DE112017001917T5

DE112017001917T5 - Kartendaten-Erzeugungssystem und Verfahren zur Erzeugung von Kartendaten

Info

Publication number: DE112017001917T5
Application number: DE112017001917.6T
Authority: DE
Inventors: Masashi Watanabe; Katsuyuki Kamei; Hiroyuki Fujibayashi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-04-06
Filing date: 2017-01-06
Publication date: 2018-12-13
Also published as: JP6250240B1; WO2017175433A1; CN109074756B; JPWO2017175433A1; CN109074756A; US11002552B2; US20190063930A1

Abstract

Es wird eine Technologie angegeben, die in der Lage ist, einen Wert, wie etwa eine Steigung genau zu berechnen und zur Verbesserung der Kompressionsrate von Kartendaten beizutragen. Ein Datenkonverter (22) berechnet, basierend auf dreidimensionalen Positionsdaten einer Folge von Punkten, die eine Form einer Zielroute darstellen, einen Steigungsabtastwert an einem Abtastpunkt auf der Zielroute und einen Abstandsabtastwert von einem Referenzpunkt auf der Zielroute zum Abtastpunkt. Ein Näherungsteil (24) ermittelt für die Näherungsgleichung unbestimmte Elemente, die die Relation zwischen dem Steigungsabtastwert und dem Abstandsabtastwert darstellen. Das Näherungsteil (24) legt unbestimmte Elemente so fest, dass ein Bewertungsergebnis auf der Basis einer Fehler-Bewertungsgleichung für die Modellgleichung in einen zulässigen Bereich fällt. Die Fehler-Bewertungsgleichung enthält eine Steigungsfehler-Bewertungskomponente zur Bewertung eines Steigungsfehlers zwischen dem Steigungsabtastwert und einem Steigungsmodellwert, der mit der Modellgleichung berechnet wird, und enthält eine Höhenfehler-Bewertungskomponente zur Beurteilung eines Höhenfehlers zwischen einem Höhenmodellwert, der durch Integration des Steigungsmodellwertes gewonnen wird, und einem Höhenwert, der aus den dreidimensionalen Positionsdaten gewonnen wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Technologie zur Erzeugung von Kartendaten.
STAND DER TECHNIK
In den letzten Jahren hat man zunehmend ein mobiles Kartierungssystem (MMS) eingesetzt, das zugleich mit der Fahrt eines Vermessungsfahrzeuges dreidimensionale Punktgruppeninformationen, wie z.B. eine Straßenoberfläche und straßenseitige Ausrüstung, erfasst. Es ist zu beachten, dass ein Vermessungsfahrzeug mit Vermessungsfunktionen, wie etwa einem GPS-Gerät, einem Laserradar und einer Kamera ausgestattet ist.
Eine erfasste dreidimensionale Punktgruppeninformation hat ein sehr großes Datenvolumen, so dass ein Extrahieren nur der notwendigen Informationen erfolgt. So sind z.B. bei einer fahrzeuginternen Einrichtung dreidimensionale Positionen und dreidimensionale Formen, wie etwa eine Zentrumsposition einer Straße (im Folgenden auch „Straßenmittellinie“ genannt), eine Zentrumsposition jeder Fahrbahn auf einer Straße (im Folgenden auch „Fahrspurmittellinie“ genannt), eine Trennlinie und Verkehrszeichen sinnvoll. Daher werden solche Informationen extrahiert.
Allerdings können dreidimensionale Forminformationen, wie etwa die Straßenmittellinie ein großes Datenvolumen haben, was eine Technologie zur Komprimierung der dreidimensionalen Forminformationen erfordert. Als solche Technologie ist eine Technologie bekannt, bei der die dreidimensionale Forminformation durch eine Funktion ausgedrückt wird. Beispielsweise beschreibt das Patentdokument 1 eine Technologie, mit der dreidimensionale Punktgruppeninformationen mit Hilfe von Funktionen eines Bogens, einer Geraden und einer Übergangskurve ausgedrückt werden können. Der Kern der Technologie ist wie folgt.
Zunächst wird aus einem dreidimensionalen Reiseort ein ebener Reiseort, also ein Ort in einer horizontalen Ebene, erzeugt. Dann wird ein Kontrollpunkt jedes gekrümmten Teils im ebenen Reiseort erfasst. Der Kontrollpunkt ist ein Schnittpunkt zwischen zwei graden Teilen, die auf beiden Seiten des gebogenen Teils angeordnet sind. Danach wird eine Übergangskurve erkannt, die sich nahtlos mit dem Bogen verbindet und den graden Teil erfasst. Dabei wird der ebene Reiseort durch Funktionen der Geraden, des Bogens und der Übergangskurve beschrieben. Eine ähnliche Bearbeitung wird auch an einem vertikalen Reiseort durchgeführt, der ein Ort in einer vertikalen Ebene ist.
STAND DER TECHNIK
Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP 2010-266 306 A
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Mit der Erfindung zu lösende Probleme
Ein fahrzeuginternes Informationsgerät wird als häufige Verwendung von Steigungsdaten angesehen. Das Patentdokument 1 bezieht sich jedoch nicht auf Steigungsdaten. Da in dem Patentdokument 1 eine Funktion erzeugt wird, die einen vertikalen Reiseort darstellt, kann es möglich sein, Steigungsdaten aus der Funktion zu erhalten. Die Genauigkeit der Steigungsdaten o. dgl.. wird jedoch nicht berücksichtigt, wenn die Funktion des vertikalen Reiseortes erzeugt wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Technologie anzugeben, die in der Lage ist, einen Wert, wie etwa die Steigung genau zu berechnen und zur Verbesserung der Kompressionsrate von Kartendaten beizutragen.
Mittel zum Lösen der Probleme
Ein Kartendaten-Erzeugungssystem gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung besitzt einen Datenkonverter und ein Näherungsteil oder Approximationsteil. Der Datenkonverter berechnet, basierend auf dreidimensionalen Positionsdaten von Formgebungspunkten, die eine dreidimensionale Form einer Zielroute darstellen, einen Steigungsabtastwert, der die Steigung an einem Abtastpunkt auf der Zielroute anzeigt, und einen Abstandsabtastwert, der eine Entfernung von einem Referenzpunkt auf der Zielroute zum Abtastpunkt anzeigt.
Das Näherungsteil erzeugt eine Näherungsgleichung, die die Relation zwischen den Steigungsabtastwerten und den Abstandsabtastwerten darstellt, indem er unbestimmte Elemente einer für eine Näherungsgleichung vorbereiteten Modellgleichung ermittelt. Die Steigungsabtastwerte und die Abstandsabtastwerte werden an mehreren Abtastpunkten erhalten.
Im Einzelnen bestimmt das Näherungsteil die unbestimmten Elemente so, dass ein Fehlerbewertungsergebnis, das durch die Verwendung einer Fehler-Bewertungsgleichung, die für die Modellgleichung definiert ist, in einen zulässigen Bereich fällt. Hier enthält die Fehler-Bewertungsgleichung eine Steigungsfehler-Bewertungskomponente zur Gewichtung eines Steigungsfehlers zwischen dem Steigungsabtastwert und einem Steigungsmodellwert, der mit der Modellgleichung berechnet wird, und eine Höhenfehler-Bewertungskomponente zur Gewichtung eines Höhen-Fehlers zwischen einem Höhenmodellwert, der durch Integration des Steigungsmodellwertes und einem Höhenwert gewonnen wird, der aus den dreidimensionalen Positionsdaten der Zielroute gewonnen wird.
Effekt der Erfindung
Die Fehler-Bewertungsgleichung enthält gemäß dem oben genannten einen Aspekt eine Steigungsfehler-Bewertungskomponente und eine Höhenfehler-Bewertungskomponente. Eine erhaltene Näherungsgleichung ermöglicht daher nicht nur die genaue Berechnung eines Steigungswertes an einem beliebigen Punkt der Zielroute, sondern auch die präzise Berechnung eines Höhenwertes durch Integration des berechneten hochgenauen Steigungswertes. Darüber hinaus ermöglicht der Einsatz der Näherungsgleichung eine Reduzierung des Datenvolumens gegenüber der Speicherung von Steigungs- und Höhenwerten an einer Vielzahl von Standorten. Dies ermöglicht eine Erhöhung der Komprimierungsrate der Kartendaten.
Weitere Ziele, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung und der dazugehörigen Zeichnungen noch besser verständlich.
Figurenliste

1 ist ein Hardware-Konfigurationsdiagramm eines Kartendaten-Erzeugungssystems gemäß ersten bis dritten Ausführungsformen;
2 ist ein Funktionsblockschaltbild des Kartendaten-Erzeugungssystems gemäß den ersten bis dritten Ausführungsformen;
3 ist ein konzeptionelles Diagramm der Routenaufteilung;
4 ist ein konzeptionelles Diagramm der Routenaufteilung;
5 ist ein konzeptionelles Diagramm der Routenaufteilung;
6 ist ein konzeptionelles Diagramm der Routenaufteilung;
7 ist ein Flussdiagramm der Routenaufteilung;
8 ist ein Ablaufdiagramm des Kartendaten-Erzeugungssystems;
9 ist ein Ablaufdiagramm eines Näherungsteils und
10 ist ein Hardware-Konfigurationsdiagramm des Kartendaten-Erzeugungssystems gemäß gemeinsamen Modifikationen der ersten bis dritten Ausführungsformen.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsform 1
Konfiguration des Kartendaten-Erzeugungssystems
1 ist ein Hardware-Konfigurationsdiagramm eines Kartendaten-Erzeugungssystems 1 gemäß einer ersten Ausführungsform sowie gemäß später zu beschreibenden zweiten und dritten Ausführungsformen. Das Kartendaten-Erzeugungssystem 1 wird z.B. von einem Unternehmen verwendet, das Kartendaten erzeugt. Alternativ wird das Kartendaten-Erzeugungssystem 1 in ein Navigationssystem eingebaut, das in einem beweglichen Körper, z.B. einem Automobil, eingebaut ist.
