DE19529330A1 - Navigationssystem - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Navigationssystem zum Suchen und Finden eines Weges zwischen einer Abfahrtsposition und einem Ziel, zur Erfassung der momentanen Position eines Fahrzeugs, und zur Mitteilung des Erfassungsergebnisses an einen Fahrer.

Wie in der japanischen Veröffentlichung Nr. 2-166600 eines offen gelegten Patents beschrieben wurde, erfaßt ein konventionelles Navigationssystem die momentane Position eines Fahrzeugs, welches mit dem Navigationssystem versehen ist, auf der Grundlage von Lage- oder Orientierungs- Erfassungssignalen und Entfernungserfassungssignalen, greift auf Kartendaten zu, die in einem Speichermedium wie beispielsweise einer CD-ROM oder dergleichen gespeichert sind, und stellt die Fahrzeugposition auf einer Karte, die den Nahbereich der erfaßten, momentanen Fahrzeugposition betrifft, überlagert so dar, daß dies auf einer Anzeigeeinheit angezeigt werden kann. Darüber hinaus soll das Navigationssystem den optimalen Weg durch eine Straßennetzwerkdatenbank auffinden, wenn ein gewünschter Ort oder ein Ziel eingegeben wird, und einen Fahrer gesteuert durch Sprache oder eine Anzeige oder dergleichen führen.

Durch Verwendung des konventionellen Navigationssystems kann daher der Fahrer einfach die momentane Position des Fahrzeugs jederzeit erkennen, selbst wenn er sich an einem ihm fremden oder unbekannten Ort befindet, und kann auf exakte Weise das Ziel über den optimalen Weg erreichen. Da der Fahrer keine Änderungen der Straße kennt, beispielsweise einen Kurvenabschnitt oder einen abknickenden Abschnitt, in der Richtung, in welcher sich das Fahrzeug bewegt, welche eine abrupte Lenkänderung erfordern, wenn sich das Fahrzeug an einem unbekannten Ort bewegt, erkennt der Fahrer derartige Straßenänderungen durch visuelle Überprüfung einer Karte, die auf der Anzeigeeinheit angezeigt wird. Allerdings tritt hierbei die Schwierigkeit auf, daß dann, wenn der Fahrer das Fahrzeug fährt, während er beim Fahren ständig die Anzeigeeinheit überprüft, die Aufmerksamkeit für die tatsächlich sich vor dem Fahrzeug befindende Straße verringert wird, und daher die Gefahr besteht, daß Unfälle auftreten.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Bereitstellung eines Navigationssystems, welches einen Abschnitt mitteilen kann, bei welchem sich die Ausrichtung einer Straße vor einem Fahrzeug abrupt ändert, um so die Fahrsicherheit zu erhöhen.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Navigationssystems, welches fehlerfrei eine Straße vor (in Fahrtrichtung) der momentanen Position eines Fahrzeugs aus einem Weg bestimmen kann, der zum Erreichen eines Ziels am geeignetsten ist.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Navigationssystems, welches Daten in bezug auf eine Straße vor einem Fahrzeug bei verringerter Speicherkapazität festhalten kann.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Navigationssystems, welches einfach einen Abschnitt feststellen kann, in welchem sich eine Straße vor einem Fahrzeug ändert.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Navigationssystems, welches exakt Straßenformen innerhalb eines Abschnitts feststellen kann, in welchem sich eine Straße vor einem Fahrzeug ändert.

Zum Erreichen der voranstehend geschilderten Ziele wird gemäß einer Zielrichtung der vorliegenden Erfindung ein Navigationssystem zur Verfügung gestellt, welches eine Betätigungseinheit zur Eingabe einer Abfahrtsposition eines Fahrzeugs aufweist, eine Einheit zur Erfassung der momentanen Position eines Fahrzeugs aus dem Ausmaß der Änderung der Lage oder Orientierung des Fahrzeuges und der Entfernung, die das Fahrzeug seit der Abfahrtsposition zurückgelegt hat, eine erste Speichereinheit zum Speichern von Kartendaten in bezug auf eine Straße, eine zweite Speichereinheit zum Lesen einer Straße, die vor der momentanen Fahrzeugposition liegt, die von der Fahrzeugpositionserfassungseinheit aus den Kartendaten erfaßt wird, und zum Speichern des Leseergebnisses, eine Einheit zur Erfassung eines Straßenänderungsabschnitts, in welchem sich die Orientierung der Straße stark ändert, aus den Vorwärtsstraßendaten, die in der zweiten Speichereinheit gespeichert sind, und zur Beurteilung, ob der Straßenänderungsabschnitt innerhalb eines Bereiches vorhanden ist, in welchem eine entsprechende Mitteilung erforderlich wird, und eine Mitteilungseinheit zum Mitteilen der momentanen Fahrzeugposition, die von der Fahrzeugpositionserfassungseinheit erfaßt wurde, und des Straßenänderungsabschnitts, in welchem eine Mitteilung durch die Straßenänderungserfassungseinheit für erforderlich gehalten wird.

Im Betrieb liest die zweite Speichereinheit eine Straße, die vor der momentanen Fahrzeugposition liegt, die von der Fahrzeugpositionserfassungseinheit aus Kartendaten erfaßt wird, auf der Grundlage der momentanen Fahrzeugpositionsdaten, und speichert sie als Daten. Die Straßenänderungserfassungseinheit erfaßt einen Straßenänderungsabschnitt aus den Vorwärtsstraßendaten, die in der zweiten Speichereinheit gespeichert sind, und beurteilt, ob innerhalb eines Bereiches, in welchem eine Mitteilung erforderlich ist, ein Straßenänderungsabschnitt vorhanden ist oder nicht. Daher kann die Mitteilungseinheit dem Fahrer einen Abschnitt mitteilen, in welchem sich eine Straße vor dem Fahrzeug ändert, wodurch die Fahrsicherheit verbessert wird.

