阳的照射密度依赖于可能的天气条件。多云的天空、雾或者降雪降低了太阳能电池模块160的可能的照射密度。天气条件能够借助于数据连接通过发送和/或接收装置8被调用并且被提供给能源耗费模块7。此外，对于能源输入而言，还考虑通过建筑物、森林和/或水平面的阴影。在此，依据太阳视高度180，借助于水平面107和/或建筑物外形的太阳高度角获取在可能的地图位置处的车辆161上的阴影。在此，阴影的获取导致了可能的照射密度的降低。

针对单个地图位置所计算的能源输入被沿可能的行驶路线计算并整合，以便确定针对各个行驶路线的总的能源输入。通过形成针对各个行驶路线的总的能源输入与针对各个行驶路线的能源消耗之间的差来确定针对各个行驶路线的总的能源需求。针对各个可能的行驶路线的各个总的能源耗费由能源耗费模块7提供给路线获取装置6。路线获取装置6在此被设计为从可能的行驶路线中选择其总的能源耗费为最小的行驶路线。

替代地也可以考虑，不获取来自建筑物141和森林130的可能的高度的阴影，而是例如具有森林130或者其中街道走向通过稠密居住的、布满建筑物141的区域的地形区域142具有阴影因子，其在穿过该地区130、141、142时以阴影因子来减小可能的能源输入。在此对于穿过的区域130、141、142，阴影因子能够不同。该阴影因子例如在穿过较长的隧道路段时具有最大值，而与之相对地在穿过居住区时该阴影因子被构造为小于在隧道中的阴影因子。通过这种方式，能够简单地获取针对单独路段120、...、128的太阳能电池模块160的能源输入。然而如果车辆161不具有太阳能电池模块160，那么导航系统10能够采用虚拟的太阳能电池模块，以便获取车辆161的车辆驾驶员不期望的阴影。

从发送和/或接收装置8将关于天气预报的信息提供给计算模块2。天气预报在此能够被用于以便能够针对单独路段120、...、128更准确地确定车辆161上的阴影。为此能够以用于天气预报的附加的天气因子影响阴影，以便如同采用阴影因子一样来获取太阳能电池模块160的能源输入。

此外计算模块2能够将天气预报用于通过将太阳能输入至车辆161的内部空间并且由此将太阳能输入至车辆161的冷却来获取必要的能源耗费。在此能够类似于至太阳能电池模块160的能源输入的获取来实现能源耗费的获取。在此，能够借助于外部传感器11获得的天气预报和/或车辆161的外部温度能够被用于计算，以便相关于车辆161的环境温度来设置引入车厢的能源量。例如在较冷的外部温度时，如同例如冬天所普遍的那样，虽然通过阳光照射至车厢提高了能源输入但内部空间的制冷却是不需要的，而与之相对地在较高的外部温度时，如同夏天所普遍的那样，内部空间的制冷是需要的。通过由穿过车辆的玻璃的阳光照射引起的附加的能源输入来附加地提高这种制冷，从而对于至太阳能电池模块160的能量输入用于制冷车辆内部空间的能源消耗也同时升高。计算模块2在此被设计为将用于制冷车辆161的能源消耗考虑在针对可能的行驶路线的总的能源耗费的计算中。

此外还能够考虑，当车辆161到达目标点B时，路线获取装置6在停放位置处的停放期间根据太阳视高度和其计算的曲线建议给驾驶员在停放位置上的车辆161的方向。其优点在于，通过车辆161的太阳能电池模块160在停放位置上的停放期间能够附加地将能源充入车辆电池中。例如，在大致朝向南方的停放位置的情况下，路线获取装置6建议向前停车，以便不会被车辆161自身挡住安置在顶部和引擎罩上的太阳能电池模块160。如果停放位置朝向北方，那么路线获取装置6建议车辆驾驶员将车辆向后停放在停放位置上，以便避免被车厢挡住引擎罩上的太阳能电池模块160。

此外能够考虑，导航系统10针对目的地导航路线建议最优的出发时间。为此计算模块2针对由路线获取装置6所提供的目的地导航路线在不同的时间获取能源输入。随着随时间变化的能源输入，因而针对可能的行驶路线的总的能源耗费也发生变化。能源耗费模块7将向路线获取装置6的所获取的可能的路线提供能源耗费，其中路线获取装置6从可能的行驶路线中选择总的能源耗费最小的带有出发时间的行驶路线。路线获取装置6经由输出装置向车辆驾驶员提供行驶路线以及针对该行驶路线的最优的出发时间作为目的地导航。

此外能够考虑，将太阳视高度的计算用于选择可能的行驶路线，其中如此选择车辆161的方向，使得在行驶该行驶路线时阳光尽可能少地直接照耀车辆驾驶员然而却将车辆导向在阳光充足的目的地导航路线上。这能够由此被考虑，即将车辆161的方向以及太阳视高度与针对车辆驾驶员的可能的炫目角(Blendwinkel)相比较。为了鉴于车辆驾驶员的炫目而比较单个的行驶路线，能够将车辆驾驶员在单个的行驶路线上炫目的时间段整合，从而该单个的行驶路线具有炫目时间。路线获取装置6在此被设计为选择其中炫目时间最短的行驶路线。

