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Die
Erfindung betrifft ein Navigationssystem für ein Fahrzeug.
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Aus
der
DE 43 24 215 A1 ist
ein Sprach-Navigationssystem für
ein Fahrzeug bekannt, mit einer Vorrichtung zum Speichern einer
zum Erreichen eines Zielortes notwendigen Routeninformation, welche
auch eine Information über
eine Abzweigstelle enthält,
sowie mit einer Vorrichtung zum Erfassen einer augenblicklichen
Bewegungssituation des Fahrzeuges. Zur Routenberechnung dienen Ausgangssignale
von einem Geschwindigkeitssensor, einem GPS-Sensor, einem Azimuth-Sensor
einem Entfernungssensor und einem Steuerungssensor. Die Krümmung eines
Streckenverlaufs wird dabei nicht berechnet.
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Aus
der nächstliegenden
EP 0 487 280 A2 ist eine
Navigationsvorrichtung für
ein Kraftfahrzeug bekannt, welche eine Speichereinrichtung aufweist
zum Speichern von Straßenkartendaten,
wobei in diesen Straßenkartendaten
ein Straßenverlauf
jeweils in mehrere sich aneinanderreihende Straßenabschnitte unterschiedlicher
Länge je
nach Streckenverlauf entsprechend vorgegebener unterschiedlicher
Kennzeichnungsklassen (z. B. Straßenabschnitt geradlinig, in
Fahrtrichtung nach rechts oder nach links gekrümmt, schwach oder stark gekrümmt) segmentiert werden.
Dabei sind die vorgegebenen Kennzeichnungsklassen in einer Tabelle
unter Zuordnung grafischer Symbole vorab gespeichert. Ferner umfasst diese
bekannte Anzeigevorrichtung eine Fahrzeugpositions-Erfassungseinrichtung
zum Erfassen einer jeweiligen Position eines Fahrzeuges sowie der
Richtung und Geschwindigkeit der Bewegung des Fahrzeuges auf der
Grundlage der in der Speichereinrichtung gespeicherten Straßenkartendaten,
wobei zur Anzeige des Verlaufs eines jeweiligen Straßenabschnitts,
bezogen auf eine jeweils erfasste Fahrzeugposition, auf die entsprechende,
in der Tabelle abgespeicherte Kennzeichnungsklasse zugegriffen und das
jeweils zugeordnete grafische Symbol auf einem Bildschirm angezeigt
wird. Ferner umfasst diese bekannte Anzeigevorrichtung auch eine
Distanzerfassungseinrichtung, welche die jeweilige Distanz des Fahrzeuges
zu einem zur Anzeige vorgesehenen Punkt in dem vor dem Fahrzeug
liegenden Straßenverlauf
erfasst und die Anzeige unterdrückt,
falls die Distanz des Fahrzeuges von diesem Punkt noch größer ist
als ein vorgegebener Mindestabstand.
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Ähnlich verhält es sich
auch bei der Fahrtroutenvorgabe bei Kraftfahrzeugen nach der
DE 41 41 808 A1 .
Dort wird durch eine Navigationsvorrichtung in definierten Streckenabschnitten
eine Aussage über
die Bahnkurve geliefert, ohne dass eine Segmentierung in konstante
vorbestimmte Distanzwerte erfolgt.
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Ferner
offenbart die JP 2-166 600 A ein Navigationssystem mit Erfassung
der momentanen Position eines mit diesem System ausgerüsteten Fahrzeuges
auf der Grundlage von Positions-Erfassungssignalen und Entfernungs-Erfassungssignalen,
wobei auf Kartendaten zugegriffen wird, die in einem Speichermedium
wie beispielsweise einer CD-ROM oder dergleichen gespeichert sind.
Es wird die Fahrzeugposition auf einer Karte so dargestellt, 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 führen, gesteuert durch
Sprache oder eine Anzeige oder dergleichen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vergleichsweise einfach
gestaltetes Navigationssystem für
ein Fahrzeug zu schaffen, bei welchem die abschnittsweise erfolgende
Anzeige der vor dem Fahrzeug sich erstreckenden Fahrtstrecke weiter verbessert
ist, insbesondere dadurch, dass für den Fahrer des Fahrzeugs
starke Krümmungen
der vor ihm liegenden Fahrtstrecke rechtzeitig gut erkennbar werden,
so dass er die Fahrgeschwindigkeit entsprechend anpassen kann und
somit die Fahrsicherheit erhöht
wird.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe mit einem Navigationssystem gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst.
