DE10036440A1

DE10036440A1 - Navigationsgerät und Datenträger

Info

Publication number: DE10036440A1
Application number: DE2000136440
Authority: DE
Inventors: Heiko Barske
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-07-26
Filing date: 2000-07-26
Publication date: 2002-02-21
Anticipated expiration: 2020-07-27
Also published as: DE10036440C2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Navigationsgerät, das enthält: eine GPS-Einheit (14) zum Bestimmen der geografischen Position des Gerätes, eine Ausrichtermittlungseinrichtung (20) zum Ermitteln der Ausrichtung des Gerätes relativ zu einer bekannten geografischen Richtung, eine Eingabeeinheit (24, 26) zum Eingeben einer geografischen Zielposition, eine Anzeigeeinheit mit einem Bildschirm (12) und eine Recheneinheit (28), die aus der geografischen Position des Gerätes, der Zielposition und der Ausrichtung des Gerätes relativ zu der bekannten geografischen Richtung auf dem Bildschirm einen Pfeil (40) erzeugt, der von der Position des Gerätes zu der Zielposition zeigt, und eine die Entfernung von der Position des Gerätes zu der Zielposition angebende Information erzeugt. Über einen die Zielpositionsdaten enthaltenden Datenträger können die Zielpositionsdaten tastaturfrei eingegeben werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Navigationsgerät, insbesondere ein tragbares Navigationsgerät, so wie einen Datenträger für ein Navigationsgerät.

Infolge der Verfügbarkeit von GPS-Systemen (Global Position System) erfreuen sich Navi gationsgeräte steigender Beliebtheit. Solche Navigationsgeräte werden im Auto eingesetzt, um, gestützt durch elektronische Straßenkarten, die Route zu einem anzufahrenden Ziel anzu zeigen. Sie werden in Schiffen verwendet, um die Richtung und den Abstand zu einem einge gebenen Zielpunkt anzugeben, wobei die Richtung im allgemeinen derart angegeben wird, daß die Abweichung der Schiffslängsrichtung von der Richtung zum eingegebenen Zielpunkt angezeigt wird. Weiter sind tragbare Navigationsgeräte erhältlich, die, ganz ähnlich wie die auf Schiffen eingesetzten Geräte, die Abweichung der Richtung zu einem eingegebenen Ziel punkt und die Entfernung von dem Zielpunkt angeben, wobei sich diese Anzeige auf die Längsrichtung des Gerätes bezieht.

Eine Eigenart bekannter Navigationsgeräte liegt darin, daß sie, beispielsweise auf einem Bild schirm, die Richtung zu einem eingegebenen Zielpunkt immer erst dann anzeigen, wenn mit ihnen eine vorbestimmte Strecke zurückgelegt wurde, aus der ein in dem Navigationsgerät enthaltener Rechner die Abweichung der Richtung zwischen zwei zurückgelegten Wege punkten und der Richtung von dem aktuellsten Wegpunkt zu einem Zielpunkt berechnet. Eine Anzeige der Richtung zu einem Zielpunkt in ähnlicher Weise wie eine Kompaßnadel die Richtung zu einem geografisch nördlich einem eigenen Standpunkt liegenden Zielpunkt an zeigt oder die Kompaßrose die Richtung zu in unterschiedlichsten Richtungen liegenden Punkten anzeigt, unabhängig davon, wie das Gehäuse des Kompasses ausgerichtet ist, ist nicht möglich. Eine weitere Eigenart bekannter Navigationsgeräte liegt darin, daß die Eingabe der geografischen Position des Zielpunktes verhältnismäßig aufwendig ist, da die Koordinaten nach Länge und Breite oder, bei Verfügbarkeit elektronischer Karten, nach Anschrift, über ei ne Tastatur eingegeben werden müssen. Dies ist verhältnismäßig mühsam und stellt insbeson dere ältere Leute vor Probleme.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vielfältig einsetzbares und bequem handhabba res Navigationsgerät zu schaffen.

Eine erste Lösung dieser Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erzielt.

Mit dem erfindungsgemäßen Navigationsgerät ist es möglich, auf dem Bildschirm, unabhän gig von der Ausrichtung des Gerätes relativ beispielsweise zu magnetisch Nord, einen Pfeil zu erzeugen, der direkt in Richtung zu einem gewünschten Zielpunkt zeigt. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn beispielsweise ein Fußgänger zu einem Zielpunkt gelangen will, da er ständig die Richtung und die Entfernung sieht, in der sich ein erwünschter Zielpunkt von ihm aus befindet. Auch in völlig fremden Gegenden ist damit eine sichere Orientierung möglich.

