DE19544921A1 - Apparat und Verfahren für navigierende mobile Körper, die eine aus der Vogelperspektive angezeigte Straßenkart benutzen - Google Patents
Apparat und Verfahren für navigierende mobile Körper, die eine aus der Vogelperspektive angezeigte Straßenkart benutzenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf einen
Navigationsapparat und ein Verfahren, das anwendbar ist auf ein
Streckenführungssystem für ein automobiles Fahrzeug (mobilen
Körper), und bezieht sich besonders auf einen Apparat und Ver
fahren zur Streckenführung eines Fahrzeugs, das an einer gegen
wärtigen Position plaziert ist, zu einem Ziel, das das Fahrzeug
schließlich über eine optimale Reiseroute erreichen soll, wobei
eine aus der Vogelperspektive dargestellte Straßenkarte auf
einem Bildschirm angezeigt wird, die von einem Betrachter nähe
rungsweise dreidimensional betrachtet werden kann.
Eine am 11. Januar 1989 veröffentlichte europäische Patent
anmeldungsveröffentlichung Nr. 0 378 271 (die mit einer japa
nischen Patentanmeldungserstveröffentlichung Nr. 2-244188 kor
respondiert) und eine U.S. Patentanmeldung mit Seriennummer
08/362 647 (Anwaltszusammenfassung Nr. 305-461), die mit einer
europäischen Patentanmeldung Nr. 94120448.9 (eingereicht am 22.
Dezember 1994 und unter Nr. 0 660 290 am 28. Januar 1995 ver
öffentlicht) korrespondiert, und die mit einer koreanischen
Patentanmeldung Nr. 94-37227 (eingereicht am 27. Dezember 1994)
korrespondiert, die alle zuvor vorgeschlagenen Fahrzeugnaviga
tionsapparate und -verfahren beispielhaft veranschaulichen, in
denen eine aus Vogelperspektive dargestellte Straßenkarte ange
zeigt wird, und die auf das Fahrzeugstreckenführungssystem von
der gegenwärtigen Fahrzeugposition zum Ziel anwendbar sind.
Jedoch sind immer noch die folgenden Probleme zu lösen, und
es sind immer noch die folgenden industriellen Forderungen zu
erfüllen.
- 1) Wenn die Straßenkartendaten in der zweidimensionalen Ebene direkt in die Straßenkarte aus der Vogelperspektive koordinaten transformiert werden, wird ein angezeigter Teil der Straßenkarte in der Nähe der gegenwärtigen Fahrzeugposition ausgeweitet und auf dem Bildschirm angezeigt, so daß der Grad der Dichte von Straßenkartendaten in dem angezeigten Teil niedriger wird. Im Gegensatz dazu liegt ein anderer angezeigter Teil der Straßen karte, der von der gegenwärtigen Fahrzeugposition entfernt ist, weiter entfernt von dem angezeigten Straßenkartenteil in der Nähe der gegenwärtigen Fahrzeugposition, und dieser andere, oben beschriebene Teil wird komprimiert (im Maßstab reduziert) und auf dem Bildschirm so angezeigt, daß der Grad der Dichte der Straßenkartendaten in diesem Teil höher wird, so daß die Anzeige auf dem Bildschirm aus der Vogelperspektive für einen Betrachter schwierig zu betrachten und die angezeigte Straßenkarte schwie rig zu analysieren ist.
Zusätzlich ist bei den Teilen des angezeigten Bildes weit
entfernt von der gegenwärtigen Position die Information der
Einzelteil der schmaleren, von der gegenwärtigen Position ent
fernt gelegenen Stadtstraßen unvermeidbar anzuzeigen, obgleich
sie aus Sicht des Betrachters unnötigerweise angezeigt werden.
Folglich wird es schwierig, die grundsätzliche Information,
wie etwa eine nationale Autobahn, wegen der Verwirrung oder ver
borgen durch die angezeigten Einzelheiten, wie etwa die Stadt
straßeninformation, zu unterscheiden. Ferner beansprucht es eine
zusätzliche grafische Zeichenzeit, um alle Straßenkartendaten
aus der Vogelperspektive auf dem Bildschirm anzuzeigen, so daß
keine der Straßenkarten aus der Vogelperspektive ohne Verzöge
rung zeitgenau angezeigt werden kann, wenn das Fahrzeug sich
bewegt oder wendet.
- 2) Die Straßenkartenanzeige aus der Vogelperspektive bedarf wegen der Bewegung des Blickpunktes, aus dem die gegenwärtig angezeigte Straßenkarte gesehen wird, zusammen mit der Fahrzeug bewegung der fortwährenden Aktualisierung. Obgleich solch eine Idee, daß die Straßenkarte aus der Vogelperspektive zuvor aufbe reitet und in einer Speichereinheit gespeichert wird, bedacht werden kann, wird dafür ein riesiger Betrag an Speicherkapazität für die bereits aus Vogelperspektive dargestellten Straßenkarten in der Speichereinheit benötigt. Daher ist dieses Verfahren nicht praktikabel. Deshalb muß jede Straßenkarte aus der Vogel perspektive mit einem Koordinatensystem von konventionellen, zweidimensionalen Straßenkartendaten transformiert aufbereitet werden, wann immer das Fahrzeug sich bewegt.
Normalerweise werden die Straßenkartendaten in einer externen
Speichereinheit mit großer Speicherkapazität, wie etwa einem CD-
ROM (Compact Disc Nurlesespeicher), gespeichert. Wenn eine der
Straßenkarten auf dem Bildschirm einer Anzeige angezeigt wird,
liest ein Mikrocomputer mindestens jede der grafisch darzustel
lenden Straßenkartendaten ein, und die gelesenen Straßenkarten
daten werden mittels einer grafischen Steuerung (sogenannter G-
CTR) auf der Anzeige angezeigt.
Falls die konventionelle, zweidimensionale Straßenkarten
anzeige und die Straßenkartenanzeige aus der Vogelperspektive
mit einander verglichen werden, benötigt die Straßenkartenan
zeige aus der Vogelperspektive einen ausgeweiteteren Bereich an
Straßenkartendaten als die konventionelle, zweidimensionale
Straßenkartenanzeige. D.h., daß der Navigationsapparat für die
Straßenkartenanzeige aus der Vogelperspektive die Straßenkarten
daten mit einem ausgeweiteteren Bereich von Straßenkartendaten
von der externen Speichereinheit lesen muß, da die Straßenkar
tenanzeige aus der Vogelperspektive umgebende Bereiche anzeigt,
einschließlich der gegenwärtigen Position, an der sich das Fahr
zeug gegenwärtig befindet, und einschließlich des Ziels, das das
Fahrzeug schließlich erreichen soll. In der konventionellen
Straßenkarte in der Form einer zweidimensionalen Ebene brauchen
nur die Straßenkartendaten in einem relativ nahen Bereich von
der externen Speichereinheit gelesen zu werden, da nur die
Straßenkarte in der Umgebung des Fahrzeugs angezeigt werden
kann.
Daher muß eine große Menge Daten von der externen Speicher
einheit gelesen werden, um die Straßenkarte aus der Vogelper
spektive anzuzeigen, so daß die Zugriffszeit des Mikrocomputers
auf die externe Speichereinheit lang wird, und die Straßenkarte
aus der Vogelperspektive kann nicht ohne Verzögerung aktuali
siert werden, wann immer sich das Fahrzeug bewegt. Da eine
interne Speichereinheit mit einer großen Kapazität benötigt
wird, um die große Menge an Daten, die von der externen Spei
chereinheit gelesen werden, zu speichern, werden zusätzlich die
Kosten für die Strukturierung des Fahrzeugnavigationsapparates
zur Anzeige der Straßenkarte aus der Vogelperspektive entspre
chend vergrößert.
- 3) Die angezeigte Straßenkarte aus der Vogelperspektive gibt dem Betrachter kein Gefühl für die Entfernung (Tiefe), und sie gibt statt dessen dasselbe Gefühl wie bei der Betrachtung einer ebenen Fläche, selbst wenn der Prozentwert der Skalenreduktion größer wird, wenn der Betrachter aus einer niedrigeren Position des angezeigten Bildschirms zu einer höheren Position hin betrachtet.
Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen
verbesserten Apparat und ein Verfahren für die Navigation eines
mobilen Körpers vorzusehen, der eine Straßenkarte aus der Vogel
perspektive auf einem Bildschirm einer Anzeigeeinheit vorsieht,
wobei die oben beschriebenen Probleme gelöst und die industri
ellen Forderungen erfüllt werden, d. h., das schnell die Straßen
karte aus der Vogelperspektive im Bereich von der Umgebung der
gegenwärtigen Position bis zu einem Ziel, das der mobile Körper
schließlich erreichen soll, aktualisieren kann, die auf dem
Bildschirm zusammen mit der Bewegung des mobilen Körpers ange
zeigt wird, wobei die aus der Vogelperspektive angezeigte
Straßenkarte ein Gefühl der Betrachtung einer näherungsweise
dreidimensionalen, ebenen Straßenkarte vermittelt, mit ein dem
Betrachter vermitteltem Gefühl der Tiefe.
Entsprechend einem Aspekt der Erfindung wird ein Apparat zur
Navigation eines mobilen Körpers vorgesehen, enthaltend:
- a) Speichereinrichtung zum Speichern einer Vielzahl von Stra ßenkartendaten, wobei jede dort gespeicherte Straßenkarte in einer zweidimensionalen Ebene und mit einem Grad an Einzelheiten gebildet ist;
- b) grafische Zeicheneinheit zum grafischen Zeichnen von zumindest jeder der in der Speichereinheit gespeicherten Stra ßenkartendaten, die sich auf eine gegenwärtige Position des mobilen Körpers und auf ein zu erreichendes Ziel bezieht, auf einem Anzeigebildschirm aus der Vogelperspektive, so daß der Grad der Einzelheiten verändert wird abhängig von der angezeig ten Position der korrespondierenden Straßenkartendaten auf dem Anzeigebildschirm; und
- c) einer Anzeigeeinheit mit dem Anzeigebildschirm, die so angeordnet und konstruiert ist, daß sie betrieblich die grafisch gezeichneten Straßenkartendaten aus der Vogelperspektive anzeigt, so daß die grafisch gezeichnete Straßenkarte näherungsweise dreidimensional betrachtet wird, mit einem dem Betrachter des Anzeigebildschirms vermittelten Gefühl für Tiefe.
Entsprechend einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung
wird ein Navigationsapparat vorgesehen, enthaltend:
- a) Erkennungseinrichtung für die gegenwärtige Position zum Erkennen einer gegenwärtigen Position eines mobilen Körpers und einer Fortbewegungsrichtung, auf die hin sich der mobile Körper aus seiner gegenwärtigen Position heraus bewegt;
- b) Einstelleinrichtung für die Anfangsanzeigeparameterwerte zum anfänglichen Einstellen der erkannten gegenwärtigen Position und diesbezüglichen Anzeigeparametern als Anfangswerte;
- c) Bestimmungseinrichtung für die Richtung der Sichtlinie zum Bestimmen einer Richtung der Sichtlinie für ein perspektivisch projiziertes Bild aufgrund von zumindest der erkannten Fort bewegungsrichtung;
- d) Bestimmungseinrichtung für die Blickpunktposition zum Bestimmen einer Blickpunktposition, auf der die Richtung der Sichtlinie als Funktion von zumindest der Information der durch die Erkennungseinrichtung für die gegenwärtige Position erkann ten Fortbewegungsrichtung basiert;
- e) Straßenkartendatenspeichereinrichtung zum Speichern von mindestens einem Satz von Straßenkartendaten, die mit einer zweidimensionalen X-Y-Ebene als Bezug ausgedrückt sind;
- f) Koordinatentransformationseinrichtung zur Ausführung einer Koordinatentransformation der in der Straßenkartendatenspeicher einrichtung gespeicherten Straßenkartendaten aufgrund von min destens der bestimmten Richtung der Sichtlinie und dem bestimm ten Blickpunkt der Vogelperspektive, um so daraus die vogelper spektivische Darstellung zu erzeugen;
- g) Anzeigeeinrichtung zur Aufnahme der Anzeigedaten in vogel perspektivischer Darstellung und zum Anzeigen der vogelperspek tivischen Darstellung auf ihrem Bildschirm; und
- h) grafische Zeichnungseinrichtung zum grafischen Zeichnen von jeder der in der Straßenkartendatenspeichereinrichtung gespeicherten Straßenkartendaten mit einem relativ hohen Grad an Einzelheiten in vogelperspektivischer Darstellung auf einem relativ niedrigen Bereich des Bildschirms mittels der Anzeige einrichtung und zum grafischen Zeichnen einer anderen in der Straßenkartendatenspeichereinrichtung gespeicherten regionalen Straßenkarte, die benachbart ist zu der regionalen Straßenkarte mit dem relativ hohen Grad an Einzelheiten, wobei diese anderen Straßenkartendaten mit relativ niedrigem Grad an Einzelheiten in vogelperspektivischer Darstellung grafisch auf einem relativ hoch positionierten Bereich des Bildschirms mittels der Anzeige einheit gezeichnet werden, so daß eine ganze, dargestellte Stra ßenkarte in vogelperspektivischer Darstellung als ein näherungs weise dreidimensionales Abbild mit einem dem Betrachter vermit telten Gefühl der Tiefe vorliegt.
Entsprechend einem noch anderen Aspekt der vorliegenden
Erfindung wird ein Verfahren zur Navigation eines mobilen
Körpers entlang einer festgesetzten Reiseroute vorgesehen, die
Schritte enthaltend:
- a) Speichern einer Vielzahl von Straßenkartendaten, wobei jede dort gespeicherte Straßenkarte auf einer zweidimensionalen Ebene und mit einem Grad an Einzelheiten gebildet ist;
- b) grafisches Zeichnen von mindestens jeder der in der Spei chereinrichtung gespeicherten Straßenkartendaten, die sich auf die gegenwärtige Position des mobilen Körpers und einem Ziel, das der mobile Körper schließlich zu erreichen hat, beziehen, auf einem Anzeigebildschirm in vogelperspektivischer Darstel lung, so daß der Grad an Einzelheiten abhängig von der angezeig ten Position der korrespondierenden Straßenkartendaten auf dem Anzeigebildschirm verändert wird; und
- c) Anzeigen grafisch gezeichneter Straßenkartendaten in vogelperspektivischer Darstellung auf einem Bildschirm, so daß die grafisch gezeichneten Straßenkartendaten näherungsweise dreidimensional mit einem dem Betrachter des Bildschirms vermit telten Gefühl für Tiefe gesehen werden.
Fig. 1 ist ein Schaltkreisblockdiagramm eines Fahrzeugnaviga
tionsapparates in einer ersten bevorzugten Ausführungsform nach
der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist eine erläuternde Darstellung zur Erläuterung einer
Beziehung zwischen einer Straßenkarte in vogelperspektivischer
Darstellung und einem Anzeigerahmen eines Anzeigebildschirms.
Fig. 3 ist eine erläuternde Darstellung von Straßendaten, die
in den in einer Speichereinheit gespeicherten Straßenkartendaten
eingeschlossen sind.
Fig. 4 ist eine erläuternde Darstellung von einem Anzeigebei
spiel eines Polygons, wie etwa einem See.
Fig. 5 ist eine erläuternde Darstellung von einem Anzeige
bereichsaufteilungsbeispiel des Anzeigerahmens des Bildschirms,
der in der ersten, in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform benutzt
wird.
Fig. 6 ist eine erläuternde Darstellung von vogelperspek
tivischen Bereichen auf jede der gespeicherten Straßenkarten,
die mit aufgeteilten Regionen des Anzeigerahmens auf dem in Fig. 5
gezeigten Bildschirm korrespondieren.
Fig. 7 ist ein betriebliches Flußdiagramm, das ein in der
ersten Ausführungsform ausgeführtes Straßenkartenanzeigeprogramm
bezeichnet.
Fig. 8 ist ein betriebliches Flußdiagramm, das in das in Fig. 7
gezeigte integriert ist.
Fig. 9A und 9B sind erläuternde Darstellungen zum Erklären
des Ausdünnens (einer Steuerung eines Intervalls von Punkten, in
dem ein Liniendaten bildender Punkt herausgezogen wird, und der
Begriff des Ausdünnens wird in der ersten Ausführungsform
beschrieben) von in der ersten Ausführungsform benutzten Linien
daten.
Fig. 10A und 10B sind erläuternde Darstellungen zum Erklären
des Ausdünnens (einer Steuerung eines Intervalls von Punkten, in
dem ein Polygondaten bildender Punkt herausgezogen wird) von in
der ersten Ausführungsform vorsorglich ausgeführten Polygonda
ten.
Fig. 11 und 12 sind zusammen ein betriebliches Flußdiagramm
des Straßenkartenanzeigeprogramms in einem Fall einer zweiten
bevorzugten Ausführungsform des Fahrzeugnavigationsapparats nach
der vorliegenden Erfindung.
Fig. 13 ist eine erläuternde Darstellung einer X-Y-Ebene, die
in Fig. 2 mit einer Z-Achse in einem dreidimensionalen Koordina
tensystem als ein Ursprung gezeigt wurde, in einem Fall der
zweiten Ausführungsform.
Fig. 14 ist eine erläuternde Darstellung eines X′′-Y′′-Koor
dinatensystems mit dem parallel versetzten, in Fig. 13 gezeigten
X-Y-Koordinatensystem, so daß ein Blickpunkt den Ursprung vor
sieht, und einem rotierten, (nicht gezeigten) X′-Y′-Koordinaten
system, so daß eine Richtung einer Sichtlinie Φ auf einer
Y′′-Achse überlappt.