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Weiterbildungen
der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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In
bevorzugten Ausführungsformen
umfasst das erfindungsgemäße Navigationssystem
eine im folgenden auch als Betätigungseinheit
bezeichnete Eingabeeinrichtung zur Eingabe einer Abfahrtsposition
eines Fahrzeugs, eine im folgenden auch als Erfassungseinheit bezeichnete
Fahrzeugpositions-Erfassungseinrichtung zur Erfassung der momentanen Position
eines Fahrzeugs beispielsweise aus dem Maß der Änderung der Lage oder Orientierung
des Fahrzeuges und der Entfernung, die das Fahrzeug seit der Abfahrtsposition
zurückgelegt
hat, eine im folgenden auch als erste Speichereinheit bezeichnete
erste Speichereinrichtung zum Speichern von Daten einer Straßenkarte,
eine im folgenden auch als zweite Speichereinheit bezeichnete zweite
Speichereinrichtung zum Auslesen der Daten einer Straße, die
vor der momentanen Fahrzeugposition liegt und von der Fahrzeugpositions-Erfassungseinheit
aus den Kartendaten erfasst wird, und zum Speichern des Leseergebnisses,
eine im folgenden auch als Straßenänderungsabschnitts
bezeichnete Straßenrichtungsänderungs-Erfassungseinrichtung
zur Erfassung eines Straßenänderungsabschnitts,
in welchem sich die Orientierung der Straße ändert, aus den Vorwärtsstraßendaten,
d. h. aus Daten der vor dem Fahrzeug liegenden Straße, 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.
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Im
Betrieb liest die zweite Speichereinheit die Daten einer 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 Straßenänderungs-Erfassungseinheit
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.
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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.
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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.
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Vor
allem wird von der Straßenänderungserfassungseinheit
beurteilt, ob ein Straßenabschnitt
mit einer Richtungsänderung
festgestellt wurde, deren Krümmung
einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Alternativ hierzu
kann die Straßenänderungs-Erfassungseinheit
einen Spitzenwert einer Krümmung
bestimmen, einen Schwellenwert entsprechend dem festgestellten Spitzenwert
einstellen, und dann feststellen, dass ein Straßenabschnitt mit einer markanten
Richtungsänderung
erfasst 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.
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Vorzugsweise
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.
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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.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung werden nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen
näher erläutert, aus
welchen weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
hervorgehen.
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1 ein
Blockschaltbild zur Darstellung des Aufbaus eines Navigationssystems
gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 ein
Flussdiagramm zur Beschreibung eines Betriebsablaufs zur Erfassung
eines Straßenänderungsabschnitts
auf einer Strecke vor einem Fahrzeug;
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3 Beispiele für Formzeichendaten, wobei 3(a) eine Ansicht zur Beschreibung einer Reihe
von Zeichen in einer Zeichenkette mit acht Fahrtrichtungen ist,
und 3(b) eine Tabelle zur Beschreibung
des Ausmaßes
von Änderungen
von Zeichen der Zeichenkette in den Richtungen X und Y ist;
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4 ein
Diagramm zur Beschreibung von Vorwärtsstraßendaten, die in Form von Formzeichendaten
dargestellt werden;
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5 ein
Diagramm zur Beschreibung, wie eine Krümmung festgestellt wird;
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6(a) bis 6(c) Ansichten
von Änderungen
in der Darstellung einer Krümmung
entsprechend dem Verlauf einer Straße; und
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7 ein
Blockschaltbild des Aufbaus eines Navigationssystems gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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1 ist
ein Blockschaltbild, welches den Aufbau eines Navigationssystems
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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1 zeigt
eine im folgenden auch als eine Steuer- bzw. Betätigungseinheit bezeichnete
Eingabeeinrichtung 1 zur Eingabe von Daten einer momentanen
Ausgangsposition eines Fahrzeugs und zur Eingabe weiterer Daten
sowie eine im folgenden auch als Fahrzeugpositions-Erfassungseinheit
bezeichnete Fahrzeugpositions-Erfassungseinrichtung 2 zur
Erfassung einer Fahrzeugposition entsprechend den Daten eines Distanzsensors
oder eines Lage- oder Orientierungssensors oder entsprechend von
Kartendaten, wie nachstehend noch genauer beschrieben wird.
