DE102005043160A1

DE102005043160A1 - Verfahren zur dreidimensionalen Darstellung einer Vektorkarte eines Bildschirm-Navigationssystems

Info

Publication number: DE102005043160A1
Application number: DE200510043160
Authority: DE
Inventors: Thomas Jung
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-09-12
Filing date: 2005-09-12
Publication date: 2007-03-15
Also published as: WO2007031361A1

Abstract

Um ein Verfahren zur dreidimensionalen Darstellung einer Vektorkarte eines Bildschirm-Navigationssystems mit einem Höhenmodell dahingehend zu verbessern, dass stets alle Informationen bezüglich vorausliegender Wegpunkte einsehbar sind, werden zumindest abschnittsweise Höheninformationen von Rasterpunkten des Höhenmodells bei der Darstellung mit einem Faktor kleiner eins beaufschlagt. Des Weiteren wird ein entsprechend ausgebildetes Navigationssystem angegeben.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur dreidimensionalen Darstellung einer Vektorkarte eines Bildschirm-Navigationssystems mit einem Höhenmodell.
Navigationssysteme berechnen den Ort des Empfängers und damit üblicherweise des mit dem Navigationssystem versehenen Kraftfahrzeugs anhand von Funksignalen, die von Satelliten ausgestrahlt werden, nach dem GPS- und zukünftig nach dem Galileo-System. Mit einem Navigationssystem ist es möglich, die genaue Position auf der Erdoberfläche festzustellen. Zusätzlich verfügen die Navigationssysteme beispielsweise gespeichert auf einer CD-Rom über eine Datenbank mit den aktuellen Straßenplänen sowie gegebenenfalls zusätzlichen Informationen wie über Sehenswürdigkeiten oder Gefahrenstellen im Straßennetz. Durch einen Vergleich der aktuellen Position mit den Daten über das Straßennetz ist es möglich, eine Fahrtroute, die gegebenenfalls anhand vom Fahrer zu bestimmender Kriterien verändert werden kann, von der aktuellen Position zu einem gewünschten Zielpunkt zu berechnen und über Wegeinformationen den Fahrer zum Ziel zu führen.

Für die Ausgabe der Hinweise für die korrekte Streckenführung sind mehrere Verfahren bekannt. Unter anderem kann eine Information akustisch ausgegeben werden und/oder über einfache Richtungspfeile und Entfernungsangaben auf einem Display. Weiterhin ist es bekannt, die Umgebung der aktuellen Fahrzeugposition in einer zweidimensionalen Draufsicht auf einem Display darzustellen, wobei ein sich über die Darstellung bewegender Cursor die aktuelle Fahrzeugposition relativ zur Umgebung wiedergibt.

Weiterhin bekannt sind pseudodreidimensionale Darstellungen, bei denen die Umgebung der Fahrzeugposition in Schrägansicht aus einer virtuell überhöhten Position von oben dargestellt wird, wobei die Umgebung stets flach wiedergegeben wird. Zusätzlich können in dieser Darstellungsart auch Sehenswürdigkeiten, Gefahrenstellen oder Tank- und Rastanlagen mit entsprechenden Symbolen dargestellt werden. Diese Art der Darstellung vermittelt aber ein unrealistisches Abbild der Umgebung insbesondere in hügeligen Landschaften, da die tatsächlichen Höhenverhältnisse nicht wiedergegeben werden.

Hierfür werden dreidimensionale Darstellungen einer Vektorkarte verwendet, wobei die auf dem Speichermedium gespeicherte Umgebung je nach Auflösung in größere oder kleinere Raster aufgeteilt ist und jedem Rasterpunkt bzw. jedem Gitternetzpunkt eine zusätzliche Information über die absolute Höhe über dem Meeresspiegel zugeordnet ist. Gegebenfalls können hier auch weitere Informationen vorgesehen sein, z. B. ob es sich um ein Siedlungsgebiet, ein Wald- oder Wiesenstück oder dergleichen handelt, um bei einer farbigen Darstellung realistisch wiedergegeben zu werden. Bei einer derartigen vektoriellen Darstellung wird auf dem Bildschirm des Navigationssystems ebenfalls eine Sicht von schräg oben auf die Umgebung der aktuellen Position des Kraftfahrzeugs vermittelt, wobei auch Höhenunterschiede in der Umgebung korrekt wiedergegeben werden, so dass der Nutzer des Navigationssystems keinen Unterschied zwischen der Darstellung und der tatsächlichen Umgebung sieht.

