-
Die
Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte Navigationsvorrichtung.
-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Tragbare
Navigationsvorrichtungen (Portable Navigations Devices, PNDs), die
Mittel für
den GPS-Signalempfang (Global Positioning System) und die Verarbeitung
einschließen,
sind wohlbekannt und werden als im Fahrzeug eingebaute Navigationssysteme
verbreitet verwendet. Moderne PNDs umfassen im Wesentlichen:
- – einen
Prozessor,
- – einen
Speicher (mindestens ein flüchtiger
und ein nicht flüchtiger
Speicher, üblicherweise
beide)
- – Kartendaten,
die in diesem Speicher gespeichert sind
- – ein
Softwarebetriebssystem und wahlweise ein oder mehrere zusätzliche
Programme, die darauf ihre Ausführung
finden, um die Funktion der Vorrichtung zu steuern und verschiedene
Funktionen zu liefern,
- – eine
GPS-Antenne, mit der von einem Satelliten gesendete Signale, die
Standortdaten einschließen,
empfangen und nachfolgend verarbeitet werden können, um den aktuellen Standort
der Vorrichtung zu bestimmen,
- – wahlweise
elektronische Gyroskope und Beschleunigungsmesser, die Signale erzeugen,
die verarbeitet werden können,
um die aktuelle Winkelbeschleunigung und Linearbeschleunigung und
in Verbindung mit der Standortinformation, die vom GPS-Signal abgeleitet
wurde, die Geschwindigkeit und die relative Verschiebung der Vorrichtung
und somit des Fahrzeugs, in der diese montiert ist, zu bestimmen,
- – Eingabe-
und Ausgabemittel, Beispiele davon umfassen eines visuelle Anzeige
(die berührungsempfindlich
sein kann, um eine Benutzereingabe zu erlauben), ein oder mehrere
physikalische Tasten, um das Anschalten/Ausschalten oder andere Funktionen
der Vorrichtung zu steuern, einen Lautsprecher für eine hörbare Ausgabe,
- – wahlweise
einen oder mehrere physikalische Verbindungsvorrichtungen, mit denen
Leistung und wahlweise ein oder mehrere Datensignale zur Vorrichtung übertragen
und von dieser empfangen werden können, und
- – wahlweise
ein oder mehrere Sender/Empfänger, um
eine Kommunikation über
Mobiltelekommunikationsnetze und andere Signal- und Datennetze, beispielweise
Wi-Fi, Wi-Max GSM und dergleichen, zu erlauben.
-
Die
Brauchbarkeit der PND manifestiert sich hauptsächlich in ihrer Fähigkeit,
eine Route zwischen einem Startort oder einem aktuellen Standort
und einem Ziel zu finden, das von einem Benutzer der Rechenvorrichtung
mittels einer breiten Vielfalt von verschiedenen Verfahren eingegeben
werden kann, beispielsweise durch die Postleitzahl, den Straßennamen
und die Hausnummer und im Vorhinein gespeicherte, wohlbekannte,
bevorzugte oder kürzlich
besuchte Ziele. Typischerweise wird die PND durch Software befähigt, eine "beste" oder "optimale" Route zwischen den
Standorten des Starts und der Zieladresse aus den Kartendaten zu
berechnen. Eine "beste" oder "optimale" Route wird auf der
Basis vorbestimmten Kriterien bestimmt, und es muss sich dabei nicht
notwendigerweise um die schnellste oder kürzeste Route handeln. Die Wahl
der Route, entlang der Fahrer geführt werden soll, kann ziemlich
anspruchsvoll sein, und die ausgewählte Route kann existierende,
vorhergesagte und dynamisch und/oder drahtlos empfangene Verkehrs-
und Straßeninformation,
historische Information über
Straßengeschwindigkeiten
und die Vorlieben des Fahrers als Faktoren, die die Wahl der Straße bestimmen,
berücksichtigen.
Zusätzlich
kann die Vorrichtung kontinuierlich Straßen- und Verkehrszustände überwachen
und anbieten oder wählen,
die Route über
die der Rest der Reise auszuführen
ist, durch die geänderten
Zustände
zu ändern.
Echtzeitverkehrsüberwachungssysteme,
die auf verschiedenen Techniken basieren (beispielsweise Mobiltelefonanrufe,
feste Kameras, GPS-Flottenverfolgung),
werden verwendet, um Verkehrsverzögerungen zu identifizieren
und die Information in Benachrichtigungssysteme zu speisen.
-
Die
Navigationsvorrichtung kann typischerweise im Armaturenbrett eines
Fahrzeugs montiert werden, aber sie kann auch als Teil eines Onboard-Computers
des Fahrzeuges oder des Autoradios ausgebildet werden. Die Navigationsvorrichtung kann
auch ein in der Hand haltbares System (ein Teil eines in der Hand
haltbaren Systems), wie eine PDA (Personal Navigation Device, persönliche Navigationsvorrichtung),
ein Medienabspielgerät,
ein Mobiltelefon oder dergleichen sein, und in diesen Fällen wird die
normale Funktion des in der Hand haltbaren Systems mittels der Installation
von Software auf der Vorrichtung, um sowohl eine Routenberechnung
als auch eine Navigation entlang der berechneten Route auszuführen, erweitert.
In jedem Fall interagiert der Benutzer mit der Navigationsvorrichtung,
wenn eine Route berechnet worden ist, um die gewünschte, berechnete Route, wahlweise
von einer Liste aus vorgeschlagenen Routen auszuwählen. Wahlweise kann
der Benutzer intervenieren oder das Routenauswahlverfahren führen, indem
er beispielsweise spezifiziert, dass gewisse Routen, Straßen, Orten oder
Kriterien gemieden werden sollen oder für eine spezielle Reise obligatorisch
sind. Der Routenberechnungsaspekt der PND bildet eine primäre vorgesehene
Funktion, und die Navigation entlang einer solchen Route ist eine
andere primäre
Funktion. Während
der Navigation entlang einer berechneten Route liefert die PND visuelle
und/oder hörbare
Anweisungen, um den Benutzer entlang der gewählten Route zum Ende der Route,
das ist das gewünschte Ziel,
zu führen.