Fig. 15 ist eine erläuternde Darstellung der Beziehung zwi
schen dem Blickpunkt E und dem Anzeigerahmen abcd der Anzeige
10.
Fig. 16 ist eine erläuternde Darstellung zur Erklärung eines
X′-Y′-Koordinatensystems mit dem parallel versetzten, in Fig. 13
gezeigten X-Y-Koordinatensystem, so daß der Blickpunkt den
Ursprung vorsieht, und einem X′′-Y′′-Koordinatensystem mit dem
rotierten X′-Y′-Koordinatensystem, so daß die Richtung der
Sichtlinie Φ auf der Y-Achse überlappt wird.
Fig. 17A und 17B sind erläuternde Darstellungen des X-Y-Koor
dinatensystems, die Lesebereiche (erster Bereich und zweiter
Bereich) der mit den Anzeigebereichen korrespondierenden Stra
ßenkartendaten bezeichnen.
Fig. 18 ist eine erläuternde Darstellung zur Erklärung einer
Beziehung zwischen dem Anzeigerahmen abcd und dem Anzeigebereich
ABCD in einem EXEYEZ-Koordinatensystem.
Fig. 19 ist eine erläuternde Darstellung zur Erklärung einer
Position eines willkürlichen Straßenkartendatums in einem
SXSY-Anzeigebildschirmkoordinatensystem.
Fig. 20A und 20B sind erläuternde Darstellungen zur Erklärung
einer Beziehung zwischen der Gestalt und der Dimension eines
Anzeigebereichs und der Anzahl der regionalen Maschen im Fall
der zweiten Ausführungsform.
Fig. 21 ist eine erläuternde Darstellung der Gestalt und der
Dimension des Anzeigebereichs und der Anzahl der regionalen
Maschen im Fall der zweiten Ausführungsform.
Fig. 22 ist ein betriebliches Flußdiagramm des Straßenkarten
anzeigeprogramms im Fall einer dritten bevorzugten Ausführungs
form des Fahrzeugnavigationsapparats nach der vorliegenden
Erfindung.
Fig. 23 ist eine erläuternde Darstellung des X′′-Y′′-Koordi
natensystems mit dem X′-Y′-Koordinatensystem, in dem das in Fig.
13 gezeigte X-Y-Koordinatensystem der zweidimensionalen, ebenen
Straßenkarte parallel versetzt ist, so daß der Blickpunkt den
Ursprung vorsieht, und mit dem rotierten X′-Y′-Koordinaten
system, so daß die Richtung der Sichtlinie Φ auf der Y′-Achse
überlappt wird.
Fig. 24 ist eine erläuternde Darstellung zur Erklärung einer
Beziehung zwischen einem EXEYEZ-Koordinatensystem mit einem
Blickpunkt E als dem Ursprung, der Sichtlinie EF als einer
Z-Achse, einem SXSY-Koordinatensystem mit einem Zentrum des
Anzeigerahmens der Anzeige als Ursprung und dem Anzeigebereich
ABCD.
Fig. 25 und 26 sind zusammen ein anderes betriebliches Fluß
diagramm zur Erklärung einer Unterroutine des grafischen Zeich
nens der Längslinien und der Querlinien, die in einem Schritt
SSS114 von Fig. 22 ausgeführt wird.
Fig. 27 ist eine erläuternde Darstellung zur Erklärung einer
Beziehung zwischen dem Anzeigebereich ABCD, einem zu transfor
mierenden Bereich JKPQ und den regionalen Maschen M1 bis M4.
Fig. 28 ist eine erläuternde Darstellung zur Erklärung eines
Verfahrens des grafischen Zeichnens der Längslinien und der
Querlinien auf die Straßenkarte aus der Vogelperspektive.
Fig. 29 ist eine erläuternde Aufsichtsdarstellung zur Erklä
rung eines Vergleichsbeispiels, das die grafisch auf die zwei
dimensionale, ebene Straßenkarte gezeichneten Längslinien und
die Querlinien, die gegenwärtige Position des Fahrzeugs und die
festgesetzte Reiseroute von der gegenwärtigen Position bis zum
Ziel anzeigt.
Fig. 30 ist eine erläuternde Darstellung zur Erklärung der in
der dritten bevorzugten Ausführungsform ausgeführten Straßen
karte aus der Vogelperspektive, auf die die Längslinien und
Querlinien, die gegenwärtige Position des Fahrzeugs und die
festgesetzte Reiseroute bis zum Ziel anzeigt wird, im Vergleich
zu der in Fig. 29 angezeigten, zweidimensionalen Straßenkarte.
Fig. 31 ist eine erläuternde Darstellung des Vergleichs
beispiels einer zweidimensionalen, in Fig. 29 gezeigten Straßen
karte, die anzeigt, daß sich das Fahrzeug auf der Reiseroute
bewegt, von dem in Fig. 29 gezeigten Zustand zu einem Zustand,
in dem das Fahrzeug gerade an einem Punkt einer Verkehrskreuzung
vorbeigefahren ist und abgebogen ist.
Fig. 32 ist eine erläuternde Darstellung der Straßenkarte aus
der Vogelperspektive, die in der dritten Ausführungsform in der
selben Situation wie der in Fig. 31 gezeigten ausgeführt wurde.
Fig. 33 ist eine erläuternde Darstellung des Vergleichs
beispiels der zweidimensionalen, in Fig. 29 gezeigten Straßen
karte, in der die Längslinien stärker betont sind als die Quer
linien.
Fig. 34 ist eine erläuternde Darstellung der vogelperspekti
visch angezeigten Straßenkarte im Fall einer Modifikation der
dritten Ausführungsform, in der die Längslinien stärker betont
sind als die Querlinien.
Fig. 35 ist eine erläuternde Darstellung zur Erklärung der
zweidimensionalen, in Fig. 29 gezeigten Straßenkarte, in der die
Längslinien stärker betont sind als die Querlinien.
Fig. 36 ist eine erläuternde Darstellung zur Erklärung der in
Fig. 30 gezeigten Straßenkarte aus der Vogelperspektive, in der
die Längslinien stärker betont sind als die Querlinien.
Fig. 37 ist eine erläuternde Darstellung zur Erklärung von
Linie territorialer geographischer Längen und Breiten, die auf
die zweidimensionale Straßenkarte überlagert sind, mit einer
Nordrichtung zum oberen Ende der zweidimensionalen Straßenkarte
hin ausgerichtet.
Fig. 38 ist eine erläuternde Darstellung zur Erklärung der
Straßenkarte aus der Vogelperspektive, auf der die Längslinien
und Querlinien für den Fall transformiert wurden, daß eine echte
Nordrichtung von einem vorbestimmten Blickpunkt E entlang einer
vorbestimmten Sichtlinie EF gesehen wird, wobei die Richtung der
Sichtlinie Φ zu 90 Grad gesetzt wurde.
Fig. 39 ist eine erläuternde Darstellung zur Erklärung der
zweidimensionalen Straßenkarte, auf die die Längslinien und
Querlinien überlagert wurden, und die gegenwärtige Position des
Fahrzeugs grafisch gezeichnet wurde.
Fig. 40 ist eine erläuternde Darstellung zur Erklärung der
aus der Vogelperspektive angezeigten Straßenkarte, in der die in
Fig. 39 gezeigte Straßenkarte in die vogelperspektivische Dar
stellung unter einer vorbestimmten Bedingung transformiert
wurde, bei der die echte Nordrichtung von dem vorbestimmten
Blickpunkt E entlang einer vorbestimmten Sichtlinie gesehen
wurde, wobei die Richtung der Sichtlinie Φ zu 90 Grad gesetzt
wurde.
Im folgenden wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, um ein
besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern.
Es wird bemerkt, daß der in der gesamten Spezifikation
benutzte Begriff Straßenkarte eine Information einschließt, wie
etwa einen Verwaltungsbezirk und seinen Platznamen, eine Eisen
bahn, einen Stationsnamen, eine Haupteinrichtung, einen See und
Sumpf, und einen landschaftlich schönen Ort oder einen Platz von
historischem Interesse, zusätzlich zu Straßeninformationen.
Fig. 1 zeigt ein funktionales Blockdiagramm, das eine
Hardware-Struktur eines Fahrzeugnavigationsapparats darstellt,
der auf ein Automobilstreckenführungssystem in einer ersten
bevorzugten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung
anwendbar ist.
Der Fahrzeugnavigationsapparat in der ersten Ausführungsform
nach der vorliegenden Erfindung schließt einen Mikrocomputer und
seinen Peripherieschaltkreis ein.
In Fig. 1 erkennt ein Richtungserkennungssensor 1 eine Bewe
gungsrichtung des Fahrzeugs bezüglich der Nordrichtung und
erzeugt ein Signal, das die Richtung der Fahrzeugbewegung
bezeichnet. Das Fahrzeugbewegungsrichtungssignal wird einem A/D-Um
wandler 2 und einer CPU 4 über eine I/O-Schnittstelle 3 zuge
führt. Ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 5 erzeugt ein Impuls
signal, sobald das Fahrzeug eine vorbestimmte Entfernung zurück
gelegt hat, und das Impulssignal wird der CPU 4 über die
I/O-Schnittstelle 3 zugeführt. Die CPU 4 zählt die Anzahl der
Impulse im von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 5 zugeführten
Impulssignal. Ein GPS-(Global Positioning System, Globales
Positionierungssystem)-Empfänger 6 ist ein Empfänger einer
absoluten Position der gegenwärtigen Fahrzeugposition, der eine
Vielzahl von GPS-Satelliten benutzt, und die Information der
gegenwärtigen Fahrzeugposition und Fortbewegungsrichtung des
Fahrzeugs wird der CPU (Central Processing Unit, Zentrale Verar
beitungseinheit) 4 über die I/O-Schnittstelle 3 zugeführt. Eine
Tastatur 4 ist ein Betriebspult, über das ein Ziel (eine Ziel
position) des Fahrzeugs, die das Fahrzeug schließlich erreichen
soll, einzugeben ist, und die über die Tasten eingegebene Infor
mation wird der CPU 4 über die I/O-Schnittstelle 3 zugeführt.
Ein CDROM (CD-ROM und sein Laufwerk) 8 ist eine externe
Speichereinheit, die die Daten der Straßenkarten (geographische
Straßenkarten) speichert, und ist mit der CPU 4 über eine
SCSI-(Small Computer System Interface, Kleincomputersystemschnitt
stelle)-Steuerung 9 zu Schnittstellenzwecken verbunden. Die CPU
4 beauftragt die SCSI-Steuerung 9, Straßenkartendaten in einem
spezifizierten Bereich zu lesen. Eine Anzeige 10 mit einem Bild
schirm, auf dem die Straßenkarte angezeigt wird, ist mit der CPU
4 über eine Grafiksteuerung 11 verbunden. Die Anzeige 10 zeigt
die Straßenkarte aus der Vogelperspektive an, auf der eine Mar
kierung (eine Pfeilmarkierung), die die gegenwärtige Fahrzeug
position bezeichnet und eine optimale Route zum Ziel (mit vor
zugsweise unterschiedlich gefärbten, dicken Linien), überlagert
sind.
Ein V-RAM (Video Random Access Memory, Videospeicher mit
wahlfreiem Zugriff) 12 speichert vorübergehend die vogelper
spektivisch dargestellten Straßenkartendaten und gibt die Stra
ßenkartendaten als Reaktion auf einen Anzeigebefehl von der CPU
4 an die Anzeige ab. Ferner ist die CPU 4 mit einem RAM (Random
Access Memory, Speicher mit wahlfreiem Zugriff) 13 und einem ROM
(Read Only Memory, Nurlesespeicher) 14 verbunden, und das RAM 13
wird für die zwischenzeitliche Speicherung verschiedener Daten
benutzt, und das ROM 14 speichert ein vorbestimmtes Steuerungs
programm, wie später beschrieben werden wird.
Die CPU 4 berechnet die optimale Route von der gegenwärtigen
Position zum Ziel mittels eines Reiseroutenverarbeitungspro
gramms, transformiert die Straßenkartendaten (in der Form einer
zweidimensionalen Ebene) in jene mit vogelperspektivischer Dar
stellung, und überlagert die gegenwärtige Position des Fahrzeugs
und die festgesetzte Reiseroute zum Ziel auf der angezeigten
Straßenkarte in vogelperspektivischer Darstellung.
Fig. 2 zeigt eine Beziehung zwischen einer konventionellen
Straßenkarte in der Form einer Aufsichtsdarstellung (zweidimen
sionale, ebene Straßenkarte, und im folgenden häufig nur eine
Straßenkarte in einem Vergleichsbeispiel genannt) der Straßen
karte aus der Vogelperspektive und einem Anzeigerahmen abcd.
Es wird angenommen, daß die Straßenkarte in dem Vergleichs
beispiel (der Straßenkarte in der zweidimensionalen Ebene) auf
einer X-Y-Ebene mit Osten als Richtung der X-Achse und Norden
als Richtung der Y-Achse ausgedrückt wird, und ein dreidimen
sionales Koordinatensystem mit XYZ wird ausgedrückt mit einem
obenliegenden Himmel über der Straße auf der X-Y-Ebene genommen
in der positiven Richtung der Z-Achse senkrecht zur X-Y-Ebene.
Ein Blickpunkt E (VX, VY, VZ) wird im obenliegenden Himmel
über einem Punkt (E′ (VX, VY)) gesetzt, der von der gegenwärtigen
Position des Fahrzeugs um einen vorbestimmten Abstand in der dem
Ziel entgegengesetzten Richtung entfernt (nach hinten) liegt.
Dann wird angenommen, daß auf die Straßenkarte auf der X-Y-Ebene
vom Blickpunkt E entlang einer Sichtlinie EF herabgesehen wird.
Ein Winkel im Schnittpunkt zwischen der Sichtlinie EF und der
X-Y-Ebene wird ein Herabblickwinkel θ (oder Sichtbarkeitswinkel)
genannt. Ein Winkel im Schnittpunkt zwischen einer geraden Linie
E′F, die durch Projektion der Sichtlinie EF auf die X-Y-Ebene
gebildet wird, und der positiven Richtung der X-Achse wird
Sichtlinienrichtung Φ genannt.
In der ersten Ausführungsform wird angenommen, daß die gegen
wärtige Position des Fahrzeugs als F (CX, CY) gesetzt wird. Sowohl
eine Position des Blickpunkts E (VX, VY, VZ) als auch die Sicht
linie EF werden so bestimmt, daß die gegenwärtige Position des
Fahrzeugs im Zentrum des Anzeigerahmens abcd liegt, wie in Fig. 2
gezeigt.
Es wird bemerkt, daß die gegenwärtige Position des Fahrzeugs
konsequent im Zentrum einer Seite GH in dem Straßenkartenbereich
ABCD angezeigt wird.
Es wird ebenfalls bemerkt, daß die in dem CDROM 8 in Fig. 1
gespeicherten Straßenkartendaten in kleinere Blöcke (im folgen
den als regionale Maschen bezeichnet) klassifiziert und verwal
tet werden, die z. B. in JIS-X041 für alles Land in Japan selbst
vorgeschrieben sind. Das Lesen von jeden der Straßenkartendaten
von dem CD-ROM (CDROM) 8 wird in einer Einheit ausgeführt, die
mit den regionalen Maschen korrespondiert.
Fig. 3 zeigt ein Beispiel der Straßenkartendaten.
Jeder Satz von Straßenkartendaten wird durch eine Vielzahl
von Punkten (im folgenden auch als Knoten oder Interpolations
punkten bezeichnet) und Linien (im folgenden auch als Strecken
bezeichnet) gebildet, die die Punkte gegenseitig verbinden.
Wie in Fig. 3 gezeigt, sind die Knoten, die Verkehrskreuzun
gen (Kreispunkte) darstellen, die Interpolationspunkte, die
Interpolationen zwischen gekrümmten Straßenpunkten (Kurven) (die
durch schwarze Punkte (1), (2), (3), . . . bezeichnet sind) dar
stellen, die Strecken, die zu einander benachbarte Interpola
tionspunkte und Knoten verbinden, mit Datum formatiert, wie auch
die Straßendaten.
Wie in Fig. 1 gezeigt, sind die oben beschriebenen, forma
tierten Daten zusammen mit den X-Y-Koordinaten eines Startpunkts
für jede Strecke, eines Endpunkts für jede Strecke und der
Interpolationspunkten für jede Strecke und Attributinformatio
nen, wie etwa eine hierarchische Information wie etwa eine Hie
rarchiestufe (Stufe einer Baumstruktur) gespeichert.
Zusätzlich sind die Straßen in fünf Felder von hierarchischer
Stufe nach der Art der Straßen aufgeteilt, wie in Tabelle 2
gezeigt.
Die Verwaltungsbezirksnamen sind in die fünf Felder der
hierarchischen Stufen klassifiziert, wie in Tabelle 3 gezeigt.
Ferner sind die Verwaltungsbezirksnamen zusammen mit den
X-Y-Koordinaten der Anzeigepositionen und Attributinformation auf
hierarchischen Stufen gespeichert.
Solche Polygone, wie jene Seen und Sümpfe, Parks und Haupt
einrichtungen, die relativ breite Bereiche auf jeder Straßen
karte einnehmen, sind in die fünf Felder der hierarchischen
Stufen klassifiziert, entsprechend der Ausdehnung jedes Verwal
tungsbezirks, wie in Tabelle 5 gezeigt.