Als nachteilig hierbei ist jedoch anzusehen, dass besonders in stark hügeligem Gelände durch den Blickwinkel von schräg oben auf die Umgebung es vorkommen kann, dass ein wichtiger Wegepunkt, der unmittelbar hinter einer steilen Kuppe oder einem hohen Berg liegt, nicht dargestellt wird, da die Kuppe oder der Berg die direkte virtuelle Sicht auf den Wegepunkt verstellt und dem Nutzer lediglich die ihm zugewandte Bergflanke auf dem Bildschirm des Navigationssystems dargestellt wird. Zwar kann der Nutzer nach wie vor durch Entfernungsangaben, die entweder optisch und/oder akustisch ausgegeben werden, auf den vorausliegenden Wegepunkt, beispielsweise eine Kreuzung hinter einem Hügel, aufmerksam gemacht werden, da er diesen Wegepunkt jedoch nicht direkt auf dem Display einsehen kann könnte dies Fehldeutungen über die weitere Wegführung hervorrufen.

Weiterhin offenbart die DE 100 23 160 A1 eine Kartenanzeigevorrichtung eines Navigationssystems zur dreidimensionalen Darstellung einer Karte sowie einer Routenführungslinie. Dabei ist die Kartenanzeigevorrichtung derart ausgebildet, dass die Routenführungslinie, wenn sie aufgrund der dreidimensionalen Darstellung beispielsweise von einem Gebäude verdeckt werden würde, in diesem Bereich mit einer anderen Farbe dargestellt wird als die nicht verdeckte Routenführungslinie. Insbesondere kann das Gebäude halbtransparent dargestellt werden, um die Routenführungslinie praktisch durch das Gebäude hindurch sehen zu können. Durch die Änderung der Farbe in diesem Bereich kann ein Nutzer der Kartenanzeigevorrichtung aber über die tatsächlichen Gegebenheiten in diesem Streckenabschnitt falsche Schlüsse ziehen, da er u. a. annehmen könnte, dass hier die Strecke gesperrt wäre.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem bei einer dreidimensionalen Darstellung der Vektorkarte stets alle navigationsrelevanten Informationen, insbesondere über vorausliegende Wegepunkte oder Abzweigungen, sichtbar sind. Weiterhin soll ein entsprechend ausgebildetes Navigationssystem geschaffen werden.

Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 5 gelöst.

Der Kerngedanke der Erfindung besteht darin, dass bei einer dreidimensionalen Darstellung einer Vektorkarte auf einem Bildschirm eines Navigationssystems die Umgebung des Fahrzeugs nicht maßstabsgetreu sondern gegenüber der Realität in der absoluten Höhe komprimiert erfolgt. Hierzu werden die Höheninformationen, die üblicherweise in einem digitalen Höhenmodell (DEM, englisch: "digital elevation model") vorliegen, jeweils mit einem Umrechnungsfaktor, der kleiner als eins ist, beaufschlagt, um die absoluten Höhendifferenzen zwischen einem tiefergelegenen Abschnitt und beispielsweise einem Bergrücken verringert darzustellen. Dies erfolgt zumindest in einem Abschnitt um die momentane Fahrzeugposition auf der Darstellung auf dem Bildschirm oder Display herum, so dass stets eine freie Sicht auf das Fahrzeug sowie die vorausliegenden Fahrbahnabschnitte bzw. Wegepunkte möglich ist. Ein entsprechender Umrechnungsfaktor kann vom Fachmann entweder stets konstant oder bevorzugt wie im Folgenden beschrieben variabel gewählt werden.