Gewöhnlicherweise
zeigen PNDs Karteninformation auf einem Schirm während der Navigation an, wobei
diese Information regelmäßig auf
dem Schirm aktualisiert wird, so dass die angezeigte Karteninformation
den aktuellen Standort der Vorrichtung darstellt, und somit den
des Benutzers oder des Fahrzeugs des Benutzers, wenn die Vorrichtung
für eine
Navigation im Fahrzeug verwendet wird. Ein Bildzeichen, das auf
dem Schirm dargestellt ist, bezeichnet typischerweise den aktuellen
Standort der Vorrichtung und wird bei der aktuellen Karteninformation
der aktuellen und der umgebenden Straßen zentriert, und es werden
auch andere Kartenmerkmale angezeigt. Zusätzlich kann Navigationsinformation
angezeigt werden, wahlweise in einem Statusbalken oben, unten oder
auf einer Seite der angezeigten Karteninformation, wobei Beispiele
der Navigationsinformation die Distanz zur nächsten Abbiegung von der aktuellen
Straße,
die vom Benutzer genommen werden muss, wobei die Natur dieser Abbiegung
möglicherweise
durch ein weiteres Bildzeichen dargestellt wird, das auf den speziellen
Typ der Abbiegung hindeutet, beispielweise ein Links- oder Rechtspfeil, umfassen.
Die Navigationsfunktion bestimmt auch den Inhalt, die Dauer und
die Zeitsteuerung der hörbaren
Anweisungen, mittels derer der Benutzer entlang der Route geführt werden
kann. Wie man sich vorstellen kann, erfordert eine einfache Anweisung,
wie "in 100 m nach
links abbiegen" eine signifikante
Verarbeitung und Analyse. Wie vorher erwähnt wurde, kann die Interaktion
des Benutzers mit der Vorrichtung durch einen Berührungsbildschirm oder
zusätzlich
oder alternativ durch eine an der Lenksäule montierte Fernsteuerung,
durch eine Sprachaktivierung oder durch jedes andere geeignete Verfahren
erfolgen.
-
Eine
weitere wichtige Funktion, die von der Vorrichtung geliefert wird,
ist die automatische Routenneuberechnung im Falle dass
- – ein
Benutzer von der vorher berechneten Route während der Navigation an ihr
entlang abweicht,
- – Echtzeitverkehrszustände diktieren,
dass eine alternative Route zweckmäßiger ist, und die Vorrichtung
fähig ist,
solche Zustände
automatisch zu erkennen, oder
- – ein
Benutzer aktiv veranlasst, dass aus irgendwelchen Gründen die
Vorrichtung eine Routenneuberechnung ausführt.
-
Es
ist auch bekannt, es zu ermöglichen,
dass eine Route mit vom Benutzer definierten Kriterien berechnet
wird; beispielsweise kann es sein, dass ein Benutzer eine landschaftlich
schöne
Route durch die Vorrichtung berechnen lassen will, oder dass er wünscht, irgendwelche
Straßen
zu meiden, auf denen ein Verkehrsstau wahrscheinlich ist, erwartet wird
oder aktuell schon existiert. Die Software der Vorrichtung würde dann
verschiedene Routen berechnen, und solche bevorzugt gewichten, die
entlang ihrer Route, die höchste
Zahl von interessierenden Punkten (points of interest, POI), die
beispielsweise als landschaftliche Schönheit gekennzeichnet sind,
aufweist, oder sie würde
gespeicherte Information verwenden, die die vorherrschenden Verkehrszustände auf
speziellen Straßen
angibt, um die berechneten Routen im Hinblick auf die Wahrscheinlichkeit
eines Staus oder eine Verzögerung
ordnen. Andere auf POI oder Verkehrsinformation basierende Routenberechnungen
und Navigationskriterien sind ebenfalls möglich.
-
Obwohl
die Routenberechnung und die Navigationsfunktionen für die gesamte
Brauchbarkeit von PNDs fundamental sind, ist es möglich, die
Vorrichtung nur als Informationsanzeige zu verwenden, oder für ein "freies Fahren", bei dem nur Karteninformation in
Bezug auf den aktuellen Standort der Vorrichtung angezeigt wird,
und wo keine Route berechnet worden ist, und aktuell keine Navigation
von der Vorrichtung ausgeführt
wird. Eine solche Betriebsart ist oft anwendbar, wenn der Benutzer
die Route schon kennt, entlang der er fahren will, und keine Navigationsunterstützung benötigt.
-
Neuerdings
sind PNDs mit integrierten digitalen Kameras, die ein oder mehrere
ladungsgekoppelte Vorrichtungen (CCDs) einschließen, und somit digitale Fotos
aufnehmen können,
die dann gewöhnlicherweise
im nicht flüchtigen
Speicher der Vorrichtung gespeichert werden, hergestellt worden.
Solche Bilder können
danach auf den PC eines Benutzers oder eine andere digitale Bilddatenbank,
wie es konventionelle Praxis bei dedizierten Digitalkameras ist, mittels
einer physikalischen Verbindung, beispielsweise USB, zwischen PC
und der Vorrichtung herabgeladen werden. Wie erwähnt wurde, können die
Bilder im systemeigenen nicht flüchtigen
Speicher in der Vorrichtung oder auf einer entfernbaren Medienspeicherkarte,
wie einer sicheren digitale Karte oder SD-Karte oder auf irgendeinem
anderen entfernbaren digitalen Medium, wie beispielsweise einem Flash-Speicher, gespeichert
werden. Ein spezieller Vorteil der Integration einer digitalen Kamera
in eine PND besteht darin, dass das aufgenommene digitale Bild mit
einer spezifischen Ortsinformation versehen werden kann, die aus
den GPS-Signalen berechnet wird oder kürzlich von der Vorrichtung
empfangen wurde, zusätzlich
zur Standardkennzeichnungsinformation, die gewöhnlicherweise solchen Bilder
zugeschrieben wird, wie Zeit und Datum. Insbesondere das Gerät S90i,
das von Navman® hergestellt
und verkauft wird, enthält
diese Funktion.
-
Navman® bietet
auch einen Dienst, durch den im vorhinein geographisch räumlich gekennzeichnete
Bilder von POIs für
ein Herabladen von einem Bildserver über einen PC eines Benutzers,
mit dem eine PND verbunden ist, verfügbar sind, und diese im Speicher
der Vorrichtung für
eine spätere Anzeige
auf dem Schirm der Vorrichtung, wenn bestimmt wird, dass der Standort
der Vorrichtung sich in einer vorbestimmten Nähe zum speziellen POI befindet,
gespeichert werden können.