Die Ansprüche 2 und 3 sind auf vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen, tragbaren Navigationsgerätes gerichtet.

Der Anspruch 4, dessen Merkmale alleine oder in Kombination mit denen der vorhergehen den Ansprüche benutzt werden können, ist auf eine weitere Lösung der Erfindungsaufgabe gerichtet.

Mit dem Gerät gemäß dem Anspruch 4 wird eine erhebliche Vereinfachung der Dateneingabe eines Zielpunktes bzw. einer Zielposition erreicht.

Die Unteransprüche 5 und 6 sind auf zwei vorteilhafte Ausführungsformen einer Eingabeein heit gerichtet.

Gemäß den Ansprüchen 7 und 8 kann das erfindungsgemäße Navigationsgerät in an sich be kannte tragbare Geräte integriert werden, wobei ein ganz erheblicher Zusatznutzen erzielt wird.

Der Anspruch 9 kennzeichnet einen als Visitenkarte ausgebildeten Datenträger, auf dem zu mindest ein geografischer Ort in maschinenlesbarer Form gespeichert ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.

Es stellen dar:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Navigationsgerätes,

Fig. 2 einen Datenträger,

Fig. 3 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Funktionsweise des Navigationsgerätes

Fig. 4 verschiedene Richtungen zur Erläuterung der Funktionsweise und

Fig. 5 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Unterdrückung von Abweichungen zwischen magnetisch Nord und geografisch Nord.

Gemäß Fig. 1 enthält ein insgesamt mit 10 bezeichnetes tragbares Navigationsgerät im we sentlichen folgende Funktionseinheiten:
einen Bildschirm 12, eine GPS-Einheit 14 mit einer Antenne 16, eine Stromversorgung 18, eine Magnetfeldeinheit 20, eine Speichereinheit 22, eine Leseeinheit 24, eine Tastatureinheit 26 sowie eine Mikroprozessoreinheit 28.

Die GPS-Einheit 14 dient in an sich bekannter Weise zum Ermitteln der georgrafischen Posi tion des Gerätes durch Kommunikation mit Satelliten.

Die Stromversorgungseinheit 18 ist beispielsweise ein Akku mit integriertem Netzladegerät zur Stromversorgung des gesamten Gerätes.

Die Magnetfeldeinheit 20 enthält einen Magnetfeldsensor zum Ermitteln der Richtung des erdmagnetischen Feldes relativ zu dem Gerät 12, beispielsweise relativ zu dessen durch einen Pfeil 30 angegebenen Längsrichtung.

Die Speichereinheit 22, die auch in die Speichereinrichtungen der Mikroprozessoreinheit 28 integriert sein könnte, dient zum Speichern eingegebener Daten, beispielsweise von Ziel punkten. Die Leseeinheit 24 dient zum Einlesen von auf einem Datenträger gespeicherten Daten, beispielsweise in Form eines Barcodes gespeicherter Daten, magnetisch gespeicherter Daten, sonstwie codierter Daten oder auch als Klarschriftleser.

Die Tastatureinheit 26 dient zum manuellen Eingeben von Daten und zum Aufrufen von Pro grammen, was beispielsweise menügestützt erfolgen kann, indem entsprechende Hinweise auf dem Bildschirm 12 erscheinen. Zur Vernetzung und zum Ausführen von Programmen dient die Mikroprozessoreinheit 28. Die Verbindungen zwischen den einzelnen Funktionsblöcken sind in Fig. 1 der Einfachheit halber nicht dargestellt.

Alle Funktionsblöcke sind in ihrem Aufbau an sich bekannt und werden daher nicht im ein zelnen erläutert.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines Datenträgers 32, der als Visitenkarte ausgebildet ist. Die Visi tenkarte enthält in Klarschrift die üblichen, auf einer Visitenkarte enthaltenen Angaben in al phanumerischer Form (34) und die geografischen Daten der auf der Visitenkarte angegebe nen Anschrift in alphanumerischer Form (36) und als Barcode (38). Die geografischen Daten geben beispielsweise die Anschrift nach geografischer Länge und geografischer Breite an.

Im folgenden wird die Funktion des Gerätes anhand der Fig. 3 und 4 beispielhaft erläutert.

Es sei angenommen, daß im Schritt 50 durch Betätigen einer Funktionstaste das Menü Navi gation aktiviert wird. In dem Gerät läuft dann ein Algorithmus ab, entsprechend dem im Schritt 52 mit Hilfe der Magnetfeldeinheit 20 der Winkel W_LN ermittelt wird, den die Längs richtung des Gerätes mit der Richtung von magnetisch Nord bildet. (Ein entsprechender "Nordpfeil" könnte unmittelbar auf dem Bildschirm angezeigt werden).