Es versteht sich, dass das Verfahren hard- und/oder softwaremäßig in einem an sich bekannten Navigationssystem implementiert ist, wobei das Navigationssystem auch derart ausgelegt sein kann, dass auf Wunsch des Nutzers, beispielsweise durch Drücken eines Betätigungselements, stets die maßstabsgetreue Abbildung der Umgebung ohne Beaufschlagung mit einem Umrechnungsfaktor angezeigt wird.

Hierzu verfügt ein an sich bekanntes Navigationssystem mit einer Positionsbestimmungseinrichtung, die beispielsweise mit dem GPS- oder dem zukünftigen Galileo-System arbeitet, einer Zielführungseinrichtung zur Berechnung einer Fahrtroute vom momentanen Standort zu einem vom Nutzer vorgegeben Ziel, und einem Display zur Anzeige einer Vektorkarte mit optischen Hinweisen für die einzuschlagende Fahrtrichtung über eine zusätzliche Komprimierungseinrichtung. Mit Hilfe der Komprimierungseinrichtung werden, wie vorstehend beschrieben, die Höheninformationen zumindest abschnittsweise mit einem Umrechnungsfaktor, der kleiner als eins ist, beaufschlagt und das Ergebnis vektoriell auf dem Display dargestellt. Dabei kann die Komprimierungseinrichtung über ein zusätzliches Bedienelement am Navigationssystem, beispielsweise ein Druckknopf, vom Nutzer auch ausgeschaltet werden, wenn er die tatsächlichen Höhenverhältnisse in der Umgebung auf dem Display einsehen möchte.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die Verringerung der absoluten Höhenunterschiede in der Umgebung des Fahrzeugs stets die angezeigten Informationen mit weiteren akustischen und/oder symbolisch wiedergegebenen Informationen übereinstimmen, da insbesondere alle vorausliegende Wegpunkte auch hinter einem Bergrücken eingesehen werden können. Selbstverständlich werden numerisch oder akustisch angezeigte Höheninformationen auf der dreidimensionalen Darstellung, beispielsweise an einer Bergspitze, dennoch korrekt wiedergegeben, auch wenn die dargestellt scheinbare Höhe relativ verzerrt bzw. erniedrigt ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

In bevorzugter Weise wird nach Anspruch 2 und 6 eine Beaufschlagung der Rasterpunkte des Höhenmodells auf der gesamten sichtbaren Darstellung auf dem Bildschirm des Navigationssystems vorgenommen, um hier keine Verzerrungseffekte, die zu einer Verwirrung des Nutzers führen könnten, hervorzurufen. Hierfür wird vorzugsweise ein derartiger Faktor gewählt, dass über den gesamten dargestellten Bereich stets eine freie Sicht auf alle Wegpunkte gewährleistet ist. Hierzu werden von der Komprimierungseinrichtung alle auf dem Display dargestellten Rasterpunkte mit dem gleichen Umrechnungsfaktor beaufschlagt und dargestellt.

Zur Anpassung an unterschiedliche Gegebenheiten in der Umgebung ist in den Ansprüchen 3 und 7 vorgeschlagen, dass der Faktor, mit dem die Rasterpunkte des Höhenmodels beaufschlagt werden, variabel ist. Dabei kann beispielsweise bei einer Fahrt beginnend in der Norddeutschen Tiefebene der Faktor eins gewählt werden. Das bedeutet, dass die Umgebung maßstabsgetreu dargestellt wird, da hier aufgrund des Fehlens von Bodenunebenheiten stets freie Sicht auf die vorausliegende Wegstrecke gewährleistet ist. Wird die Fahrt ins Hochgebirge wie beispielsweise in der Schweiz fortgesetzt, so kann kontinuierlich entsprechend der Zunahme der Höhe der umliegenden Berge der Faktor verringert werden, so dass die dargestellten Höhenunterschiede zwischen Tälern und Bergen immer kleiner werden und stets eine freie Sicht auf die vorausliegende Strecke möglich ist. Bei einer solchen Fahrt erfolgt in der Komprimierungseinrichtung eine Beaufschlagung der einzelnen Rasterpunkte mit einem zunehmend kleiner werdenden Faktor, beginnend in Norddeutschland bei eins und in der Schweiz beispielsweise nur noch mit dem Faktor 0,1.