Eine weitere nützliche
Eigenschaft der Speicherung von spezifisch geographisch räumlich gekennzeichneten
Bildern von POIs ist die, dass sie vom Speicher gewählt werden können, als
Mittel um entweder ein gewünschtes
Ziel oder einen gewünschten
Wegpunkt entlang einer Route zu einem geänderten, vom Benutzer gewählten Ziel
zu identifizieren. Die Funktion ist grob identisch zum Suchen und
der Auswahl von Standard-POIs, für
die nur Textinformation als Teil der Kartendaten gespeichert ist,
die bei den Betriebsarten der Navigation, der Routenberechnung und
des freien Fahrens der PND verwendet werden – der einzige Unterschied besteht
darin, dass der spezielle POI auf dem Bildschirm vom Benutzer durch
die Anzeige eines Photos von ihm sofort identifiziert werden kann.
-
Obwohl
solche sekundären
Funktionen oder Nebenfunktionen vorteilhaft sind und das gesamte Erleben
des Benutzers erweitern, liefern sie keine Verbesserung für die Navigationsfunktion,
die von der Vorrichtung geliefert wird, mit der Ausnahme, dass die
Zahl der zugänglichen
POIs erweitert wird.
-
Aktuelle
Firmen, die Kartendaten liefern, wie TeleAtlas NV und NavTeq, erzeugen
digitalen Kartendaten in der Form eines oder mehrerer Basisdateien, aus
denen die PND Information extrahiert, die bei der Schaffung einer
graphischen Darstellung geographischer Merkmale, wie Straßen, Gebäude, Eisenbahnen
und anderen Landmarken und POIs verwendet werden. Diese Information
wird auf dem Schirm der Vorrichtung angezeigt und nahezu kontinuierlich
aufgefrischt, um dem Benutzer eine sich kontinuierlich ändernde
Karte des aktuellen Ortes und des umgebenden Gebiets unter Bezug
auf eine im Allgemeinen stationäre
graphische Fahrzeuganzeige, die auch in der Mitte des Schirms angezeigt
wird, zu liefern. Das Ausmaß der
Details, die in der Karte gezeigt werden, hängt von vielen Faktoren ab,
die den speziellen Maßstab
der Karte, der vom Benutzer gewählt
wird, die Reisegeschwindigkeit und natürlich das Niveau der Details,
das von den darunter liegenden Kartendateien geliefert wird, für den speziellen
Standort, an dem sich die Vorrichtung aktuell befindet, einschließen. Beispielsweise
wird nur sehr wenig Information auf dem Schirm der Vorrichtung angezeigt,
wenn sich der Benutzer auf einer Autobahn durch die Landschaft bewegt,
wohingegen relativ größere Niveaus von
Details auf dem Schirm geliefert werden können, wenn sich der Benutzer
durch eine Stadt auf verstopften Straßen und somit relativ langsam
bewegt.
-
In
diesem letzteren Szenarium wird die Navigationsfunktion, die durch
die Vorrichtung geliefert wird, durch die Anzeige detaillierterer
Information auf dem Schirm wegen der größeren Wahrscheinlichkeit, dass
der Benutzer Merkmale des Straßenrands
oder die die Straße
betreffen, die auf dem Schirm angezeigt werden, mit den entsprechenden
physikalischen Merkmalen, die er sehen kann, wenn er entlang der
speziellen Straße
oder den in Frage kommenden Straßen fährt, zueinander in Beziehung
setzen kann. Ein Nachteil bei den aktuellen von einem Kartenlieferanten
herausgegebenen Dateien besteht darin, dass das Niveau der Details
nur mit jeder folgenden Versionsausgabe steigt. Dies findet relativ selten
statt, und somit ist es möglich,
dass die Karteninformation durch Änderungen in den Straßenführungen
und der Einrichtung von Zugangsbeschränkungen, die oft in Städten und
in geringerem Ausmaß in
Regionen außerhalb
der Städte
auftreten, veraltet wird. Zusätzlich
enthalten die Kartendaten im Allgemeinen keine vorübergehenden
Straßenänderungen,
wie sie beispielsweise durch Bauarbeiten, Fahrbahnverengungen oder
Fahrbahnänderungen
oder dem Einrichten von Fußgängerzonen
auf Straßen, die
vorher als Durchgangsstraßen
für Fahrzeuge
auf der Karte verzeichnet waren, verursacht werden können.
-
Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine PND oder
ein Navigationssystem und ein Computerprogramm, mittels dem diese
gesteuert werden, zusammen mit einem System der Verbesserung von
Kartendaten zu liefern, das es einer mit einer Kamera ausgestatteten
PND erlaubt, photographisch aufgenommene digitale Information zu
verwenden, um die zu Grunde liegenden Kartendateien, mit der die
Vorrichtung ihre Navigationsfunktion liefert, zu verbessern.
-
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER
ERFINDUNG
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine PND oder ein Navigationssystem, die oder das
eine damit verknüpfte
Digitalkamera besitzt, mittels derer digitale Bilddaten aufgenommen
werden können,
bereitgestellt, wobei die PND bzw. das Navigationssystem dadurch gekennzeichnet
ist, dass sie bzw. es eingerichtet ist zum Ausführen einer Mustererkennungstechnik
mit diesen aufgenommenen digitalen Bilddaten, um zu bestimmen, ob
das Bild ein oder mehrere erkennbare Merkmale enthält, wobei
diese Merkmale durch digitale Information, die im Speicher dieser
Vorrichtung gespeichert ist, im Vorhinein definiert wurden, und
diese Mustererkennungstechnik einen Vergleich zwischen der aufgenommenen
digitalen Bildinformation und mindestens einiger digitaler Information,
die für
ein Merkmal repräsentativ
ist, ausführt,
und weiter dadurch gekennzeichnet, dass sie bzw. es eingerichtet
ist zum Speichern von zumindest einiger Information, die eine Angabe
des identifizierten Merkmals einschließt, für die die Mustererkennungstechnik
erfolgreich war, zusammen mit geographischen Ortsdaten, die die
ungefähre
Position identifizieren von mindestens einem der folgenden Dinge:
- – den
Ort der Vorrichtung zu dem Moment, zu dem das digitale Bild aufgenommen
wurde oder innerhalb eines vorbestimmten Zeitgrenzwerts dieses Moments,
- – einen
berechneten vorhergesagten Ort der Vorrichtung in dem Moment, zu
dem das digitale Bild aufgenommen wurde, wobei die Vorhersage auf einer
früher
gespeicherten Information über
die Position der Vorrichtung basiert, und
- – eine
berechnete Näherung
des Orts des Merkmals, das im aufgenommenen digitalen Bild identifiziert
wurde.
-
Am
besten handelt es sich bei der Information, die durch die Vorrichtung
nach einer erfolgreichen Mustererkennung gespeichert wird, um ein
oder mehrere der speziellen, aufgenommenen digitalen Bilder, die
in sich das eine oder die mehreren identifizierten Merkmale enthalten.