Wie in Tabelle 6 gezeigt, werden die Polygone zusammen mit
den Krümmungspunkten (siehe Fig. 4) bei Annäherung eines äußeren
Rands des Polygons durch eine gerade Linie und der Attributin
formation gespeichert, wie etwa den hierarchischen Stufen.
Solch andere, auf jeder Straßenkarte anzuzeigende Informa
tion, wie etwa Eisenbahnen, Stationsnamen, Haupteinrichtungen,
landschaftlich schöne Stellen und Plätze von historischem Inter
esse, sind alle in vorbestimmte hierarchische Stufen klassifi
ziert. Diese anderen Informationsstücke werden zusammen mit der
Attributinformation, wie etwa den diese Positionen bezeichnenden
X-Y-Koordinaten, und der Attributinformation, wie etwa den
Hierarchiestufen, gespeichert.
Die Hierarchiestufen der jeweiligen Straßenkartendaten werden
benutzt, um zu bestimmen, ob diese Straßenkartendaten entspre
chend dem Anzeigerahmen abcd angezeigt werden sollen, wenn die
Straßenkartendaten aus der Vogelperspektive auf der Anzeige 10
angezeigt werden.
Die Daten aller hierarchischen Stufen von 1 bis 5 werden in
dem niedrigsten Bereich des Anzeigerahmens abcd angezeigt. In
dem Maß, wie der Anzeigebereich des Rahmens abcd höher liegt,
werden alle Daten mit niedrigerer hierarchischer Stufe (größer
im Stufenwert) nicht mehr angezeigt, so daß nur die Daten mit
der Hierarchiestufe 1 in dem allerhöchsten Bereich des Anzeige
rahmens abcd angezeigt werden, siehe Tabelle 7.
Mit anderen Worten wird der Anzeigerahmen abcd der Anzeige 10
in der ersten Ausführungsform in eine Vielzahl von Bereiche
aufgeteilt, wie in Fig. 5 gezeigt.
D.h., daß der Anzeigerahmen abcd gleichmäßig in Hälften
geteilt ist, d. h. den unteren Halbbereich abgh und den oberen
Halbbereich hgcd. Der untere Halbbereich abgh wird ein unterster
Anzeigebereich ′ genannt. Als nächstes ist der obere Halb
bereich hgcd gleichmäßig in Hälften aufgeteilt, d. h. in den
oberen unteren (mittleren) Bereich hgÿ ′ und den oberen oberen
Bereich jicd. Ferner ist der obere obere Bereich jicd gleich
mäßig in Hälften aufgeteilt, d. h. in den oberen oberen unteren
(dritten von oben) Bereich jikl ′ und den oberen oberen oberen
Bereich lkcd. Ähnlich ist der obere obere obere Bereich lkcd
gleichmäßig in Hälften aufgeteilt, d. h. in den oberen oberen
oberen unteren (zweiten von oben) Bereich lkmn ′ und den oberen
oberen oberen oberen (obersten) Bereich nmcd ′. In Fig. 5
bezeichnet L eine Länge des Anzeigerahmens abcd in der Längs
richtung.
Auf diese Weise werden fünf Bereiche gebildet in solch einer
Folge als ′, ′, ′, ′ und ′ von dem untersten Bereich des
Anzeigerahmens abcd an.
Fig. 6 zeigt dem Anzeigebereich ABCD (trapezförmige Gestalt)
auf der Straßenkarte, die auf die in Fig. 2 gezeigte XY-Ebene
ausgedehnt ist.
Es wird bemerkt, daß jeder der Bereiche ′, ′,′, ′ und ′
in dem oben beschriebenen Rahmen abcd nach einander mit einem
der fünf Bereiche , , , und innerhalb des Anzeigebereichs
ABCD von Fig. 6 korrespondiert.
Einer der Bereiche (ABGH), der am nächsten zum auf die X-Y-Ebene
projizierten Punkt E′ (VX, VY) des Blickpunkts E liegt, wird
auf dem untersten Anzeigebereich abgh ′ der Anzeige 10 ange
zeigt. Der Anzeigebereich hat die schmalste Fläche von allen
fünf, in Fig. 6 gezeigten Bereichen. Jedoch hat der Anzeige
bereich ′ der Anzeige 10, die mit dem schmalsten Anzeigebereich
korrespondiert, die weiteste Fläche unter allen fünf, in Fig.
5 gezeigten Bereichen. Mit anderen Worten wird die Straßenkarte
mit den geringsten Ausmaßen, die die gegenwärtige Position des
Fahrzeugs umgibt, aufgeweitet und auf dem weitesten Bereich der
Anzeige 10 angezeigt. Im Gegensatz hat der Anzeigebereich in
Fig. 6 den Bereich mit der weitesten Fläche von allen fünf
Anzeigebereichen bis , und zusätzlich hat der Anzeigebereich
′ der Anzeige 10, der mit dem Anzeigebereich korrespondiert,
die schmalste Fläche von allen der fünf Bereiche bis . Mit
anderen Worten wird der Straßenkartenteil, der das Ziel umgibt,
komprimiert (in der Skala reduziert) und im schmalsten Bereich
der Anzeige 10 (Bildschirm) angezeigt.
Ein Betrieb des Fahrzeugnavigationsapparats in der ersten
Ausführungsform wird mit Bezug auf ein betriebliches, in Fig. 7
und Fig. 8 gezeigtes Flußdiagramm beschrieben, wobei Fig. 7 und
Fig. 8 zusammen ein Straßenkartenanzeigeprogramm darstellen, das
in der ersten, in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ausgeführt
wird.
Wenn ein (nicht gezeigter) Hauptschalter der Tastatur 7
eingeschaltet wird, beginnt die CPU 4 mit der Ausführung des in
Fig. 7 und Fig. 8 gezeigten Programms.
In Schritt S10 liest die CPU 4 die gegenwärtige Position des
Fahrzeugs und die Fortbewegungsrichtung des Fahrzeugs von dem
Richtungssensor (Bewegungssensor) 1 und von dem GPS-Empfänger 6.
Die gegenwärtige Position kann durch ein allein stehendes
Navigationsverfahren, durch ein GPS-Navigationsverfahren und/oder
durch beide Verfahren (hybrides Navigationsverfahren)
gleichzeitig bestimmt werden. Das hybride Navigationsverfahren
wird beispielhaft durch ein am 6. Februar 1990 herausgegebenes
U.S. Patent Nr. 4 899 285 (dessen Offenlegung hier durch Refe
renz eingebracht wird) dargestellt. Im allein stehenden Naviga
tionsverfahren berechnet die CPU 4 einen Bewegungsort des Fahr
zeugs aufgrund einer durch den Richtungssensor 1 erkannten Rich
tung und aufgrund einer zurückgelegten Entfernung, die durch
Zählen der Impulsanzahl des Impulssignals vom Fahrzeuggeschwin
digkeitssensor 5 gemessen wird, und spezifiziert die gegen
wärtige Position mittels einer Kartenabgleichstechnik.
Das letztere Navigationsverfahren benutzt die von dem
GPS-Empfänger 6 berechnete gegenwärtige Position und Fortbewegungs
richtung.
In dem nächsten Schritt S102 liest die CPU die Zielinfor
mation über die Tastatur 7 vom Betrachter (im allgemeinen ein
Fahrzeugfahrer) und berechnet eine optimale Reiseroute von der
gegenwärtigen Position zum Ziel unter Benutzung wohlbekannter
Suchverfahren.
Das Routensuchverfahren wird beispielhaft dargestellt durch
ein am 6. Dezember 1994 herausgegebenes U.S. Patent Nr. 5 371
678 (dessen Offenlegung hier durch Referenz eingebracht wird)
In Schritt S104 berechnet die CPU 4 die Richtung Φ der in
Fig. 2 gezeigten Sichtlinie EF. Die Richtung Φ der Sichtlinie EF
kann in einer Richtung gesetzt werden, daß eine auf der Anzeige
10 (Bildschirm) angezeigte Entfernung der angezeigten optimalen
Route maximal wird, sie kann auch nur auf die Fortbewegungs
richtung gesetzt werden, oder sie kann alternativ auch nur auf
die Richtung gesetzt werden, in der das Ziel liegt.
In einem Schritt S106 bestimmt die CPU 4 die Position des
Blickpunkts E (VX, VY, VZ), so daß die gegenwärtige Position
F (CX, CY) des Fahrzeugs im Zentrum des Anzeigerahmens abcd der
Anzeige 10 (siehe Fig. 2) positioniert ist. Es wird bemerkt, daß
die Z-Achsen-Koordinate VZ des Blickpunkts E und der Herabblick
winkel θ zuvor gesetzt worden sind.
Falls der Blickpunkt E und die Richtung der Sichtlinie Φ
bestimmt wurden, wird die Beziehung zwischen dem Anzeigerahmen
abcd der Anzeige 10 und dem Anzeigebereich ABCD auf der Straßen
karte bestimmt. D.h., die Koordinaten der Ecken A, B, C und D
des Anzeigebereichs ABCD auf der X-Y-Ebene werden abgeleitet. In
einem Schritt S108 liest die CPU 4 die Straßenkarte einschließ
lich des Anzeigebereichs ABCD von Fig. 6 aus allen im CDROM 8
gespeicherten Straßenkarten, in der Einheit von jeder Korres
pondierenden der regionalen Maschen, und speichert die Straßen
kartendaten in das RAM 13.
In einem Schritt S110 greift die CPU 4 ein willkürliches
Datum aus den vom CDROM 8 gelesenen und im RAM 13 gespeicherten
Straßenkartendaten heraus und bestimmt, ob das aufgegriffene
Datum ein Liniendatum ist, wie etwa irgendeines der Strecken
oder der Eisenbahnen. Falls die CPU 4 bestimmt hat, daß das
Datum ein Liniendatum ist (JA), verzweigt die Routine zu einem
Schritt S112. Falls die CPU 4 bestimmt hat, daß das Datum kein
Liniendatum ist, sondern ein Datum wie etwa ein Zeichen oder ein
Polygon (NEIN), verzweigt die Routine zu einem Schritt S118.
Es wird bemerkt, daß der folgende Prozeß in der ersten
Ausführungsform ausgeführt wird, wenn die CPU 4 angewiesen hat,
die Straßenkarte aus der Vogelperspektive auf dem Bildschirm der
Anzeige 10 anzuzeigen:
- 1) Die CPU 4 bestimmt, welche der hierarchischen Stufen der jeweiligen Straßenkartendaten auf den jeweiligen Anzeigeberei chen ′, ′, ′, ′ und ′ aufgrund der Positionen der Anzeige bereiche ′, ′, ′, ′ und ′ auf der Anzeige 10 und der hie rarchischen Stufen der korrespondierenden Straßenkartendaten angezeigt werden sollen. In der ersten Ausführungsform werden die hierarchischen Stufen der Straßenkartendaten, die auf den entsprechende Bereichen ′, ′, ′, ′ und ′ auf der Anzeige 10 anzuzeigen sind, bestimmt, wie in Tabelle 7 gezeigt.
Es werden nämlich alle Daten mit den hierarchischen Stufen 1
bis 5 auf dem niedrigsten Bereich ′ der Anzeige 10 angezeigt,
die Daten mit den hierarchischen Stufen 1 bis 4 werden auf dem
mittleren Bereich ′ angezeigt, die Daten mit den hierarchischen
Stufen 1 bis 3 werden auf dem dritthöchsten Bereich ′ ange
zeigt, die Daten mit den hierarchischen Stufen 1 bis 2 werden
auf dem zweithöchsten Bereich ′ angezeigt, die Daten nur mit
der höchsten hierarchischen Stufe 1 werden auf dem höchsten
Bereich ′ angezeigt, wie in Fig. 5 und in Tabelle 7 gezeigt.
Mit anderen Worten werden die Straßenkartendaten mit den meisten
Einzelheiten auf dem Teil der Straßenkarte angezeigt, der die
gegenwärtige Position F des Fahrzeugs umgibt. In dem Maß, wie
der Abstand von der gegenwärtigen Position F des Fahrzeugs zu
der anzuzeigenden Stelle größer wird, werden nur die Straßen
kartendaten mit einem höheren Grad an Anzeigepriorität sequen
tiell angezeigt. (Die hierarchischen Stufen bedeuten Grade der
Anzeigepriorität). Folglich kann der Betrachter erkennen, daß
die Einzelheiten der Straßensituation in der Umgebung der gegen
wärtigen Position des Fahrzeugs bestätigt werden können, und die
allgemeinen Straßensituationen in der Umgebung des Ziels fern ab
von der gegenwärtigen Position F können leicht betrachtet
werden.
- 2) Für die Liniendaten (Linienabbild) innerhalb der Straßen kartendaten, wie etwa die Straßen und Eisenbahnen, wird ein Intervall der Interpolationspunkte, an denen die durch die Interpolationspunkte gebildeten Liniendaten herausgezogen wer den, entsprechend jeder Position der Anzeigebereiche ′, ′, ′, ′ und ′ auf dem Anzeigerahmen abcd gesteuert.
Ein Grund der Steuerung der Intervalle von Punkten, an denen
die Liniendaten herausgezogen werden (auch Ausdünnen genannt)
wird mit Bezug auf Fig. 9A und 9B erläutert.
Es wird nun angenommen, daß die Straßenkarte aus der Vogel
perspektive ohne Ausführung der Steuerung des Intervalls der
Punkte, an denen die Liniendaten herausgezogen werden, angezeigt
wird.
Es wird angenommen, daß eine Straße P1 in der Umgebung der
gegenwärtigen Position des Fahrzeugs innerhalb des Anzeige
bereichs ABCD auf der in Fig. 9A gezeigten Straßenkarte liegt,
und eine andere Straße P2 in einem oberen Teil des Anzeige
bereichs ABCD in der Nähe des in Fig. 9A gezeigten Ziels liegt.
Diese Straßen P1 und P2 werden innerhalb des Anzeigerahmens abcd
der Anzeige 1 angezeigt, wie in Fig. 9B gezeigt. D.h., die
Straße P1 in der Umgebung der gegenwärtigen Position des Fahr
zeugs wird aufgeweitet (vergrößert) und auf dem untersten
Bereich des Anzeigerahmens abcd der Anzeige 10 angezeigt.
Andererseits wird die Straße P2 in der Umgebung des Ziels auf
der Straßenkarte gestaucht (verkleinert) und auf dem oberen
(allgemein obersten) Bereich des Anzeigerahmens abcd der Anzeige
10 angezeigt, wie aus Fig. 9B erkannt werden kann.
Wie aus Fig. 9A und Fig. 9B erkannt werden kann, wird solch
eine Straße in Zigzag-Form auf einer vogelperspektivisch darge
stellten Straßenkarte gesehen, als ob sie eine kurze, gerade
Linie ist, wenn die Straße weit entfernt von der gegenwärtigen
Position des Fahrzeugs und in der Nähe des Ziels liegt. Mit
anderen Worten wird erkannt, daß kein Problem auftritt, selbst
wenn die Punkte der Interpolation aus den in Tabelle 1 und Fig.
3 gezeigten Straßenkartendaten in konstanten Intervallen von
Punkten herausgezogen werden, wenn eine Straße an irgendeiner
Stelle plaziert wird, die weit entfernt von der gegenwärtigen
Position liegt, für Liniendaten, die durch die Knoten, Inter
polationspunkte und diese Knoten und Interpolationspunkte ver
bindende Strecken gebildet werden.
Folglich ist eine grafische Zeichnungsverarbeitung für unnö
tige Liniendaten unnötig, und die Zeitdauer für das grafische
Zeichnen der Liniendaten kann dementsprechend gekürzt werden.
Dann kann eine schnelle Aktualisierung der Straßenkartenanzeige
aus der Vogelperspektive bei der Bewegung oder Drehung des Fahr
zeugs erreicht werden.
Die Steuerung des Intervalls von Punkten, an denen die
Liniendaten herausgezogen werden, wird entsprechend einem zuvor
gesetzten Prozentsatz der Steuerung der Intervalle von Punkten
für jeden der Anzeigebereiche ′, ′, ′, ′ und ′ der Anzeige
10 ausgeführt.
Der Prozentsatz der Steuerung des Intervalls von Punkten für
jeden durch r bezeichneten Bereich wird z. B. wie folgt defi
niert:
Es wird angenommen, daß eine wirkliche Entfernung einer Straße mit einer gewissen Entfernung auf der Anzeige 10 mit 10 Metern in einer der Bereiche der Straßenkarte korrespondiert, aber mit 20 Metern in einem anderen Bereich. Die Anzeige der Straße in dem letzteren Bereich bedeutet, daß die Liniendaten in einem halben (½) Intervall von Punkten herausgezogen werden können. Da jedoch der Anzeigerahmen abcd für die Anzeige der Straßenkarte aus der Vogelperspektive eine rechteckige Gestalt hat, aber der wirkliche Anzeigebereich ABCD auf der Straßenkarte trapezförmige Gestalt hat, ist die Beziehung zwischen der Stau chung und der Aufweitung unterschiedlich entsprechend der Posi tion innerhalb des Anzeigerahmens abcd der Anzeige 10. Folglich ist es nicht möglich, den Prozentsatz der Steuerung des Inter valls von Punkten, in dem die Liniendaten herausgezogen werden, leicht zu bestimmen, wie oben beschrieben.