Bei dem Beispiel gemäß 1 enthält das Kartendaten-Erzeugungssystem 1 einen Prozessor 11 und Speicher 12. Der Prozessor 11 und der Speicher 12 sind über einen Bus 13 verbunden. Der Speicher 12 besteht aus einem oder mehreren Speichern. Beispiele für den Speicher sind Halbleiterspeicher (wie z.B. Read Only Speicher (ROM), Random Access Speicher (RAM), wiederbeschreibbarer nichtflüchtiger Speicher) und ein Festplattengerät (HD). Der Speicher 12 kann sowohl einen Halbleiterspeicher als auch ein HD-Gerät enthalten.
Entsprechend der Konfiguration gemäß 1 führt der Prozessor ein im Speicher 12 gespeichertes Programm aus und implementiert damit verschiedene Funktionen, die später im Kartendaten-Erzeugungssystem 1 beschrieben werden. Das Kartendaten-Erzeugungssystem 1 wird also per Software realisiert.
2 ist ein Funktionsblockschaltbild des Kartendaten-Erzeugungssystems 1. Bei dem Beispiel gemäß 2 enthält das Kartendaten-Erzeugungssystem 1 einen dreidimensionalen Positionsdatenspeicher 21, einen Datenkonverter 22, einen Routenteiler 23, einen Näherungsteil 24 und einen Näherungsgleichung-Parameterspeicher 25. Der dreidimensionale Positionsdatenspeicher 21 und der Näherungsgleichung-Parameterspeicher 25 werden vom Speicher 12 realisiert.
Der dreidimensionale Positionsdatenspeicher 21 und der Näherungsgleichung-Parameterspeicher 25 können mit einem Speicher oder mit separaten Speichern realisiert werden. Wie oben erwähnt, führt der Prozessor ein Programm aus und implementiert dabei die Funktionen des Datenkonverters 22, des Routenteilers 23 und des Näherungsteils 24 mittels Software.
Dreidimensionaler Positionsdatenspeicher 21
Der dreidimensionale Positionsdatenspeicher 21 speichert Daten zur Identifikation einer dreidimensionalen Form einer zu bearbeitenden Route (nachfolgend Zielroute genannt). Die folgende Beschreibung zeigt ein Beispiel, in dem die Zielroute eine Straße ist. Die Zielroute muss jedoch nicht unbedingt eine Straße sein und kann z.B. eine von einem Benutzer auf einer Karte festgelegte Route sein.
Die dreidimensionale Form einer Straße kann durch aufeinanderfolgende Verbindungspunkte entlang der Straße mit graden Linien oder ähnlichem dargestellt werden. Die dreidimensionale Form einer Straße kann durch eine Reihe von Formgebungspunkten, d.h. eine Folge von Formgebungspunkten, dargestellt werden. Die Abfolge der Formgebungspunkte einer Straße ist z.B. eine Abfolge von Punkten, die eine Straßenmittellinie darstellen. Hier speichert der dreidimensionale Positionsdatenspeicher 21 dreidimensionale Positionsdaten einer Folge von Punkten, die eine Straßenmittellinie darstellen.
Eine Folge von Punkten einer Straßenmittellinie und dreidimensionale Positionsdaten jedes Punktes werden vorab mit einer bereits bekannten Technologie z.B. über ein mobiles Kartensystem (MMS) erfasst. Eine detaillierte Beschreibung einer Methode zur Datengenerierung einer Straßenmittellinie kann daher entfallen.
Es ist zu beachten, dass als eine Folge von Formgebungspunkten einer Straße auch eine andere Folge von Punkten (z.B. eine Folge von Punkten, die eine Fahrspurmittellinie, eine Schnittlinie oder einen Bewegungsort eines Vermessungsfahrzeuges für MMS darstellen) verwendet werden kann. Der dreidimensionale Positionsdatenspeicher 21 kann daher dreidimensionale Positionsdaten einer anderen Punktfolge speichern.
Die dreidimensionalen Positionsdaten bestehen aus einem Satz von drei Daten, nämlich Breitengrad, Längengrad und Höhe. In diesem Fall ist die Höhe typischerweise eine Elevation, d.h. eine Höhe bezogen auf einen mittleren Meeresspiegel. Die Höhe kann jedoch auch mit Bezug auf eine andere Ebene als den mittleren Meeresspiegel bestimmt werden.
Alternativ können die dreidimensionalen Positionsdaten aus einem Satz von drei Koordinatenwerten von X, Y und Z bestehen, wobei ein XYZ-Koordinatensystem ein orthogonales Koordinatensystem ist. Es ist zu beachten, dass das XYZ-Koordinatensystem so definiert wird, dass eine durch vorgegebene Breite, Länge und Höhe festgelegte Position als Ursprung und die Koordinatenachsen von X, Y und Z in vorgegebene Richtungen vom Ursprung gesetzt werden. Hier wird die Z-Achse in einer Gravitationsrichtung von dem Ursprung aus eingestellt, und in einem solchen Fall stellt ein Z-Koordinatenwert die Höhe dar.
Der dreidimensionale Positionsdatenspeicher 21 speichert -genauer gesagt - Daten mehrerer Routen und versorgt den Datenkonverter 22 mit Daten einer Zielroute, die vom Datenkonverter 22 unter den mehreren Routen angegeben wird.
Datenkonverter 22
Der Datenkonverter 22 erfasst aus dem dreidimensionalen Positionsdatenspeicher 21 dreidimensionale Positionsdaten einer Folge von Formgebungspunkten, die die dreidimensionale Form einer Zielroute darstellen. Die Zielroute wird z.B. durch die sequentielle Auswahl mehrerer Routen festgelegt. Alternativ kann eine Bedienungsperson die Zielroute angeben. Alternativ kann bei Einbindung des Kartendaten-Erzeugungssystems 1 in ein Navigationssystem eine Straße, auf der ein mit dem Navigationssystem ausgestattetes Fahrzeug fährt, als Zielroute eingestellt werden.
Es ist zu beachten, dass eine Straße, auf der sich ein Fahrzeug grade bewegt, durch die Erfassung einer aktuellen Position des Fahrzeugs mit einem GPS-Gerät o.ä. und die anschließende Erfassung der ermittelten aktuellen Position mit Kartendaten spezifiziert werden kann.
Aus den erfassten dreidimensionalen Positionsdaten berechnet der Datenkonverter 22 einen Steigungsabtastwert an einem Abtastpunkt auf der Zielroute. Weiterhin berechnet der Datenkonverter 22 auf der Basis der erfassten dreidimensionalen Positionsdaten auch einen Abstandsabtastwert, der eine Entfernung auf der Zielroute von einem Referenzpunkt zum Abtastpunkt angibt.
Die folgende Beschreibung zeigt ein Beispiel, bei dem der Bezugspunkt ein Formgebungspunkt ist, der sich an einem Ende in der Reihenfolge der Formgebungspunkte der Zielroute befindet. In diesem Fall kann der Referenzpunkt als Startpunkt und ein Formgebungspunkt am anderen Ende als Endpunkt bezeichnet werden. Es ist zu beachten, dass dann, wenn das Kartendaten-Erzeugungssystem 1 in ein Navigationssystem eingebunden ist, der Start- und der Endpunkt so eingestellt werden, dass eine Richtung vom Startpunkt zum Endpunkt einer Bewegungsrichtung entspricht. Die Einstellung des Referenzpunktes ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.
Weiterhin enthält eine Folge von Formgebungspunkten einer Zielroute eine Zahl N von Formgebungspunkten A, und ein vom Startpunkt aus gezählter n-ter Formgebungspunkt wird nachfolgend als A_n bezeichnet. Es ist zu beachten, dass N eine positive ganze Zahl und n eine ganze Zahl von 1 oder mehr und N oder weniger ist. In diesem Fall ist der Startpunkt A₁ und der Endpunkt A_N.
Der Abtastpunkt wird in einem Intervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Formgebungspunkten gesetzt. Das heißt, innerhalb eines Intervalls von einem Formgebungspunkt A_k bis zum nächsten Formgebungspunkt A_k+1 wird ein k-ter Abtastpunkt B_k gesetzt, der von der Seite des Startpunktes A₁ gezählt wird. Es ist zu beachten, dass k eine ganze Zahl von 1 oder mehr und N-1 oder weniger ist. Die Beschreibung zeigt ein Beispiel, bei dem der Abtastpunkt B_k als Zwischenpunkt zwischen den Formgebungspunkten A_k und A_k+1 gesetzt ist. In diesem Fall wird ein Abstandsabtastwert l_k, der eine Entfernung vom Startpunkt A₁ zum Abtastpunkt B_k angibt, mit Hilfe der Gleichung (1) unten berechnet.
[Gleichung 1] $l_{k} = \frac{d_{k + 1} + d_{k}}{2}$
Hier steht d_k für einen Abstand vom Startpunkt A₁ zum Formgebungspunkt A_k. Der Abstand d_k errechnet sich aus der Addition eines Abstandes zwischen zwei aufeinanderfolgenden Formgebungspunkten vom Startpunkt A₁ zum Formgebungspunkt A_k. Konkret wird der Abstand d_k mit Hilfe der Gleichung (2) unten berechnet, wobei d_i,i+1 einen Abstand zwischen den Formgebungspunkten A_i und A_i+1 darstellt.
