Bei den vorliegenden Navigationssystemen erfolgt
eine Zieleingabe durch manuelles Buchstabieren des Namens eines
Zieles bzw. durch Auswahl eines Zieles durch Listen, die auf einem
Display angezeigt werden. Das Navigationssystem greift dabei auf eine
Zieldatenbank zurück,
wobei die Zielobjekte dieser Datenbank durch Namen bzw. geographische Positionen
eindeutig charakterisiert sind.
Bisherige Konzepte zur Auswahl eines
Zielobjektes aus einer Zieldatenbank beruhen darauf, dass der Anwender
die exakte Schreibweise der Namen kennt, über die ein Zielobjekt in einer
Datenbank identifiziert wird. Übliche
Mittel zur Unterstützung
des Anwenders bei der Eingabe von Namen sind die Ausdünnung des Alphabetes
mit der Automatic Speller Function (ASF) und die Anzeige von Zielobjekten
in lexikographischer Ordnung.
Bei der Ausdünnung des Alphabetes mit der ASF
wird die Auswahl der jeweils folgenden Buchstaben so eingeschränkt, dass
beim Buchstabieren eines Namens nur sinnvolle Buchstabenfolgen eingegeben
werden können.
Sinnvoll sind Namen dann, wenn sie in der Zieldatenbank in der entsprechenden Kategorie
vorhanden sind.
Beispiel:
Zur bisher eingegebenen Buchstabenfolge HILB
werden nur die Buchstaben E und R zur Fortsetzung der Eingabe angeboten,
wenn in der Datenbank nur die folgenden Namen mit dem Wortanfang HILB
existieren:
HILB
HILBECK
HILBENHOF
HILBERATH
HILBERSDORF
HILBERTSHAUSEN
HILBRINGEN.
Bei der Anzeige von Elementen in
lexikographischer Ordnung wird die bisher eingegebene Buchstabenfolge
dazu verwendet, dem Anwender eine Liste der bezüglich der lexikographischen
Ordnung vorangehenden oder nachfolgenden Namen anzuzeigen.
Beispiel:
Lautet die eingegebene Buchstabenfolge HLDF,
kann aus einer folgenden Namensliste ein Ziel ausgewählt werden:
HILDESHEIM
HILDESHEIMER
WALD
HILDFELD
HILDMANNSFELD:
Die beschriebenen Verfahren
und die Unterstützungsmittel
funktionieren nur eingeschränkt
oder versagen, wenn der Benutzer die Schreibweise eines Namens nicht
kennt oder bei der Eingabe einen Schreibfehler begeht. Möchte der
Anwender z. B. „AHRBERGEN" eingeben, gibt aber
anfangs versehentlich „AR" ein, kann mit ASF
das Wort zu „ARBERG" erweitert werden.
Danach wird dem Anwender das Wort „AHRBERGEN" in keiner Liste angezeigt, da es in
der lexikographisch sortierten Namensliste zu weit von ARBERG entfernt
ist.
Sprachliches Buchstabieren oder eine
Ganzworteingabe von Namen ist bislang für Navigationsgeräte in Kraftfahrzeugen
nicht möglich.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein
Verfahren bereitzustellen, mit dem die Eingabe eines Zieles in ein
Navigationssystem erleichtert wird. Weitere Aufgabe der Erfindung
ist es, ein Verfahren und eine Datenbankstruktur bereitzustellen,
mit denen die Zugriffszeit auf ein auszuwählendes Objekt verringert werden
kann.
Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben durch
ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, des Anspruchs 9
oder eine Datenbankstruktur gemäß Anspruch
10 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in
den Unteransprüchen
beschrieben.
Dadurch, dass aus der Zieldatenbank
nicht nur Zielobjekte ausgewählt
und ausgegeben werden, die mit dem eingegebenen Ziel identisch sind, sondern
auch zu dem eingegebenen Ziel ähnliche
Zielobjekte, wird die Eingabe von Zielen in ein Navigationssystem
wesentlich erleichtert, da dieses Verfahren typische Schreibfehler
wie Buchstabendreher, Tippfehler, Auslassungen oder Schreibweise,
die der Aussprache folgt anstatt der richtigen Schreibweise abfangen
und die gesuchten Zielobjekte trotz unrichtiger Zieleingabe anzeigen.
Die Zieleingabe kann entweder akustisch, nämlich über gesprochene
Kommandos, oder mechanisch erfolgen, wobei die Buchstaben entweder über eine
Tastatur eingegeben werden oder mittels eines Wahlschalters gekennzeichnet
und aktiviert werden können.