Es wird angenommen, daß eine wirkliche Entfernung einer Straße mit einer gewissen Entfernung auf der Anzeige 10 mit 10 Metern in einer der Bereiche der Straßenkarte korrespondiert, aber mit 20 Metern in einem anderen Bereich. Die Anzeige der Straße in dem letzteren Bereich bedeutet, daß die Liniendaten in einem halben (½) Intervall von Punkten herausgezogen werden können. Da jedoch der Anzeigerahmen abcd für die Anzeige der Straßenkarte aus der Vogelperspektive eine rechteckige Gestalt hat, aber der wirkliche Anzeigebereich ABCD auf der Straßenkarte trapezförmige Gestalt hat, ist die Beziehung zwischen der Stau chung und der Aufweitung unterschiedlich entsprechend der Posi tion innerhalb des Anzeigerahmens abcd der Anzeige 10. Folglich ist es nicht möglich, den Prozentsatz der Steuerung des Inter valls von Punkten, in dem die Liniendaten herausgezogen werden, leicht zu bestimmen, wie oben beschrieben.
Dann wird in der ersten Ausführungsform der Prozentsatz r der
Steuerung des Intervalls von Punkten entsprechend der folgenden
Gleichung (1) auf der Basis einer Quadratwurzel des Verhältnis
ses der Bereiche zwischen jeden der Bereiche und der korrespon
dierenden Bereiche bestimmt.
Es wird angenommen, daß der Prozentsatz der Steuerung des
Intervalls von Punkten, in dem die Liniendaten herausgezogen
werden, in dem niedrigsten Bereich auf eins gesetzt wird, und
der jeweilige Prozentsatz der Steuerung des Intervalls von
Punkten, in dem die Liniendaten herausgezogen werden, als r2, r3
r4 und r5 für den Bereich , bzw. den Bereich , bzw. den
Bereich bzw. den Bereich gesetzt wird.
Wie aus Gleichung (1) erkannt werden kann, wird der Prozent
satz der Steuerung des Intervalls von Punkten, in dem die
Liniendaten herausgezogen werden, in dem Maß größer, wie der
anzuzeigende Bereich auf der Anzeige 10 höhergelegen ist.
Wie oben beschrieben, werden Daten der Interpolationspunkte
auf der jeweiligen Linie in gesteuerten Intervallen der Punkte
nach dem zuvor gesetzten Prozentsatz der Steuerung des Inter
valls von Punkten herausgezogen. Z.B. ist in einem Fall, in dem
der Prozentsatz der Steuerung des Intervalls von Punkten, in dem
die Liniendaten herausgezogen werden, zwei ist, ist das Inter
vall von Punkten eins für die zwei folgenden Interpolations
punkte. Außerdem ist in einem Fall, in dem der Prozentsatz der
Steuerung des Intervalls von Punkten, in dem die Liniendaten
herausgezogen werden, drei ist, wird ein erster von jeweils drei
auf einander folgenden Interpolationspunkten herausgezogen, und
die jeweils übrigen zwei auf einander folgenden Interpolations
punkte werden nicht herausgezogen, der erste der nächsten drei
auf einander folgenden Interpolationspunkte wird herausgezogen
und die nächsten übrig bleibenden zwei auf einander folgenden
Interpolationspunkte werden nicht herausgezogen.
Unter Bezug zurück zu Fig. 7 spezifiziert die CPU 4 in
Schritt S112, in welchem der Anzeigebereiche der Anzeige 10 die
Liniendaten der Straße und Eisenbahn angezeigt werden soll, und
bestimmt, ob die Daten in dem spezifizierten Bereich der Anzeige
nach Tabelle 7 aufgrund des spezifizierten Anzeigebereichs und
der hierarchischen Stufe angezeigt werden sollen.
Falls in Schritt S112 die in dem Anzeigebereich anzuzeigenden
Daten vorliegen (JA), verzweigt die Routine zu Schritt S114.
Falls in Schritt S112 die anzuzeigenden Daten nicht vorliegen
(NEIN), verzweigt die Routine zu einem Schritt S122 von Fig. 8.
In Schritt S114 werden die Liniendaten, die die Interpola
tionspunkte der Strecke bilden, entsprechend dem korrespondie
renden Prozentsatz r der Steuerung des Intervalls von Punkten
herausgezogen, und die Routine verzweigt zu einem Schritt S116.
In Schritt S116 werden die Straßendaten einschließlich der
herausgezogenen Interpolationspunkte der Koordinatentransforma
tion in die Straßenkartendaten aus der Vogelperspektive unter
zogen, und die transformierten Daten werden in dem V-RAM 12
gespeichert. Das V-RAM 12 dient zur vorübergehenden Speicherung
der anzuzeigenden Bilddaten, die koordinatentransformiert worden
sind.
In dem Fall, in dem die Daten Zeichendaten oder Polygondaten
sind, spezifiziert die CPU 4 andererseits in Schritt S116, in
welcher der Anzeigebereiche diese Daten anzuzeigen sind, und
bestimmt, ob diese Daten in dem spezifizierten Bereich der
Anzeige nach Tabelle 7 aufgrund des spezifizierten Anzeige
bereichs und der hierarchischen Stufe angezeigt werden sollen,
wie oben beschrieben.
Falls in Schritt S118 die in dem spezifizierten Bereich
anzuzeigenden Daten vorliegen (JA), verzweigt die Routine zu
Schritt S120. Falls in Schritt S118 die in dem spezifizierten
Bereich anzuzeigenden Daten nicht vorliegen (NEIN), verzweigt
die Routine zum Schritt S122.
In Schritt S120 werden die anzuzeigenden Daten der Koordina
tentransformation unterzogen, um so in Straßenkartendaten aus
der Vogelperspektive transformiert zu werden, und die transfor
mierten Daten werden im V-RAM 12 gespeichert.
Es wird bemerkt, daß ein Grund dafür, daß die Polygondaten
nicht der Steuerung des Intervalls von Punkten für das Heraus
ziehen von Polygondaten unterliegen, ist unter Bezug auf Fig. 10A
und Fig. 10B wie folgt:
Es wird z. B. angenommen, daß bei den Interpolationspunkten
der in Fig. 10A gezeigten Polygondaten jeweils ein von zwei auf
einander folgenden Interpolationspunkten herausgezogen wird.
Dazu verformt sich die Gestalt des herausgezogenen Polygons zu
dem in Fig. 10B gezeigten, so daß die Gestalt merklich verändert
wurde. Obgleich Polygondaten eine Art von Liniendaten sind, wird
die Steuerung des Intervalls von Punkten, in denen die Daten
herausgezogen werden, nicht für Polygondaten ausgeführt, um
solch eine Unbequemlichkeit, wie oben unter Bezug auf Fig. 10A
und 10B beschrieben, zu vermeiden.
Unter Bezug zurück zu Fig. 8 bestimmt die CPU 4 in Schritt
S122, ob die oben beschriebene Verarbeitung für alle vom CDROM
(CD-ROM) 8 gelesenen und im RAM 13 gespeicherten Straßenkarten
daten ausgeführt worden ist.
Falls in Schritt S122 alle Straßenkartendaten der oben
beschriebenen Folge von Bearbeitungsschritten unterzogen worden
sind (JA), kehrt die Routine zu Schritt S110 zurück.
In Schritt S124 beauftragt die CPU 4 die grafische Steuerung
11, die im V-RAM 12 gespeicherten Straßenkartendaten aus der
Vogelperspektive an die Anzeige 10 auszugeben und die grafischen
Zeichnungsoperation auszuführen. Dazu zeigt die Anzeige 10 an
und überlagert die optimale Reiseroute zum Ziel und die Markie
rung, die die gegenwärtige Position des Fahrzeugs bezeichnet,
auf der Straßenkarte aus der Vogelperspektive auf seinen Bild
schirm.
Im nächsten Schritt S126 bestimmt die CPU 4, ob das Fahrzeug
um eine vorbestimmte Entfernung bewegt wurde oder um einen vor
bestimmten Winkel oder mehr gewendet wurde oder nicht.
Falls das Fahrzeug um eine vorbestimmte Entfernung bewegt
wurde oder um einen vorbestimmten Winkel oder mehr gewendet
wurde (Ja in Schritt S126), kehrt die Routine zum Schritt S104
zurück, um die oben beschriebene Folge von Bearbeitungsschritten
zu wiederholen, um so die Straßenkarte aus der Vogelperspektive
zu aktualisieren.
Es wird bemerkt, daß, obgleich in der ersten Ausführungsform
als externe Speichereinheit mit der großen Kapazität ein CD-ROM
(CDROM) 8 benutzt wird, alternativ jede beliebige Speicherein
heit wie etwa eine optomagnetische Platte (MO), eine PD
(Optische Platte mit variabler Phase) oder magnetisches Band
benutzt werden kann.
Es wird bemerkt, daß die Parameter, die die Vogelperspektive
bestimmen, wie z. B. der Blickpunkt oder die Sichtlinie, in
Schritt S100 initialisiert werden.
Die Hardware-Struktur des Fahrzeugnavigationsapparats in der
zweiten bevorzugten Ausführungsform ist dieselbe wie die in
Fig. 1 gezeigte in der ersten Ausführungsform.
Das Grundkonzept der in Fig. 2 gezeigten Darstellung aus der
Vogelperspektive ist anwendbar auf dasjenige in der zweiten
Ausführungsform.
Genauso wie in der ersten Ausführungsform wird die gegenwär
tige Position des Fahrzeugs, in dem die zweite Ausführungsform
des Fahrzeugnavigationsapparats montiert ist, als F (CX, CY) aus
gedrückt, und die Position des Blickpunkts B und die Sichtlinie
werden so bestimmt, daß die gegenwärtige Position des Fahrzeugs
im Zentrum des Anzeigerahmens abcd der Anzeige 10 angezeigt
wird. In der zweiten Ausführungsform wird jedoch der angezeigte
Bereich ABGH, der mit dem untersten Bereich abgh der Anzeige 10
korrespondiert, eine erste Flasche genannt, und der angezeigte,
in Fig. 6 veranschaulichte Bereich GHDC, der mit dem oberen
Halbbereich ghdc der Anzeige 10 korrespondiert, wird eine zweite
Fläche genannt. Es wird bemerkt, daß die gegenwärtige Position
des Fahrzeugs F (CX, CY) in die Mitte der in Fig. 2 gezeigten
Seite GH plaziert ist.
Die in dem CDROM 8 gespeicherten Straßenkartendaten sind gene
rell dieselben wie diejenigen, die in der ersten Ausführungsform
beschrieben wurden.
Zusätzlich sind in der zweiten Ausführungsform zwei hierar
chische Straßenkartendaten einer ersten Hierarchie und einer
zweiten Hierarchie zuvor in dem CDROM 8 gespeichert.
Die Straßenkartendaten der ersten Hierarchie sind Daten mit
einem hohen Grad an Einzelheiten. Z.B. schließen die Daten der
ersten Hierarchie die Straßendaten mit allen der Hierarchie
stufen 0 bis 4 aus den Straßenarten in der Hierarchie ein,
formatiert wie in Tabelle 14 gezeigt, ferner die Verwaltungs
bezirke aller hierarchischen Stufen, wie Hauptstadtbezirk,
Regierungsbezirk, Großstadt, Stadt, Dorf, Unterbezirk und Stadt
teil (Verwaltungseinheit), und die Information über Hauptein
richtungen aller hierarchischen Stufen. Die Straßenkartendaten
in der ersten Hierarchie sind aufgeteilt und werden verwaltet in
engen regionalen Maschen, und sie werden eingelesen in den Ein
heiten dieser engen regionalen Maschen, wie oben beschrieben.
Dann wird die Koordinatentransformation der Straßenkartendaten
in der ersten Hierarchie in die die gegenwärtige Position des
Fahrzeugs umgebende Straßenkarte ausgeführt, so daß sie in dem
unteren Halbbereich abgh der Anzeige 10 angezeigt werden.
Andererseits sind die Straßenkartendaten in der zweiten
Hierarchie die Straßendaten mit einem groben Raster (niedriger
Grad an Einzelheiten). Z.B. schließen die Straßenkartendaten in
der zweiten Hierarchie die in Tabelle 14 gezeigten Straßendaten
mit den Hierarchiestufen 3 bis 4 ein, ferner die Verwaltungs
bezirke der Haupthierarchiestufen 3 bis 4, wie etwa Hauptstadt
bezirk, Regierungsbezirke (in den U.S. States), und die Haupt
einrichtungen in den korrespondierenden Hierarchiestufen. Die
Straßenkartendaten in der zweiten Hierarchie sind aufgeteilt und
werden verwaltet in breiteren regionalen Maschen, und jede der
breiteren regionalen Maschen wird durch die CPU 4 gelesen. Die
Straßenkartendaten in der zweiten Hierarchie werden koordinaten
transformiert in die vogelperspektivisch dargestellten Straßen
kartendaten, in denen die Straßenkartendaten der zweiten Hierar
chie in den Anzeigebereich plaziert werden, der weit von der
gegenwärtigen Position entfernt ist, aber der in der Nähe des
Ziels liegt. Die Straßenkartendaten der zweiten Hierarchie
werden in dem oberen Halbbereich ghdc der Anzeige 10 angezeigt
(wie in Fig. 15 gezeigt).
Als nächstes zeigen die Fig. 11 und 12 zusammen das betrieb
liche Flußdiagramm im Fall der zweiten Ausführungsform.
Die Schritte SS100 bis SS106 sind generell dieselben wie die
in Fig. 7 gezeigten Schritte S100 bis S106.
Fig. 13 zeigt die zweidimensionale X-Y-Ebene mit der Z-Achse
des in Fig. 2 gezeigten, dreidimensionalen X-Y-Z-Koordinaten
systems als Ursprung.
Da die gegenwärtige Position des Fahrzeugs, die mit F (CX, CY)
bezeichnet wird, bereits in Schritt SS100 bestimmt worden ist,
kann der auf den Punkt E′ (VX, VY) auf der X-Y-Ebene projizierte
Blickpunkt abgeleitet werden durch Subtraktion eines Vektors E′F
von der gegenwärtigen, mit F (CX, CY) bezeichneten Position des
Fahrzeugs, wie in Tabelle 13 gezeigt.
Es wird bemerkt, daß für den Fall der Anzeige der gegenwärti
gen Position des Fahrzeugs in irgend einem der Positionen außer
dem Zentrum des Anzeigerahmens abcd wegen der Konstanz einer
Höhe VZ des Blickpunkts und der Richtung der Sichtlinie eine
Korrelation zwischen dem Blickpunkt E und dem Anzeigebereich
ABCD einzigartig definiert ist, so daß der auf den Punkt E′ (VX,
VY) projizierte Blickpunkt durch eine leichte Modifikation der in
Tabelle 13 gezeigten Gleichung berechnet werden kann.
Unter Rückbezug auf Fig. 11 berechnet die CPU 4 in Schritt
SS108 die Eckpunkte der ersten und der zweiten Fläche.
Fig. 14 zeigt einen Anzeigebereich A′′B′′C′′D′′ in einem X′′-Y′′-Ko
ordinatensystem derart, daß der Anzeigebereich ABCD in dem
X-Y-Koordinatensystem in Fig. 13 parallel versetzt ist, so daß der
auf den Punkt E′ (VX, VY) projizierte Blickpunkt den Ursprung vor
sieht, und danach wurde das X-Y-Koordinatensystem gedreht, so
daß die Richtung der Sichtlinie E′F die Y-Achse überlappt (Φ = 90
Grad). Es wird bemerkt, daß, wie in Fig. 14 gezeigt, n eine
Länge in der Y-Achsenrichtung der ersten Fläche bezeichnet, wenn
die Länge des Anzeigebereichs A′′B′′C′′D′′ in der X-Achsenrichtung
zu eins gesetzt ist, und normalerweise gilt 0 < n < 1.
Wie in Fig. 15 gezeigt, wird zusätzlich in einem Längenver
hältnis die seitliche Breite des Anzeigerahmens abcd der Anzeige
10 zu eins gesetzt, und seine längliche Breite ist S. Dann wird
angenommen, daß die Entfernung vom Blickpunkt E (VX, VY, VZ) bis
zum Anzeigerahmen abcd DS ist, und ein Winkel, mit dem die
Sichtlinie Ef eine gerade Linie Eg schneidet, ist ein halber
Augenöffnungswinkel α (halber Spreizwinkel).
Die in Fig. 13 gezeigten Eckpunkte A, B, C, D, G und H
korrespondieren mit den in Fig. 14 gezeigten Eckpunkten A′′, B′′,
C′′, D′′, G′′ bzw. H′′.
Jede Koordinate der Eckpunkte A′′, B′′, G′′ und H′′ in der ersten
Fläche und der Eckpunkte G′′, H′′, F′′ und C′′ in der zweiten Fläche
sind in Tabelle 12 wiedergegeben.
Wie oben beschrieben, ist das X′′-Y′′-Koordinatensystem ein
derartiges Koordinatensystem, daß der Anzeigebereich ABCD in dem
X-Y-Koordinatensystem parallel versetzt ist, so daß der auf den
Punkt E′ (VX, VY) projizierte Blickpunkt den Ursprung vorsieht,
und ist gedreht, so daß die Richtung der Sichtlinie Φ 90 Grad
abgibt. In der Praxis kann die Richtung der Sichtlinie Φ von 0
bis zu 360 Grad (1 Φ 360°) überstreichen, und es ist not
wendig, die Koordinatenachsen um ΔΦ zu drehen, was die Differenz
zwischen der wirklichen Richtung der Sichtlinie und 90° ist.
Fig. 16 zeigt einen Anzeigebereich A′B′C′D′ im X′-Y′-Koordi
natensystem, derart daß der Anzeigebereich A′′B′′C′′D′′ des
X′′-Y′′-Koordinatensystems um ΔΦ gedreht ist. In Fig. 16 korrespondieren
die Eckpunkte A′′, B′′, C′′, D′′, G′′ und H′′ mit den Eckpunkten A′,
B′, C′, D′, G′ bzw. H′ in dem X′-Y′-Koordinatensystem.