Vorzugsweise wandelt die zweite Speichereinheit Daten in bezug auf eine Straße vor der momentanen Fahrzeugposition in eine Reihe oder Kette von Formzeichendaten um und speichert sie. Daher ist es möglich, die Daten in bezug auf die Straße vor dem Fahrzeug so zu speichern, daß hierfür eine niedrigere Speicherkapazität erforderlich ist.

Weiterhin stellt die Straßenänderungserfassungseinheit Krümmungen an mehreren Punkten der Straße in Vorwärtsrichtung aus den Vorwärtsstraßendaten fest, die durch Formzeichendaten repräsentiert werden, um einen Straßenänderungsabschnitt festzustellen. Jede Krümmung wird beispielsweise dadurch erhalten, daß drei Punkte P, Q und R eingestellt werden, die in dieser Reihenfolge in gleichmäßigen Abständen entlang den Vorwärtsstraßendaten angeordnet sind, die als Formzeichendatenkette dargestellt werden, und ein Winkel berechnet wird, der durch einen Vektor PQ und einen Vektor QR gebildet wird. Dies führt dazu, daß der Abschnitt einfach festgestellt werden kann, in welchem sich die Straße vor dem Fahrzeug ändert.

Besonders bevorzugt beurteilt die Straßenänderungserfassungseinheit, daß ein Straßenänderungsabschnitt festgestellt wurde, wenn eine der Krümmungen einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Alternativ hierzu kann die Straßenänderungserfassungseinheit einen Spitzenwert einer Krümmung bestimmen, einen Schwellenwert entsprechend dem festgestellten Spitzenwert einstellen, und dann feststellen, daß ein Straßenänderungsabschnitt festgestellt wurde, wenn die Krümmung den vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Daher kann der Straßenänderungsabschnitt exakt entsprechend der Form des Abschnitts erfaßt werden, in welchem sich die Straße vor dem Fahrzeug ändert.

Besonders bevorzugt berechnet die Straßenänderungserfassungseinheit einen Krümmungsradius unter Verwendung des Maximalwertes der Krümmungen, welche den erfaßten Straßenänderungsabschnitt betreffen. Alternativ hierzu kann die Straßenänderungserfassungseinheit einen Krümmungsradius unter Verwendung eines Mittelwertes der Krümmungen in bezug auf den erfaßten Straßenänderungsabschnitt berechnen. Daher kann das Ausmaß des Krümmungsradius mitgeteilt werden. Weiterhin wird der Straßenänderungsabschnitt einem Fahrer mittels Sprache oder mittels Bildschirmanzeige mitgeteilt, und es werden die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und der erfaßte Krümmungsradius des Straßenänderungsabschnitts berücksichtigt. Falls erforderlich, kann durch ein Fahrsteuer- oder -regelsystem eine Steuerung oder Regelung zur Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit vor Erreichen des Straßenänderungsabschnitts durchgeführt werden.

Gemäß bevorzugter Ausführungsformen weist die Betätigungseinheit eine Einheit oder einen Abschnitt zur Eingabe eines Ziels auf. Weiterhin ist eine Wegsucheinheit zum Suchen und Auffinden des optimalen Weges auf der Grundlage der eingegebenen Abfahrtsposition und des Ziels in dem Navigationssystem vorhanden. Die zweite Speichereinheit liest Wegdaten entsprechend einem Weg, der von der Wegsucheinheit aufgefunden wurde, aus der ersten Speichereinheit aus, auf der Grundlage der momentanen Fahrzeugposition, die von der Fahrzeugpositionserfassungseinheit festgestellt wird, und des aufgefundenen Weges, und speichert Daten in bezug auf eine Straße, die vor der momentanen Fahrzeugposition liegt. Daher kann eine Änderung der Straße vor dem Fahrzeug exakt erfaßt und angezeigt werden, was eine weitere Verbesserung der Fahrsicherheit ermöglicht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung hervorgehen. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des Aufbaus eines Navigationssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Flußdiagramm zur Beschreibung eines Betriebsablaufs zur Erfassung eines Straßenänderungsabschnitts vor einem Fahrzeug;

Fig. 3 Beispiele für Formzeichendaten, wobei Fig. 3(a) eine Ansicht zur Beschreibung einer Reihe von Kettenzeichen mit acht Richtungen ist, und Fig. 3(b) eine Tabelle zur Beschreibung des Ausmaßes von Änderungen von Kettenzeichen in den Richtungen X und Y ist;

Fig. 4 eine Ansicht zur Beschreibung von Vorwärtsstraßendaten, die in Form von Formzeichendaten dargestellt werden;

Fig. 5 eine Ansicht zur Beschreibung, wie eine Krümmung festgestellt wird;

Fig. 6(a) bis 6(c) Ansichten von Änderungen einer Krümmung entsprechend der Form einer Straße; und