Im Schritt 54 bestimmt das Gerät mit Hilfe der GPS-Einheit 14 seinen Standort. Im Schritt 56 wird, beispielsweise nach Aufforderung auf dem Bildschirm, ein Zielpunkt eingegeben, wobei dies über die Tastatur 26 oder bevorzugt durch Auslesen der entsprechenden Daten von dem Datenträger 32 mittels der Leseeinheit 24 geschieht. Die Schritte 52, 54 und 56 können seriell in unterschiedlicher Reihenfolge oder parallel ablaufen.

Im Schritt 58 bestimmt das System aus den Ergebnissen der Schritte 54 und 56 den Abstand A vom Standort zum Zielpunkt und die geografische Richtung W_GN, in der der Zielpunkt vom Standort aus gesehen liegt. Ein Ergebnis des Schrittes 58 lautet beispielsweise 200 m; 30°, wobei die 30° den Winkel zwischen der Richtung zum Zielpunkt und geografisch Nord, in Uhrzeigerrichtung gemessen, angeben.

Im Schritt 60 errechnet das System aus dem Ergebnis des Schrittes 52, der den Winkel zwi schen der Längsrichtung des Gerätes und magnetisch Nord angibt, und dem Ergebnis des Schrittes 58 die Richtung eines auf dem Bildschirm 12 erscheinenden Pfeils 40, der unter der Voraussetzung, daß geografisch Nord und magnetisch Nord zumindest annähernd überein stimmen, die direkte Richtung vom Gerät zum Zielpunkt zeigt.

Die Berechnung ist wie folgt:

Es sei angenommen (Fig. 5), der Winkel W_LN zwischen magnetisch Nord mN und der Längs richtung LR (Pfeil 30 in Fig. 1) des Gerätes betrage, von magnetisch Nord in Uhrzeigerrich tung gemessen, 345° (Ergebnis des Schrittes 52), und der Winkel W_GN der geografischen Nordrichtung gN und dem Ziel Z betrage 30°. Der Winkel W_LZ zwischen der Längsrichtung LR (angenommen magnetisch Nord = geografisch Nord) und der Richtung zum Zielpunkt beträgt dann 45°. Nachdem der Winkel W_LZ im Schritt 60 errechnet wurde, wird im Schritt 62 der Pfeil 40 mit dem Winkel W_LZ zwischen der Längsrichtung des Gerätes 10 und der Pfeil richtung sowie der Abstand A zum Ziel von 200 m angezeigt.

In der vorstehend geschilderten Weise wird eine augenblickliche, von der Ausrichtung des Gerätes relativ zu magnetisch Nord unabhängige Anzeige der Richtung von dem Gerät zu ei nem eingegebenen Zielpunkt erzielt, d. h., wenn das Gerät gedreht wird, dreht sich der Pfeil 40 mit. Es versteht sich, daß das Gerät zweckmäßigerweise so gehalten wird, daß es sich nicht in einer Ebene befindet, die von den Magnetfeldlinien der Erde senkrecht durchschnitten wer den.

Das beschriebene Grundprinzip kann in vielerlei Geräten realisiert werden. Beispielsweise kann das Gerät ein nur zur Navigationszwecken dienendes Handgerät sein; es kann in eine am Arm getragene Uhr integriert sein oder, was besonders zweckmäßig ist, da ein leistungsfähi ger Prozessor und ein großer Bildschirm bereits vorhanden sind, in ein Handy integriert sein. Die Komponenten können auch in ein fahrzeugfestes Navigationssystem integriert sein, wobei dieses Navigationssystem dann auch ohne elektronische Straßenkarten nützlich verwendbar ist. Je größer der Abstand zu einem Zielpunkt ist, um so größere Straßen werden benutzt. Je weiter man sich dem Ziel nähert, um so deutlicher verläßt man Durchgangsstraßen und wählt kleine Straßen, die dann zum Ziel führen. Die gleiche "Gehstrategie" kann ein Fußgänger ver folgen, der eine ihm unbekannte Adresse sucht. Das System ist weltweit einsetzbar und benö tigt lediglich die Kenntnis der geografischen Koordinaten des Zielpunktes. Diese Koordinaten können klassisch in Graden, Minuten und Sekunden bekannt sein; sie können aber auch dezi mal oder in einem sonstwelchen Zahlensystem bekannt sein.