Eine Rotationsmatrix R zur Drehung der Koordinatenachsen um
ΔΦ (= Φ-90 Grad) ist als Tabelle 10 ausgedrückt. Daher kann
jede Koordinate der Eckpunkte A′, B′, G′ und H′ in der ersten
Fläche und der Eckpunkte G′, H′, D′ und C′ in der zweiten Fläche
im X′-Y′-Koordinatensystem wie in Tabelle 11 abgeleitet werden.
Da das X′-Y′-Koordinatensystem derart ist, daß der in Fig. 13
gezeigte Anzeigebereich ABCD im X-Y-Koordinatensystem parallel
versetzt ist, so daß der auf den Punkt E′ (VX, VY) projizierte
Blickpunkt den Ursprung vorsieht, ist zusätzlich jeder der Eck
punkte A′, B′, C′, D′, G′ und H′ parallel um VX in Richtung der
X-Achse und um VY in Richtung der Y-Achse versetzt, um die ent
sprechenden Eckpunkte A, B, G und H in der ersten Fläche und G,
H, D und C in der zweiten Fläche im X-Y-Koordinatensystem abzu
leiten, wie in Tabelle 9 gezeigt.
Da die Koordinaten jedes Eckpunkts in der ersten Fläche ABGH
und in der zweiten Fläche GHDC in dem X-Y-Koordinatensystem
berechnet wurden, wie oben beschrieben, verzweigt die Routine zu
einem Schritt SS110 von Fig. 11.
In Schritt SS110 wählt die CPU 4 die regionalen Maschen ein
schließlich der ersten Fläche ABGH aus den in der ersten Hierar
chie in dem CDROM 3 gespeicherten Straßenkartendaten aus. Da wie
oben beschrieben der hohe Grad an Einzelheiten in dem Anzeigebe
reich ABGH in dem untersten Bereich abgh der Anzeige 10 anzuzei
gen ist, ist es notwendig, die regionalen Maschen einschließlich
der ersten Fläche aus den in der ersten Hierarchie mit Einzel
heiten gespeicherten Straßenkartendaten zu lesen.
Fig. 17A zeigt die erste Fläche ABGH überlagert auf die
Straßenkartendaten in der ersten Hierarchie, die in das
X-Y-Koordinatensystem auf der Basis der X- und Y-Koordinaten der
Eckpunkte A, B, G und H aufgeweitet wurden. Wie in Fig. 17A
gezeigt, ist die erste Fläche ABGH auf vier regionale Maschen
der Straßenkarte in der ersten Hierarchie überlagert. In diesem
Fall liest die CPU 4 selektiv die vier Maschen.
Im nächsten Schritt SS112 liest die CPU 4 die ausgewählten
vier regionalen Maschen mit Straßenkartendaten der ersten
Hierarchie vom CDROM 8 und speichert sie in das RAM 13. Falls zu
diesem Zeitpunkt irgend eine der vier regionalen Maschen mit
Straßenkartendaten bereits in das RAM 13 eingelesen ist, liest
die CPU 4 natürlich nur die anderen übrigen regionalen Maschen
mit Straßenkartendaten.
In Schritt SS114 zieht die CPU 4 die Straßenkartendaten in
der ersten Fläche ABGH aus den im RAM 13 gespeicherten Straßen
kartendaten der ersten Hierarchie der vier regionalen Maschen
heraus.
In Schritt SS116 berechnet die CPU 4 die Koordinatentransfor
mation der herausgezogenen Straßenkartendaten in der ersten
Fläche in das Koordinatensystem auf dem Anzeigebildschirm der
Anzeige 10 in der folgenden Reihenfolge, nämlich das Koordi
natensystem auf dem Anzeigebildschirm in die Straßenkartendaten
in der Darstellung aus der Vogelperspektive, und die Daten
werden in das V-RAM 12 gespeichert.
Fig. 18 zeigt ein EXEYEZ-Koordinatensystem in einem Fall, in
dem der Blickpunkt E(VX, VY, VZ) der Ursprung ist, und die Sicht
linie EF als Z-Achse genommen wird.
Fig. 19 zeigt ein SXSY-Anzeigebildschirmkoordinatensystem auf
dem Anzeigerahmen abcd der Anzeige 10.
Die Koordinaten (MX, MY) von willkürlichen Daten innerhalb
der ersten Fläche ABGH in dem X-Y-Koordinatensystem werden in
die Koordinaten (EX1, EY1, EZ1) in EXEYEZ-Koordinatensystem trans
formiert, wie in Tabelle 8 gezeigt.
In Tabelle 8 bezeichnen (MX′′, MY′′) die Koordinaten im
X′′-Y′′-Koordinatensystem der Koordinaten (MX, MY) der willkürlichen
Daten in dem X-Y-Koordinatensystem. Ferner werden die Koordi
naten (EX1, EY1, EZ1) des EXEYEZ-Koordinatensystems in die Koor
dinaten (SX1, SY1) in dem SXSY-Anzeigebildschirmkoordinatensystem
wie folgt transformiert:
SX1 = -DS×EX1/EZ1) und
SY1 = -DS×EY1/EZ1).
SY1 = -DS×EY1/EZ1).
Unter Bezug auf Fig. 12 bestimmt die CPU, ob alle Daten
innerhalb der ersten Fläche ABGH in die Straßenkartendaten in
vogelperspektivischer Darstellung koordinatentransformiert wur
den. Falls unverarbeitete Daten übrig geblieben sind (NEIN in
Schritt SS118), kehrt die Routine zu Schritt SS116 zurück, um
die oben beschriebene Verarbeitungsfolge zu wiederholen.
Falls die Koordinatentransformation mit allen Daten innerhalb
der ersten Fläche beendet wurde (JA in Schritt SS118), verzweigt
die Routine zu einem Schritt SS120.
In Schritt SS120 bis SS128 wird dieselbe Bearbeitungsfolge
für die zweite Fläche GHDC in derselben Weise durchgeführt, wie
im Fall der ersten Fläche.
In Schritt SS120 wählt die CPU 4 die regionalen Maschen, die
die zweite Fläche GHDC bedecken, aus den Straßenkartendaten der
zweiten Hierarchie, die in dem CDROM (CD-ROM) 8 gespeichert
sind, aus auf der Basis der X- und Y-Koordinaten von jeder der
Eckpunkte der zweiten Fläche GHDC.
Da es, wie oben beschrieben, notwendig ist, eine generelle
Straßenkarte (mit niedrigem Grad an Einzelheiten) des Anzeige
bereichs GHDC auf dem oberen Halbbereich ghdc der Anzeige 10
anzuzeigen, ist es notwendig, die Straßenkarten der regionalen
Maschen, die die zweite Fläche GHDC umschließen, aus den Stra
ßenkartendaten der zweiten Hierarchie heraus zu lesen.
Fig. 17B zeigt die zweite Fläche GHDC über die Straßenkarte
der zweiten Hierarchie überlagert, welche in das X-Y-Koordina
tensystem aufgeweitet wurde auf der Basis der X- und Y-Koordina
ten der Eckpunkte G, H, D und C.
Die regionalen Maschen der Straßenkartendaten in der zweiten
Hierarchie sind weiter als die der Straßenkartendaten in der
ersten Hierarchie. Die zweite Fläche GHDC überdeckt vier regio
nale Maschen in der zweiten Hierarchie, und diese vier regiona
len Maschen werden gelesen und als die ausgewählten regionalen
Maschen ausgewählt.
In dem folgenden Schritt SS122 liest die CPU 4 die ausge
wählten Straßenkartendaten der zweiten Hierarchie in den vier
regionalen Maschen und speichert sie im RAM 13.
Es wird bemerkt, daß, falls irgend eine oder mehrere Straßen
karten in den vier regionalen Maschen bereits in RAM 13 gespei
chert sind, dazu die Straßenkartendaten der verbleibenden regio
nalen Maschen gelesen werden.
In Schritt SS124 zieht die CPU 4 die in der zweiten Fläche
eingeschlossenen Straßenkartendaten aus den in RAM 13 gespei
cherten Daten der vier regionalen Maschen in der zweiten Hierar
chie heraus.
In Schritt SS126 werden die Straßenkartendaten innerhalb der
herausgezogenen zweiten Fläche in das SXSY-Koordinatensystem des
Anzeigebildschirms der Anzeige 11 koordinatentransformiert,
d. h., in die Straßenkartendaten in der vogelperspektivischen
Darstellung gebracht, und werden in dem V-RAM 12 gespeichert.
In Schritt SS128 bestimmt die CPU 4, ob alle Daten innerhalb
der zweiten Fläche GHDC in die Daten der Straßenkarte in vogel
perspektivischer Darstellung koordinatentransformiert worden
sind. Falls es unverarbeitete Daten gibt (NEIN in Schritt SS128),
kehrt die Routine zu Schritt SS126 zurück, um die oben
beschriebene Verarbeitungsfolge zu wiederholen.
Falls die Koordinatentransformation für alle Daten beendet
worden ist (JA in Schritt SS128), verzweigt die Routine zu
Schritt SS130.
In Schritt SS130 überträgt die CPU 4 die Straßenkartendaten
in der vogelperspektivischen Darstellung der ersten Fläche ABGH
und der zweiten Fläche GHDC an die Anzeige 10 über die grafische
Steuerung 11, und die Daten werden darauf grafisch gezeichnet.
Dazu werden die optimale Reiseroute zum Ziel und die Markierung,
die die gegenwärtige Position des Fahrzeugs darstellt, auf der
Straßenkarte in vogelperspektivischer Darstellung überlagert.
In dem folgenden Schritt SS132 bestimmt die CPU 4, ob das
Fahrzeug um eine vorbestimmte Entfernung bewegt wurde oder um
einen vorbestimmten Winkel oder mehr gedreht wurde. Falls die
CPU 4 bestimmt, daß das Fahrzeug um eine vorbestimmte Entfernung
bewegt wurde oder um einen vorbestimmten Winkel oder mehr
gedreht wurde (JA in Schritt SS132), kehrt die Routine zu
Schritt SS104 zurück, um die oben beschriebenen Verarbeitungs
folgen zu wiederholen, so daß die gesamte Straßenkarte in vogel
perspektivischer Darstellung aktualisiert wird.
Es wird bemerkt, daß die Anzahl der regionalen Maschen auf
den von dem CD-ROM (CDROM) 8 zu lesenden Straßenkartendaten
vorgeschrieben sind entsprechend einer maximalen Länge aus den
Längen zwischen den entsprechenden Eckpunkten in Anzeigebereich
ABGH und Anzeigebereich GHDC.
Z.B. wird für eine Anzeige 10 mit dem normalen Anzeigerahmen
abcd die Anzahl der aus den Straßenkartendaten der ersten
Hierarchie zu lesenden, regionalen Maschen bestimmt entsprechend
der Länge L1 zwischen dem Eckpunkt A und dem Eckpunkt G (oder
Länge zwischen dem Eckpunkt B und dem Eckpunkt H), wie in Fig. 20A
für den Anzeigebereich ABGH gezeigt. Die Anzahl der zu
lesenden, regionalen Maschen wird aus den Straßenkartendaten in
der zweiten Hierarchie entsprechend der Länge L2 zwischen den
Eckpunkten H und C (oder einer Länge zwischen dem Eckpunkt G und
dem Eckpunkt D) für den Anzeigebereich GHDC bestimmt.
Zusätzlich kann für die Anzeige 10 mit einem relativ kleinen
S (Breite in Längsrichtung), d. h. einem breiten Anzeigerahmen,
eine Länge L1 zwischen dem Eckpunkt G und dem Eckpunkt H für den
in Fig. 15 gezeigten Anzeigebereich ABGH die Anzahl der aus den
Straßenkartendaten in der ersten Hierarchie zu lesenden, regio
nalen Maschen bestimmen, wie in Fig. 20B gezeigt.
Die Anzahl der aus den Straßenkartendaten in der zweiten
Hierarchie zu lesenden (auszuwählenden), regionalen Maschen wird
entsprechend einer Länge L2 zwischen dem Eckpunkt C und dem
Eckpunkt D für den Anzeigebereich GHDC bestimmt. Mit anderen
Worten, wenn eine maximale Länge L zwischen den jeweiligen zwei
Eckpunkten, wie in Fig. 21 gezeigt, ist L Lm×m (Lm bezeichnet
eine Länge einer kürzeren Seite in jeder der regionalen Maschen,
und m bezeichnet einen kleinsten, ganzzahligen Wert der regiona
len Maschen, der die Gleichung L Lm×m befriedigt, und z. B. im
Fall von Fig. 21 m = 1 ist), braucht die CPU 4 die Straßen
kartendaten in den Einheiten der (m + 1)² Anzahl der regionalen
Maschen zu lesen (auszuwählen). Im Fall des Beispiels von Fig. 21
ist genauer der minimale Wert von m, der die Gleichung L Lm×m
befriedigt, eins, da L < Lm ist. Deshalb ist hier die Anzahl der
durch die CPU 4 auszuwählenden, regionalen Maschen vier. In dem
Fall des Beispiels, in dem L < Lm ist, ist die minimale Zahl von
m, die L Lm×m befriedigt, neun. Es ist notwendig, eine Spei
cherkapazität für das RAM 13, das vorübergehend die gelesenen
Straßenkartendaten speichert, sicherzustellen, die in der Lage
ist, mindestens die Straßenkartendaten der regionalen Maschen
mit der Anzahl (m + 1)² zu speichern. Im Gegensatz muß die
Speicherkapazität für die vorübergehende Speicherung der
gelesenen Daten, die von der Speichereinheit mit den großen
Speicherbereichen gelesen wurden, und die die gesamten
Straßenkartendaten speichert, eine Größe haben, die in der Lage
ist, mindestens die Straßenkartendaten zu speichern, die mit der
Anzahl (m + 1)² an regionalen Maschen mit der größeren Zahl von
Daten pro Masche innerhalb der Straßenkartendaten der ersten
Hierarchie und der Straßenkartendaten der zweiten Hierarchie
korrespondiert. Folglich ist ein wirtschaftlicher Entwurf
möglich.
Obglei 32436 00070 552 001000280000000200012000285913232500040 0002019544921 00004 32317ch in der zweiten Ausführungsform mit den Straßenkar
tendaten mit den zwei Hierarchien, die sich im Grad am zuvor
gespeicherten Einzelheiten unterscheiden, die Straßenkartendaten
mit den Hierarchien, die mit den jeweiligen Anzeigebereichen der
Anzeige 10 korrespondieren, gelesen werden, kann die Zahl der
Hierarchien in den in der Speichereinheit gespeicherten Straßen
kartendaten drei oder mehr sein. In diesem Fall wird die Stra
ßenkarte in vogelperspektivischer Darstellung auf dem untersten
Bereich der Anzeige 10 auf der Basis der Straßenkartendaten mit
dem höchsten Grad an Einzelheiten gezeichnet, und in dem Maße,
in dem der Anzeigebereich höher gelegen ist, wird die Straßen
karte in vogelperspektivischer Darstellung mit einem entspre
chend geringeren Grad an Einzelheiten darüber grafisch gezeich
net.
D.h., in dem Maße, in dem die Arten der Straßenkarten mit
unterschiedlichen Graden an Einzelheiten vermehrt werden, wird
der Grad an Einzelheiten stufenweise geringer, je höhergelegen
der Bereich der Straßenkarte in vogelperspektivischer Darstel
lung auf dem Bildschirm der Anzeige 10 angezeigt wird, d. h., je
mehr der Anzeigebereich vom der Umgebung der gegenwärtigen
Position zu der Umgebung des Ziels wandert. Folglich kann die
Straßenkarte auf dem gesamten Anzeigebereich auf dem Bildschirm
näherungsweise dreidimensional betrachte werden, mit einem dem
Betrachter vermittelten Gefühl für Tiefe.
Fig. 22 zeigt ein betriebliches Flußdiagramm, das durch eine
dritte bevorzugte Ausführungsform der Fahrzeugnavigations
apparats nach der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
Das Grundkonzept der vogelperspektivischem Darstellung im
Fall der dritten Ausführungsform und die grundlegende Hardware-Struktur
der dritten Ausführungsform sind dieselben wie jene im
Fall der ersten und der zweiten Ausführungsform (siehe Fig. 1, 2
und 13).
Die Schritte SSS100 bis SSS106 sind generell dieselben wie
die in Fig. 11 gezeigten Schritte SS100 bis SS106.
In einem Schritt SSS108 wird die Position des Blickpunkts E
und die Sichtlinie EF so bestimmt, daß die gegenwärtige Position
des Fahrzeugs F (CX, CY) auf dem Zentrum des Anzeigerahmens abcd
der Anzeige angezeigt wird. In der dritten Ausführungsform sind
die Z-Achsen-Koordinate VZ (im folgenden als Höhe des Blickpunkts
bezeichnet) des Blickpunkts E und der Herabblickwinkel θ vorbe
stimmte Werte, die zuvor gesetzt wurden.
Jeder Eckpunkt des Anzeigebereichs ABCD wird in einem Schritt
SSS110 berechnet.
Die in der Erläuterung der zweiten Ausführungsform benutzte
Fig. 13 zeigt die X-Y-Ebene, wenn in dem in Fig. 2 gezeigten
dreidimensionalen Koordinatensystem Z = 0 ist.
Der auf den Punkt E′ (VX, VY) auf der X-Y-Ebene projizierte
Blickpunkt E (VX, VY, VZ) wird berechnet wie in Tabelle 13 ausge
drückt.