-
Am
besten sind die Merkmale, für
die Sätze von
digitalen Deskriptoren vorgesehen sind, solche Merkmale, die man
auf oder in oder um moderne Straßen herum findet, wobei Beispiele
Fußgängerüberwege,
Ampeln, Geschwindigkeitskameras, Warnsignale, Geschwindigkeitsbeschränkungen,
Signalbrücken,
Straßenmarkierungen
und dergleichen umfassen, wobei es sich hier um Merkmale handelt,
die leicht erkennbar und unterscheidbar sind, sowohl digital bei
der Mustererkennungstechnik als auch in Wirklichkeit durch die Fahrer
von Fahrzeugen.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
findet das Aufnehmen der digitalen Bilddaten im wesentlich kontinuierlich
statt, so dass ein Strom digitaler Daten ähnlich einer digitalen Videoeinspeisung,
durch die PND oder das System aufgenommen wird, wobei die Mustererkennungstechnik
im Wesentlichen kontinuierlich mit diesen gestreamten digitalen
Daten ausgeführt
wird.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist es vorteilhaft, wenn nur ein Teil der gestreamten digitalen
Daten, bei dem es sich vorzugsweise um ein Bild handelt, gespeichert
wird, und der Rest weggeworfen wird, wobei der Teil, der in der
Vorrichtung oder dem System gespeichert wird, der Teil ist, der
eine digitale Darstellung des Merkmals, das erfolgreich durch die
Mustererkennungstechnik erkannt wurde, enthält.
-
In
einer nochmals weiteren bevorzugten Ausführungsform ist es vorteilhaft,
wenn die Vorrichtung oder das System ein oder mehrere gespeicherte graphische
Bildzeichen enthält,
die für
eines oder mehrere Merkmale, die von der Mustererkennungstechnik
identifiziert werden können,
repräsentativ sind,
wobei die PND oder das System eine Routine einschließen, mit
der die auf dem Schirm dargestellte Karteninformation durch die
Anzeige der graphischen Bildzeichen, die solche Merkmale darstellen, an
der passenden Position, wie sie vorher durch das PND-System beim
Aufnehmen der digitalen Bilddaten, die das identifizierte Merkmal
enthalten, bestimmt wurde, ergänzt
wird.
-
In
einer am meisten bevorzugten Ausführungsform bildet der erste
Aspekt der Erfindung ein Kartendatenaktualisierungssystem, bei dem
die PND oder das Navigationssystem Information speichert, die ein
Merkmal und seinen Ort identifiziert, wobei die PND oder das Navigationssystem
Mittel für
das Hochladen solcher Daten auf einen Datenvalidierungsserver einschließt, der
die gesamte empfangene Merkmalsidentifikation und die entsprechende Ortsinformation
verarbeitet, wobei die Verarbeitung die Tatsache berücksichtigt,
dass einige der heraufgeladenen Daten Irrtümer sind, und somit eine relative
Wahrscheinlichkeit bestimmt, dass ein Merkmal an einem speziellen
Ort existiert, in Abhängigkeit
von der Anzahl von Malen, zu denen ein spezielles Merkmal an einem speziellen
Ort oder innerhalb eines Nähegrenzwerts
davon identifiziert wird, wobei der Datenvalidierungsserver auch
ein oder mehrere Kartenaktualisierungsdateien erzeugt, die die validierte Merkmalsinformation
und die entsprechende Ortsinformation enthalten, wobei das Kartendatenaktualisierungssystem
dann danach die eine oder die mehreren Kartenaktualisierungsdateien,
die die validierten Merkmalsdaten enthalten, zurück an die PND oder das Navigationssystem überträgt.
-
In
einer Ausführungsform
enthalten die Kartenaktualisierungsdateien, die vom Validierungsserver
erzeugt werden, graphische Bildzeichendarstellungen der identifizierten
Merkmale, wobei solche in einer überlagernden
Weise zusammen mit den Basiskartendaten auf dem Schirm der PND oder
des Navigationssystems dargestellt werden.
-
In
einer alternativen Ausführungsform
speichert der Speicher der PND oder des Systems graphische Bildzeichendarstellungen
möglicher
Merkmale, die in den Kartenaktualisierungsdateien, die vom Datenvalidierungsserver
empfangen werden, identifiziert werden können, wobei die Kartenaktualisierungsdateien
nur Zeigerinformation (zusammen mit der entsprechenden Ortsinformation)
enthält,
die durch die PND oder das Navigationssystem identifizierbar ist,
das somit das passende graphisch gespeicherte Bildzeichen für eine Anzeige
auf dem Schirm der Vorrichtung oder des Systems abrufen kann, wenn
Kartendaten für
ein Gebiet dargestellt werden, das die Ortsinformation in der Kartendatenaktualisierungsdatei
einschließt.
-
Vorzugsweise
ist die PND mit einer integrierten Digitalkamera versehen, oder
in einer alternativen Ausführungsform
ist die PND oder das Navigationssystem damit verknüpft, und
versehen mit Software, die eine Digitalkamera steuern kann, die
mit der PND oder dem Navigationssystem mittels einer physikalischen
Verbindung (beispielsweise einem Kabel), oder drahtlos (beispielsweise
durch Bluetooth) verbunden sein kann. In einer bevorzugten Ausführungsform
kann die Digitalkamera von der PND oder dem Navigationssystem gelöst werden.
-
In
einer bevorzugten Anordnung können
die Kartenaktualisierungsdateien über das Internet herabgeladen
werden, indem eine PND mit einem mit dem Internet verbundenen PC
mittels eines USB-Kabels verbunden wird, wie das aktuell bei den
meisten existierenden PNDs möglich
ist.
-
In
weiteren Aspekten der Erfindung wird ein Computerprogramm, das je
nach Erfordernis auf einem von einem Computer lesbaren Medium ausgebildet
ist, für
das Implementieren der oben beschriebenen Schritte vorgesehen, wie
auch eine PND und/oder ein Navigationssystem, das ausgelegt ist, um
die beschriebenen Schritte auszuführen.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Verwendung beispielhafter
Ausführungsformen,
die mit der Hilfe der Zeichnungen erläutert werden, detaillierter
beschrieben.