为了以诸如总的能源耗费、炫目时间、行驶时间和/或行驶路段的可能的参数的互相加权可能的行驶路线，车辆驾驶员能够确定一个或多个可能的参数的优先级，其中在选择多个参数时选择路线，该路线根据单个的参数与可能的行驶路线的偏差来确定，该可能的行驶路线是针对该参数的最优的行驶路线。针对单个的参数，可能的行驶路线的偏差能够被累加至总偏差，其中路线获取装置6选择具有最小总偏差的可能的行驶路线。由路线获取装置6所选出的行驶路线被经由输出装置3作为目的地导航提供给车辆驾驶员。

对于本领域技术人员而言显而易见的是，导航系统10的所实施的实施形式是示例性的。然而在此实质上，导航系统被设计为根据太阳视高度来确定行驶路线。

Claims (11)

1.一种用于车辆(161)的导航系统(10)，所述导航系统具有包括地形图的地图模块(1)、输出装置(3)以及路线获取装置(6)，其中所述路线获取装置(6)与所述地图模块(1)以及所述输出装置(3)相连接，其特征在于还包括计算模块(2)，所述计算模块(2)与所述地图模块(1)相连接并且被设计为获取在一地图位置的太阳视高度(180、181)，其中所述路线获取装置(6)被设计为获取在考虑所述太阳视高度(180、181)的情况下的、从起始点至目标点的目的地导航路线并且借助于所述输出装置(3)将所述目的地导航路线提供给用户，其中，在考虑所述太阳视高度的情况下确定所述车辆(161)的太阳能电池模块(160)的能源输入，并且其中，根据能源消耗和所述能源输入选择的所述目的地导航路线的能源耗费是最小的，并且其中，所述计算模块(2)针对由所述路线获取装置(6)所提供的目的地导航路线在不同的时间获取所述能源输入，所述路线获取装置(6)还经由所述输出装置(3)向所述用户提供针对所述目的地导航路线的出发时间，在所述出发时间的所述目的地导航路线的所述能源耗费最小。

2.根据权利要求1所述的导航系统(10)，其特征在于，所述路线获取装置(6)在获取所述目的地导航路线时考虑所述车辆(161)相对于所述太阳视高度的方向。

3.根据权利要求1所述的导航系统(10)，其特征在于，所述路线获取装置(6)与能源耗费模块(7)相连接，所述能源耗费模块(7)被设计为获取针对由所述路线获取装置(6)获取的目的地导航路线的、所述车辆(161)的能源消耗以及所述车辆(161)的太阳能电池模块(160)的能源输入。

4.根据权利要求1所述的导航系统(10)，其特征在于，所述计算模块(2)为每个在所述地图上的可能的地图位置以及与所述地图位置相应的所述太阳视高度(180、181)，借助于存储在所述地 图模块(1)的所述地图中的地形，获取所述车辆(161)和/或所述车辆(161)的所述太阳能电池模块(160)上的太阳的阴影。

5.根据权利要求3或4所述的导航系统(10)，其特征在于还包括发送和/或接收装置(8)，其与所述路线获取装置(6)相耦接并且被设计为获得针对可能的目的地导航路线的、关于天气预报的信息，其中所述能源耗费模块(7)与所述接收装置(8)相连接并且被设计为在获取针对所述目的地导航路线的所述能源耗费时考虑所述天气预报。

6.根据权利要求1所述的导航系统(10)，其特征在于，所述路线获取装置(6)基于在停放位置处所获取的所述太阳视高度(180、181)的曲线输出在所述停放位置上的车辆方向。

7.一种用于获取车辆(161)的目的地导航路线的方法，所述方法包括以下步骤:

·提供所述目的地导航路线，其特征在于所述方法还包括另外的步骤：

·获取在地图上一可能的位置的太阳视高度(180、181)，以及

·在考虑在所述目的地导航路线上的所述太阳视高度(180、181)的情况下获取所述地图上的目的地导航路线，其中，在考虑所述太阳视高度的情况下确定所述车辆(161)的太阳能电池模块(160)的能源输入，并且其中，根据能源消耗和所述能源输入选择的所述目的地导航路线的能源耗费是最小的，并且其中，针对所述目的地导航路线在不同的时间获取所述能源输入，并且还提供针对所述目的地导航路线的出发时间，在所述出发时间的所述目的地导航路线的所述能源耗费最小。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在获取所述目的地导航路线时考虑所述车辆(161)相对于所述太阳视高度(180、181)的方向。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，获取针对至少一个目的地导航路线的、所述车辆(161)的能源消耗以及所述车辆(161)的太阳能电池模块(160)的能源输入。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，为每个在所述地图上的可能的地图位置以及与所述地图位置相应的所述太阳视高度(180、181)，借助于存储在地图模块(1)的所述地图中的地形，获取所述车辆和/或所述车辆(161)的所述太阳能电池模块(160)上的太阳的阴影。

11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，获得针对可能的目的地导航路线的、关于天气预报的信息，其中在获取针对所述目的地导航路线的能源耗费时考虑所述天气预报。