Die Leseeinheit 24 kann in an sich bekannter Weise zum Einlesen von in unterschiedlichster Weise gespeicherte Daten ausgebildet sein, beispielsweise ein Lesekopf zum Einlesen von Barcode-Daten, ein Lesekopf zum Einlesen magnetisch gespeicherter Daten, wenn der Da tenträger beispielsweise in einen Schlitz eingeschoben wird, usw.

Es versteht sich, daß das System auch mit manueller Eingabe der geografischen Daten über die Tastatureinheit 26 betrieben werden kann. Das maschinelle Einlesen der geografischen Daten bedeutet lediglich einen erheblichen Komfortgewinn, der beispielsweise in einem fahr zeugfesten Navigationssystem, auch wenn dieses nicht mit einer Magnetfeldeinheit 20 ausge rüstet sein sollte, zu einer erheblichen Komfortsteigerung führt, da jedwelche Dateneingabe über eine Tastatur entfällt.

Alternativ oder zusätzlich kann das Gerät auch mit einer Spracheingabeeinrichtung versehen sein, die ein Mikrofon 40 mit nachgeschalteter Spracherkennungseinheit 42 enthält (in Fig. 1 gestrichelt eingezeichnet). Am Ausgang der Spracherkennungseinheit 42 stehen die geografi schen Daten in digitaler Form zur Verfügung, die in den Speicher 22 eingelesen werden bzw. von der Mikroprozessoreinheit 28 weiterverarbeitet werden.

Mit einer Visitenkarte, die beispielsweise wie in Fig. 2 dargestellt aufgebaut ist, ist ein In strument geschaffen, das es in Kombination mit dem Gerät 10 ermöglicht, weltweit den auf der Visitenkarte angegebenen geografischen Ort verhältnismäßig einfach zu finden.

Es versteht sich, daß auch ein transportables Navigationsgerät durch entsprechende Schnitt stellen und Speicherkapazität in der Lage ist, die auf dem Bildschirm 12 anhand der Fig. 1 erläuterte Richtungspfeil- und Entfernungsanzeige durch eine Straßen-basierte Anzeige zu er setzen, die ggf. rein akustisch über einen nicht dargestellten Lautsprecher oder Ohrhörer erfolgen kann. Auch die anhand der Fig. 1 dargestellte Anzeige kann akustisch erfolgen, indem über den Lautsprecher oder Ohrhörer beispielsweise eine Information über die Ausrichtung des Richtungspfeils relativ zur Längsrichtung des Gerätes und die Entfernung vom Ziel er folgt.

Bei der vorstehenden Beschreibung wurde angenommen, daß geografisch Nord und magne tisch Nord übereinstimmen, was infolge von Einflüssen der Umgebung (hohe Ströme führen de Leitungen, magnetisierte Einheiten) und der Mißweisung nicht immer der Fall ist.

Um diesen möglichen Fehler auszuräumen oder zu minimieren, ist in Fig. 6 ein Korrektural gorithmus angegeben:

Nach Aktivierung eines Prüfzyklus im Schritt 80 fordert das System den Benutzer auf, unter vorbestimmter Ausrichtung des Gerätes, beispielsweise indem eine Marke 44 (Fig. 1), die die Längs-Vorwärtsrichtung des Gerätes angibt, als Richtungsgeber dient, in dieser Richtung zu gehen. Im Schritt 82 ermittelt das System, wie oben angegeben, den Winkel W_MN zwischen magnetisch Nord und der Längsrichtung des Gerätes unter Zuhilfenahme der Magnetfeldein heit 20. Im Schritt 84 ermittelt das Gerät den Winkel W_GN zwischen der Richtung zwischen zwei durchwanderten Positionen (Längsrichtung des Gerätes) und der geografischen Nord richtung, die mittels der GPS-Einheit 14 festgestellt wird.

Im Schritt 86 wird überprüft, ob die Abweichung zwischen W_MN und W_GN größer als ein vor bestimmter Wert A ist. Ist dies nicht der Fall, so wird im Schritt 88 die Anzeige der Magnet feldeinheit 20 als in Ordnung befunden. Ist dies der Fall, so wird im Schritt 90 die Anzeige der Magnetfeldeinheit 20 um die im Schritt 86 festgestellte Differenz, die einer Mißweisung entspricht, korrigiert und der anhand der Fig. 4 beschriebene Algorithmus läuft bezüglich der Magnetfeldeinheit 20 mit entsprechend korrigierten Werten ab.

Der anhand der Fig. 6 beschriebene Prüfzyklus kann jederzeit von einem Benutzer aktiviert werden und läuft angesichts der Genauigkeit heutiger GPS-Systeme innerhalb weniger Meter Gehstrecke ab.