-
1 zeigt
eine beispielhafte Ansicht eines Globalen Positioniersystems (GPS);
-
2 zeigt
ein beispielhaftes Blockdiagramm elektronischer Komponenten einer
Navigationsvorrichtung;
-
3 zeigt
ein beispielhaftes Blockdiagramm der Art, in der eine Navigationsvorrichtung
Information über
einen drahtlosen Kommunikationskanal empfangen kann;
-
4A und 4B sind
perspektivische Ansichten einer Implementierung einer Ausführungsform
der Navigationsvorrichtung;
-
5 zeigt
ein schematisches Diagramm eines vorgeschlagenen Systems, durch
das Basiskartendaten, die lokal auf einer PND gespeichert sind, mit
graphischen Anzeigen, die vom Benutzer identifizierbare Merkmale
des Straßenrands
darstellen, ergänzt
werden können.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
-
1 zeigt
eine beispielhafte Ansicht eines Globalen Positioniersystems (UPS),
das von Navigationsvorrichtungen verwendet werden kann. Solche Systeme
sind bekannt und werden für
eine Vielzahl von Zwecken verwendet. Im Allgemeinen ist das GPS
ein auf Satellitenfunk basierendes Navigationssystem, das kontinuierlich
die Position, die Geschwindigkeit, die Zeit und in einigen Fällen die
Richtungsinformation für
eine unbegrenzte Anzahl von Benutzern bestimmen kann. Das GPS, das
früher
als NAVSTAR bekannt war, schließt
eine Vielzahl von Satelliten ein, die mit der Erde in extrem präzisen Erdumlaufbahnen
zusammenarbeiten. Auf der Basis dieser präzisen Erdumlaufbahnen können GPS-Satelliten
ihren Ort an eine beliebige Zahl von Empfangseinheiten weitergeben.
-
Das
GPS-System wird implementiert, wenn eine Vorrichtung, die speziell
ausgerüstet
ist, um GPS-Daten zu empfangen, damit beginnt, Funkfrequenzsignale
auf Signale von GPS-Satelliten
abzutasten. Nach dem Empfang eines Funksignals von einem GPS-Satelliten
bestimmt die Vorrichtung den präzisen
Ort dieses Satelliten über
ein Verfahren aus einer Vielzahl verschiedener konventioneller Verfahren.
Die Vorrichtung wird in den meisten Fällen das Abtasten nach Signalen
fortsetzen, bis sie mindestens drei verschiedene Satellitensignale
erhalten hat (es sei angemerkt, dass in Ausnahmefällen die
Position mit nur zwei Signalen unter Verwendung anderer Triangulationstechniken
bestimmt werden kann). Unter Implementierung der geometrischen Triangulation verwendet
der Empfänger
die drei bekannten Positionen, um seine eigene zweidimensionale
Position relativ zu den Satelliten zu bestimmen. Dies kann in einer
bekannten Weise erfolgen. Zusätzlich
wird das Erhalten eines vierten Satellitensignals es der empfangenden
Vorrichtung erlauben, ihre dreidimensionale Position durch dieselbe
geometrische Berechnung in einer bekannten Art zu berechnen. Die
Positions- und Geschwindigkeitsdaten können in Echtzeit auf einer
kontinuierlichen Basis durch eine unbegrenzte Anzahl von Benutzern
aktualisiert werden.
-
Wie
in 1 gezeigt ist, ist das GPS-System allgemein durch
die Bezugszahl 100 bezeichnet. Ein Vielzahl von Satelliten 120 befinden
sich in Umlaufbahnen um die Erde 124. Die Umlaufbahn jedes
Satelliten 120 ist nicht notwendigerweise synchron mit den
Umlaufbahnen anderer Satelliten 120 und sie ist wahrscheinlich
zu diesen asynchron. Es ist ein GPS-Empfänger 140 gezeigt,
der Spread-Spektrum-GPS-Satellitensignale 160 von den verschiedenen
Satelliten 120 empfängt.
-
Die
Spread-Spektrum-Signale 160, die kontinuierlich von jedem
Satelliten 120 gesendet werden, verwenden einen hochgenauen
Frequenzstandard, der mit einer extrem genauen Atomuhr erzielt wird. Jeder
Satellit 120 überträgt als Teil
seiner Datensignaltibertragung 160 einen Datenstrom, der
diesen speziellen Satelliten 120 bezeichnet. Fachleute
werden erkennen, dass die GPS-Empfängervorrichtung 140 im
Allgemeinen Spread-Spektrum-GPS-Satellitensignale 160 von
mindestens drei Satelliten 120 empfängt, damit die GPS-Empfängervorrichtung 140 ihre
zweidimensionale Position durch Triangulation berechnen kann. Das
Erwerben eines zusätzlichen Signals,
was zu Signalen 160 von insgesamt vier Satelliten 120 führt, erlaubt
es der GPS-Empfängervorrichtung 140,
ihre dreidimensionale Position in einer bekannten Art zu berechnen. 2 zeigt
ein beispielhaftes Blockdiagramm elektronischen Komponenten einer
Navigationsvorrichtung 200 im Blockkomponentenformat. Es
sollte angemerkt werden, dass das Blockdiagramm der Navigationsvorrichtung 200 nicht alle
Komponenten der Navigationsvorrichtung einschließt, sondern nur viele beispielhafte
Komponenten darstellt.
-
Die
Navigationsvorrichtung 200 ist in einem (nicht gezeigten)
Gehäuse
angeordnet. Das Gehäuse
umfasst einen Prozessor 210, der mit einer Eingabevorrichtung 220 und
einem Anzeigeschirm 240 verbunden ist. Die Eingabevorrichtung 220 kann
eine Tastaturvorrichtung, eine Spracheingabevorrichtung, ein Berührungsfeld
und/oder jede andere bekannte Eingabevorrichtung umfassen, die verwendet
wird, um Information einzugeben, und der Anzeigeschirm 240 kann
jeden Typ eines Anzeigeschirms, wie beispielsweise eine LCD-Anzeige,
einschließen.
Die Eingabevorrichtung 220 und ein Anzeigeschirm 240 sind
in eine integrierte Eingabe- und Anzeigevorrichtung integriert,
die eine Berührungsfeld-
oder Berührungsschirmeingabe
einschließen,
bei der ein Benutzer nur einen Teil des Anzeigeschirms 240 zu
berühren
braucht, um eine Vielzahl der angezeigten Wahlmöglichkeiten zu wählen, oder
um einen aus einer Vielzahl von virtuellen Knöpfen zu aktivieren.
-
Zusätzlich können andere
Typen von Ausgabevorrichtungen 250 in nicht einschränkender
Weise eine Vorrichtung für
eine hörbare
Ausgabe einschließen.