In einer weiteren Ausgestaltung, die in den Ansprüchen 4 und 8 gekennzeichnet ist, erfolgt eine Normierung entsprechend einer Differenz zwischen einer größten und einer kleinsten Höheninformation, die momentan auf dem Bildschirm des Navigationssystems dargestellt werden soll. Liegt diese Differenz beispielsweise nur bei 100m so werden alle Rasterpunkte des Höhenmodells mit einem Faktor eins beaufschlagt. Das bedeutet, dass eine naturgetreue Abbildung vorliegt. Beträgt diese Höhendifferenz jedoch beispielsweise 1000m so kann ein Faktor kleiner als eins, vorzugsweise ein Faktor 0,1, gewählt werden, um nach wie vor freie Sicht über alle Hügel oder Berge hinweg auf die vorausliegende Wegstrecke zu haben. Hierzu ist die Komprimierungseinrichtung derart ausgelegt, dass die Höheninformationen aller auf dem Display dargestellten Rasterpunkte erfasst und miteinander verglichen werden können. Nachfolgend wird wie vorstehend beschrieben ein zur übersichtlichen Darstellung geeigneter Faktor ermittelt und alle Höheninformationen damit beaufschlagt.

Es ist selbstverständlich, dass ein Nutzer wenn er dies wünscht einen selbst gewählten Faktor zur Beaufschlagung der Höheninformationen beispielsweise über eine menügeführte Steuerung auf dem Display des Navigationssystems auswählen kann.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Eine Ausführungsform der Erfindung sowie der Stand der Technik werden nachstehend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine pseudodreidimensionale Vektorkarte,
2: eine dreidimensionale Vektorkarte,
3: eine schematische Darstellung der Umrechnung des Höhenmodells, und
4: ein Blockschaltbild eines Navigationssystems.
In den 1 und 2 sind an sich bekannte Darstellungen, wie sie auf Bildschirmen von Navigationsgeräten aus dem Stand der Technik Verwendung finden, abgebildet. In
1 ist eine pseudodreidimensionale Vektorkarte wiedergegeben, bei der die vorausliegende Fahrtstrecke aus einer virtuell überhöhten Position von schräg oben abgebildet ist. Zusätzlich sind über Symbole Informationen über interessante Wegpunkte, Tank- und Rastanlagen sowie Städtenamen und Höhenangaben vorgesehen.
In 2 ist eine dreidimensionale Vektorkarte abgebildet mit einer realistischen Darstellung von Ebenen und Höhenzügen in der Umgebung des Fahrzeugs bzw. der vorausliegenden Wegstrecke.
Bei einer solchen dreidimensionalen Vektorkarte ist es, wie aus der schematischen Querschnittsdarstellung einer zurückzulegenden Wegstrecke in 3 ersichtlich, möglich, dass aus der virtuell überhöhten Position P eine vorausliegende Wegstrecke oder ein hier mit X gekennzeichneter Wegepunkt durch einen zwischen der momentanen Fahrzeugposition und diesem Wegepunkt X liegenden Höhenzug H verdeckt ist. Dies wird durch die Sichtlinie S von der virtuell überhöhten Position P zu diesem Wegepunkt X verdeutlicht, die den auf einem Bildschirm eines Navigationssystems dargestellten Höhenzug H durchschneidet.
Um dies zu vermeiden, werden die Höheninformationen von Rasterpunkten eines digitalen Höhenmodells vorzugsweise über den gesamten Bereich der Darstellung mit einem konstanten Faktor kleiner eins beaufschlagt, um derart die absoluten Differenzen zwischen den Höhen, beispielsweise zwischen der Spitze des Höhenzuges H und einem davor liegenden Talort T zu verringern. Dies ist durch die gestrichelte Verkleinerung des Höhenzugs H in 3 ersichtlich. In diesem Fall liegt die Sichtlinie S von der virtuellen Position P zum vorausliegenden Wegpunkt X oberhalb dieses komprimiert dargestellten Höhenzugs H, so dass der Fahrer stets alle vorausliegenden Wegabschnitte der angezeigten Fahrtroute einsehen kann und ihm somit alle notwendigen Informationen auch optisch zur Verfügung stehen.