[Gleichung 2] $d_{k} = \sum_{i=1}^{k - 1} d_{i,i + 1}$
Weiterhin wird der Abstand d_i,i+1 zwischen den Formgebungspunkten A_i und A_i+1 mit Hilfe der Gleichung (3) unten berechnet, wobei (x_i, y_i, z_i) dreidimensionale Positionsdaten des Formgebungspunktes A_i im XYZ-Koordinatensystem darstellt.
[Gleichung 3] $d_{i,i+1} = \sqrt{{(x_{i} - x_{i+1})}^{2} + {(y_{i} - y_{i+1})}^{2} + {(z_{i} - z_{i+1})}^{2}}$
Es ist zu beachten, dass, auch dann, wenn dreidimensionale Positionsdaten des Formgebungspunktes A_i aus Breiten-, Längen- und Höhendaten bestehen, solche dreidimensionalen Positionsdaten durch ein bereits bekanntes Umrechnungsverfahren in dreidimensionale Positionsdaten (x_i, y_i, z_i) des XYZ-Koordinatensystems umgewandelt werden können.
Unterdessen wird ein Steigungsabtastwert s_k, der die Steigung am Abtastpunkt B_k anzeigt, mit Hilfe der Gleichung (4) unten berechnet. Es ist zu beachten, dass, z_k einen Höhenwert des Formgebungspunktes A_k darstellt.
[Gleichung 4] $s_{k} = \frac{z_{k+1} - z_{k}}{d_{k+1} - d_{k}}$
Gemäß der Gleichung (4) ist der Steigungsabtastwert s_k am Abtastpunkt B_k als mittlerer Steigungswert zwischen den Formgebungspunkten A_k und A_k+1 definiert. Es ist zu beachten, dass gemäß der Gleichung (1) wie oben, der Abtastpunkt B_k als Zwischenpunkt zwischen den Formgebungspunkten A_k und A_k+1 und der Abstandsabtastwert 1_k am Abtastpunkt B_k als Abstand vom Startpunkt A1 zum Zwischenpunkt zwischen den Formgebungspunkten A_k und A_k+1 definiert ist. Für den Abtastpunkt B_k, den Steigungsabtastwert s_k und den Abstandsabtastwert 1_k können jedoch auch andere Definitionen verwendet werden.
Im Folgenden können zweidimensionale Daten (1_k, s_k), die zusammen den Abstandsabtastwert 1_k und den Steigungsabtastwert s_k für einen Abtastpunkt B_k angeben, als Abtastpunktdaten DB_k bezeichnet werden. Siehe Gleichung (5) unten.
[Gleichung 5] ${DB}_{k} = (l_{k}, s_{k}) = (\frac{d_{k+1} {+d}_{k}}{2}, \frac{z_{k+1} {-z}_{k}}{d_{k+1} {-d}_{k}})$
Routenteiler 23
Der Routenteiler 23 erfasst vom Datenkonverter 22 Abtastpunktdaten DB₁ bis DB_N-1 an allen Abtastpunkte auf der Zielroute. Auf der Basis der Abtastpunktdaten DB₁ bis DB_N-1 teilt der Routenteiler 23 dann die Zielroute. Dabei werden eine Folge von Formgebungspunkten und eine Folge von Abtastpunkten geteilt.
3 bis 6 zeigen jeweils ein konzeptionelles Diagramm der Routenaufteilungsverarbeitung durch den Routenteiler 23. 3 bis 6 zeigen ein Koordinatensystem, wobei dessen horizontale Achse einen Abstand 1 vom Startpunkt A₁ und die vertikale Achse eine Steigung s darstellt, in dem die Abtastpunktdaten DB₁ bis DB_N-1 mit schwarzen Punkten dargestellt sind. Weiterhin ist 7 ein Flussdiagramm der Routenaufteilung.
Zunächst wird, wie in 3 dargestellt, die gesamte Zielroute als Kandidat für die Aufteilung festgelegt (siehe Schritt ST11 gemäß 7), und die Abtastpunkte B, die sich an beiden Enden der Kandidatenroute für die Aufteilung befinden, werden mit einer graden Linie verbunden (siehe Schritt ST12). Es ist zu beachten, dass diese Gerade im Folgenden als provisorische Gerade bezeichnet wird.
Als nächstes wird geprüft, ob ein Abstand (Abstand entlang der vertikalen Achse) zwischen jedem der Abtastpunkte B, die in der zu teilenden Route enthalten sind, und der provisorischen Geraden kleiner als ein vorbestimmter Abstand ε ist (siehe Schritt ST13). Zum Beispiel ist ε = 0,05 Radiant. Wenn sich alle Abtastpunkte B, die in der zu teilenden Route enthalten sind, an Positionen befinden, die kleiner als der vorgegebene Abstand ε von der provisorischen Geraden sind, wird die Routenaufteilungsverarbeitung ST10 beendet.
Wenn dagegen Abtastpunkte gefunden werden, die sich bei dem oder weiter als der vorgegebene Abstand ε von der provisorischen Geraden befinden, wird ein Abtastpunkt B unter den gefundenen Abtastpunkten B, der am weitesten von der provisorischen Geraden entfernt ist, als Teilungspunkt gesetzt. Danach wird die aktuelle Kandidatenroute für die Aufteilung am Aufteilungspunkt geteilt, um dadurch zwei neue Kandidatenrouten für die Aufteilung festzulegen, und Schritt ST12 wird auf jeder der neuen Kandidatenrouten für die Aufteilung ausgeführt (siehe Schritt ST14 und 5). Es ist zu beachten, dass der Teilungspunkt zu den beiden neuen Kandidatenrouten für die Teilung gehört.
Gemäß der Routenaufteilungsverarbeitung ST10 wird eine Kandidatenroute für die Aufteilung geteilt, bis keine neuen Teilungspunkte mehr gefunden werden, und jede am Ende erhaltene Kandidatenroute für die Aufteilung wird als geteilte Route gesetzt (siehe 6).
Es ist zu beachten, dass in den Schritten ST13 und ST14 ein Teilungspunkt gesucht werden kann, indem ein Abtastpunkt B mit dem größten Abstand von der provisorischen Geraden extrahiert und dann mit dem vorgegebenen Abstand ε verglichen wird.
Bei der Teilung der Zielroute gibt der Routenteiler 23 Daten einer Folge von Abtastpunkten und einer Folge von Formgebungspunkten in der Einheit einer geteilten Route aus. Ist die Zielroute dagegen nicht geteilt, gibt der Routenteiler 23 Daten einer Folge von Abtastpunkten und einer Folge von Formgebungspunkten der gesamten Zielroute aus.
Der Routenteiler 23 wird später näher beschrieben.
Näherungsteil 24
Das Approximationsteil oder Näherungsteil 24 erfasst aus dem Routenteiler 23 die Daten einer Folge von Abtastpunkten und einer Folge von Formgebungspunkten. Das Näherungsteil 24 erzeugt dann auf der Basis der gewonnenen Daten eine Näherungsgleichung, die die Relation zwischen dem Steigungsabtastwert und dem Abstandsabtastwert darstellt.
Wenn hier die Zielroute durch den Routenteiler 23 geteilt wird, erzeugt das Näherungsteil 24 für jede geteilte Route eine Näherungsgleichung. Wird die Zielroute dagegen nicht durch den Routenteiler 23 geteilt, erzeugt das Näherungsteil 24 eine Näherungsgleichung für die gesamte Zielroute. Die gesamte Zielroute und jede geteilte Route werden im Folgenden als zu approximierendes Intervall bezeichnet. Das heißt, das Näherungsteil 24 erzeugt eine Näherungsgleichung für ein zu approximierendes Intervall.
Das Näherungsteil 24 ermittelt unbestimmte Elemente, die in einer Modellgleichung enthalten sind, die für eine Näherungsgleichung vorbereitet ist, so dass eine Näherungsgleichung erzeugt wird. Die Beschreibung ist ein Beispiel, in dem die Näherungsgleichung, die die Relation zwischen dem Steigungsabtastwert und dem Abstandsabtastwert darstellt, eine lineare Funktion ist. In diesem Fall wird eine Modellgleichung für eine Näherungsgleichung als Gleichung (6) ausgedrückt.
[Gleichung 6] $s = a l + b$
In der Gleichung (6) steht s für Steigung und 1 für eine Entfernung vom Startpunkt A₁ . Die Gleichung (6) enthält a und b als unbestimmte Elemente. Bei der Bestimmung von a und b wird die Gleichung (6) eindeutig bestimmt. Die ermittelte Gleichung ist die Näherungsgleichung.
Die Verarbeitung des Näherungsteils 24 basiert auf einem Konzept der Bestimmung unbestimmter Elemente, so dass ein Fehlerbewertungsergebnis, das durch die Verwendung einer Fehler-Bewertungsgleichung, die für die Modellgleichung (6) definiert ist, in einen zulässigen Bereich fällt. Zunächst wird eine Fehler-Bewertungsgleichung Q mit der Gleichung (7) definiert, und ΣΔs² und ΣΔz² in der Fehler-Bewertungsgleichung Q werden jeweils in den Gleichungen (8) und (9) definiert.