Fig. 7 ein Blockschaltbild des Aufbaus eines Navigationssystems gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, welches den Aufbau eines Navigationssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In Fig. 1 ist eine Steuer- oder Betätigungseinheit 1 zur Einstellung der momentanen Position eines Fahrzeugs und zur Eingabe verschiedener Daten gezeigt, eine Fahrzeugpositionserfassungseinheit 2 zur Erfassung einer Fahrzeugposition in Übereinstimmung mit einem Entfernungssensor oder einem Lage- oder Orientierungssensor oder Kartendaten, wie nachstehend noch genauer beschrieben wird, eine Straßenänderungserfassungseinheit 3, ein Kartenspeichermedium 4, beispielsweise eine CD-ROM oder ein Magnetband, zum Speichern von Kartendaten, eine Vorwärtsstraßendatenspeichereinheit 5 zum Lesen von Daten in bezug auf eine Straße vor dem Fahrzeug aus den im Kartenspeichermedium 4 gespeicherten Kartendaten, zum Umwandeln der gelesenen Daten in Formzeichendaten und zu deren Speicherung, und eine Mitteilungseinheit 6 zum Mitteilen der momentanen Fahrzeugposition, die von der Fahrzeugpositionserfassungseinheit 2 erfaßt wurde, und einer Änderung der Straße, die vor dem Fahrzeug liegt, welche von der Straßenänderungserfassungseinheit 3 erhalten wird, an einen Fahrer in Form einer Sprachmitteilung, einer Anzeige oder dergleichen.

Nachstehend wird nunmehr der grundlegende Betriebsablauf bei der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Die Fahrzeugpositionserfassungseinheit 2 erfaßt die momentane Position eines Fahrzeugs unter Verwendung eines Koppel- Navigationsverfahrens unter Einsatz eines Entfernungssensors und eines Lage- oder Orientierungssensors, oder unter Verwendung der Koppelung, einer Kartenanpassung und eines GPS-Systems (GPS: global positioning system) in Kombination. Die Vorwärtsstraßendatenspeichereinheit 5 liest Daten in bezug auf die Straße vor der momentanen Fahrzeugposition aus dem Kartenspeichermedium 4 auf der Grundlage der momentanen Fahrzeugposition aus, die von der Fahrzeugpositionserfassungseinheit 2 festgestellt wird, wandelt die gelesenen Straßendaten in Formzeichendaten um, und speichert das Ergebnis der Umwandlung. Andererseits erfaßt die Straßenänderungserfassungseinheit 3 eine Änderung der Straße (beispielsweise einen gekrümmten Abschnitt oder einen Abzweigabschnitt, in welchem ein Fahrer eine abrupte Lenkbewegung durchführen muß) auf der Grundlage der Formzeichendaten, die in der Vorwärtsstraßendatenspeichereinheit 5 gespeichert sind. Die Mitteilungseinheit 6 teilt die Straßenänderung und die momentane Position des Fahrzeugs, die von der Straßenänderungserfassungseinheit 3 erfaßt werden, dem Fahrer mit, mittels Sprache, einer Anzeige oder dergleichen.

Nunmehr wird unter Bezugnahme auf ein in Fig. 2 gezeigtes Flußdiagramm ein Beispiel für ein Verfahren zur Erfassung einer Änderung der Straße unter Verwendung der Straßenänderungserfassungseinheit 3 beschrieben. Zuerst wird die momentane Position eines Fahrzeugs durch die Fahrzeugpositionserfassungseinheit 2 erfaßt (Schritt ST1) Ein derartiges Verfahren zur Erfassung der momentanen Position eines Fahrzeugs verwendet entweder einen GPS- Satelliten, wie beispielsweise in der japanischen Veröffentlichung Nr. 63-171377 eines offengelegten Patents beschrieben, oder ein Verfahren, welches in der japanischen Veröffentlichung Nr. 63-148115 eines offengelegten Patents beschrieben wurde, bei welchem die momentane Position eines Fahrzeugs über einen Entfernungssensor, einem Lage- oder Orientierungssensor und Kartendaten festgestellt wird. Bei diesem Verfahren ist die Funktion vorgesehen, daß die absolute Position des momentanen Fahrzeugortes erhalten wird, also dessen Breite und dessen Länge.

Die in Fig. 1 gezeigte Straßenänderungserfassungseinheit 3 erlangt Zugriff auf die Vorwärtsstraßendatenspeichereinheit 5, die in Fig. 1 gezeigt ist, und stellt auf der Grundlage der im Schritt ST1 erfaßten momentanen Fahrzeugposition fest, ob Daten in bezug auf eine Straße, die um zumindest eine vorbestimmte Entfernung (L1) weiter in Vorwärtsrichtung liegt als die momentane Fahrzeugposition, in der Vorwärtsstraßendatenspeichereinheit 5, die in Fig. 1 gezeigt ist, in Form von Formzeichendaten gespeichert wurde. Im einzelnen trifft normalerweise die Straßenänderungserfassungseinheit 3 eine Entscheidung, ob Daten in bezug auf eine vor dem Fahrzeug liegende Straße, die zumindest um die vorbestimmte Entfernung (L1) oder weiter von der Position des Fahrzeugs entfernt liegt, in Formzeichendaten in der Vorwärtsstraßendatenspeichereinheit 5 umgewandelt wurden, jedesmal dann, wenn die momentane Position des Fahrzeugs aktualisiert wird, also ob die Vorwärtsstraßendaten, die in die Formzeichendaten umgewandelt wurden, Daten in bezug auf eine Straße in Vorwärtsrichtung umfassen, die zumindest um die vorbestimmte Entfernung (L1) von der momentanen Position des Fahrzeugs entfernt ist (Schritt ST2).