Es wird bemerkt, daß in dem Fall, in dem die gegenwärtige
Position des Fahrzeugs in einer Position außer dem Mittelpunkt
des Anzeigerahmens abcd angezeigt wird, die Korrelation zwischen
dem Blickpunkt E und dem Anzeigebereich ABCD gleichmäßig defi
niert ist, da die Höhe des Blickpunkts VZ und die Richtung der
Sichtlinie konstant sind, so daß die leichten Modifikationen im
der Gleichung von Tabelle 13 die Berechnung des projizierten
Punkts E′ erlauben. Z.B., in dem Fall, in dem die gegenwärtige
Position des Fahrzeugs in einer niedrigeren Position unterhalb
eines Schnittpunkts (f) angezeigt wird, bei dem die Links-
Rechts-Mittellinie (gh) und die Oben-Unten-Mittellinie (ver
tikale Linie) sich schneiden (siehe Fig. 15), kann der Herab
blickwinkel θ so ausgewählt werden, daß ein Teil von (VZ/tanθ) in
der Gleichung vom Tabelle 13 klein wird.
Das X-Y-Koordinatensystem von Fig. 13 ist parallel versetzt,
so daß der auf den Punkt E′ (VX, VY) projizierte Blickpunkt den
Ursprung ergibt, um so das in Fig. 23 gezeigte X′-Y′-Koordina
tensystem zu setzen.
Ferner ist das X′-Y′-Koordinatensystem gedreht, so daß die
Richtung der Sichtlinie Φ auf die Y′′-Achse überlagert ist, um so
das X′′-Y′′-Koordinatensystem zu setzen.
Es wird bemerkt, daß, wie in dem im Fall der zweiten Ausfüh
rungsform benutzten Fig. 15 gezeigt, die Querachse des Anzeige
rahmens abcd der Anzeige 10 eins ist, die Längsachse S ist, die
Entfernung von dem Blickpunkt E (VX, VY, VZ) zum Anzeigerahmen
abcd DS ist, und der Winkel, unter dem die Sichtlinie Ef die
gerade Linie Eg schneidet, als der oben beschriebene, halboffene
(Spreiz-) Winkel α bezeichnet wird.
Der Anzeigebereich ABCD in dem in Fig. 13 gezeigten X-Y-Koor
dinatensystem korrespondiert mit dem Anzeigebereich A′′B′′C′′D′′ des
X′′-Y′′-Koordinatensystems von Fig. 23.
Die Koordinaten jedes Eckpunkts des Anzeigebereichs A′′B′′C′′D′′
in dem neuen X′′-Y′′-Koordinatensystem sind wie in der Tabelle 12
außer G′′, H′′ und D3 wiedergegeben.
Als nächstes werden die Koordinaten eines jeden Eckpunkts des
Anzeigebereichs A′B′C′D′ in dem X′-Y′-Koordinatensystem unter
Berücksichtigung der Richtung der Sichtlinie Φ bestimmt. Da das
X′-Y′-Koordinatensystem die Drehung des X′′-Y′′-Koordinatensystems
ist, werden die in der Tabelle 12 berechneten Koordinaten eines
jeden Eckpunkts des Anzeigebereichs A′′B′′C′′D′′ mittels einer Rota
tion der Koordinatenachsen transformiert, wie unten beschrieben:
A′ = R×A′′,
B′ = R×B′′,
C′ = R×C′′,
D′ = R×D′′,
B′ = R×B′′,
C′ = R×C′′,
D′ = R×D′′,
Ferner wird jeder Eckpunkt des Anzeigebereichs ABCD in dem
X-Y-Koordinatensystem auf der Basis der Koordinaten eines jeden
Eckpunkts des Anzeigebereichs A′B′C′D′ in dem X′-Y′-Koordinaten
system berechnet. Da das X-Y-Koordinatensystem eine Parallel
verschiebung des X′-Y′-Koordinatensystems ist, wird die Koordi
natentransformation mit den Koordinaten eines jeden Eckpunkts
des Anzeigebereichs A′B′C′D′, die in der Tabelle 12 berechnet
und die um VX in Richtung der X-Achse und um VY in Richtung der
Y-Achse parallel versetzt sind, wie folgt ausgeführt:
A = A′ + P,
B = B′ + P,
C = C′ + P,
D = D′ + P,
B = B′ + P,
C = C′ + P,
D = D′ + P,
In einem in Fig. 22 gezeigten Schritt SSS112 liest die CPU 4
die Straßenkartendaten mit einem Umfang (erforderliche regionale
Maschen) einschließlich des Anzeigebereichs ABCD aus den in dem
CD-ROM (CDROM) 8 gespeicherten Straßenkartendaten und speichert
sie in das RAM 13, wie in Fall der zweiten Ausführungsform.
Es wird bemerkt, daß der Inhalt der Speichereinheit, d. h. des
CD-ROM 8 generell derselbe wie im Fall der ersten Ausführungs
form ist.
Als nächstes führt die CPU 4 in einem Schritt SSS114 eine
grafische Zeichenroutine für Linien geographischer Längen und
Breiten aus, wie später beschrieben wird, so daß die Linien der
Längen und Breiten auf dem Bildschirm der Anzeige 10 gezeichnet
werden.
Im folgenden Schritt SSS116 führt die CPU 4 die Koordina
tentransformation für die von dem CD-ROM 8 gelesenen Straßen
kartendaten in der X-Y-Ebene (zweidimensionale Ebene) in die auf
dem Bildschirm der Anzeige 10 anzuzeigenden Straßenkartendaten
in vogelperspektivischer Darstellung durch. Die genaue Erläu
terung dieser Koordinatentransformation wird später gegeben.
In einem Schritt SSS118 werden die Straßenkartendaten in
vogelperspektivischer Darstellung zum V-RAM 12 übertragen und
auf der Anzeige 10 über die grafische Steuerung 11 gezeichnet,
und die Fahrzeugmarkierung, die die gegenwärtige Position des
Fahrzeugs darstellt, und die optimale Reiseroute werden auf der
Straßenkarte in vogelperspektivischer Darstellung auf der
Anzeige überlagert.
In einem Schritt SSS120 überlagert die CPU 4 und zeichnet
grafisch die Zeicheninformation auf der Straßenkarte in vogel
perspektivischer Darstellung während der Anzeige. Es wird
bemerkt, daß, obgleich die Straßenkarte in die vogelperspekti
vische Darstellungsform koordinatentransformiert wurde, die
Zeicheninformation nicht in die vogelperspektivische Darstellung
transformiert wird.
In einem Schritt SSS122 bestimmt die CPU 4, ob das Fahrzeug
um eine vorbestimmte Entfernung bewegt oder das Fahrzeug um den
vorbestimmten Winkel oder mehr gedreht wurde. Falls das Fahrzeug
um eine vorbestimmte Entfernung bewegt oder das Fahrzeug um den
vorbestimmten Winkel oder mehr gedreht wurde, kehrt die Routine
zu Schritt SSS106 zurück, um die obige Verarbeitungsfolge zu
wiederholen und die Straßenkarte in vogelperspektivischer Dar
stellung zu aktualisieren.
Als nächstes wird die genaue Erläuterung der Koordinaten
transformation der Straßenkartendaten in der zweidimensionalen
Ebene des X-Y-Koordinatensystems in die Straßenkartendaten in
vogelperspektivischer Darstellung, die auf dem Bildschirm der
Anzeige 10 angezeigt werden, gegeben.
Fig. 24 zeigt eine Beziehung zwischen dem EXEYEZ-Koordinaten
system mit dem Blickpunkt E (VX, VY, VZ) als dem Ursprung und der
Sichtlinie EF auf der Z-Achse überlagert, dem SXSY-Anzeigekoor
dinatensystem mit einem Zentrum des Anzeigerahmens abcd der
Anzeige 10 als dem Ursprung und dem Anzeigebereich ABCD.
Es wird angenommen, daß die Koordinaten eines willkürlichen
Straßenkartendatums PP in dem X-Y-Koordinatensystem (MX, MY)
sind.
Wie in Fig. 23 gezeigt, werden, unter Parallelverschiebung
des X-Y-Koordinatensystems zum Setzen des X′-Y′-Koordinaten
systems mit dem auf den gegebenen Punkt E′ (VX, VY) projizierten
Blickpunkt E als dem Ursprung, die Koordinaten (MX′′, MY′′) des
willkürlichen Straßenkartendatums PP in dem X′′-Y′′-Koordinaten
system, das so gesetzt wurde, daß das X-Y-Koordinatensystem so
gedreht wurde, daß die Sichtlinie (E′F) auf der Y′′-Achse über
lappt, im unteren Abschnitt (untere Gleichung) der Tabelle 8
ausgedrückt.
Die Koordinaten (MX′′, MY′′) des Datums PP in dem X′′-Y′′-Koor
dinatensystem werden in die Koordinaten (EX1, EY1, EZ1) in dem
EXEYEZ-Koordinatensystem koordinatentransformiert, wie im oberen
Abschnitt (obere Gleichung) der Tabelle 8 dargestellt.
Tabelle 15 zeigt die Koordinaten (EX1, EY1, EZ1) in dem
EXEYEZ-Koordinatensystem, die durch Substitution des unteren
Abschnitts von Tabelle 8 in den oberen Abschnitt von Tabelle 8
und Modifikation der aufgestellten Gleichungen der Tabelle 8
abgeleitet wurden.
Ferner werden die Koordinaten (EX1, EY1, EZ1) des Datums PP in
dem EXEYEZ-Koordinatensystem in die Koordinaten (SX1, SY1) in dem
SXSY-Anzeigekoordinatensystem in der folgenden Gleichung trans
formiert:
SX1 = -DS×EX1/EZ1,
SY1 = -DS×EY1/EZ1.
SY1 = -DS×EY1/EZ1.
Als nächstes zeigen
Fig. 25 und Fig. 26 zusammen eine Unter
routine für das grafische Zeichnen von Linien geographischer
Länge und Breite, das in dem in Fig. 22 gezeigten Schritt SSS114
ausgeführt wird.
Es wird angenommen, daß in dem vorangehenden Schritt SSS112
von Fig. 22 die CPU 4 die Straßenkartendaten im Umfang ein
schließlich der regionalen Maschen M1 bis M4, die den Anzeige
bereich ABCD abdecken, liest, wie in Fig. 27 gezeigt.
In Fig. 27 werden die Koordinaten in dem X-Y-Koordinaten
system als x und y bezeichnet, und die der Eckpunkte A, B, C und
D des Anzeigebereichs werden als (xa, ya), (xb, yb), (xc, yc)
bzw. (xd, yd) bezeichnet.
Zusätzlich wird eine rechteckige Gestalt JKPQ angenommen, die
den Anzeigebereich ABCD einschließt, und ihn durch gerade Linien
parallel zur X- und Y-Achse einschließt. Die rechteckige Gestalt
JKPQ ist ein Bereich, der vom X-Y-Koordinatensystem in das
SXSY-Anzeigebildschirmkoordinatensystem zu transformieren ist.
Die folgenden Maximal- und Minimalwerte in der x- und y-Koor
dinate in der rechteckigen Gestalt JKPQ werden wie folgt defi
niert:
xmin = min (xa, xb, xc, xd),
xmax = max (xa, xb, xc, xd),
ymin = min (ya, yb, yc, yd),
ymax = max (ya, yb, yc, yd)
xmax = max (xa, xb, xc, xd),
ymin = min (ya, yb, yc, yd),
ymax = max (ya, yb, yc, yd)
Dazu sind die Koordinaten der Eckpunkte J, K, P und Q des zu
transformierenden Bereichs (JKPQ) wie folgt:
(xmin, ymin) (= J), (xmax, ymin) (= K),
(xmax, ymax) (= P), (xmin, ymax) (= Q)
(xmax, ymax) (= P), (xmin, ymax) (= Q)
Zusätzlich sind die Koordinaten eines Eckpunkts von einer
(M3) der vier regionalen Maschen (M1 bis M4), die bezüglich des
auf dem Punkt E′ projiziertem Blickpunkts in der unteren linken
Ecke liegt, (xs, ys).
Fig. 28 zeigt eine ausgeweitete Darstellung des koordinaten
zutransformierenden, rechteckförmigen Bereichs JKPQ.
Mit Bezug zurück auf Fig. 25, initialisiert die CPU 4 im
einem Schritt S200 die Koordinate x zu xs.
In einem Schritt S202 bestimmt die CPU 4, ob die Koordinate x
gleich oder größer ist als der X-Achsenkoordinatenwert von xmin
in der Linie von JQ, oder nicht.
Falls x xmin ist (JA in Schritt S202), verzweigt die Rou
tine zu einem Schritt S206. Falls x < xmin ist (NEIN in Schritt
S202), verzweigt die Routine zu einem Schritt S204, in dem K1
(vorbestimmter Wert) zur Koordinate x addiert wird (x ← x + K1),
und die Routine kehrt zu Schritt S202 zurück.
Falls x xmin ist, falls nämlich die Koordinate x innerhalb
des Bereichs JKPQ fällt (JA in Schritt S202), verzweigt die
Routine zu Schritt S206, in dem die CPU 4 die Schnittpunkte
(Kreuzungspunkte) Ri (xi, ymin), Ti (xi, ymax) (i = 1, 2, . . . )
zwischen den Seiten JK und QP des zu transformierenden Bereichs
und der Linie der Länge, die mit X = x vorgeschrieben sind,
berechnet.
In einem Schritt S208 transformiert die CPU 4 die Schnitt
punkte Ri, Ti in die Punkte Ri′, Ti′ in dem SXSY-Anzeigebild
schirmkoordinatensystem in der oben beschriebenen Prozedur.
In einem Schritt S210 zeichnet die CPU 4 grafisch eine gerade
Linie, die beide Punkte Ri′ und Ti′ verbindet, d. h., die Linie
der Länge. Die Linien der Länge Ri′ und Ti′ korrespondieren mit
den Linien der Länge Ri und Ti im X-Y-Koordinatensystem in der
X-Y-Ebene. In einem Schritt S212 wird der vorbestimmte Wert K1 zu
der Koordinate x addiert, und die Routine verzweigt zu einem
Schritt S214. In Schritt S214 bestimmt die CPU 4, ob die Koor
dinate x die X-Achsen-Koordinate xmax der Linie KP übersteigt.
Falls x < xmax (JA in Schritt S214), verzweigt die Routine zu
einem Schritt S220. Falls x xmax, kehrt die Routine zu Schritt
S206 zurück.
Folglich werden die Linien der geographischen Längen mit
einem zum vorbestimmten Wert K1 korrespondierendem Linienabstand
grafisch gezeichnet. Der vorbestimmte Wert K1 ist z. B. 200 m.
Als nächstes werden die Linien (Parallelen) der
geographischen Breiten grafisch gezeichnet, wie in Fig. 26
gezeigt.
In einem Schritt S220 wird die Koordinate y zu ys. In einem
folgendem Schritt S222 bestimmt die CPU 4, ob die Koordinate y
gleich oder größer ist als der Y-Achsenkoordinatenwert von ymin
in der Linie von JK, oder nicht. Falls y ymin ist (JA in
Schritt S222), verzweigt die Routine zu einem Schritt S226.
Falls y < ymin ist (NEIN in Schritt S222), verzweigt die Routine
zu einem Schritt S224, in dem y = y + K2 (y ← y + K2) berechnet
wird (K2 ist ein anderer vorbestimmter Wert), und die Routine
kehrt zu Schritt S222 zurück.
Falls y ymin ist (JA in Schritt S222), falls nämlich die
Koordinate y innerhalb des zu transformierenden Bereichs JKPQ
fällt, verzweigt die Routine zu Schritt S226, in dem die
Schnittpunkte Vi, Wi berechnet werden.
Falls im Detail y ymin ist, d. h., falls die Koordinate y
innerhalb des zu transformierenden Bereichs JKPQ fällt, berech
net die CPU 4 die Schnittpunkte (Kreuzungspunkte) Vi (yi, xmin),
Wi (yi, xmax) (i = 1, 2, . . . ) zwischen den Seiten JQ und KP und
jede Linie der geographischen Breiten, die mit Y = y vorge
schrieben sind.
In einem Schritt S228 transformiert die CPU 4 die Schnitt
punkte Vi, Wi in die Punkte Vi′, Wi′ in dem SXSY-Anzeigebild
schirmkoordinatensystem in der oben beschriebenen Prozedur. In
einem Schritt S230 zeichnet die CPU 4 grafisch gerade Linien,
die beide Punkte Vi′ und Wi′ verbinden, nämlich die Linien der
geographischen Breiten. Die Linien der geographischen Breiten
Vi′Wi′ korrespondieren mit-den Linien der Breiten ViWi im
X-Y-Ebene-Straßenkartenkoordinatensystem.
In einem Schritt S232 wird der vorbestimmte Wert K2 zu der
Koordinate y addiert (y ← y + K2), und die Routine verzweigt zu
einem Schritt S234.
In Schritt S234 bestimmt die CPU 4, ob die Koordinate y die
Y-Achsen-Koordinate ymax der Linie PQ übersteigt. Falls y < ymax
(JA in Schritt S234), wird die vorliegende Unterroutine beendet.
Falls y ymax (NEIN im Schritt 234), kehrt die Routine zu
Schritt S226 zurück.
So werden die Linien (Parallelen) der geographischen Breiten
mit einem Linienabstand zur benachbarten Linie in der Größe des
vorbestimmten Werts K2 grafisch gezeichnet. Der numerische Wert
von K2 ist z. B. 200 m, (derselbe Wert wie der vorbestimmte Wert
von K1).