[Gleichung 7] $Q = \sum Δ s^{2} + w \sum Δ z^{2}$
[Gleichung 8] $\sum Δ s^{2} = {\sum_{k = b_{i}}^{b_{f}} ({a l}_{k} + b - s_{k})}^{2}$
[Gleichung 9] $\sum Δ z^{2} = {\sum_{{k=a}_{i}}^{a_{f}} (\frac{1}{2} {a d}_{k}^{2} + {b d}_{k} + z_{1} - z_{k})}^{2}$
ΣΔs² in der Gleichung (8) stellt die Summe der Quadrate eines Steigungsfehlers Δs dar. Gemäß der Gleichung (8) wird als Steigungsfehler Δs ein Fehler zwischen einem Steigungsabtastwert s_k an einem Abtastpunkt B_k und einem Steigungsmodellwert a1_k+b verwendet. Der Steigungsmodellwert a1_k+b ist ein Wert, der durch Ersetzen eines Abstandsabtastwertes 1_k am gleichen Abtastpunkt B_k in der Modellgleichung (6) berechnet wird. Es ist zu beachten, dass in der Gleichung (8), b_i und b_f die Zahlen der Abtastpunkte B an beiden Enden des zu approximierenden Intervalls darstellen. Zum Beispiel, wenn das zu approximierende Intervall die gesamte Zielroute ist, gilt b_i = 1 und b_f= N-1.
ΣΔz² in der Gleichung (9) basiert auf der Gleichung (10), die durch die Integration der Modellgleichung (6) erhalten wird. In der Gleichung (10) steht z für einen Höhenwert und z₁ für einen Höhenwert am Startpunkt A₁ . Es ist zu beachten, dass die Höhe durch die Integration der Steigung und umgekehrt die Steigung durch die Differenzierung der Höhe erhalten wird.
[Gleichung 10] $z= \frac{1}{2} {a l}^{2} + b l + z_{1}$
In Bezug auf die Gleichung (1) stellt Δz² in der Gleichung (9) die Summe der Quadrate eines Höhenfehlers Δz dar. Gemäß der Gleichung (9) wird ein Fehler zwischen einem Höhenwert z_k an einem Formgebungspunkt A_k und einem Höhenmodellwert ad_k ²/2+bd_k+z1 als Höhenfehler Δz verwendet. Der Höhenmodellwert ad_k ²/2+bd_k+z1 ist ein Wert, der durch Ersetzen eines Abstandes d_k zwischen dem gleichen Formgebungspunkt A_k und dem Startpunkt A₁ in der Modellgleichung (10) berechnet wird. Es ist zu beachten, dass in der Gleichung (9) a_i und a_f die Anzahl der Formgebungspunkte A an beiden Enden des zu approximierenden Intervalls darstellen. Zum Beispiel, wenn das zu approximierende Intervall die gesamte Zielroute ist, gilt a_i = 1 und a_f = N.
In der Fehler-Bewertungsgleichung Q der Gleichung (7) wird der Term ΣΔz² mit einem Gewichtungskoeffizienten w multipliziert. Wenn beispielsweise w = 1 ist, werden der Steigungsfehler und der Höhenfehler gleichermaßen gewichtet. Weiterhin kann bei w < 1 (z.B. w = 0,2) die Gewichtung so durchgeführt werden, dass der Steigungsfehler reduziert wird. Umgekehrt kann bei w > 1 die Gewichtung so durchgeführt werden, dass der Höhenfehler reduziert wird. Wenn der Benutzer beispielsweise den Wert des Gewichtungskoeffizienten w ändern darf, kann er die Fehlerauswertung anpassen. Der Wert des Gewichtungskoeffizienten w kann dagegen ein unveränderlicher Festwert sein.
Es ist zu beachten, dass der Gewichtungskoeffizient w auch nicht verwendet zu werden braucht. In diesem Fall wird die Fehler-Bewertungsgleichung Q ausschließlich durch die Gleichung (11) ausgedrückt.
[Gleichung 11] $Q = \sum Δ s^{2} + \sum Δ z^{2}$
In den Fehler-Bewertungsgleichungen Q der Gleichung (7) und der Gleichung (11), stellt hier ΣΔs² ein Beispiel einer Steigungsfehler-Bewertungskomponente dar, um an jedem der Abtastpunkte B einen Steigungsfehler zwischen einem Steigungsabtastwert und einem Steigungsmodellwert zu bewerten, der mit der Modellgleichung berechnet wird. Weiterhin stellt ΣΔz² ein Beispiel einer Höhenfehler-Bewertungskomponente dar, um an jedem der Formgebungspunkte A einen Höhenfehler zwischen einem Höhenmodellwert, der durch Integration eines Steigungsmodellwertes gewonnen wird, und einem Höhenwert, der aus den obigen dreidimensionalen Positionsdaten der Zielroute gewonnen wird, zu ermitteln. Das heißt, die Fehler-Bewertungsgleichungen Q der Gleichung (7) und der Gleichung (11) enthalten eine Steigungsfehler-Bewertungskomponente und eine Höhenfehler-Bewertungskomponente.
Weiterhin stellt w in der Fehler-Bewertungsgleichung Q der Gleichung (7) eine Gewichtungskomponente zur Anpassung des Einflusses der Steigungsfehler-Bewertungskomponente auf das Fehlerbewertungsergebnis und des Einflusses der Höhenfehler-Bewertungskomponente auf das Fehlerbewertungsergebnis dar. Das heißt, die Fehler-Bewertungsgleichung Q der Gleichung (7) enthält weiterhin eine solche Gewichtungskomponente wie oben.
Die Fehler-Bewertungsgleichung Q der Gleichung (7) ist übrigens eine Funktion mit a und b als Variablen. Genauer gesagt, Q ist eine quadratische Funktion bezüglich a, und auch eine quadratische Funktion bezüglich b. Weiterhin ist ein Koeffizient des Terms a² und der Term b² positiv. Daher ist bei a und b, die die Gleichung (12) erfüllen, der Wert von Q (d.h. das Fehlerbewertungsergebnis) minimal. Gleiches gilt für die Fehler-Bewertungsgleichung Q der Gleichung (11).
[Gleichung 12] $\begin{matrix} \frac{δ Q}{δ a} = 0 \\ \frac{δ Q}{δ b} = 0 \end{matrix}}$
Vor diesem Hintergrund wird dem Näherungsteil 24 vorab eine numerische Gleichung zur Bestimmung von a und b, die der Gleichung (12) genügt, zur Verfügung gestellt, und das Näherungsteil 24 berechnet a und b anhand der numerischen Gleichung. Damit werden die in der Modellgleichung (6) enthaltenen unbestimmten Elemente (d.h. a und b) bestimmt, so dass die Näherungsgleichung bestimmt wird.
Das Näherungsteil 24 speichert im Näherungsgleichung-Parameterspeicher 25 einen Näherungsgleichung-Parameter als Parameter zur Angabe einer Näherungsgleichung. Der Näherungsgleichung-Parameter wird z.B. anhand der ermittelten Details der unbestimmten Elemente (d.h. Werte von a und b im obigen Beispiel) der Modellgleichung und eines wirksamen Bereichs der Näherungsgleichung definiert. Alternativ kann der Näherungsgleichung-Parameter bei mehreren zu approximierenden Intervallen auf der Grundlage einer Gruppe von Daten mit zweidimensionalen Koordinaten an einem Schnittpunkt zwischen approximierten Geraden benachbarter Intervalle definiert werden. Es ist zu beachten, dass die Näherungsgleichung, d.h. der Näherungsgleichung-Parameter, einen Teil der Kartendaten definiert.
Hier stimmen die vom Näherungsteil 24 berechneten Werte von a und b möglicherweise nicht mit einem mathematisch berechneten genauen theoretischen Wert überein, z.B. aufgrund von signifikanten Größen in der Arithmetik. Aber auch wenn die Werte von a und b einen solchen Rechenfehler enthalten, gilt die erhaltene Näherungsgleichung als effektiv. Das heißt, der Nutzen der Näherungsgleichung wird durch die Bestimmung unbestimmter Elemente der Modellgleichung so gesichert, dass das durch die Verwendung der Fehler-Bewertungsgleichung Q erhaltene Fehlerbewertungsergebnis in einen zulässigen Bereich fällt (ein Bereich, der als im Wesentlichen minimaler Wert angesehen werden kann).
Vorstehend ist ein Beispiel beschrieben, in dem die Näherungsgleichung eine lineare Funktion ist. Als Näherungsgleichung kann jedoch auch eine Funktion mit einer gekrümmten Linie, wie z.B. ein Bogen und eine quadratische Funktion, verwendet werden.
Wenn die Näherungsgleichung eine lineare Funktion ist, so ist eine ungefähre Linie, die durch die Näherungsgleichung repräsentiert wird, übrigens eine grade Linie. Deshalb wird bei der Routenaufteilung ST10 (siehe 7) eine provisorische Gerade verwendet, die die gleiche Form wie die ungefähre Linie hat. D.h. bei der Routenaufteilung wird die Zielroute durch eine provisorische Linie geteilt, die die gleiche Form wie die ungefähre Linie hat. In Anbetracht dessen kann die Verarbeitung der Routenaufteilung, wie folgt, verallgemeinert werden.
Die Routenaufteilungsverarbeitung ist die Verarbeitung der Aufteilung einer Zielroute in eine Vielzahl von aufgeteilten Routen, um eine vorgegebene Anforderung zu erfüllen. Insbesondere ist die vorgegebene Anforderung, dass bei allen in der geteilten Route enthaltenen Abtastpunkten ein Fehler zwischen einem vorläufigen Steigungsmodellwert (d.h. einem Steigungswert, der durch Ersetzen eines Abstandsabtastwertes in eine vorläufige Modellgleichung (später zu beschreiben) erhalten wird) und seinem entsprechenden Steigungsabtastwert (d.h. einem mit dem Abstandsabtastwert verbundenen Steigungsabtastwert, der in der vorläufigen Modellgleichung substituiert wird) in einen vorgegebenen Bereich fällt.