Wenn die Entfernung zu einer Straße oder einem Abschnitt weiter in Vorwärtsrichtung als die momentane Position des Fahrzeugs, welche Vorwärtsstraßendaten entspricht (die in die Formzeichendaten umgewandelt wurden), und in der Vorwärtsstraßendatenspeichereinheit 5 von Fig. 5 gespeichert ist, kürzer ist als L1 (wenn die Antwort im Schritt ST2 gleich NEIN ist), dann führt die Straßenänderungserfassungseinheit 3 von Fig. 1 eine Anfrage bei der Vorwärtsstraßendatenspeichereinheit 5 in solcher Weise durch, daß die Vorwärtsstraßendatenspeichereinheit 5 Formzeichendaten in bezug auf eine Straße, die weiter in Vorwärtsrichtung liegt als zumindest eine konstante Entfernung (L2, wobei L1 < L2 ist), gegenüber der Fahrzeugposition, als Vorwärtsstraßendaten speichert. Die in Fig. 1 gezeigte Vorwärtsstraßendatenspeichereinheit 5 erlangt Zugriff auf das in Fig. 1 gezeigte Kartenspeichermedium 4 auf der Grundlage der durch die Fahrzeugpositionserfassungseinheit 2 erhaltenen, momentanen Fahrzeugposition, wandelt Vorwärtsstraßendaten in Formzeichendaten bis über L2 hinaus mit der momentanen Position des Fahrzeugs als Bezugsgröße um, und speichert sie.

Nunmehr wird angenommen, daß Kettenzeichen für acht Richtungen als Formzeichendaten verwendet werden, vorausgesetzt, daß eine in Fig. 3(a) gezeigte Längeneinheit gleich "1" ist, und dann werden Straßenformen in Form einer Reihe eindimensionaler Zeichen dargestellt, und das Ausmaß von Änderungen der Kettenzeichen in den Richtungen X und Y läßt sich einfach feststellen. Straßenformdaten werden so angesehen, daß sie in der Vorwärtsstraßendatenspeichereinheit 5 in Form einer Reihe von Kettenzeichen gespeichert wurden, entsprechend den Reihen eindimensionaler Zeichen, beispielsweise (7, 0, 7, 0, 7, 0, 7, 0, 7), wie in Fig. 3(b) gezeigt ist, zusammen mit Daten, welche eine Entsprechung zwischen Codezahlen und dem Ausmaß von Änderungen der Kettenzeichen in den Richtungen X und Y anzeigen. Fig. 4 zeigt Bilder von Straßenformen, die in Form einer Reihe von Kettenzeichen dargestellt werden (Schritt ST3).

Daraufhin greift die Straßenänderungserfassungseinheit 3 auf die Vorwärtsstraßendatenspeichereinheit 5 zu, um aus den Vorwärtsstraßendaten, die in Form der Kettenzeichen dargestellt werden, eine Krümmung zu berechnen (Schritt ST4).

Bei diesem Krümmungsberechnungsverfahren werden drei Punkte P, Q und R betrachtet, die jeweils um eine Entfernung L voneinander beabstandet entlang den Straßendaten angeordnet sind, und es wird ein Winkel θ (als "Krümmung" bezeichnet), der durch die Vektoren PQ und QR gebildet wird, wie beispielsweise in Fig. 5 gezeigt, ermittelt. Da die Längeneinheit jedes Kettenzeichens gleich "1" ist, kann die Entfernung L als L=1 × n dargestellt werden (wobei n die Anzahl an Kettenzeichen angibt).

Unter Verwendung von Fig. 5 wird ein Beispiel dafür beschrieben, wie der Winkel θ (die Krümmung) bestimmt werden kann, der durch die Vektoren PQ und QR gebildet wird, wenn N = 5 ist. Der Vektor zwischen den Punkten P und Q in Fig. 5 wird durch Kettenzeichen (0, 7, 0, 0, 7) dargestellt, und der Vektor zwischen den Punkten Q und R durch Kettenzeichen (0, 7, 7, 6, 6). Das Ausmaß der Änderung bei dem Kettenzeichen 0 in den Richtungen X und Y beträgt 1 bzw. 0, das Ausmaß der Änderungen des Kettenzeichens 7 in den Richtungen X und Y beträgt 1 bzw. 1, und das Ausmaß der Änderungen des Kettenzeichens 6 in den Richtungen X und Y beträgt 0 bzw. 1 (dies läßt sich deutlich aus der Tabelle von Fig. 3(b) ersehen, welche das Ausmaß der Änderungen der Kettenzeichen 0 bis 7 in den Richtungen X und Y angibt). Da das Ausmaß der Änderungen des Vektors PQ in den Richtungen X und Y durch 5 × 1 bzw. 2 × 1 gegeben ist (das Ausmaß der Änderung 2 des Vektors PQ in der Richtung Y in bezug auf das Ausmaß der Änderung 5 des Vektors PQ in der Richtung X), und da das Ausmaß der Änderung des Vektors QR in den Richtungen X und Y durch 3 × 1 bzw. 4 × 1 gegeben ist (das Ausmaß der Änderung 4 des Vektors QR in Richtung Y in bezug auf das Ausmaß der Änderung 3 des Vektors QR in der Richtung X), wird eine Lage oder Orientierung (x1) des Vektors PQ gleich 22 Grad, und wird die Lage (x2) des Vektors QR gleich 53 Grad, wenn die Lage eines Vektors so angegeben wird, daß die positive Richtung einer x-Achse zu 0 Grad festgelegt ist, und eine Lage oder Orientierung im Gegenuhrzeigersinn positiv gewählt ist. Die Krümmung θ zwischen P und R wird daher gleich x2- x1 = 31 Grad. Durch Bewegung derartiger Punkte P, Q und R entlang Formzeichendaten (Kettenzeichen) kann daher die Krümmung θ an jedem Punkt der Formzeichendaten bestimmt werden.