Wie sich aus dem vorstehenden ergibt, kann der Prüfzyklus der Fig. 6 dazu dienen die Aus richtung des Gerätes relativ zur geografischen Nordrichtung durch geradliniges Durchwandern zweier Punkte mit konstanter Ausrichtung des Gerätes ermittelt wird. Wenn das Gerät mit Drehsensoren bestückt ist, die seine Drehung um eine senkrechte Achse erfassen, so daß die Ausrichtung des Gerätes relativ zur geografischen Nordrichtung infolge der anfänglichen Ermittlung dieser Ausrichtung mit Hilfe der GPS-Einheit und dem geschilderten Durchwan dern zweier Punkte ermittelt wird und die Ausrichtung dann durch Auswerten der Signale des oder der Drehsensoren bekannt bleibt, kann die Magnetfeldeinheit 20 entfallen. Ein Nachteil eines mit Drehsensoren ausgerüsteten Gerätes gegenüber dem Gerät der Fig. 1 besteht darin, daß für die anfängliche Ermittlung des Richtungspfeils 40 jeweils zuerst eine Bestimmung der Ausrichtung des Gerätes relativ zu geografisch Nord in der vorbestimmten Weise erfolgen muß, so daß nicht sofort bei der Inbetriebnahme eines Navigationszyklus der auf das Ziel ge richtete Richtungspfeil verfügbar ist.

Es versteht sich, daß die Drehsensoren zusätzlich zu der Magnetfeldeinheit vorhanden sind, wodurch eine permanente Plausibilitätsprüfung möglich ist.

Claims

1. Tragbares Navigationsgerät, enthaltend
eine GPS-Einheit (14) zum Bestimmen der geografischen Position des Gerätes,
eine Ausrichtermittlungseinrichtung (20) zum Ermitteln der Ausrichtung des Gerätes relativ zu einer bekannten geografischen Richtung,
eine Eingabeeinheit (24, 26) zum Eingeben einer geografischen Zielposition, eine Anzeigeeinheit mit einem Bildschirm (12)
und eine Recheneinheit (28), die aus der geografischen Position des Gerätes, der Zielposition und der Ausrichtung des Gerätes relativ zu der bekannten geografischen Richtung auf dem Bildschirm einen Pfeil (40) erzeugt, der von der Position des Gerätes zu der Zielposition zeigt, und eine die Entfernung von der Position des Gerätes zu der Zielposition angebenden Information erzeugt.

2. Navigationsgerät nach Anspruch 1, wobei die Ausrichtermittlungseinheit einen Algo rithmus enthält, der aus einem dem geradlinigen Zurücklegen einer Strecke zwischen zwei mit Hilfe der GPS-Einheit (14) ermittelten Wegepunkten unter bekannter, konstanter Ausrichtung des Gerätes relativ zu der Strecke die geografische Richtung der zurückgelegten Strecke und daraus die Ausrichtung des Gerätes relativ zu der geografischen Richtung ermittelt.

3. Navigationsgerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Ausrichtungsermittlungseinheit eine Magnetfeldsensoreinheit (20) zum Ermitteln der Richtung des erdmagnetischen Feldes und der Ausrichtung des Gerätes relativ zu dem erdmagnetischen Feld enthält.

4. Navigationsgerät, enthaltend
eine GPS-Einheit (14) zum Bestimmen der geografischen Position des Gerätes,
eine Eingabeeinheit zum Eingeben einer Zielposition,
eine Anzeigeeinheit (12) und
eine Recheneinheit (28), die aus der geografischen Position des Gerätes und der Zielposition
eine mit dem Weg von der geografischen Position des Gerätes zu der Zielposition in Bezie hung stehende Größe errechnet, die von der Anzeigeeinheit angezeigt wird, wobei
die Eingabeeinheit (24, 40, 42) zum tastaturfreien Eingeben von die Zielposition angebenden Daten ausgebildet ist.

5. Navigationsgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Einga beeinheit ein Mikrofon (40) und eine Spracherkennungseinheit (42) enthält, sodaß die Zielpo sition per Sprache eingebbar ist.

6. Navigationsgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Einga beeinheit eine Leseeinheit (24) enthält, mit der auf einem Datenträger (32) gespeicherte Ziel positionsdaten (38) auslesbar sind.

7. Navigationsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis e, welches Navigationsgerät in ein tragbares Telefongerät integriert ist.

8. Navigationsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, welches Navigationsgerät in eine Uhr integriert ist.

9. Datenträger mit optisch lesbaren, alphanumerischen Daten (24) betreffend eine An schrift, welcher Datenträger (32) zusätzlich Daten (38) über den geografischen Ort der An schrift in maschinenlesbarer Form enthält.