Es ist zu beachten, dass der vorgegebene Bereich bezüglich des Fehlers im obigen Beispiel ein Bereich kleiner als der vorgegebene Abstand ε ist. Hier ist die vorläufige Modellgleichung eine Gleichung, in der unbestimmte Elemente der Modellgleichung so eingestellt sind, dass der obige Fehler an den Abtastpunkte an beiden Enden der geteilten Route Null wird.
Arbeitsablauf
8 ist ein Ablaufdiagramm des Kartendaten-Erzeugungssystems 1. Der Datenkonverter 22 erfasst aus dem dreidimensionalen Positionsdatenspeicher 21 bei dem Arbeitsablauf ST20 gemäß 8 im Schritt ST21 dreidimensionale Positionsdaten einer Folge von Formgebungspunkten, die die dreidimensionale Form einer Zielroute darstellen. Anschließend berechnet der Datenkonverter 22 im Schritt ST22 aus den erfassten dreidimensionalen Positionsdaten einen Steigungsabtastwert und einen Abstandsabtastwert bei Abtastpunkten auf der Zielroute.
Als nächstes erfasst der Routenteiler 23 im Schritt ST23 die vom Datenkonverter 22 erzeugten Daten. Im Schritt ST24 teilt der Routenteiler 23 dann ggf. die Zielroute anhand der erfassten Daten. Als Ergebnis wird ein zu approximierendes Intervall definiert.
Als nächstes erfasst das Näherungsteil 24 im Schritt ST25 vom Routenteiler 23 Daten einer Folge von Abtastpunkten und einer Folge von Formgebungspunkten in der Einheit eines durch den Routenteiler 23 definierten Intervalls. Dann erzeugt das Näherungsteil 24 im Schritt ST26 auf der Basis der gewonnenen Daten eine Näherungsgleichung, die die Relation zwischen dem Steigungsabtastwert und dem Abstandsabtastwert darstellt. Im Schritt ST27 speichert das Näherungsteil 24 dann einen Näherungsgleichung-Parameter im Näherungsgleichung-Parameterspeicher 25.
Effekte
Gemäß dem Kartendaten-Erzeugungssystem 1 enthält die Fehler-Bewertungsgleichung Q (siehe Gleichung (7) und Gleichung (11)) die Steigungsfehler-Bewertungskomponente (siehe ΣΔs²) und die Höhenfehler-Bewertungskomponente (siehe ΣΔz²). Die erhaltene Näherungsgleichung ermöglicht daher nicht nur die genaue Berechnung eines Steigungswertes an einem beliebigen Punkt der Zielroute, sondern auch die präzise Berechnung eines Höhenwertes durch Integration des berechneten hochgenauen Steigungswertes.
Der Einsatz der Näherungsgleichung ermöglicht zudem eine Reduzierung des Datenvolumens gegenüber dem Fall, dass Daten von Steigungswerten und Höhenwerten an vielen Stellen gespeichert werden. Dadurch kann die Kompressionsrate der Kartendaten erhöht werden.
Weiterhin enthält die Fehler-Bewertungsgleichung Q der Gleichung (7) den Gewichtungskoeffizienten w. Daher kann der Einfluss der Steigungsfehler-Bewertungskomponente und der Höhenfehler-Bewertungskomponente auf das Fehlerbewertungsergebnis angepasst werden.
Ausführungsform 2
Die Steigungsdaten werden z.B. zur frühzeitigen Abschätzung der regenerativen elektrischen Leistung in einem Elektrofahrzeug und einem Hybridfahrzeug verwendet. Wenn die Menge der regenerativen elektrischen Leistung im Voraus verstanden wird, kann eine mögliche Fahrstrecke genau berechnet werden. Darüber hinaus kann durch die Bestimmung der mit Benzin zu fahrenden Intervalle und der mit elektrischer Energie zu fahrenden Intervalle bestimmt werden, wie das effizienteste Fahrverhalten erreicht werden kann.
Regenerative elektrische Energie wird nur dann erzeugt, wenn ein Bremsvorgang mit einer bestimmten Intensität durchgeführt wird. So wird die Schätzung der regenerativen elektrischen Leistung für ein Intervall mit einer solchen Abwärtsneigung durchgeführt, die größer ist als ein bestimmter Referenz-Steilheitswert. Daher ist eine Näherungsgleichung zur Berechnung eines Steigungswertes erforderlich, um in einem solchen Intervall eine hohe Rechengenauigkeit zu erreichen.
In Anbetracht dessen wird bei der zweiten Ausführungsform die Gleichung (13) unten als Fehler-Bewertungsgleichung Q verwendet. Es ist zu beachten, dass die Konfiguration und der Betrieb des Kartendaten-Erzeugungssystems 1 gemäß der zweiten Ausführungsform grundsätzlich denen der ersten Ausführungsform ähnlich sind.
[Gleichung 13] $Q= \sum_{k = b_{i}}^{b_{f}} {({a l}_{k} + b - s_{k})}^{2} \times F (s_{k})$
Insbesondere wird F(s) in der Gleichung (13) in der nachfolgenden Gleichung (14) definiert.
[Gleichung 14] $F (s) = {\begin{matrix} 5 & (If s < - 0.05) \\ 1 & (If s \geq - 0.05) \end{matrix}$
Gemäß der Gleichung (13) und der Gleichung (14) ist, wenn ein Steigungswert s kleiner als ein Bezugssteigungswert (-0,05 Radiant im Beispiel der Gleichung (14)) ist, die Gewichtung des Steigungsfehlers Δs (genauer gesagt, ein Quadratwert Δs² davon) relativ erhöht. Umgekehrt, wenn der Steigungswert s gleich oder größer als der Referenz-Steigungswert ist, wird die Gewichtung des Steigungsfehlers Δs relativ reduziert. Dabei wird auf dem Steigungsfehler Δs eine strenge Bewertung bei einer Abwärtsneigung vorgenommen, die größer ist als der Referenzneigungswert (genauer gesagt, ein absoluter Wert davon). Dadurch kann eine Näherungsgleichung erreicht werden, die in der Lage ist, die Abwärtsneigung exakt zu berechnen, die größer ist als der Wert der Referenzneigung.
Es ist zu beachten, dass die Definition von F(s) nicht auf das obige Beispiel beschränkt ist. Beispielsweise wird ein Wert für s in drei oder mehr Bereiche unterteilt und für jeden der Bereiche ein Wert von F(s) zugewiesen. In einem solchen Fall können die Werte von F(s) in allen Bereichen unterschiedlich sein, oder die Werte von F(s) können in einem Teil der Bereiche gleich sein. Das heißt, es können drei oder mehr Arten von Werten für F(s) vergeben werden.
Hier stellt der Term auf der rechten Seite der Gleichung (13) ein Beispiel für eine Steigungsfehler-Bewertungskomponente dar, um an jedem der Abtastpunkte B einen Steigungsfehler zwischen einem Steigungsabtastwert und einem Steigungsmodellwert zu bewerten, der mit der Modellgleichung berechnet wird. Weiterhin stellt F(s) ein Beispiel für eine Gewichtungskomponente zur Gewichtungsveränderung am Steigungsfehler gemäß Angaben zum Abtastpunkt B dar. Eine Gewichtungskomponente zur Änderung eines Gewichtungswertes, wie oben beschrieben, wird im Folgenden als aktive Gewichtungskomponente bezeichnet.
Das heißt, die Steigungsfehler-Bewertungskomponente der Gleichung (13) enthält eine aktive Gewichtungskomponente. Der Einsatz der aktiven Gewichtungskomponente ermöglicht die Erhöhung der Genauigkeit der Approximation an einem bestimmten Ort oder in einem bestimmten Intervall innerhalb der Zielroute.
Der Einsatz der Näherungsgleichung ermöglicht zudem eine Reduzierung des Datenvolumens gegenüber der Speicherung von Steigungswerten und Höhenwerten an einer Vielzahl von Orten. Dadurch kann die Kompressionsrate der Kartendaten erhöht werden.
Die Höhenfehler-Bewertungskomponente kann der Fehler-Bewertungsgleichung Q der Gleichung (13) hinzugefügt werden. Siehe Gleichung (15) unten. Es ist zu beachten, dass ΣΔz² in der Gleichung (15) in der bereits oben beschriebenen Gleichung (9) definiert ist.
[Gleichung 15] $Q= \sum_{k = b_{i}}^{b_{f}} {({a l}_{k} + b - s_{k})}^{2} \times F (s_{k}) + w \sum Δ z^{2}$
Anstelle von ΣΔz² in der Gleichung (15) darf ΣΔz² ähnlich wie in Gleichung (11) verwendet werden.
Enthält die Fehler-Bewertungsgleichung Q auch die Höhenfehler-Bewertungskomponente, so ergeben sich ähnliche Effekte wie bei der ersten Ausführungsform.
Die aktive Gewichtung kann übrigens auch auf die Routenteilung angewendet werden. Das heißt, der Routenteiler 23 ändert die Breite des obigen vorgegebenen Bereiches zur Bewertung des Fehlers zwischen einem vorläufigen Steigungsmodellwert und einem Steigungsabtastwert gemäß den Angaben zum Abtastpunkt B. Hier ist die Angabe zum Abtastpunkt B der Steigungsabtastwert. Konkret ist es nur notwendig, den Wert von ε, der die Breite des vorgegebenen Bereichs definiert, gemäß dem Steigungsabtastwert zu ändern. Alternativ kann ε mit einer aktiven Gewichtungskomponente multipliziert und die aktive Gewichtungskomponente geändert werden.