Fig. 29 zeigt ein Anzeigebeispiel, in dem die Linien der
Längen und Breiten, die gegenwärtige Position des Fahrzeugs und
die Reiseroute zum Ziel auf der zweidimensionalen Straßenkarte
grafisch gezeichnet sind. In dem in Fig. 29 gezeigten Beispiel
sind die gleichem Abstände zwischen den benachbarten Linien der
Längen und Breiten als gestrichelte Linien grafisch gezeichnet.
Fig. 30 zeigt ein Anzeigebeispiel, in dem die Linien der
geographischen Längen und Breiten, die gegenwärtige Position des
Fahrzeugs und die Reiseroute auf dem Anzeigebildschirm der
Anzeige in vogelperspektivischer Darstellung gezeichnet sind,
unter Benutzung des Navigationsapparats der dritten Ausführungs
form in derselben Situation wie in Fig. 29 gezeigt.
Es wird jedoch bemerkt, daß in beiden Fig. 29 und Fig. 30 die
Fahrzeugfortbewegungsrichtung nicht zum oberen Zentrum des Bild
schirms hin gerichtet ist; dies ist so, weil die Richtung der
Sichtlinie Φ derart definiert ist, daß ein Ortspunkt, der um eine
vorbestimmte Entfernung entlang der optimalen Reiseroute vor der
gegenwärtigen Position des Fahrzeugs liegt, in den oberen
Bereich des Anzeigebildschirms plaziert wurde.
Fig. 31 und Fig. 32 zeigen ein anderes Anzeigebeispiel, in
dem das Fahrzeug, das an der in Fig. 29 und Fig. 30 gezeigten
Position plaziert war, sich auf der optimalen Reiseroute fort
bewegt hat, und sich gerade nach rechts zu einem Punkt einer
Verkehrskreuzung hin gedreht hat. Da in Fig. 32 die Richtung der
Sichtlinie Φ zusammen mit der Fahrzeugbewegung und/oder -drehung
verändert wird, kann erkannt werden, daß sich die Fahrzeugrich
tung Φ bezüglich der Linien der Längen und Breiten von dem in
Fig. 30 gezeigten Zustand verändert hat. Die Drehung der Stra
ßenkarte in vogelperspektivischer Darstellung kann intuitiv ver
standen werden entsprechend einer Veränderung in den Gradienten
der Linien der Längen und Breiten.
Da, wie oben beschrieben, in der dritten Ausführungsform die
Linien der geographischen Längen und Breiten überlagert und auf
der Straßenkarte in vogelperspektivischer Darstellung angezeigt
werden, und diese aktualisiert wird, sooft das Fahrzeug sich um
eine vorbestimmte Entfernung fortbewegt oder um einen vorbe
stimmten Winkel gedreht hat, kann das Gefühl für Perspektive und
Entfernung in der Straßenkarte in vogelperspektivischer Darstel
lung verbessert werden. Die Richtung der Straßenkarte kann
leicht erfaßt werden, so daß die Fortbewegungsrichtung des Fahr
zeugs ebenso erfaßt werden kann.
Besonders wenn das Fahrzeug seine Fortbewegungsrichtung durch
eine Wende nach rechts oder nach links geändert hat, kann die
Veränderung der Fortbewegungsrichtung nicht klar erkannt werden,
wenn die Linien der Längen und der Breiten nicht vorhanden sind.
Jedoch werden in der dritten Ausführungsform die Linien der
Längen und der Breiten jedesmal gedreht, bevor und nachdem das
Fahrzeug die Punkte der Verkehrskreuzungen passiert hat, so daß
der Grad der Drehung des Fahrzeugs klar erkannt werden kann,
selbst wenn der Wechsel in der Fortbewegungsrichtung auf dem
Bildschirm gering ist.
Fig. 33 und Fig. 34 zeigen Anzeigebeispiele einer Modifika
tion der dritten Ausführungsform, in der die Linien der Längen
im Vergleich zu den Linien der Breiten auf den in Fig. 29 und
Fig. 30 gezeigten Straßenkarten betont sind (die Linien der
Längen werden durch ausgezogenen Linien und die der Breiten
durch die gestrichelten Linien bezeichnet).
Fig. 35 und Fig. 36 zeigen andere Anzeigebeispiele der Modi
fikation der dritten Ausführungsform, in der die Linien der
Längen im Vergleich zu den Linien der Breiten auf den in Fig. 29
und Fig. 30 gezeigten Straßenkarten betont sind (die Linien der
Längen werden durch die ausgezogenen Linien und die der Breiten
durch die gestrichelten Linien bezeichnet).
Verfahren zur Betonung vom Linien der Längen im Vergleich zu
den Linien der Breite schließen stärkere Dicke jeder Linien der
Länge verglichen mit denen der Breite ein; ferner unterschied
lich gefärbte Linien der Längen und der Breiten; Licht oder
Schatten; und durchgezogene Linien und gestrichelte Linien (wie
in Fig. 31 bis Fig. 34 gezeigt).
In der grafischen Zeichnungsverarbeitung in der Modifikation
der dritten Ausführungsform können die Arten der zu betonenden
Linien der Längen verändert werden, um die Linien der Längen in
den Schritten von S210 vom Fig. 25 und S230 von Fig. 26 grafisch
zu zeichnen.
Auf diese Weise kann bei durch stärkere Betonung der Linien
der Längen gegenüber denen der Breiten die Richtung von Nord und
Süd in der Straßenkarte in vogelperspektivischer Darstellung
leicht aufgefaßt werden, und so kann die Richtung der Fortbe
wegung bezüglich Nord leicht aufgefaßt werden. Besonders in dem
Fall, in dem die Fahrzeugfortbewegungsrichtung durch ein Links- oder
Rechtsabbiegen am Punkt einer jeden Kreuzung verändert
wird, wird der Gradient der Linien der Längen entsprechend den
Graden der Abbiegung des Fahrzeugs verändert, und das Abbiegen
des Fahrzeugs kann quantitativ festgestellt werden, selbst wenn
die Veränderung in der Fortbewegungsrichtung nur leicht ist.
Obgleich in den oben beschriebenen Modifikationen und der
dritten Ausführungsform sowohl die Straßenkarte in der zwei
dimensionalen Ebene und die Linien der Längen und Breiten gra
fisch auf die Straßenkarte in vogelperspektivischer Darstellung
zusammen mit der Bewegung des Fahrzeugs grafisch gezeichnet
werden, gibt es eine andere Modifikation, in der nur die Stra
ßenkarte in der zweidimensionalen Ebene in die Straßenkarte in
vogelperspektivischer Darstellung koordinatentransformiert wird,
und danach die zuvor in vogelperspektivische Darstellung
gesetzten Linien der Längen und Breiten auf die Straßenkarte in
vogelperspektivischer Darstellung grafisch gezeichnet werden.
Fig. 37 zeigt ein Beispiel der Linien der Längen und Breiten
in dem Fall, in dem die obere Position auf der Straßenkarte in
der zweidimensionalen Ebene nach Nord ausgerichtet ist.
Fig. 38 zeigt ein Beispiel der vogelperspektivischen Darstel
lung der in Fig. 37 gezeigten Linien der Längen und Breiten in
einem Fall, in dem die echte Nordrichtung von dem vorbestimmten
Blickpunkt E entlang der vorbestimmten Sichtlinie Φ unter 90 Grad
gesehen wird.
Diese Linien der Längen und Breiten, die koordinatentransfor
miert wurden, um in vogelperspektivischer Darstellung angezeigt
zu werden, werden im RAM 13 gespeichert.
Fig. 39 zeigt ein Beispiel der Anzeige, in der die Linien der
Längen und Breiten und die gegenwärtige Position des Fahrzeugs
grafisch auf die Straßenkarte in der zweidimensionalen Ebene
gezeichnet sind. Im Fall von Fig. 39 wird die Straßenkarte mit
auf echte Nordrichtung ausgerichteter oberen Position angezeigt.
Die Linien der Längen sind grafisch in der oberen und unteren
Richtung (vertikalen Richtung) der Straßenkarte gezeichnet, und
die Linien der Breiten sind grafisch auf der Straßenkarte in der
Links-Rechts-Richtung (Querrichtung) gezeichnet.
Fig. 40 zeigt ein anderes Beispiel der Anzeige, in der die
Linien der Länge und Breite auf der Straßenkarte bereits in
vogelperspektivischer Darstellung koordinatentransformiert gra
fisch gezeichnet sind. Die echte Nordrichtung wird vom vorbe
stimmten Blickpunkt E aus entlang der vorbestimmtem Sichtlinie
EF mit der Richtung der Sichtlinie Φ unter 90 Grad gesehen.
D.h., Fig. 40 zeigt das Anzeigebeispiel, in der die zuvor
gespeicherten Linien der Längen und Breiten auf der Straßenkarte
unter einer vorbestimmten Bedingung grafisch gezeichnet werden,
die in der Koordinatentransformation der Straßenkarte auf der
zweidimensionalen Ebene in einem Fall besteht, in dem die echte
Nordrichtung von dem Blickpunkt E entlang der vorbestimmten
Sichtlinie EF mit der Richtung der Sichtlinie Φ unter 90 Grad
gesehen wird.
In dem grafischen Zeichnungsvorgang in der in Fig. 40
gezeigten Modifikation der dritten Ausführungsform werden in
Schritt SSS114 von Fig. 21 die Linien der Längen und Breiten
unter der vorbestimmten Bedingung gezeichnet und zuvor ohne
grafisches Zeichnen der Linien der Längen und Breiten nach der
Koordinatentransformation dieser Linien in die vogelperspek
tivische Darstellung gespeichert, wann immer das Fahrzeug sich
bewegt hat oder gedreht hat. Deshalb werden diese Linien der
Längen und Breiten nicht entsprechend der Bewegung des Fahrzeugs
oder der Drehung des Fahrzeugs gedreht.
Da diese Linien der Längen und Breiten in vogelperspektivi
scher Darstellung zuvor gespeichert und unter der vorbestimmten
Bedingung grafisch auf der Straßenkarte in vogelperspektivischer
Darstellung gezeichnet werden, wird eine Verarbeitungszeit wie
die für die Koordinatentransformation in die vogelperspektivi
sche Darstellung nach jeder Bewegung oder Drehung des Fahrzeugs
unnötig. Folglich kann das Gefühl für die Tiefe und Entfernung
auf der Straßenkarte in vogelperspektivischer Darstellung ver
bessert werden.
Es wird bemerkt, daß entsprechend der Beschreibung in der
früheren Modifikationen der dritten Ausführungsform, die Linien
der Längen bezüglich den Linien der Breiten betont werden kön
nen, oder alternativ sowohl die Linien der Längen als auch die
Linien der Breiten in unterschiedlichen Anzeigeverfahren (unter
schiedlich gefärbte Linien, Licht und Schatten, und durchgezo
gene und gestrichelte Linien) grafisch gezeichnet werden können.
Obgleich in den Modifikationen und in der dritten Ausfüh
rungsform die Linien der Längen und Breiten auf der zweidimen
sionalen Ebene in die Straßenkarte in vogelperspektivischer Dar
stellung koordinatentransformiert werden, können Linienelemente
eines rechtwinkligen Gitters auf der zweidimensionalen Ebene in
die vogelperspektivische Darstellung koordinatentransformiert
werden und können grafisch auf der Straßenkarte in vogelper
spektivischer Darstellung gezeichnet werden.
Die Linien der Längen und Breiten können bloß durch die oben
beschriebenen unterschiedlichen Anzeigeverfahren angezeigt
werden.
Es wird bemerkt, daß eine Kombination von beliebigen zwei
oder drei der ersten, zweiten oder dritten Ausführungsform ein
geführt werden kann im Fall des Navigationsapparats eines mobi
len Körpers (Fahrzeugs) nach der vorliegenden Erfindung.
Es wird schließlich bemerkt, daß die in Fig. 1 gezeigte
Anzeige 10 eine Vollfarben-LCD-Anzeigevorrichtung oder eine
Kathodenstrahlröhre enthalten kann.
Claims (30)
1. Apparat für die Navigation eines mobilen Körpers, bestehend
aus:
- a) Speichereinrichtung zum Speichern einer Vielzahl von Stra ßenkartendaten, wobei alle dort gespeicherten Straßenkartendaten in einer zweidimensionalen Ebene gebildet sind und einen Grad an Einzelheiten haben;
- b) grafischer Zeicheneinrichtung zum grafischen Zeichnen von mindestens irgendeiner der in der Speichereinrichtung gespei cherten Straßenkartendaten, das sich auf die gegenwärtige Posi tion des mobilen Körpers und auf ein Ziel, das der mobile Körper schließlich erreichen soll, bezieht, auf einem Anzeigebildschirm in einer vogelperspektivischen Darstellung, so daß der Grad an Einzelheiten entsprechend der angezeigten Position der korres pondierenden Straßenkartendaten auf dem Anzeigebildschirm verän dert wird; und
- c) einer grafischen Einheit mit dem Anzeigebildschirm, die so angeordnet und konstruiert ist, daß sie die grafisch gezeichne ten Straßenkartendaten in vogelperspektivischer Darstellung betrieblich anzeigt, so daß die grafisch gezeichneten Straßen kartendaten näherungsweise dreidimensional mit einem dem Betrachter vermittelten Gefühl für Tiefe auf dem Anzeigebild schirm betrachtet werden.
2. Apparat für die Navigation eines mobilen Körpers nach
Anspruch 1, wobei der Grad an Einzelheiten niedriger wird, wenn
die angezeigte Position der korrespondierenden Straßenkarten
daten bezüglich des Anzeigebildschirms höhergelegen ist.
3. Apparat für die Navigation eines mobilen Körpers nach
Anspruch 1, wobei jedes in der Speichereinrichtung gespeichertes
Straßenkartendatum Straßendaten, welche durch eine Vielzahl von
Punkten und einer die Punkte verbindenden Linie gebildet werden,
und eine Vielzahl von Daten einschließt, die sich auf unter
schiedliche Grade von Anzeigeprioritäten beziehen, wobei die
grafische Zeicheneinrichtung enthält:
- d) Auswahleinrichtung zur Auswahl von einer der regionalen Maschen, die die korrespondierenden, grafisch zu zeichnenden Straßenkartendaten überdecken, und die in der Speichereinrich tung gespeichert sind, auf der Basis des Inhalts der Daten bezüglich der Anzeigeprioritäten auf dem Bildschirm der Anzeigeeinheit und der angezeigten Position der Daten auf dem Anzeigebildschirm der Anzeigeeinheit; und
- e) Herausziehsteuerungseinrichtung zur Steuerung eines Inter valls von Punkten, in dem die durch die Punkte gebildeten und durch die Auswahleinrichtung ausgewählten Straßendatem heraus gezogen werden, um die ausgewählten Straßenkartendaten, die auf der Basis des Inhalts der Daten bezüglich der Anzeigeprioritäten auf dem Bildschirm der Anzeigeeinheit und der angezeigten Posi tion der Daten auf dem Anzeigebildschirm der Anzeigeeinheit aus gewählt wurden, auf dem Anzeigebildschirm der Anzeigeeinheit grafisch zu zeichnen, wobei die grafische Zeicheneinrichtung die Straßenkarte in vogelperspektivischer Darstellung auf dem Bild schirm der Anzeigeeinheit auf der Basis der Straßenkartendaten, die durch die Auswahleinrichtung ausgewählt wurden, und der Straßenkartendaten, die durch die Herausziehsteuerungseinrich tung gesteuert herausgezogen wurden, grafisch zeichnet.
4. Apparat für die Navigation eines mobilen Körpers nach
Anspruch 3, wobei die Auswahleinrichtung die Daten aus denen auf
eine höchste Anzeigepriorität bezogenen bis zu denen auf eine
niedrigste Anzeigepriorität bezogenen für einen Bereich des
Anzeigebildschirms niedrigster Position auswählt, und die Daten
mit einer höheren Anzeigepriorität auswählt, wenn ein Anzeige
positionsbereich in dem Anzeigebildschirm bezüglich des Anzeige
bildschirms höhergelegen ist.
5. Apparat für die Navigation eines mobilen Körpers nach
Anspruch 4, der ferner eine Anzeigebildschirmaufteilungseinrich
tung enthält zum Aufteilen des Anzeigebildschirms in fünf
Bereiche von einem obersten Anzeigebereich ′, einem zweitober
sten Anzeigebereich ′, einem drittobersten Anzeigebereich ′,
einem mittleren Anzeigebereich ′ und einem untersten Anzeige
bereich ′.
6. Apparat für die Navigation eines mobilen Körpers nach
Anspruch 5, der ferner eine Einstelleinrichtung enthält, zum
Einstellen eines Prozentsatzes r zur Steuerung des Intervalls
von Punkten, in dem die Punkte der ausgewählten Straßendaten
entsprechend den aufgeteilten Anzeigepositionsbereichen auf dem
Anzeigebildschirm der Anzeigeeinheit herausgezogen werden.
7. Apparat für die Navigation eines mobilen Körpers nach
Anspruch 6, wobei der Prozentsatz r zur Steuerung des Intervalls
von Punkten, in dem die Straßendatenpunkte herausgezogen werden,
groß wird, wenn die Position der aufgeteilten Anzeigepositions
bereiche auf dem Anzeigebildschirm bezüglich des Bildschirms
höhergelegen ist.