Wie die Ausgabevorrichtung 241 eine hörbare Information an einen
Benutzer der Navigationsvorrichtung 200 erzeugen kann,
ist es in gleicher Weise verständlich,
dass die Eingabevorrichtung 240 auch ebenso gut ein Mikrofon
und Software für
das Empfangen eingegebener Sprachbefehle aufweisen kann. In der
Navigationsvorrichtung 200 ist der Prozessor 210 operativ
mit der Eingabevorrichtung 240 über eine Verbindung 225 verbunden
und ausgelegt, von dieser Eingabeinformation zu empfangen, und er ist
operativ über
Ausgabeverbindungen 245 mit mindestens einem Anzeigeschirm 240 und
einer Ausgabevorrichtung 241 verbunden, um an diese Information
auszugeben. Weiterhin ist der Prozessor 210 operativ über eine
Verbindung 235 mit einem Speicher 230 verbunden
und weiter ausgelegt, um über eine
Verbindung 275 Information von Eingabe/Ausgabe-(E/A)-Anschlüssen 270 zu
empfangen beziehungsweise an diese zu senden, wobei der E/A-Anschluss 270 mit
einer E/A-Vorrichtung 280, die sich außerhalb der Navigationsvorrichtung 200 befindet, verbindbar
ist. Die externe E/A-Vorrichtung 270 kann in nicht einschränkender
Weise eine externe Hörvorrichtung,
wie beispielsweise einen Ohrhörer,
einschließen.
Die Verbindung zur E/A-Vorrichtung 280 kann weiter eine
drahtgebundene oder drahtlose Verbindung zu irgendeiner anderen
externen Vorrichtung, wie beispielsweise eine Stereoautoradio für eine freihändige Operation
und/oder einen sprachaktivierten Betrieb, für die Verbindung mit einem
Ohrhörer
oder Kopfhörer
und/oder für
die Verbindung mit beispielsweise einem Mobiltelefon sein, wobei
die Mobiltelefonverbindung verwendet werden kann, um beispielsweise
eine Datenverbindung zwischen der Navigationsvorrichtung 200 und
dem Internet oder irgendeinem anderen Netz zu errichten, und/oder
um beispielsweise eine Verbindung zu einem Server über das
Internet oder irgendein anderes Netz zu errichten.
-
Die
Navigationsvorrichtung 200 kann eine "mobile" Verbindung oder eine Verbindung über ein Telekommunikationsnetz
mit dem Server 302 über eine
mobile Vorrichtung 400 (wie ein Mobiltelefon, einen PDA
und/oder jede Vorrichtung mit einer Mobiltelefontechnik) durch das
Aufbauen einer digitalen Verbindung (wie beispielsweise einer digitalen
Verbindung über
beispielsweise die bekannte Bluetooth-Technik) errichten. Danach
kann die mobile Vorrichtung 400 durch ihren Netzdienstanbieter
eine Netzverbindung (beispielsweise durch das Internet) mit einem
Server 302 aufbauen. Eine solche "mobile" Netzverbindung wird zwischen der Navigationsvorrichtung 200 (die
mobil sein kann und dies oftmals ist, wenn sie sich allein und/oder
in einem Fahrzeug bewegt) und dem Server 302 errichtet,
um ein "Echtzeit"-Gateway oder zumindest
ein "sehr aktuelles" Gateway für Information
zu liefern.
-
Das
Aufbauen einer Netzverbindung zwischen der mobilen Vorrichtung 400 (über einen Dienstanbieter)
und einer anderen Vorrichtung, wie dem Server 302, unter
beispielsweise der Verwendung des Internets 410 kann in
einer bekannten Weise erfolgen. Dies kann beispielsweise die Verwendung
von einem TCP/IP-Schichtenprotokoll einschließen. Die mobile Vorrichtung 400 kann
jede Zahl von Kommunikationsstandards, wie CDMA, GSM, WAN etc.,
verwenden.
-
So
kann eine Internetverbindung verwendet werden, die beispielsweise über eine
Datenverbindung über
ein Mobiltelefon oder Mobiltelefontechnik in der Navigationsvorrichtung 200 erhalten
wird. Für diese
Verbindung wird eine Internetverbindung zwischen dem Server 302 und
der Navigationsvorrichtung 200 aufgebaut. Dies kann beispielsweise
durch ein Mobiltelefon oder eine andere mobile Vorrichtung und eine
GPRS-Verbindung (General Packet Radio Service, allgemeiner Paketfunkdienst)
ausgeführt werden
(eine GPRS-Verbindung ist eine Hochgeschwindigkeitsdatenverbindung
für mobile
Vorrichtungen, die von Telekombetreibern geliefert wird, GPRS ist
ein Verfahren für
eine Verbindung mit dem Internet).
-
Die
Navigationsvorrichtung 200 kann weiter eine Datenverbindung
mit der mobilen Vorrichtung 400 und schließlich mit
dem Internet 410 und dem Server 302 über beispielsweise
eine existierende Bluetooth-Technik in einer bekannten Weise vollenden,
wobei das Datenprotokoll jede Zahl von Standards verwenden kann,
wie beispielsweise GSRM, den Datenprotokollstandard für den GSM-Standard.
-
Die
Navigationsvorrichtung 200 kann ihre eigene Mobiltelefontechnik
in der Navigationsvorrichtung 200 selbst einschließen (die
beispielsweise eine Antenne einschließt, wobei weiter alternativ
die interne Antenne der Navigationsvorrichtung 200 verwendet
werden kann). Die Mobiltelefontechnik in der Navigationsvorrichtung 200 kann
interne Komponenten, wie sie oben spezifiziert wurden, einschließen, und/oder
sie kann eine einschiebbare Karte (beispielsweise ein Teilnehmeridentitätsmodul
oder eine SIM-Karte) mit beispielsweise der vollständigen Mobiltelefontechnik
und/oder einer Antenne einschließen. So kann die Mobiltelefontechnik
in der Navigationsvorrichtung 200 in ähnlicher Weise eine Netzverbindung
zwischen der Navigationsvorrichtung 200 und dem Server 302 über beispielsweise
das Internet 410 in einer ähnlichen Weise wie irgendeine
mobile Vorrichtung 400 aufbauen.
-
Für Einstellungen
des GPRS-Telefons kann die Bluetooth-fähige Vorrichtung verwendet
werden, um mit dem sich immer wechselnden Spektrum von Mobiltelefonmodellen,
Herstellern etc. korrekt zu arbeiten, wobei die für das Modell
oder den Hersteller spezifischen Einstellungen beispielsweise auf
der Navigationsvorrichtung 200 gespeichert sein können. Die
für diese
Information gespeicherten Daten können aktualisiert werden.