Zum Beispiel wird die Breite des oben angegebenen Bereichs auf 0,01 Radiant eingestellt, wenn der Steigungsabtastwert s_k kleiner als -0,05 Radiant ist, und die Breite des oben angegebenen Bereichs auf 0,03 Radiant, wenn der Steigungsabtastwert s_k gleich -0,05 Radiant oder mehr ist. Dadurch können Intervalle mit einer Abwärtsneigung, die größer ist als ein Referenz-Steilheitswert (hier 0,05 Radiant), fein geteilt und relativ verkürzte Intervalle angenähert werden. Für solche kurzen Intervalle können hochpräzise Näherungsgleichungen erzielt werden. Im Gegensatz dazu werden andere Intervalle grob geteilt, was die Anzahl der zu approximierenden Intervalle relativ reduziert. Dadurch wird die Anzahl der Näherungsgleichungen, d.h. das Datenvolumen des Näherungsgleichung-Parameters, reduziert und die Kompressionsrate der Kartendaten erhöht.
Ausführungsform 3
Die Steigungsdaten werden z.B. zur Abschätzung der aktuellen Position eines Fahrzeuges (im Folgenden auch als Fahrzeugposition bezeichnet) verwendet. Konkret kann die Position des betroffenen Fahrzeugs auf einer Karte durch Vergleich der Steigung einer Straße (die in den Kartendaten enthalten ist) und der Neigung des betroffenen Fahrzeugs (die durch einen Neigungssensor oder ähnliches gemessen wird) bestimmt werden. In diesem Fall kann die betroffene Fahrzeugposition unter der Voraussetzung, dass der Steigungswert und der Neigungswert korrekt sind, genau angegeben werden.
Es ist zu beachten, dass bei Verwendung eines GPS-Gerätes, einer Kartenabgleichstechnologie (eine Technologie zur Korrektur der Fahrzeugposition auf der Grundlage einer allgemeinen Tatsache, dass ein Auto z.B. auf einer Straße fahren soll) usw., kann die Fahrzeugposition in vielen Fällen ohne Verwendung der Pistendaten genau geschätzt werden. Es ist jedoch schwierig, die Fahrzeugposition mit einem GPS-Gerät zu ermitteln, wenn der Zustand des GPS-Empfangs nicht gut ist (z.B. in einem Tunnel). Außerdem ist es schwierig, die Position des Fahrzeugs auf einer langen, graden Straße mit Hilfe der Kartenabgleichstechnologie in Fahrtrichtung zu korrigieren.
In einem Zustand, in dem ein GPS-Gerät und eine Kartenabgleichstechnologie nicht verfügbar sind, ist daher eine Technologie zur Schätzung der Fahrzeugposition anhand der Neigungsdaten sinnvoll.
Im Hinblick darauf wird bei der dritten Ausführungsform die Gleichung (16) als Fehler-Bewertungsgleichung Q verwendet. Es ist zu beachten, dass die Konfiguration und der Betrieb des Kartendaten-Erzeugungssystems 1 gemäß der dritten Ausführungsform grundsätzlich denen der ersten Ausführungsform ähnlich sind.
[Gleichung 16] $Q= \sum_{k = b_{i}}^{b_{f}} {({a l}_{k} + b - s_{k})}^{2} \times G_{k}$
Insbesondere ändert sich ein Wert von GK in der Gleichung (16) entsprechend der Zustandsinformation an einem Abtastpunkt BK. Es ist zu beachten, dass GK eine positive Zahl darstellt.
Die Zustandsinformationen am Abtastpunkt BK sind z.B. Informationen über den Zustand des GPS-Empfangs. Zum Beispiel wird GK = 1 gesetzt, wenn der Zustand des GPS-Empfangs gut ist, und GK = 5, wenn der Zustand des GPS-Empfangs nicht gut ist. Genauer gesagt, wenn es kein Hindernis im gesamten Bereich der Reichweite am Himmel in einem Höhenwinkel von 45° oder höher gibt, ist dies ein guter Zustand für den GPS-Empfang.
Im Gegensatz dazu wird ein Ort, wie etwa in einem Tunnel, an dem keine GPS-Funkwellen ankommen, als nicht gut für den GPS-Empfang eingestuft. Bei diesen Beispielen kann aus verschiedenen in den Kartendaten enthaltenen Informationen (z.B. geographische Informationen und Informationen über Einrichtungen) ermittelt werden, ob der Zustand des GPS-Empfangs gut ist oder nicht.
Wenn gemäß diesem Beispiel der Zustand des GPS-Empfangs am Abtastpunkt B_k nicht gut ist, d.h. wenn die Technologie der Schätzung der Fahrzeugposition anhand der Steigungsdaten am Abtastpunkt B_k nützlich ist, wird G_K als relativ großer Wert eingestellt. Damit erfolgt beim Steigungsfehler Δs eine strenge Bewertung an einem Ort, an dem die Technik der Schätzung der Fahrzeugposition anhand der Pistendaten sinnvoll ist. Dadurch erhält man eine Näherungsgleichung, die in der Lage ist, einen Steigungswert genau zu berechnen.
Alternativ ist die Zustandsinformation am Abtastpunkt B_K z.B. die Information, ob der Zustand für den Einsatz der Kartenabgleichstechnologie geeignet ist. Zum Beispiel ist die Kartenabgleichstechnologie geeignet, um an einem Ort mit einer charakteristischen Straßenform und einem Ort mit Verkehrszeichen eingesetzt zu werden. Im Gegensatz dazu ist z.B. die Kartenabgleichstechnologie auf einer langen, graden Straße ohne Verkehrszeichen o. dgl. nur schwer einsetzbar.
Wenn der Zustand am Abtastpunkt B_k nicht für den Einsatz der Kartenabgleichstechnologie geeignet ist, d.h. wenn die Technologie der Schätzung der Fahrzeugposition anhand der Steigungsdaten am Abtastpunkt B_k sinnvoll ist, wird G_K auf einen relativ großen Wert eingestellt. Damit erfolgt beim Steigungsfehler Δs eine strenge Bewertung an einem Ort, an dem die Technik der Schätzung der Fahrzeugposition anhand der Pistendaten sinnvoll ist. Dadurch erhält man eine Näherungsgleichung, die in der Lage ist, einen Steigungswert genau zu berechnen.
Es ist zu beachten, dass sich die Bestimmungsbedingungen des Zustandes des GPS-Empfangs nicht auf die obigen Beispiele beschränken. Die Verwendung einer Vielzahl von Bestimmungsbedingungen in Kombination ermöglicht eine genauere Bestimmung der Zustände des GPS-Empfangs. Außerdem kann der Zustand des GPS-Empfangs in drei oder mehr Ebenen aufgeteilt werden, und ein Wert von G_K kann entsprechend dem Pegel eingestellt werden. Mit anderen Worten, es können drei oder mehr Arten von Werten für G_K zugewiesen werden. Diese Änderungen gelten auch für die Feststellung, ob der Zustand für den Einsatz der Kartenabgleichstechnologie geeignet ist.
Hier stellt der Term auf der rechten Seite der Gleichung (16) ein Beispiel für eine Steigungsfehler-Bewertungskomponente dar, um an jedem der Abtastpunkte B einen Steigungsfehler zwischen einem Steigungsabtastwert und einem Steigungsmodellwert zu bewerten, der mit der Modellgleichung berechnet wird.
Weiterhin stellt G_k ein Beispiel für eine aktive Gewichtungskomponente zur Gewichtungsveränderung beim Steigungsfehler gemäß Angaben zum Abtastpunkt B_k dar, wobei die Angaben zum Abtastpunkt B Zustandsinformationen am Abtastpunkt B sind. Der Einsatz der aktiven Gewichtungskomponente ermöglicht die Erhöhung der Genauigkeit der Approximation an einem bestimmten Ort oder in einem bestimmten Intervall innerhalb der Zielroute.
Darüber hinaus ermöglicht der Einsatz der Näherungsgleichung eine Reduzierung des Datenvolumens gegenüber dem Fall, dass Daten von Steigungswerten und Höhenwerten an einer großen Anzahl von Orten gespeichert werden. Dadurch kann die Kompressionsrate der Kartendaten erhöht werden.
Die Höhenfehler-Bewertungskomponente kann der Fehler-Bewertungsgleichung Q der Gleichung (16) hinzugefügt werden, siehe Gleichung (17) unten. Es ist zu beachten, dass ΣΔz² in der Gleichung (17) in der bereits oben beschriebenen Gleichung (9) definiert ist.
[Gleichung 17] $Q= \sum_{k = b_{i}}^{b_{f}} {({a l}_{k} + b - s_{k})}^{2} \times G_{k} + w \sum Δ z^{2}$
Anstelle von ΣΔz² in der Gleichung (17) kann ΣΔz² ähnlich wie bei Gleichung (11) eingesetzt werden.
Enthält die Fehler-Bewertungsgleichung Q auch die Höhenfehler-Bewertungskomponente, so ergeben sich ähnliche Effekte wie bei der ersten Ausführungsform.
Hier ist gemäß der Technologie der Schätzung der Fahrzeugposition anhand der Steigungsdaten eine hochpräzise Schätzung unter einem Zustand schwierig, bei dem eine Änderung der Steigung kaum möglich ist. Das heißt, unter diesen Umständen besteht nur eine geringe Notwendigkeit, eine Näherungsgleichung zur Abschätzung der jeweiligen Fahrzeugposition zu verwenden. Daher darf das Näherungsteil 24 nur dann eine Näherungsgleichung erzeugen, wenn die Steigungsänderungsrate in einem näherungsweise zu bestimmenden Intervall gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist.