Daraufhin erfaßt die Straßenänderungserfassungseinheit 3 einen straßenänderungsabschnitt, also einen gekrümmten Abschnitt oder einen Verzweigungsabschnitt einer Straße, aus der fortschreitenden Änderung der Krümmung θ, die auf die voranstehend geschilderte Weise bestimmt wurde. Im Falle eines Abschnitts, der ein linearer Abschnitt ist, also keine Änderung der Straße aufweist, ist die Krümmung θ nahezu Null, wogegen sich die Krümmung einer Straße entsprechend einer konkaven Funktion ändert, wenn sich die Straße ändert.

Die Fig. 6(a) bis 6(c) zeigen jeweils Beispiele für Krümmungen, die durch das voranstehende Verfahren berechnet wurden, und sich entsprechend der Bewegung eines Fahrzeugs ändern, wobei ein linearer Abschnitt, ein Abzweigungsabschnitt bzw. ein gekrümmter Abschnitt einer Straße dargestellt sind. In den Zeichnungen ist auf der Abszisse die Position des Fahrzeugs in dem Straßenänderungsabschnitt aufgetragen, und auf der Ordinate die Krümmung. Fig. 6(a) zeigt eine Krümmungsänderung in einem linearen Abschnitt, Fig. 6(b) zeigt eine Krümmungsänderung in einem abzweigenden Abschnitt, und Fig. 6(c) zeigt eine Krümmungsänderung in einem gekrümmten Abschnitt. Wie in Fig. 6(a) gezeigt ist, bleibt die Krümmung nahezu Null, selbst wenn sich das Fahrzeug entlang dem linearen Abschnitt bewegt. Gemäß Fig. 6(b) nimmt die Krümmung plötzlich zu, wenn sich das Fahrzeug dem Abzweigeabschnitt nähert, wogegen die Krümmung plötzlich abnimmt, wenn sich das Fahrzeug von dem Abzweigabschnitt entfernt. Selbstverständlich tritt der Spitzenwert der Krümmung in der Nähe des Abzweigeabschnitts auf. Im Gegensatz hierzu nimmt bei Fig. 6(c) die Krümmung allmählich zu, wenn sich das Fahrzeug an den gekrümmten Abschnitt annähert, und die Krümmung erreicht einen Maximalwert in dem am stärksten gekrümmten Abschnitt. Dann nimmt die Krümmung allmählich ab, wenn sich das Fahrzeug weiter von dem gekrümmten Abschnitt entfernt. Je stärker der Abzweig- oder Abknickwinkel des Abzweigabschnitts zunimmt, und der Drehradius des gekrümmten Abschnitts abnimmt, desto größer wird der Spitzenwert der Krümmung θ in den Fig. 6(b) und 6(c). Je länger der Straßenänderungsabschnitt gewählt wird (je länger der gebogene Abschnitt und der gekrümmte Abschnitt sind), desto größer wird die Basis oder der Boden des konkaven Abschnitts.

Unter Verwendung der voranstehend geschilderten Eigenschaften der Krümmung, und durch Erfassung des konkaven Abschnitts, dessen Krümmung sich stark ändert, wird ein Straßenänderungsabschnitt erfaßt. Wenn im einzelnen die Krümmung θ eines Punktes auf der Straße in Vorwärtsrichtung größer wird als ein vorgegebener Wert (θs) im Verlauf der Berechnung der Krümmung entlang der Straße, so wird beurteilt oder festgelegt, daß der Straßenänderungsabschnitt (gebogener Abschnitt oder gekrümmter Abschnitt) an diesem Punkt beginnt. Wenn die Krümmung θ eines anderen Punktes kleiner wird als ein vorgegebener Wert (θe), nachdem der Straßenänderungsabschnitt begonnen hat, so wird festgelegt, daß der Straßenänderungsabschnitt an diesem anderen Punkt endet. Auf diese Weise wird der Straßenänderungsabschnitt auf der Grundlage des Erfassungsergebnisses bestimmt (Schritt ST5). Daraufhin berechnet die Straßenänderungserfassungseinheit 3 einen Krümmungsradius des erfaßten Straßenänderungsabschnitts. Der Krümmungsradius wird unter Verwendung des Maximalwertes der Krümmung des Straßenänderungsabschnitts berechnet, der im Schritt ST5 festgestellt wurde (Schritt ST6).

Daraufhin führt die Straßenänderungserfassungseinheit 3 eine Entscheidung durch, ob es einen im Schritt ST5 erfaßten Straßenänderungsabschnitt gibt, der innerhalb eines Bereiches liegt, in dem eine Mitteilung erforderlich ist. Die Straßenänderungserfassungseinheit 3 beurteilt, ob ein Straßenänderungsabschnitt innerhalb eines Nahbereiches existiert oder nicht, der eine Mitteilung erfordert, beispielsweise auf der Grundlage der momentanen Position des Fahrzeugs (Schritt ST7). Wenn im Schritt ST7 die Antwort JA ist, dann gibt die Straßenänderungserfassungseinheit 3 den entsprechenden Straßenänderungsabschnitt an, und fordert die Mitteilungseinheit 6 auf, den entsprechenden Straßenänderungsabschnitt mitzuteilen. Die Mitteilungseinheit 6 teilt dem Fahrer den Straßenänderungsabschnitt mit, der von der Straßenänderungserfassungseinheit 3 festgestellt wurde, beispielsweise in Form einer Sprachmitteilung, welche angibt "Kurve taucht auf" (Schritt ST8).

Fig. 7 ist ein Blockschaltbild, welches den Aufbau eines Navigationssystems gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In Fig. 7 werden gleiche Elemente wie in Fig. 1 durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet, und daher erfolgt keine erneute Beschreibung derartiger gemeinsamer Elemente. Wenn abzweigende Straßen in der Richtung vorhanden sind, in welcher sich das Fahrzeug bewegt, so ist es normalerweise unmöglich, eine von ihnen festzulegen. Allerdings besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit dafür, daß das Fahrzeug auf dem optimalen Weg fährt, der auf der Grundlage der Abfahrtsposition und des Ziels aufgefunden wurde, die durch die Betätigungseinheit eingegeben wurden.