-
2 zeigt
weiter eine operative Verbindung zwischen dem Prozessor 210 und
einer Antenne/einem Empfänger 250 über eine
Verbindung 255, wobei die Antenne/der Empfänger 250 beispielsweise eine
GPS-Antenne/ein GPS-Empfänger
sein können. Es
wird erkennbar, das die Antenne und der Empfänger, die durch die Bezugszahl 250 bezeichnet
sind, für
eine Darstellung schematisch kombiniert sind, aber dass die Antenne
und der Empfänger
getrennt angeordnete Komponenten sein können, und dass die Antenne
beispielsweise eine GPS-Patch-Antenne oder eine Wendelantenne sein
können.
-
Weiter
werden Fachleute verstehen, dass die elektronischen Komponenten,
die in 2 gezeigt sind, durch (nicht gezeigte) Spannungsquellen in
einer konventionellen Art mit Leistung versorgt werden. Wie Fachleute
verstehen werden, liegen verschiedene Konfigurationen der in 2 gezeigten Komponenten
innerhalb des Umfangs der vorliegenden Anmeldung. Beispielsweise
können
die in 2 gezeigten Komponenten über drahtgebundene und/oder
drahtlose Verbindungen und dergleichen in Kommunikation miteinander
stehen. Somit umfasst der Umfang der Navigationsvorrichtung 200 der
vorliegenden Anmeldung eine tragbare oder in der Hand haltbare Navigationsvorrichtung 200.
-
Zusätzlich kann
die tragbare oder in der Hand haltbare Navigationsvorrichtung 200 der 2 in
einer bekannten Art mit einem motorisierten Fahrzeug, wie beispielsweise
einem Auto oder einem Boot verbunden oder an diese "angedockt" werden. Eine solche
Navigationsvorrichtung 200 kann somit für eine tragbare oder in der
Hand haltbare Verwendung vom angedockten Ort entfernt werden.
-
3 zeigt
ein beispielhaftes Blockdiagramm eines Servers 302 und
einer Navigationsvorrichtung 200, die über einen Allgemeinen Kommunikationskanal 318 miteinander
kommunizieren können.
Der Server 302 und eine Navigationsvorrichtung 200 können kommunizieren,
wenn eine Verbindung über
einen Kommunikationskanal 318 zwischen dem Server 302 und
der Navigationsvorrichtung 200 aufgebaut ist (man beachte,
dass eine solche Verbindung eine Datenverbindung über eine
mobile Vorrichtung, eine direkte Verbindung über einen Personalcomputer über das
Internet etc. sein kann). Der Server 302 umfasst zusätzlich zu
anderen Komponenten, die nicht dargestellt sein können, einen
Prozessor 304, der operativ mit einem Speicher 306 verbunden
ist, und der weiter operativ über
eine drahtgebundene oder drahtlose Verbindung 314 mit einem Massendatenspeicher 312 verbunden
ist. Der Prozessor 304 ist weiter operativ mit einem Sender 308 und
einem Empfänger 310 verbunden,
um Information über
den Kommunikationskanal 318 an die Navigationsvorrichtung
zu senden und von ihr zu empfangen. Die gesendeten und empfangenen
Signale können
Daten-, Kommunikationssignale und/oder andere sich ausbreitende
Signale umfassen. Der Sender 308 und der Empfänger 310 können gemäß der Kommunikationsanforderung
und der Kommunikationstechnik, die in der Kommunikationsausgestaltung für das Navigationssystem 200 verwendet
werden, ausgewählt
oder gestaltet werden. Weiter sollte angemerkt werden, dass die
Funktionen des Senders 308 und des Empfängers 310 in einen
Signalsendeempfänger
kombiniert werden können.
Der Server 302 ist weiter mit einer Massenspeichervorrichtung 312 verbunden
(oder umfasst eine solche), wobei man beachte, dass die Massenspeichervorrichtung 312 über die
Kommunikationsverbindung 314 mit dem Server 302 gekoppelt
sein kann. Die Massenspeichervorrichtung 312 enthält einen
Speicher von Navigationsdaten und Karteninformation, und sie kann
wieder eine Vorrichtung sein, die vom Server 302 getrennt
ist, oder sie kann in den Server 302 eingefügt sein.
-
Die
Navigationsvorrichtung 200 ist ausgelegt, um mit dem Server 302 durch
den Kommunikationskanal 318 zu kommunizieren, und umfasst
einen Prozessor, einen Speicher etc., wie das vorher unter Bezug
auf 2 beschrieben wurde, als auch einen Sender 320 und
einen Empfänger 322,
um Signale und/oder Daten durch den Kommunikationskanal 318 zu
senden und zu empfangen, wobei man beachten sollte, dass diese Vorrichtungen
weiter verwendet werden könnten,
um mit anderen Vorrichtungen als dem Server 302 zu kommunizieren.
Weiter werden der Sender 320 und der Empfänger 322 gemäß den Kommunikationsanforderungen
und der Kommunikationstechnik, die bei der Kommunikationsausgestaltung
für die
Navigationsvorrichtung 200 verwendet werden, ausgewählt oder
ausgestaltet, und die Funktionen des Senders 320 und des
Empfängers 322 können in
einem einzigen Sendeempfänger
kombiniert werden.
-
Software,
die im Serverspeicher 306 gespeichert ist, liefert Anweisungen
für den
Prozessor 304, und erlaubt es dem Server 302,
der Navigationsvorrichtung 200 Dienste zu liefern. Ein
Dienst, der vom Server 302 geliefert wird, umfasst das
Verarbeiten von Anforderungen von der Navigationsvorrichtung 200 und
das Senden von Navigationsdaten vom Massendatenspeicher 312 zur
Navigationsvorrichtung 200. Ein anderer Dienst, der vom
Server 302 geliefert wird, umfasst das Verarbeiten der
Navigationsdaten unter Verwendung verschiedener Algorithmen für eine gewünschte Anwendung
und das Senden der Ergebnisse dieser Berechnungen an die Navigationsvorrichtung 200.
-
Der
Kommunikationskanal 318 stellt im Allgemeinen das Ausbreitungsmedium
oder den Pfad dar, das oder der die Navigationsvorrichtung 200 mit dem
Server 302 verbindet. Sowohl der Server 302 als auch
die Navigationsvorrichtung 200 umfassen einen Sender für das Senden
von Daten durch den Kommunikationskanal und einen Empfänger für das Empfangen
von Daten, die durch den Kommunikationskanal gesendet wurden. Der
Kommunikationskanal 318 ist nicht auf eine spezielle Kommunikationstechnik begrenzt.