In einem solchen Fall wird der Arbeitsablauf des Näherungsteils 24 gemäß 8 in den Arbeitsablauf wie in 9 geändert. Das heißt, Schritt ST28 wird nach dem Schritt ST25 hinzugefügt, und das Näherungsteil 24 bestimmt im Schritt ST28, ob die Steigungsänderungsrate in einem zu approximierenden Intervall gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist.
Als Veränderungsrate der Steigung gilt z.B. ein Wert, der durch Division einer Verteilungsbreite von Steigungsabtastwerten in einem angenäherten Intervall durch die Länge des angenäherten Intervalls erhalten wird. Weiterhin wird als obiger vorgegebener Wert ein Wert eingestellt, der zur Realisierung der für die Schätzung der Fahrzeugposition erforderlichen Schätzgenauigkeit erforderlich ist.
Wenn die Steigungsänderungsrate gleich oder größer als ein vorgegebener Wert ist, erzeugt das Näherungsteil 24 eine Näherungsgleichung im Schritt ST26. Im Gegensatz dazu erzeugt das Näherungsteil 24 keine Näherungsgleichung für das zu approximierende Intervall, wenn die Steigungsänderung nicht gleich dem oder größer als der vorgegebene Wert ist.
Bei diesem Beispiel wird die Anzahl der Näherungsgleichungen reduziert, so dass die Datenmenge des Näherungsgleichung-Parameters reduziert wird. Dadurch wird die Kompressionsrate der Kartendaten erhöht.
Übrigens kann, ähnlich wie bei der zweiten Ausführungsform, die aktive Gewichtung auch auf die Streckeneinteilung angewendet werden. D.h. der Routenteiler 23 ändert die Breite des oben genannten vorgegebenen Bereiches zur Bewertung des Fehlers zwischen einem vorläufigen Steigungsmodellwert und einem Steigungsabtastwert gemäß den Angaben zum Abtastpunkt B. Hier sind die Angaben zum Abtastpunkt B Zustandsinformationen am Abtastpunkt B.
Insbesondere ist es nur notwendig, den Wert von ε im oben genannten Bereich, der die Breite des vorgegebenen Bereiches definiert, gemäß den Zustandsinformationen am Abtastpunkt B zu ändern. Alternativ kann ε mit einer aktiven Gewichtungskomponente multipliziert werden und die aktive Gewichtungskomponente verändert werden.
Zum Beispiel wird die Breite des oben angegebenen Bereichs auf 0,01 Radiant eingestellt, wenn der Zustand des GPS-Empfangs nicht gut ist, und die Breite des oben angegebenen Bereichs auf 0,03 Radiant, wenn der Zustand des GPS-Empfangs gut ist. Dadurch können Intervalle mit einem nicht guten Zustand des GPS-Empfangs fein verteilt und relativ kurze Intervalle angenähert werden. Für solche kurzen Intervalle können hochpräzise Näherungsgleichungen erzielt werden.
Im Gegensatz dazu werden Intervalle mit einem guten Zustand des GPS-Empfangs grob geteilt, so dass die Anzahl der zu approximierenden Intervalle relativ reduziert wird. Dadurch wird die Anzahl der Näherungsgleichungen, d.h. das Datenvolumen des Näherungsgleichung-Parameters, reduziert und die Kompressionsrate der Kartendaten erhöht.
Generelle Änderungen für die erste bis dritte Ausführungsform Das Kartendaten-Erzeugungssystem 1 kann ohne den Routenteiler 23 betrieben werden. Mit dem Routenteiler 23 können jedoch hochpräzise Näherungsgleichungen erzielt werden. Denn der Routenteiler 23 teilt in Anbetracht der Art der Näherungsgleichung (d.h. in Anbetracht der Form der ungefähren Linie) die Zielroute so, dass er keinen Abtastpunkt B enthält, der die Genauigkeit der Näherungsgleichung beeinträchtigen könnte.
Weiterhin werden in der ersten bis dritten Ausführungsform, basierend auf dem Hardware-Konfigurationsdiagramm gemäß 1, die Funktionen des Datenkonverters 22, des Routenteilers 23 und des Näherungsteils 24 mittels Software realisiert. Die Funktionen des Datenkonverters 22, des Routenteilers 23 und des Näherungsteils 24 können dagegen durch eine eigene Verarbeitungsschaltung, d.h. durch Hardware, realisiert werden.
10 ist ein Hardware-Konfigurationsdiagramm eines solchen Falles. Im Kartendaten-Erzeugungssystem 1 gemäß 10 ist eine Datenwandlerschaltung 32 eine Verarbeitungsschaltung, die die Funktion des Datenkonverters 22 implementiert. Ebenso ist eine Routenteilerschaltung 33 eine Verarbeitungsschaltung zur Realisierung der Funktion des Routenteilers 23 und eine Näherungsschaltung 34 eine Verarbeitungsschaltung zur Realisierung der Funktion des Näherungsteils 24.
Ein Speicher 36 speichert dreidimensionale Positionsdaten einer Folge von Formgebungspunkten und einen Näherungsgleichung-Parameter. Es ist zu beachten, dass diese Daten in separaten Speichern gespeichert werden können. Die Datenwandlerschaltung 32, die Routenteilerschaltung 33, die Näherungsschaltung 34 und der Speicher 36 sind über einen Bus 37 verbunden.
Hier werden entsprechend der Konfiguration gemäß 1 dreidimensionale Positionsdaten einer Folge von Formgebungspunkten und ein Näherungsgleichung-Parameter über den Bus 13 übertragen. Im Gegensatz dazu können eine oder beide dieser Daten auf einem Server in einem Netzwerk gespeichert werden. In diesem Fall greift der Prozessor 11 über eine Kommunikationsschaltung (nicht dargestellt) auf einen Server zu, der mit dem Bus 13 verbunden ist, und sendet und empfängt Daten. Weiterhin können der Datenkonverter 22, der Routenteiler 23 und das Näherungsteil 24 über ein Netzwerk verteilt werden. Diese Beispiele gelten auch für die Konfiguration gemäß 10.
Es ist zu beachten, dass bei der vorliegenden Erfindung jede der Ausführungsformen frei kombiniert und jede der Ausführungsformen im Rahmen der Erfindung entsprechend geändert werden kann oder dabei Merkmale weggelassen werden können..
Die vorliegende Erfindung ist ausführlich beschrieben, aber die obige Beschreibung ist in allen Aspekten nur illustrativ, und die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Es wird davon ausgegangen, dass zahlreiche nicht bebilderte Änderungen angenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
Bezugszeichenliste

1: Kartendaten-Erzeugungssystem,
22: Datenkonverter,
23: Routenteiler,
24: Näherungsteil,
A: Formgebungspunkt,
B: Abtastpunkt,
Q: Fehler-Bewertungsgleichung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2010266306 A [0006]

Claims

Kartendaten-Erzeugungssystem (1), das Folgendes aufweist: - einen Datenkonverter (22, 32), der basierend auf dreidimensionalen Positionsdaten von Formgebungspunkten (A₁ bis A_N), die eine dreidimensionale Form einer Zielroute darstellen, einen Steigungsabtastwert (s_k), der eine Steigung an einem Abtastpunkt (B_k) auf der Zielroute anzeigt, und einen Abstandsabtastwert (1_k), der eine Entfernung von einem Referenzpunkt (A₁) auf der Zielroute zum Abtastpunkt anzeigt, berechnet; und - ein Näherungsteil (24, 34), das eine Näherungsgleichung erzeugt, die eine Relation zwischen den Steigungsabtastwerten und den Abstandsabtastwerten darstellt, indem unbestimmte Elemente (a, b) bestimmt werden, die in einer Modellgleichung (s = al + b) enthalten sind, die für die Näherungsgleichung vorbereitet ist, wobei die Steigungsabtastwerte und die Abstandsabtastwerte an einer Vielzahl von Abtastpunkten erhalten werden, wobei das Näherungsteil die unbestimmten Elemente so bestimmt, dass ein Fehlerbewertungsergebnis, das durch Verwendung einer Fehler-Bewertungsgleichung (Q), die für die Modellgleichung definiert ist, innerhalb eines zulässigen Bereichs liegt, und wobei die Fehler-Bewertungsgleichung Folgendes beinhaltet: eine Steigungsfehler-Bewertungskomponente (ΣΔs², (Term auf der rechten Seite von Gleichung (13), Term auf der rechten Seite von Gleichung (16)) zur Bewertung eines Steigungsfehlers (Δs) zwischen dem Steigungsabtastwert (s_k) und einem Steigungsmodellwert (al_k+b), der mit der Modellgleichung berechnet wird; und eine Höhenfehler-Bewertungskomponente (ΣΔz²) zur Gewichtung eines Höhenfehlers (Δz) zwischen einem Höhenmodellwert (ad_k ²/2+bd_k+z₁) der durch Integration des Steigungsmodellwertes gewonnen wird, und einem Höhenwert (z_k), der aus den dreidimensionalen Positionsdaten der Zielroute gewonnen wird.
Kartendaten-Erzeugungssystem (1) nach Anspruch 1, das Folgendes aufweist: einen Routenteiler (23, 33), der die Zielroute in mehrere geteilte Routen unterteilt, um eine vorbestimmte Anforderung zu erfüllen, wobei die vorgegebene Anforderung eine Anforderung ist, dass bei allen in einer geteilten Route enthaltenen Abtastpunkten ein Fehler zwischen einem vorläufigen Steigungsmodellwert, der durch Ersetzen des Abstandsabtastwertes durch eine vorläufige Modellgleichung erhalten wird, und dem entsprechenden Steigungsabtastwert in einen vorgegebenen Bereich fällt (ε), wobei die vorläufige Modellgleichung eine Gleichung ist, bei der die unbestimmten Elemente der Modellgleichung so eingestellt sind, dass der Fehler an den Abtastpunkten an beiden Enden der geteilten Route Null wird, wobei dann, wenn die Zielroute durch den Routenteiler geteilt wird, das Näherungsteil die Näherungsgleichung für jede der mehreren geteilten Routen erzeugt und wobei dann, wenn die Zielroute nicht durch den Routenteiler geteilt wird, das Näherungsteil die Näherungsgleichung für die gesamte Zielroute generiert.