Daher ist bei der vorliegenden Ausführungsform eine Wegsucheinheit 7 zum Suchen und Auffinden des optimalen Wegs vorgesehen. Weiterhin wird eine Karte von dem Kartenspeichermedium 4 geladen, auf der Grundlage eines von der Wegsucheinheit 7 aufgefundenen Weges und der momentanen Fahrzeugposition, die von der Fahrzeugpositionserfassungseinheit 2 festgestellt wird, und wird eine Entscheidung durchgeführt, ob ein Straßenänderungsabschnitt sich vor dem Fahrzeug befindet, durch Rückgriff auf die Karte. Daher ist es möglich, eine Änderung der Straße vor dem Fahrzeug genau zu erfassen und anzuzeigen.

Übrigens werden Schwellenwerte (θs und θe bei der voranstehend geschilderten Ausführungsform) zur Erfassung eines Straßenänderungsabschnitts als Festwerte eingestellt. Die Genauigkeit der Erfassung des Straßenänderungsabschnitts kann jedoch dadurch verbessert werden, daß ein Spitzenwert einer Krümmung θ bestimmt wird, und Schwellenwerte θs und θe (beispielsweise der Spitzenwert der Krümmung ± Δθ) als Schwellenwerte entsprechend der Form eines Straßenänderungsabschnitts eingestellt werden, die von dem Spitzenwert aus erwartet wird.

Weiterhin wird bei der voranstehend geschilderten Ausführungsform der Krümmungsradius unter Verwendung des Maximalwertes des Straßenänderungsabschnitts bestimmt. Allerdings kann als Krümmungsradius auch der Mittelwert der Krümmungen des Straßenänderungsabschnitts verwendet werden. Alternativ hierzu kann entweder die maximale Krümmung des Straßenänderungsabschnitts oder die mittlere Krümmung des Straßenänderungsabschnitts entsprechend der Form des Straßenänderungsabschnitts ausgewählt werden.

Bei der voranstehenden Ausführungsform werden die Kettenzeichen, die jeweils durch die Längeneinheit "1" mit einer Auflösung von 8 angegeben werden, als Formzeichendaten verwendet. Allerdings kann die Form einer Straße weiter in Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs dadurch naturgetreu wiedergegeben werden, und kann die Genauigkeit des Krümmungsradius dadurch verbessert werden, daß die Auflösung oder Längeneinheit "1" geändert wird.

Das Verfahren der Mitteilung jedes Straßenänderungsabschnitts ist nicht notwendigerweise auf das voranstehend geschilderte Verfahren beschränkt. Diese Mitteilung kann beispielsweise durch eine Anzeige oder mittels Sprache durchgeführt werden. Wenn die Krümmung θ eines Straßenänderungsabschnitts bestimmt wird, kann eine Unterscheidung zwischen Orientierungen (etwa einer Kurve nach rechts und einer Kurve nach links) des Straßenänderungsabschnitts dadurch getroffen werden, daß beispielsweise eine Änderung der Lage im Uhrzeigersinn bzw. eine Änderung der Lage im Gegenuhrzeigersinn durch "-" bzw. "+" bezeichnet werden. Daher kann die Bedeutung der ermittelten Ausrichtung des Straßenänderungsabschnitts und der festgestellte Krümmungsradius mitgeteilt werden. Wenn es gewünscht ist, die Bedeutung oder den Inhalt mittels Sprache mitzuteilen, so können Mitteilungen erfolgen wie beispielsweise "Kurve nach rechts taucht auf", "Scharfe Kurve taucht auf", usw. Andererseits wird im Falle einer Mitteilung durch eine Anzeige die Orientierung eines Straßenänderungsabschnitts deutlich auf dem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre (CRT) oder dergleichen angezeigt.

Bei der voranstehend geschilderten Ausführungsform wird eine leichte oder scharfe Kurve eines festgestellten Straßenänderungsabschnitts durch tatsächliche Berechnung des Krümmungsradius bestimmt. Da eine leichte bzw. scharfe Kurve des Straßenänderungsabschnitts auch aus den Längen L der Vektoren PQ und QR und den Werten θ für die Krümmung beurteilt werden können, können eine leichte Kurve und eine scharfe Kurve des Straßenänderungsabschnitts voneinander unterschieden werden, und dadurch mitgeteilt werden, daß in bezug auf die Beziehung zwischen L und θ mehrere Pegel eingestellt werden.

Wenn das Fahrzeug mit niedriger Geschwindigkeit fährt, oder beispielsweise auf einer Autobahn fährt, so hält es der Fahrer häufig nicht für erforderlich, daß ein Straßenänderungsabschnitt mitgeteilt wird. Daher kann auf der Grundlage eines Betriebssignals oder eines Fahrzeuggeschwindigkeitssignals, welches von der Betätigungseinheit 1 erzeugt wird, beurteilt werden, ob ein Straßenänderungsabschnitt mitgeteilt werden sollte, entsprechend dem Fahrzustand des Fahrzeugs.