Aus der schematischen Darstellung in 4 ist ein Blockschaltbild eines Navigationssystems 100 ersichtlich. Es besteht im Wesentlichen aus einer Positionsbestimmungseinrichtung 10, die mit Hilfe der von Satelliten ausgesandten Signale nach dem GPS- oder dem zukünftigen Galileo-System die momentane Position auf der Erdoberfläche bestimmt. Hiervon ausgehend wird von einer Zielführungseinrichtung 11 eine Fahrtroute zum vom Nutzer vorgegebenen Zielpunkt errechnet. Hierfür werden Straßeninformationen, die beispielsweise auf einer CD-ROM abgespeichert sind, herangezogen. Ebenso können Vorgaben des Nutzers wie die Vermeidung von Mautstrecken oder dergleichen berücksichtigt werden. Auf einem Display 12 wird eine vektorielle Darstellung der Umgebung um das Kraftfahrzeug beziehungsweise um das Navigationssystem 100 herum abgebildet wobei in an sich bekannter Weise zur Ausgabe von Fahrtrichtungshinweisen entweder Richtungspfeile mit Entfernungsangaben eingeblendet werden können und/oder eine Routenführungslinie, die den zu befolgenden Straßenverlauf kenntlich macht.
Zusätzlich ist das Navigationssystem 100 mit einer Komprimierungseinrichtung 13 versehen, die die Höheninformationen der einzelnen Rasterpunkte, die auf dem Display 12 angezeigt werden, mit einem Faktor kleiner eins beaufschlagt, um stets alle vorausliegenden Streckenabschnitte, auch solche hinter einem Hügel, auf der vektoriellen Darstellung einsehen zu können.
Es versteht sich, dass die Komprimierungseinrichtung 13 auch deaktivierbar ist bzw. ein Faktor zur Komprimierung der Darstellung vom Nutzer vorgegeben werden kann.

Claims

Verfahren zur dreidimensionalen Darstellung einer Vektorkarte eines Bildschirm-Navigationssystems mit einem Höhenmodell, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest abschnittsweise Höheninformationen von Rasterpunkten des Höhenmodells bei einer Darstellung mit einem Faktor kleiner eins beaufschlagt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Rasterpunkte auf der Darstellung mit dem gleichen Faktor beaufschlagt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rasterpunkte mit einem variablen Faktor beaufschlagt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Normierung entsprechend einer Differenz zwischen einer größten und einer kleinsten dargestellten Höheninformation erfolgt.
Navigationssystem (100) mit einer Positionsbestimmungseinrichtung (10), einer Zielführungseinrichtung (11) und einem Display (12) zur vektoriellen Darstellung eines Höhenmodells, dadurch gekennzeichnet, dass dem Navigationssystem (100) eine Komprimierungseinrichtung (13) zur mindestens abschnittsweisen Komprimierung von Höheninformationen von Rasterpunkten des Höhenmodells mit einem Faktor kleiner eins zugeordnet ist.
Navigationssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass alle Rasterpunkte auf der Darstellung des Displays (12) mit dem gleichen Faktor beaufschlagbar sind.
Navigationssystem nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rasterpunkte mit einem varaiblen Faktor beaufschlagbar sind.
Navigationssystemn nach einem der Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Normierung entsprechend einer Differenz zwischen einer größten und einer kleinsten auf dem Display (12) dargestellten Höheninformation durchführbar ist.