Als Ziel wird eine Beschreibung eines geographischen Ortes bezeichnet,
die aus einer Menge von kategorisierten Namen und/oder aus geographischen
Angaben besteht. Kategorien von Namen sind z. B. Ortsnamen, Straßennamen
oder Hausnummern. Der Begriff „Name" wird im folgenden variabel
für ein
Element einer solchen Kategorie benutzt.
Eine Weiterbildung der Erfindung
sieht vor, dass die akustische Zieleingabe über Buchstabieren oder als
Ganzworteingabe erfolgt. Unter Buchstabieren wird dabei die gesprochene
Eingabe von Buchstabenfolgen verstanden; sofern eine manuelle Eingabe
erfolgt, wird unter Buchstabieren die Eingabe von Buchstabenfolgen
verstanden.
Alternativ zu dem Buchstabieren kann
eine Ganzworteingabe erfolgen, bei dem das ganze Wort in gesprochener
Form eingegeben wird.
Eine Weiterbildung des Verfahrens
sieht vor, dass bei der akustischen Zieleingabe im Rahmen der Ganzworteingabe
von dem System klanglich ähnlich Zielobjekte
ausgewählt
und dem Benutzer zur Auswahl ausgegeben werden. Ähnlich einem Spracherkennungssystem
werden dabei verschiedene Möglichkeiten
und Schreibweisen eines klanglich ähnlichen Wortes aus der Zieldatenbank
ausgewählt
und ausgegeben. Das Verfahren berücksichtigt somit die Existenz
von Homophonen, was insbesondere bei Orts- und Straßennamen
wichtig ist. Ziel des Verfahrens der Ganzworteingabe ist es, die
Eingabe möglichst
gut zu identifizieren.
Alternativ dazu wird bei einer mechanischen oder
haptischen Eingabe von Zielen Zielobjekte mit einer bestimmten Anzahl
abweichender bzw. übereinstimmender
Buchstaben ausgewählt
und ausgegeben, so dass in einem bestimmten Abweichungsbereich aus
der Datenbank Zielobjekte ausgewählt werden,
die aufgrund der Anzahl an übereinstimmenden
Buchstaben als ähnlich
betrachtet werden. Ähnlich
sind zwei Wörter,
wenn sie bis auf wenige Schreibfehler gleich sind oder wenn sie ähnlich klingen
(Homophone). Die erste Alternative wird bei dem Buchstabieren als
Eingabeart zweckdienlich sein, während
die zweite Alternative bei der Ganzworteingabe Anwendung findet.
Eine Weiterbildung der Erfindung
sieht vor, dass die Zieleingabe mehrstufig unter Auswahl verschiedener
Kategorien erfolgt, denen Zielobjekte zugeordnet sind. Die Zieleingabe
kann somit durch die Eingabe von Namen mit bekannter Kategorie oder
eines kompletten Zieles ohne Angabe von Kategorien sprachlich oder
manuell erfolgen, wobei als Kategorien Länder, Ortsnamen, Straßennamen
oder markante Punkte vorgesehen sind. Als ein Beispiel für die Eingabe
einer Kreuzung mit Angabe von Kategorien könnten folgenden Schritte durchlaufen
werden:
- (1) Auswahl der Kategorie „Stadt"
- (2) Eingabe des Namens „Hildesheim"
- (3) Auswahl der Kategorie „Straßenname"
- (4) Eingabe des Namens „B1 "
- (5) Eingabe der Kategorie „Kreuzungseingabe"
- (6) Eingabe des Namens „Kennedydamm".
Bei der Eingabe eines Zieles ohne
Angabe von Kategorien gibt der Benutzer bei der Eingabe der Zielbeschreibung
nicht an, zu welchen Kategorien die von ihm eingegebenen Namen gehören. Die
Zuordnung der Informationen zu den einzelnen Kategorien erfolgt
durch das Navigationssystem. Ein Beispiel für eine solche Eingabe ist:
- (1) Eingabe des Namens „Hildesheim"
- (2) Eingabe des Namens „B1 "
- (3) Eingabe des Namens „Kenedidam".