Da die Entfernung zwischen der momentanen Position des Fahrzeugs und einem Straßenänderungsabschnitt einfach dadurch erhalten wird, daß Formzeichendaten untersucht werden, oder tatsächlich auf Kartendaten zugegriffen wird, kann der Zeitpunkt zum Mitteilen des Straßenänderungsabschnitts so gewählt werden, daß dies dann erfolgt, wenn beispielsweise die momentane Position des Fahrzeugs eine vorbestimmte Entfernung Xm vor dem Straßenänderungsabschnitt erreicht. Zur Einstellung der vorbestimmten Entfernung Xm vor dem Straßenänderungsabschnitt gibt es verschiedene Methoden. Beispielsweise kann ein fester Wert als diese Entfernung gewählt werden. Alternativ hierzu kann die Entfernung entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit, entsprechend einer leichten bzw. scharfen Kurve des Straßenänderungsabschnitts, entsprechend der Breite der Straße, usw. eingestellt werden.

Bei der voranstehenden Ausführungsform wird eine Art der Länge L als Länge (L bei der voranstehend geschilderten Ausführungsform) jedes der Vektoren PQ und QR verwendet, die eingestellt wird, wenn der Straßenänderungsabschnitt durch die Straßenänderungserfassungseinheit 3 bestimmt wird. Allerdings kann die optimale Länge L auch als Länge jedes Vektors entsprechend der Form des Straßenänderungsabschnitts eingestellt werden. Eine verhältnismäßig geringe Länge L ist nämlich dazu geeignet, bei einem sich plötzlich ändernden Straßenänderungsabschnitt verwendet zu werden, wogegen eine verhältnismäßig große Länge L für einen sich leicht ändernden Straßenänderungsabschnitt geeignet ist, und daher können mehrere Längen L in Abhängigkeit von einem Krümmungsradius eingestellt werden, den man zu erfassen wünscht.

Falls erforderlich, kann darüber hinaus eine Steuerung oder Regelung zur Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit beispielsweise vor einem Straßenänderungsabschnitt durch ein Fahrsteuer- oder -regelsystem durchgeführt werden, unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und des erfaßten Krümmungsradius des Straßenänderungsabschnitts, zusätzlich zur Mitteilung an den Fahrer durch Sprache oder durch eine Bildschirmanzeige.

Wie voranstehend erwähnt, kann die vorliegende Erfindung zahlreiche, vorteilhafte Auswirkungen zur Verfügung stellen, die nachstehend noch einmal zusammengefaßt werden.

Da ein Navigationssystem gemäß der vorliegenden Erfindung einen Straßenänderungsabschnitt, der in der Fahrzeugfahrrichtung vorhanden ist, vorher feststellt, und das Ergebnis der Erfassung dem Fahrer mitteilt, muß der Fahrer nicht so fahren, daß er ständig visuell eine Anzeigeeinheit überprüft, selbst wenn der Fahrer in einer ihm unbekannten Gegend fährt, so daß das Risiko verhindert wird, daß ein Unfall verursacht wird.

Da das Navigationssystem gemäß der vorliegenden Erfindung Straßendaten liest, die einem Weg entsprechen, der zur Erreichung des Ziels am geeignetsten ist, und von einer Wegsucheinheit bestimmt wurde, auf der Grundlage der momentanen Fahrzeugposition, die von einer Fahrzeugpositionserfassungseinheit festgestellt wird, und dem geeignetsten Weg, eine Straße, die vor der momentanen Position des Fahrzeugs vorhanden ist, als Daten speichert, einen Straßenänderungsabschnitt aus den Straßendaten bestimmt, und eine Entscheidung durchführt, ob der Straßenänderungsabschnitt in einem Bereich vorhanden ist oder nicht, in welchem eine Mitteilung erforderlich ist, kann eine Änderung der Straße vor dem Fahrzeug naturgetreu erfaßt und angezeigt werden, wodurch eine weitere Verbesserung der Fahrsicherheit ermöglicht wird.

Da das Navigationssystem Daten in bezug auf eine Straße vor der Position des Fahrzeugs in Formzeichendaten umwandelt und sie speichert, können die Straßendaten mit geringerer Speicherkapazität gespeichert werden.

Da das Navigationssystem eine Krümmung aus Vorwärtsstraßendaten bestimmt, die durch Formzeichendaten dargestellt werden, um einen Straßenänderungsabschnitt festzustellen, kann einfach ein Straßenänderungsabschnitt festgestellt werden, der vor einem Fahrzeug vorhanden ist.

Da das Navigationssystem mehrere Schwellenwerte zur Erfassung von Straßenänderungsabschnitten einstellt, und einen der Schwellenwerte entsprechend einer leichten Kurve oder einer scharfen Kurve jedes Straßenänderungsabschnitts auswählt, kann die Form eines Straßenänderungsabschnitts, der vor einem Fahrzeug vorhanden ist, exakt festgestellt werden.

Aus der voranstehenden Beschreibung der Erfindung wird deutlich, daß sich die Erfindung auch durch andere Ausführungsformen verwirklichen läßt, ohne vom Umfang und Wesen der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Der Gesamtumfang der Erfindung ergibt sich aus der Gesamtheit der vorliegenden Anmeldeunterlagen und soll von den beigefügten Patentansprüchen umfaßt sein.