8. Apparat für die Navigation eines mobilen Körpers nach
Anspruch 7, wobei die Einstelleinrichtung den Prozentsatz r
unter Benutzung der folgenden Gleichung einstellt:
wobei einen niedrigsten Bereich der anzuzeigenden Straßen
kartendaten bezeichnet, der mit dem untersten Bereich ′ korres
pondiert, ′ einen mittleren Bereich der anzuzeigenden Straßen
kartendaten bezeichnet, der mit dem mittleren Bereich ′ des
Anzeigebildschirms korrespondiert, einen drittobersten Bereich
der anzuzeigenden Straßenkartendaten bezeichnet, der mit dem
drittobersten Bereich ′ des Anzeigebildschirms korrespondiert,
einen zweitobersten Bereich der anzuzeigenden Straßenkarten
daten bezeichnet, der mit dem zweitobersten Bereich ′ des
Anzeigebildschirms korrespondiert, einen obersten Bereich der
anzuzeigenden Straßenkartendaten bezeichnet, der mit dem ober
sten Bereich ′ des Anzeigebildschirms korrespondiert, r2 den
Prozentsatz r für den mittleren Bereich ′ im Anzeigebildschirm
bezeichnet, r3 den Prozentsatz r für den drittobersten Bereich
′im Anzeigebildschirm bezeichnet, r4 den Prozentsatz r für den
zweitobersten Bereich ′ im Anzeigebildschirm bezeichnet und r5
den Prozentsatz r für den obersten Bereich ′ im Anzeigebild
schirm bezeichnet.
9. Apparat für die Navigation eines mobilen Körpers nach
Anspruch 1, wobei die Speichereinrichtung erste Straßenkarten
daten mit einem ersten Grad an Einzelheiten und zweite Straßen
kartendaten mit einem zweiten Grad an Einzelheiten speichert,
und der erste Grad an Einzelheiten höher als der zweite Grad an
Einzelheiten ist, und die Anzeigeeinheit den Bildschirm in einen
unteren Anzeigebereich (abgh) und einen oberen Anzeigebereich
(ghdc) aufgeteilt hat, und die grafische Zeicheneinheit die
ersten Straßenkartendaten in vogelperspektivischer Darstellung
auf den unteren Anzeigebereich des Bildschirms der Anzeigeein
heit und die zweiten Straßenkartendaten in vogelperspektivischer
Darstellung auf den oberen Anzeigebereich des Bildschirms der
Anzeigeeinheit grafisch zeichnet.
10. Apparat für die Navigation eines mobilen Körpers nach
Anspruch 9, ferner enthaltend:
- d) Positionsberechnungseinrichtung zum Berechnen erster Koordi natenpositionen mit den ersten Straßenkartendaten als eine erste Fläche (ABGH), die mit entsprechenden Eckpunkten des unteren Anzeigebereichs des Bildschirms der Anzeigeeinheit korrespon diert, und zweiter Koordinatenpositionen mit den zweiten Stra ßenkartendaten als eine zweite Fläche (GHDC), die mit entspre chenden Eckpunkten des oberen Anzeigebereichs des Bildschirms der Anzeigeeinheit korrespondiert;
- e) Auswahleinrichtung zur Auswahl einer Vielzahl von regionalen Maschen, die die erste Fläche (ABGH) abdecken, aus den ersten Straßenkartendaten mit dem ersten Grad an Einzelheiten auf der Basis der ersten Koordinatenpositionen der ersten Fläche, und zur Auswahl einer Vielzahl von regionalen Maschen, die die zweite Fläche (GHDC) abdecken, aus den zweiten Straßenkarten daten mit dem zweiten Grad an Einzelheiten auf der Basis der zweiten Koordinatenpositionen der zweiten Fläche (GHDC); und
- f) Herauszieheinrichtung zum Herausziehen eines ersten Teils der ersten Straßenkartendaten, der mit der ersten Fläche (ABGH) korrespondiert, aus den ausgewählten regionalen Maschen, und zum Herausziehen eines zweiten Teils der zweiten Straßenkartendaten, der mit der zweiten Fläche (GHDC) korrespondiert, aus den ausge wählten anderen regionalen Maschen.
11. Apparat für die Navigation eines mobilen Körpers nach
Anspruch 10, wobei die grafische Zeicheneinrichtung den heraus
gezogenen ersten Teil von ersten Straßenkartendaten in die Stra
ßenkarte auf einem Bildschirmanzeigekoordinatensystem so koordi
natentransformiert, daß sie in vogelperspektivischer Darstellung
in dem unteren Anzeigebereich (abgh) angezeigt wird, und den
herausgezogenen zweiten Teil von zweiten Straßenkartendaten in
die Straßenkarte auf einem Bildschirmanzeigekoordinatensystem so
koordinatentransformiert, daß sie in vogelperspektivischer Dar
stellung in dem oberen Anzeigebereich des Bildschirms angezeigt
wird.
12. Apparat für die Navigation eines mobilen Körpers nach
Anspruch 11, wobei die Auswahleinrichtung eine Ableitungsein
richtung enthält, zum Ableiten eines kleinsten, ganzzahligen
Werts von m, der die folgende Beziehung befriedigt L Lm×m,
wobei L eine maximale Länge aus den Längen zwischen jeweils zwei
Eckpunkten des oberen Anzeigebereichs oder des unteren Anzeige
bereichs bezeichnet, Lm eine Länge einer kürzeren Seite der
korrespondierenden regionalen Masche bezeichnet, und wobei die
Auswähleinrichtung die regionalen Maschen zumindest in der
Anzahl der auszuwählenden Maschen von (m + 1)² auswählt.
13. Apparat für die Navigation eines mobilen Körpers nach
Anspruch 1, wobei die Speichereinrichtung die Vielzahl der
Straßenkartendaten speichert, deren Grade an Einzelheiten von
einander unterschiedlich sind, und wobei der Bildschirm der
Anzeigeeinheit in eine Vielzahl von Anzeigebereiche aufgeteilt
ist, und wobei die grafische Zeicheneinrichtung die Straßenkarte
in vogelperspektivischer Darstellung auf dem untersten Anzeige
bereich aus den aufgeteilten Anzeigebereichen grafisch zeichnet,
auf der Basis von Straßenkartendaten, die in der Speicherein
richtung gespeichert sind, und die einen höchsten Grad an Ein
zelheiten haben, und wobei die grafische Zeicheneinrichtung
andere der Straßenkartendaten, die niedrigere Grade an Einzel
heiten haben, aus der Vielzahl von gespeicherten Straßenkarten
daten grafisch zeichnet, wenn die Anzeigebereiche des Bild
schirms der Anzeigeeinheit bezüglich des Bildschirms der
Anzeigeeinheit höhergelegen ist.
14. Apparat für die Navigation eines mobilen Körpers nach
Anspruch 13, der ferner enthält:
- d) Positionsberechnungseinrichtung zur Berechnung von Koordina tenpositionen an Straßenkartendaten, die mit entsprechenden Eck punkten der jeweiligen Anzeigebereiche korrespondieren, und die mit den Eckpunkten der entsprechenden Bereiche korrespondieren;
- e) Auswähleinrichtung zum Auswählen einer Vielzahl von regiona len Maschen, die die in den jeweiligen Anzeigebereichen anzu zeigenden Straßenkartendaten überdecken, und die in der Spei chereinrichtung gespeichert sind; und
- f) Herauszieheinrichtung zum Herausziehen der in den jeweiligen Anzeigebereichen anzuzeigenden Straßenkartendaten aus den ausge wählten regionalen Maschen.
15. Apparat für die Navigation eines mobilen Körpers nach
Anspruch 14, wobei die grafische Zeicheneinrichtung die heraus
gezogenen Straßenkartendaten in die Straßenkarte in einem Bild
schirmanzeigekoordinatensystem koordinatentransformiert, damit
sie in vogelperspektivischer Darstellung derart angezeigt
werden, daß die herausgezogenen Straßenkartendaten mit dem
höchsten Grad an Einzelheiten in dem untersten Anzeigebereich
des Bildschirms, der die gegenwärtige Position des mobilen
Körpers umgibt, angezeigt werden, und andere, herausgezogene
Straßenkartendaten mit dem geringeren Grad an Einzelheiten in
dem korrespondierenden, höhergelegenen Anzeigebereich des Bild
schirms angezeigt werden, so daß Straßenkartendaten mit einem
geringsten Grad an Einzelheiten in einem obersten Anzeige
bereich, der das Ziel umgibt, angezeigt werden.
16. Apparat für die Navigation eines mobilen Körpers nach
Anspruch 15, wobei die Auswähleinrichtung eine Ableitungsein
richtung enthält, zum Ableiten eines kleinsten, ganzzahligen
Werts von m, der die folgende Beziehung befriedigt L Lm×m,
wobei L eine maximale Länge aus den Längen zwischen jeweils zwei
Eckpunkten des jeweiligen Anzeigebereichs bezeichnet, Lm eine
Länge einer kürzeren Seite der korrespondierenden regionalen
Masche bezeichnet, und wobei die Auswähleinrichtung die regio
nalen Maschen zumindest in der Anzahl der auszuwählenden Maschen
von (m + 1)² der regionalen Maschen auswählt.
17. Apparat für die Navigation eines mobilen Körpers nach
Anspruch 16, wobei der Wert von m eins und die ausgewählte
Anzahl an regionalen Maschen vier ist, wenn L < Lm ist, und
wobei der Wert von m zwei und die ausgewählte Anzahl an regio
nalen Maschen neun ist, wenn L < Lm ist.
18. Apparat für die Navigation eines mobilen Körpers nach
Anspruch 1, wobei die Speichereinrichtung eine Vielzahl von
Quer- und Längsliniensegmenten speichert, und jedes der Quer- und
Längsliniensegmente parallel zu den anderen Quer- bzw. Längs
liniensegmenten ist, und jedes der Querliniensegmente rechtwin
kelig zu den Längsliniensegmenten ist, so daß alle Linien
segmente ein Gitternetz auf den Straßenkartendaten in der zwei
dimensionalen Ebene bilden, und das ferner enthält:
- d) Liniensegmenttransformationseinrichtung zur Koordinatentrans formation der Vielzahl von Quer- und Längsliniensegmenten in jene in vogelperspektivischer Darstellung; und
- e) zweite grafische Zeicheneinrichtung zum grafischen Zeichnen der koordinatentransformierten Liniensegmente auf die in vogel perspektivischer Darstellung angezeigte Straßenkarte auf dem Bildschirm der Anzeigeeinheit.
19. Apparat für die Navigation eines mobilen Körpers nach
Anspruch 18, wobei die Liniensegmenttransformationseinrichtung
die Vielzahl von Quer- und Längslinien transformiert, sooft der
mobile Körper sich um eine vorbestimmte Entfernung bewegt hat,
oder sooft sich der mobile Körper um einen vorbestimmten Winkel
oder mehr gedreht hat.
20. Apparat für die Navigation eines mobilen Körpers nach
Anspruch 19, wobei jedes der Längsliniensegmente mit einer Linie
geographischer Länge korrespondiert, und jedes der Querlinien
segmente mit einer anderen Linie geographischer Breite korres
pondiert, und jede Linie geographischer Länge oder Breite von
der anderen korrespondierenden Linie in einem vorbestimmten
Abstandsintervall verläuft.
21. Apparat für die Navigation eines mobilen Körpers nach
Anspruch 20, wobei die zweite grafische Zeicheneinrichtung die
Linien der geographischen Länge und jene der geographischen
Breite mit zueinander unterschiedlichem Anzeigeverfahren
grafisch zeichnet.
22. Apparat für die Navigation eines mobilen Körpers nach
Anspruch 21, wobei die zweite grafische Zeicheneinrichtung die
Linien der geographischen Länge und Breite zeichnet, und die
Linien der geographischen Länge stärker betont als die Linien
der geographischen Breite.
23. Apparat für die Navigation eines mobilen Körpers nach
Anspruch 22, wobei die Linien der geographischen Länge durch
ausgezogene Linien und die Linien der geographischen Breite
durch gestrichelte Linien bezeichnet werden.
24. Apparat für die Navigation eines mobilen Körpers nach
Anspruch 1, wobei die Speichereinrichtung eine Vielzahl von
Linien geographischer Länge und Breite in vogelperspektivischer
Darstellung speichert, wenn die Liniensegmente von einem vorbe
stimmten Blickpunkt entlang einer vorbestimmten Sichtlinie
betrachtet werden, und die ferner enthält:
- d) zweite grafische Zeicheneinrichtung zum grafischen Zeichnen der Vielzahl von Linien der Längen und Breiten in die auf dem Bildschirm in vogelperspektivischer Darstellung angezeigte Straßenkarte.
25. Apparat für die Navigation eines mobilen Körpers nach
Anspruch 24, wobei die grafisch gezeichneten Linien
geographischer Längen und Breiten auf der Straßenkarte in
vogelperspektivischer Darstellung unverändert gelassen werden,
selbst wenn das Fahrzeug sich um eine vorbestimmte Entfernung in
Richtung zum Ziel bewegt, oder wenn das Fahrzeug sich um einen
vorbestimmten Winkel oder mehr gedreht hat.
26. Apparat für die Navigation eines mobilen Körpers nach
Anspruch 25, wobei jede Linie geographischer Länge oder Breite
von der anderen korrespondierenden Linie in einem vorbestimmten
Abstandsintervall verläuft.
27. Apparat für die Navigation eines mobilen Körpers nach
Anspruch 26, wobei die zweite grafische Zeicheneinrichtung die
Linien der geographischen Länge und jene der geographischen
Breite mit zueinander unterschiedlichen Anzeigeverfahren
grafisch zeichnet.
28. Apparat für die Navigation eines mobilen Körpers nach
Anspruch 27, wobei die zweite grafische Zeicheneinrichtung die
Linien der geographischen Länge und Breite zeichnet, und die
Linien der geographischen Länge stärker betont als die Linien
der geographischen Breite.
29. Apparat für die Navigation, enthaltend:
- a) Gegenwartspositionserkennungseinrichtung zum Erkennen der gegenwärtigen Position eines mobilen Körpers und einer Fortbewegungsrichtung, in der der mobile Körper sich in der gegenwärtigen Position fortbewegt;
- b) Anfangsanzeigeparametereinstelleinrichtung zum anfänglichen Einstellen der erkannten, gegenwärtigen Position und der Anzeigeparameter als Anfangswerte;
- c) Sichtlinienrichtungsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen einer Sichtlinienrichtung für ein perspektivisch projiziertes Bild auf der Basis von mindestens der erkannten Fortbewegungsrichtung;
- d) Blickpunktpositionsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen einer Position eines Blickpunkts, auf die sich die Sichtlinienrichtung gründet als einer Funktion von mindestens der Information über die durch die Gegenwartspositionserkennungseinrichtung erkannte gegenwärtige Position;
- e) Straßenkartendatenspeichereinrichtung zum Speichern mindes tens eines Straßenkartendatums, das mit einer zweidimensionalen X-Y-Ebene als Referenz ausgedrückt ist;
- f) Koordinatentransformationseinrichtung zur Ausführung einer Koordinatentransformation der in der Straßenkartenspeicherein richtung gespeicherten Straßenkartendaten auf der Basis von mindestens der bestimmten Sichtlinienrichtung und dem bestimmten Blickpunkt in eine vogelperspektivische Darstellung, um so daraus eine Vogelperspektive zu erzeugen;
- g) Anzeigeeinrichtung zum Empfang der Anzeigedaten in vogelper spektivischer Darstellung und zum Anzeigen der vogelperspekti vischen Darstellung auf ihrem Bildschirm; und
- h) grafische Speichereinrichtung zum grafischen Zeichnen von in der Straßenkartendatenspeichereinrichtung gespeicherten Straßen kartendaten mit einem relativ hohen Grad an Einzelheiten in vogelperspektivischer Darstellung in einem relativ niedrig posi tionierten Bereich des Bildschirms durch die Anzeigeeinrichtung und zum grafischen Zeichnen einer anderen regionalen, in der Straßenkartendatenspeichereinrichtung gespeicherten Straßen karte, die zu der regionalen Straßenkarte mit dem relativ hohen Grad an Einzelheiten benachbart ist, wobei die anderen Straßen kartendaten mit einem relativ niedrigen Grad an Einzelheiten in einem relativ hoch positionierten Bereich des Bildschirms durch die Anzeigeeinheit in vogelperspektivischer Darstellung grafisch gezeichnet wird, so daß eine ganze angezeigte Straßenkarte in vogelperspektivischer Darstellung vorliegt als eine näherungs weise dreidimensionales Bild mit einem dem Betrachter vermittel ten Gefühl für Tiefe.
30. Verfahren zur Navigation eines mobilen Körpers entlang einer
gesetzten Reiseroute, die Schritte enthaltend:
- a) Speichern einer Vielzahl von Straßenkartendaten, wobei jedes darin gespeicherte Straßenkartendatum auf einer zweidimen sionalen Ebene gebildet ist und einen Grad an Einzelheiten hat;
- b) grafisches Zeichnen mindestens einer der in der Speicher einrichtung gespeicherten Straßenkartendaten, die sich auf die gegenwärtige Position des mobilen Körpers und auf ein Ziel, das der mobile Körper schließlich erreichen soll, bezieht, auf einem Anzeigebildschirm in vogelperspektivischer Darstellung, so daß der Grad an Einzelheiten entsprechend der angezeigten Position der korrespondierenden Straßenkartendaten auf dem Anzeigebild schirm verändert wird; und
- c) Anzeigen der grafisch gezeichneten Straßenkartendaten in vogelperspektivischer Darstellung auf einem Bildschirm, so daß die grafisch gezeichneten Straßenkartendaten näherungsweise dreidimensional mit einem dem Betrachter vermittelten Gefühl für Tiefe gesehen werden.
Applications Claiming Priority (3)
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