Die Zielbeschreibung bei einer sprachlichen oder
manuellen Eingabe ohne Angabe von Kategorien umfasst die Namen „Hildesheim", „B1 " und „Kenedidam". Bei einem Vergleich
der drei Namen mit der Städteliste
in der Zieldatenbank wird nur zum Namen „Hildesheim" ein ähnlicher
bzw. identischer Eintrag gefunden. Das System würde die Hypothese aufstellen,
dass die Stadt „Hildesheim" der Zielort ist. Die
Hypothese würde
dadurch erhärtet,
dass in der Straßenliste
der Stadt Hildesheim sowohl zu „B1 " als auch zu „Kenedidam" ein ähnlicher Eintrag existiert („B1" bzw. „Kennedydamm").
Um einen möglichst schnellen Zugriff auf
die Zielobjekte in der Zieldatenbank zu haben, werden die Zielobjekte
unter Anwendung einer Zuordnungsfunktion einer Klasse zugeordnet,
in der einander ähnliche
Zielobjekte zusammengefasst werden. Wie aus den oben stehenden Ausführungen
zu entnehmen ist, sind Ähnlichkeiten
abhängig
von der Art der Eingabe oder der Kategorie. Es erfolgt eine anwenderspezifische
Zuordnung der Zielobjekte zu den jeweiligen Klassen, in der einander ähnliche
Zielobjekte zusammengefasst sind.
Das oben erläuterte Verfahren zur Eingabe von
Zielen kann dergestalt verallgemeinert werden, dass die Zielobjekte,
die nicht notwendigerweise geographische Angaben sein müssen, sondern
gesuchte Objekte einer Datenbank sein können, entsprechend strukturiert
werden, so dass sie leichter auffindbar sind. Dabei werden die Zielobjekte
unter Anwendung einer Zuordnungsfunktion einer Klasse zugeordnet,
in der bereits ähnliche
Zielobjekte zusammengefasst sind. Den Zielobjekten wird über die Zuordnungsfunktion
ein numerischer Wert zugeordnet, der die Ähnlichkeit zweier Zielobjekte
beschreibt. Auf diese Weise können
Daten derart strukturiert werden, dass eine Applikation in einem
Endgerät
aus einer Eingabe in möglichst
kurzer Zeit die Ergebnisobjekte zusammenstellen kann. Um die Funktionalität auch bei
sehr großen
Objektmengen gewährleisten
zu können,
wird eine Strukturierung beschrieben, mit deren Hilfe aus der zugrundeliegenden
Datenmenge eine sehr viel kleinere Teilmenge extrahiert und zur
Generierung der Funktionalität
bearbeitet werden kann. Die Systemreaktionszeit bei der Verwendung
der strukturierten Daten liegt unterhalb einer linearen Abhängigkeit
von dem zugrundeliegenden Datenvolumen.
Darüber hinaus erlaubt das beschriebene Verfahren
die Anwendung für
beliebige Objekte, z. B. Listen von Namen und strukturiert die Daten
nach der jeweiligen konkreten Interpretation des Begriffes „Ähnlichkeit". Die strukturieren
Daten werden dem System, z. B. einem Fahrerinformationssystem, direkt
im Speicher oder auf einem Datenträger zur Verfügung gestellt.
Dabei wird die gegebene Objektmenge
nach „Ähnlichkeit" in Teilmengen zergliedert.
Die Teilmengen werden „Klassen", und der Vorgang
wird „Klassifizierung" genannt. Die Objekte
einer Klasse sind sich „ähnlich". Dieser Vorgang
kann mehrfach durchgeführt
werden, das heißt,
dass eine Klasse wiederum aus Klassen bestehen kann.
Zunächst wird in dem Verfahren
für den
Begriff „Ähnlichkeit" eine abstrakte Definition
benötigt. Diese
Definition der Ähnlichkeit
von zwei Objekten kann für
verschiedene Anwendungen auf verschiedene Weisen interpretiert bzw.
festgelegt werden. Damit wird ein Rahmen geschaffen, der es erlaubt, verschiedene
Interpretationen mathematisch umzusetzen und damit für eine Datenstrukturierung
anwendbar zu machen. Je zwei Objekten der Grundgesamtheit an Zielobjekten
wird mittels einer Zuordnungsfunktion ein numerischer Wert zugeordnet,
der ihre Ähnlichkeit
beschreibt. Die Zielobjekte bestehen dabei aus Zeichen, die einem
gleichen Zeichensatz entstammen. Dieser Zeichensatz kann z. B. ASCII, Unicode
oder IPA sein, aber auch beliebige andere. Die Zuordnungsfunktion
wird in Abhängigkeit
von der gewünschten
intuitiven Interpretation des Begriffes „Ähnlichkeit" gewählt.