Claims (16)

1. Navigationssystem zur Anbringung auf einem Fahrzeug, gekennzeichnet durch:
eine Betätigungseinrichtung zur Eingabe einer Abfahrtsposition des Fahrzeugs;
eine Einrichtung zur Erfassung einer momentanen Position des Fahrzeugs aus einem Ausmaß einer Änderung der Lage oder Orientierung des Fahrzeugs und einer Entfernung, die das Fahrzeug seit der Abfahrtsposition zurückgelegt hat;
eine erste Speichervorrichtung zum Speichern von Kartendaten in bezug auf Straßen;
eine zweite Speichervorrichtung zum Lesen einer vor der momentanen Position des Fahrzeugs vorhandenen Straße, die von der Fahrzeugpositionserfassungsvorrichtung erfaßt wird, aus den Kartendaten, und zum Speichern des Leseergebnisses;
eine Einrichtung zur Erfassung eines Straßenänderungsabschnitts, in welchem sich die Orientierung der Straße stark ändert, aus den Vorwärtsstraßendaten, die in der zweiten Speichervorrichtung gespeichert sind, und zur Beurteilung, ob der Straßenänderungsabschnitt innerhalb eines Bereiches vorhanden ist, in welchem eine Mitteilung erforderlich ist; und
eine Mitteilungseinrichtung zum Mitteilen der momentanen Fahrzeugposition, die von der Fahrzeugpositionserfassungseinrichtung erfaßt wurde, und des Straßenänderungsabschnitts, in welchem die Mitteilung für erforderlich gehalten wird, infolge der Beurteilung durch die Straßenänderungserfassungseinrichtung.

2. Navigationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung eine Einrichtung zur Eingabe eines Ziels aufweist, und das Navigationssystem weiter eine Wegsuchvorrichtung zum Auffinden eines optimalen Wegs auf der Grundlage der eingegebenen Abfahrtsposition des eingegebenen Ziels aufweist, wobei die zweite Speichervorrichtung Straßendaten entsprechend dem Weg, der von der Wegsuchvorrichtung aufgefunden wurde, aus der ersten Speichervorrichtung liest, auf der Grundlage der momentanen Fahrzeugposition, die von der Fahrzeugpositionserfassungseinrichtung erfaßt wird, und des aufgefundenen Weges, und eine Straße, die vor der momentanen Position des Fahrzeugs liegt, als Daten speichert.

3. Navigationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Speichervorrichtung die Daten in bezug auf die Straße vor der momentanen Position des Fahrzeugs in eine Kette von Formzeichendaten umwandelt und diese speichert.

4. Navigationssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Straßenänderungserfassungsvorrichtung Krümmungen an mehreren Punkten auf der Straße in Vorwärtsrichtung aus den Straßendaten bestimmt, die durch die Formzeichendatenkette dargestellt werden, um den Straßenänderungsabschnitt festzustellen.

5. Navigationssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Straßenänderungserfassungsvorrichtung feststellt, daß ein Straßenänderungsabschnitt ermittelt wurde, wenn eine der Krümmungen einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.

6. Navigationssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Straßenänderungserfassungsvorrichtung einen Spitzenwert einer Krümmung bestimmt, einen Schwellenwert entsprechend dem ermittelten Spitzenwert einstellt, und eine Erfassung des Straßenänderungsabschnitts feststellt, wenn die Krümmung den vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.

7. Navigationssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Straßenänderungserfassungseinrichtung eine Einrichtung zur Berechnung eines Krümmungsradius unter Verwendung des Maximalwertes der Krümmung in bezug auf den erfaßten Straßenänderungsabschnitt aufweist.

8. Navigationssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Straßenänderungserfassungs­ einrichtung eine Einrichtung zur Berechnung eines Krümmungsradius unter Verwendung eines Mittelwerts der Krümmungen in bezug auf den erfaßten Straßenänderungsabschnitt aufweist.

9. Navigationssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Straßenänderungserfassungseinrichtung drei Punkte P, Q und R einstellt, die in dieser Reihenfolge in regelmäßigen Abständen entlang der Vorwärtsstraßendaten angeordnet sind, die durch die Formzeichendatenkette dargestellt werden, einen Winkel, der durch einen Vektor PQ und einen Vektor QR gebildet wird, als eine Krümmung berechnet, und die Krümmungen an den mehreren Punkten durch aufeinander folgende Verschiebung der drei Punkte bestimmt.

10. Navigationssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Speichervorrichtung die Daten in bezug auf die Straße vor der momentanen Position des Fahrzeugs in eine Kette von Formzeichendaten umwandelt und diese speichert.

11. Navigationssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Straßenänderungserfassungseinrichtung Krümmungen an mehreren Punkten auf der Straße vor dem Fahrzeug aus den Straßendaten bestimmt, die durch die Formzeichendatenkette dargestellt werden, um einen Straßenänderungsabschnitt zu erfassen.

12. Navigationssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Straßenänderungserfassungs­ einrichtung feststellt, daß ein Straßenänderungsabschnitt erfaßt wurde, wenn eine der Krümmungen einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.

13. Navigationssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Straßenänderungserfassungseinrichtung einen Spitzenwert einer Krümmung bestimmt, einen Schwellenwert entsprechend dem festgestellten Spitzenwert einstellt, und beurteilt, daß der Straßenänderungsabschnitt erfaßt wurde, wenn die Krümmung den vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.

14. Navigationssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Straßenänderungserfassungs­ einrichtung eine Einrichtung zur Berechnung eines Krümmungsradius unter Verwendung eines Maximalwertes der Krümmungen in bezug auf den erfaßten Straßenänderungsabschnitt aufweist.

15. Navigationssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Straßenänderungserfassungs­ einrichtung eine Einrichtung zur Berechnung eines Krümmungsradius unter Verwendung eines Mittelwerts der Krümmungen in bezug auf den erfaßten Straßenänderungsabschnitt aufweist.

16. Navigationssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Straßenänderungserfassungs­ einrichtung drei Punkte P, Q und R einstellt, die in dieser Reihenfolge in gleichmäßigen Abständen entlang den Vorwärtsstraßendaten angeordnet sind, die durch die Formzeichendatenkette dargestellt werden, einen Winkel, der durch einen Vektor PQ und einen Vektor QR gebildet wird, als eine Krümmung berechnet, und die Krümmungen an den mehreren Punkten durch aufeinanderfolgende Verschiebung der drei Punkte bestimmt.