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Weiterhin
zeigt 1 eine im folgenden auch als Straßenänderungserfassungseinheit
bezeichnete Straßenrichtungsänderungs-Erfassungseinrichtung 3.
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1 zeigt
ferner eine im folgenden auch als Kartenspeichermedium bezeichnete
erste Speichereinrichtung 4, beispielsweise eine CD-ROM
oder ein Magnetband, zum Speichern von Straßenkartendaten und eine im
folgenden auch als Vorwärtsstraßendatenspeichereinheit
bezeichnete zweite Speichereinrichtung 5 zum Auslesen von
Daten einer vor dem Fahrzeug befindlichen Straße aus den im dem Kartenspeichermedium 4 gespeicherten
Straßenkartendaten,
zum Umwandeln der ausgelesenen Daten in Formzeichendaten und zur
Speicherung der zu Formzeichendaten konvertierten Daten. Schließlich zeigt 1 auch
noch 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 visuellen
Anzeige oder dergleichen.
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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.
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Nunmehr
wird unter Bezugnahme auf ein in 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 JP 63-171377 A beschrieben, oder ein Verfahren, welches in
der JP 63-148115 A beschrieben ist, 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.
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Die
in 1 gezeigte Straßenänderungserfassungseinheit 3 erlangt
Zugriff auf die Vorwärtsstraßendatenspeichereinheit 5,
die in 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 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).
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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 5 gespeichert
ist, kürzer
ist als L1 (wenn die Antwort im Schritt ST2 gleich NEIN ist), dann
führt die
Straßenänderungserfassungseinheit 3 von 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 1 gezeigte Vorwärtsstraßendatenspeichereinheit 5 erlangt
Zugriff auf das in 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.
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Nunmehr
wird angenommen, daß Kettenzeichen
für acht
Richtungen als Formzeichendaten verwendet werden, vorausgesetzt,
daß eine
in 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 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. 4 zeigt
Bilder von Straßenformen,
die in Form einer Reihe von Kettenzeichen dargestellt werden (Schritt
ST3).
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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).
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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 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).
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Unter
Verwendung von 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 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 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.
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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.
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Die 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. 6(a) zeigt
eine Krümmungsänderung
in einem linearen Abschnitt, 6(b) zeigt
eine Krümmungsänderung
in einem abzweigenden Abschnitt, und 6(c) zeigt
eine Krümmungsänderung
in einem gekrümmten
Abschnitt. Wie in 6(a) gezeigt ist, bleibt die
Krümmung
nahezu Null, selbst wenn sich das Fahrzeug entlang dem linearen
Abschnitt bewegt. Gemäß 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 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 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.
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Unter
Verwendung der voranstehend geschilderten Eigenschaften der Krümmung, und
durch Erfassung des konkaven Abschnitts, dessen Krümmung sich
stark ändert,
wird ein Straßenänderungssabschnitt
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.
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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).
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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).
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7 ist
ein Blockschaltbild, welches den Aufbau eines Navigationssystems
gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. In 7 werden
gleiche Elemente wie in 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
unmögich, 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 Beträtigungseinheit 1 erzeugt
wird, beurteilt werden, ob ein Straßenänderungsabschnitt mitgeteilt
werden sollte, entsprechend dem Fahrzustand des Fahrzeugs.
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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.
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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.
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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.
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Wie
voranstehend erwähnt,
kann die vorliegende Erfindung zahlreiche, vorteilhafte Auswirkungen
zur Verfügung
stellen, die nachstehend noch einmal zusammengefaßt werden.
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Da
ein Navigationssystem gemäß der vorliegenden
Erfindung einen Straßenänderungssabschnitt,
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.
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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.
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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.
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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.
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Da
das Navigationssystem mehrere Schwellenwerte zur Erfassung von Straßenänderungsabchnitten
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.