Um die abstrakte Definition der „Ähnlichkeit" anwendungsspezifisch zu interpretieren,
wird zunächst
die anwendungsspezifische, intuitive Ähnlichkeitsdefinition gewählt, anschließend wird eine
geeigneter Zuordnungsfunktion aufgesetzt.
Unter Verwendung der Zuordnungsfunktion werden
die Objekte klassifiziert, das heißt, in Klassen eingeteilt,
wobei der Klassifizierungsprozeß beendet wird,
wenn ein zuvor gewähltes
Optimalitätskriterium erfüllt ist.
Je nach Anwendung können
verschiedene Optimalitätskriterien
zur Bewertung der Klassifizierung definiert werden.
Bei einem Navigationssystem wird
zunächst die
Kategorie des Namens durch das System abgefragt. Der Benutzer gibt
einen Namen manuell oder akustisch Buchstabe für Buchstabe ein, wobei die bisher
eingegebene Buchstabenfolge von Anfang an für eine ähnlichkeitsbasierte Suche verwendet
wird. Nach jeder Eingabe eines Buchstabens wird dem Benutzer eine
Liste der Namen angezeigt, die der eingegebenen Buchstabenfolge
am ähnlichsten
sind. Je mehr Buchstaben eingegeben werden, desto stärker entspricht
die angezeigte Liste dem Ähnlichkeitsempfinden
des Benutzers.
Bei einer Kombination aus exakter
und ähnlichkeitsbasierter
Eingabe für
das Buchstabieren wird zunächst
die Kategorie des Namens durch das System abgefragt. Führt nach
der manuellen oder sprachlichen Eingabe einer Buchstabenfolge eine Suche
nach exakter Übereinstimmung
nicht zum Erfolg, so wird die eingegebene Buchstabenfolge als Startwert
für eine ähnlichkeitsbasierte
Eingabe verwendet. Dieses Verfahren ist insbesondere als Ergänzung und
Erweiterung zur Buchstabenausdünnung
mit ASF sinnvoll.
Alternativ wird bei einer ähnlichkeitsbasierten
Zieleingabe für
eine Ganzworteingabe zunächst die
Kategorie des Namens durch das System abgefragt. Der Benutzer spricht
dann die von ihm gesuchten Namen als ganzes Wort. Dem Benutzer wird
anschließend
die Liste der Namen angezeigt (komplett oder auszugsweise), wobei
die Namen absteigend nach Ähnlichkeit
zum eingegebenen Namen sortiert sind. Am Anfang der Liste stehen
die Namen, die der eingegebenen Buchstabenfolge bzw. dem vollständigen Wort
am ähnlichsten
sind. Aus den ausgegebenen Vorschlägen kann der Benutzer den zutreffenden Namen
auswählen.
Sofern keine Angabe von Kategorien
vorgesehen ist, kann eine ähnlichkeitsbasierte
Eingabe eines Ziels ohne Angabe von Kategorien auch für das Buchstabieren
oder für
die Ganzworteingabe verwendet werden. Die Zieleingabe kann auch über eine externe
Schnittstelle in das Navigationssystem importiert werden, wobei
die Zieleingabe auch unvollständig
sein darf. Das Navigationssystem nutzt die Methode der Ähnlichkeitssuche,
um aus der Zieldatenbank diejenigen Einträge zu finden, die der eingegebenen
Zielbeschreibung am ähnlichsten
sind. Nach der Eingabe oder dem Import der Zielbeschreibung ohne
Kategorieangabe wird nach dem ähnlichen
Ziel in der Zieldatenbank gesucht. Nach der Suche kann ein explizites
Suchergebnis vom Navigationssystem automatisch zur Weiterverarbeitung
verwendet werden, z. B. zur Zielführung.
Alternativ kann dem Benutzer eine
Liste verschiedener ähnlicher
Elemente der Zieldatenbank zur Auswahl, zur Weiterverarbeitung oder
zur Ablehnung angeboten werden, Wenn das ähnlichste Element eine Mindestähnlichkeit
zur Eingabe erfüllt, kann
das Suchergebnis automatisch zur Weiterverarbeitung verwendet werden,
anderenfalls kann das zweite Verfahren eingeleitet werden, bei dem
eine Auswahl zur Weiterverarbeitung oder Ablehnung angeboten wird.