Kartendaten-Erzeugungssystem (1), das Folgendes aufweist: - einen Datenkonverter (22, 32), der basierend auf dreidimensionalen Positionsdaten von Formgebungspunkten (A₁ bis A_N), die eine dreidimensionale Form einer Zielroute darstellen, einen Steigungsabtastwert (s_k), der eine Steigung an einem Abtastpunkt (B_k) auf der Zielroute anzeigt, und einen Abstandsabtastwert (1_k), der eine Entfernung von einem Referenzpunkt (A₁) auf der Zielroute zum Abtastpunkt anzeigt, berechnet; und - ein Näherungsteil (24, 34), das eine Näherungsgleichung erzeugt, die eine Relation zwischen den Steigungsabtastwerten und den Abstandsabtastwerten darstellt, indem unbestimmte Elemente (a, b) bestimmt werden, die in einer Modellgleichung (s = al + b) enthalten sind, die für die Näherungsgleichung vorbereitet ist, wobei die Steigungsabtastwerte und die Abstandsabtastwerte an einer Vielzahl von Abtastpunkten erhalten werden, wobei das Näherungsteil die unbestimmten Elemente so bestimmt, dass ein Fehlerbewertungsergebnis, das durch Verwendung einer Fehler-Bewertungsgleichung (Q), die für die Modellgleichung definiert ist, innerhalb eines zulässigen Bereichs liegt, und wobei die Fehler-Bewertungsgleichung eine Steigungsfehler-Bewertungskomponente (Term auf der rechten Seite von Gleichung (13), Term auf der rechten Seite von Gleichung (16)) zur Bewertung eines Steigungsfehlers (Δs) zwischen dem Steigungsabtastwert (s_k) und einem Steigungsmodellwert (al_k+b) umfasst, der mit der Modellgleichung berechnet wird, und wobei die Steigungsfehler-Bewertungskomponente eine aktive Gewichtungskomponente (F(s), GK) zur Gewichtsänderung des Steigungsfehlers gemäß Angaben zum Abtastpunkt enthält.
Kartendaten-Erzeugungssystem (1) nach Anspruch 3, wobei die Information zum Abtastpunkt der Steigungsabtastwert am Abtastpunkt ist.
Kartendaten-Erzeugungssystem (1) nach Anspruch 3, wobei die Informationen über den Abtastpunkt Zustandsinformationen am Abtastpunkt sind.
Kartendaten-Erzeugungssystem (1) nach Anspruch 5, wobei das Näherungsteil die Näherungsgleichung nur dann erzeugt, wenn eine Steigungsänderung gleich oder größer als ein vorgegebener Wert ist.
Das Kartendaten-Erzeugungssystem (1) nach einer der Ansprüche 3 bis 6, wobei die Fehler-Bewertungsgleichung ferner eine Höhenfehler-Bewertungskomponente (ΣΔz²) aufweist, zur Bewertung eines Höhen-Fehlers (Δz) zwischen einem Höhenmodellwert (ad_k ²/2+bd_k+z₁), der durch Integration des Steigungsmodellwertes und einem Höhenwert (z_k), der aus den dreidimensionalen Positionsdaten der Zielroute gewonnen wird.
Kartendaten-Erzeugungssystem (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, das Folgendes aufweist: einen Routenteiler (23, 33), der die Zielroute in mehrere geteilte Routen unterteilt, um eine vorbestimmte Anforderung zu erfüllen, wobei die vorgegebene Anforderung eine Anforderung ist, dass bei allen in einer geteilten Route enthaltenen Abtastpunkten ein Fehler zwischen einem vorläufigen Steigungsmodellwert, der durch Ersetzen des Abstandsabtastwertes durch eine vorläufige Modellgleichung erhalten wird, und dem entsprechenden Steigungsabtastwert in einen vorgegebenen Bereich (ε) fällt, und wobei die vorläufige Modellgleichung eine Gleichung ist, bei der die unbestimmten Elemente der Modellgleichung so eingestellt sind, dass der Fehler an den Abtastpunkten an beiden Enden der geteilten Route Null wird, wobei dann, wenn die Zielroute durch den Routenteiler geteilt wird, das Näherungsteil die Näherungsgleichung für jede der mehreren geteilten Routen erzeugt und dann, wenn die Zielroute nicht durch den Routenteiler geteilt wird, das Näherungsteil die Näherungsgleichung für die gesamte Zielroute generiert.
Kartendaten-Erzeugungssystem (1) nach Anspruch 8, wobei der Routenteiler die Breite des vorgegebenen Bereichs entsprechend den Angaben zum Abtastpunkt verändert.
Kartendaten-Erzeugungssystem (1) nach Anspruch 1 oder 7, wobei die Fehler-Bewertungsgleichung weiterhin eine Gewichtungskomponente (w) zum Einstellen des Einflussanteils der Steigungsfehler-Bewertungskomponente und der Höhenfehler-Bewertungskomponente auf das Fehlerbewertungsergebnis umfasst.
Verfahren zum Erzeugen von Kartendaten (ST20), das folgende Schritte umfasst: (a) einen Schritt (ST22) zur Berechnung eines Steigungsabtastwertes (s_k), der eine Steigung an einem Abtastpunkt (B_k) auf der Zielroute anzeigt, basierend auf dreidimensionalen Positionsdaten von Formgebungspunkten (A₁ bis A_N), die eine dreidimensionale Form einer Zielroute darstellen, und eines Abstandsabtastwertes (1_k), der eine Entfernung von einem Bezugspunkt (A₁) auf der Zielroute zum Abtastpunkt anzeigt; und (b) einen Schritt (ST26) zum Erzeugen einer Näherungsgleichung, die eine Relation zwischen den Steigungsabtastwerten und den Abstandsabtastwerten darstellt, durch Bestimmen unbestimmter Elemente (a, b), die in einer Modellgleichung (s = al + b) enthalten sind, die für die Näherungsgleichung vorbereitet ist, wobei die Steigungsabtastwerte und die Abstandsabtastwerte an einer Vielzahl von Abtastpunkte erhalten werden, wobei im Schritt (b) die unbestimmten Elemente so bestimmt werden, dass ein Fehlerbewertungsergebnis, das durch Verwendung einer Fehler-Bewertungsgleichung (Q), die für die Modellgleichung definiert ist, in einen zulässigen Bereich fällt, und die Fehler-Bewertungsgleichung Folgendes aufweist: eine Steigungsfehler-Bewertungskomponente (Δs², Term auf der rechten Seite von Gleichung (13), Term auf der rechten Seite von Gleichung (16)) zur Bewertung eines Steigungsfehlers (Δs) zwischen dem Steigungsabtastwert (s_k) und einem Steigungsmodellwert (al_k+b), der mit der Modellgleichung berechnet wird; und eine Höhenfehler-Bewertungskomponente (ΣΔz²) zur Gewichtung eines Höhenfehlers (Δz) zwischen einem Höhenmodellwert (ad_k ²/2+bd_k+z₁), der durch Integration des Steigungsmodellwertes gewonnen wird, und einem Höhenwert (z_k), der aus den dreidimensionalen Positionsdaten der Zielroute gewonnen wird.
Verfahren zum Erzeugen von Kartendaten (ST20), das folgende Schritte umfasst: (a) einen Schritt (ST22) zur Berechnung eines Steigungsabtastwertes (s_k), der eine Steigung an einem Abtastpunkt (B_k) auf der Zielroute anzeigt, basierend auf dreidimensionalen Positionsdaten von Formgebungspunkten (A₁ bis A_N), die eine dreidimensionale Form einer Zielroute darstellen, und eines Abstandsabtastwertes (1_k), der eine Entfernung von einem Bezugspunkt (A₁) auf der Zielroute zum Abtastpunkt anzeigt; und (b) einen Schritt (ST26) zum Erzeugen einer Näherungsgleichung, die eine Relation zwischen den Steigungsabtastwerten und den Abstandsabtastwerten darstellt, durch Bestimmen unbestimmter Elemente (a, b), die in einer Modellgleichung (s = al + b) enthalten sind, die für die Näherungsgleichung vorbereitet ist, wobei die Steigungsabtastwerte und die Abstandsabtastwerte an einer Vielzahl von Abtastpunkte erhalten werden, wobei im Schritt (b) die unbestimmten Elemente so bestimmt werden, dass ein Fehlerbewertungsergebnis, das durch Verwendung einer Fehler-Bewertungsgleichung (Q), die für die Modellgleichung definiert ist, in einen zulässigen Bereich fällt, und wobei die Fehler-Bewertungsgleichung eine Steigungsfehler-Bewertungskomponente (Term auf der rechten Seite von Gleichung (13), Term auf der rechten Seite von Gleichung (16)) zur Bewertung eines Steigungsfehlers (Δs) zwischen dem Steigungsabtastwert (s_k) und einem Steigungsmodellwert (al_k+b) aufweist, die mit der Modellgleichung berechnet wird, und wobei die Steigungsfehler-Bewertungskomponente eine aktive Gewichtungskomponente (F(s), G_K) zur Gewichtungsänderung am Steigungsfehler gemäß Angaben zum Abtastpunkt enthält.