Zusätzlich
ist der Kommunikationskanal 318 nicht auf eine einzige
Kommunikationstechnik begrenzt; das heißt, der Kanal 318 kann
mehrere Kommunikationsverbindungen einschließen, die eine Vielfalt von
Technologien verwenden. Beispielsweise kann der Kommunikationskanal 318 ausgelegt
sein, um einen Pfad für
elektrische, optische und/oder elektromagnetische Kommunikation
zu liefern etc. Somit umfasst der Kommunikationskanal 318 in
nicht einschränkender
Weise eines der folgenden Dinge oder eine Kombination davon: elektrische
Schaltungen, elektrische Leiter, wie Kabel und Koaxialkabel, Faseroptikkabel,
Wandler, Funkfrequenzwellen (HF), die Atmosphäre, den leeren Raum etc. Weiterhin kann
der Kommunikationskanal 318 dazwischen liegende Vorrichtungen
einschließen,
wie beispielsweise Router, Zwischenverstärker, Puffer, Sender und Empfänger.
-
Beispielsweise
umfasst der Kommunikationskanal 318 Telefon- und Computernetze.
Weiterhin kann es sein, dass der Kommunikationskanal 318 eine
drahtlose Kommunikation, wie eine Kommunikation mittels Funkfrequenz,
Mikrowellenfrequenz, Infrarot etc. erlaubt. Zusätzlich kann der Kommunikationskanal 318 eine
Satellitenkommunikation umfassen.
-
Die
Kommunikationssignale, die durch den Kommunikationskanal 318 übertragen
werden, umfassen in nicht einschränkender Weise Signale, wie sie
für eine
gegebene Kommunikationstechnik erforderlich oder erwünscht sind.
Beispielsweise können die
Signale ausgelegt sein, um in einer zellularen Kommunikationstechnik
verwendet zu werden, wie Zeitmultiplex (TDMA), Frequenzmultiplex
(FDMA), Kodemultiplex (CDMA), dem Globalen System für mobile
Kommunikation (GSM) etc. Sowohl digitale als auch analoge Signale
können
durch den Kommunikationskanal 318 übertragen werden. Diese Signale
können
modulierte, verschlüsselte
und/oder komprimierte Signale sein, wie es für die Kommunikationstechnik
wünschenswert
ist.
-
Der
Server 302 umfasst einen entfernten Server, der durch die
Navigationsvorrichtung 200 über einen drahtlosen Kanal
zugänglich
ist. Der Server 302 kann einen Netzserver einschließen, der
sich auf einem lokalen Netz (LAN), einem Weitverkehrsnetz (WAN), einem
virtuellen privaten Netz (VPN) etc. befindet.
-
Der
Server 302 kann einen Personalcomputer wie einen Desktop-
oder Laptop-Computer einschließen,
und der Kommunikationskanal 318 kann ein Kabel sein, das
zwischen dem Personalcomputer und der Navigationsvorrichtung 200 verbunden
ist. Alternativ kann ein Personalcomputer zwischen der Navigationsvorrichtung 200 und
dem Server 302 verbunden sein, um eine Internet-Verbindung
zwischen dem Server 302 und der Navigationsvorrichtung 200 aufzubauen.
Alternativ kann ein Mobiltelefon oder eine in der Hand haltbare
Vorrichtung eine drahtlose Verbindung zum Internet aufbauen, um
die Navigationsvorrichtung 200 mit dem Server 302 über das
Internet zu verbinden.
-
Die
Navigationsvorrichtung 200 kann mit Information vom Server 302 über Informationsherabladevorgänge versorgt
werden, die periodisch aktualisiert werden, nachdem ein Benutzer
die Navigationsvorrichtung 200 mit dem Server 302 verbunden
hat, und/oder sie können
dynamischer sein bei einer mehr konstanten oder häufigeren
Verbindung, die zwischen dem Server 302 und der Navigationsvorrichtung 200 beispielsweise über eine
drahtlose Mobilverbindungsvorrichtung und eine TCP/IP-Verbindung hergestellt
wird. Für
viele dynamische Berechnungen kann der Prozessor 304 im
Server 302 verwendet werden, um die Masse der Verarbeitungsbedürfnisse
zu handhaben, wobei jedoch auch der Prozessor 210 der Navigationsvorrichtung 200 einen großen Teil
der Verarbeitung und Berechnung, oft unabhängig von einer Verbindung mit
einem Server 302, handhaben kann.
-
Wie
oben in 2 angegeben ist, so umfasst eine
Navigationsvorrichtung 200 einen Prozessor 210,
eine Eingabevorrichtung 220 und einen Anzeigeschirm 240.
Die Eingabevorrichtung 220 und der Anzeigeschirm 240 sind
in eine integrierte Eingabe- und Anzeigevorrichtung integriert,
um sowohl die Eingabe von Information (über eine direkte Eingabe, eine
Menüauswahl
etc.) zu ermöglichen,
als auch um Information beispielsweise durch einen Berührungsbildschirm
anzuzeigen. Ein solcher Bildschirm kann beispielsweise ein Berührungseingabe-LCD-Schirm sein,
wie er Fachleuten wohlbekannt ist. Weiterhin kann die Navigationsvorrichtung 200 auch
irgendeine zusätzliche
Eingabevorrichtung 220 und/oder eine zusätzliche
Ausgabevorrichtung 241, wie beispielsweise Audio-Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen
einschließen.
-
Die 4A und 4B sind
perspektivische Ansichten einer Navigationsvorrichtung 200.
Wie in 4A gezeigt ist, kann die Navigationsvorrichtung 200 eine
Einheit sein, die eine integrierte Eingabe- und Anzeigevorrichtung
(beispielsweise einen Berührungsbildschirm)
und die anderen Komponenten der 2 einschließt (die
in nicht einschränkender Weise
den internen GPS-Empfänger 250,
den Mikroprozessor 210, eine Leistungsversorgung, Speichersysteme 220 etc.
umfassen).
-
Die
Navigationsvorrichtung 200 kann auf einem Arm 292 sitzen,
der selbst unter Verwendung eines großen Saugnapfes 294 am
Armaturenbrett, der Scheibe des Fahrzeugs etc. befestigt werden
kann. Dieser Arm 292 ist ein Beispiel einer Andockstation, an
die die Navigationsvorrichtung 200 angedockt werden kann.
Wie in 4B gezeigt ist, kann die Navigationsvorrichtung 200 am
Arm 292 der Andockstation angedockt oder anderswie verbunden
werden, indem die Navigationsvorrichtung 200 beispielsweise durch
eine Schnappverbindung mit dem Arm 292 verbunden wird (dies
ist nur ein Beispiel, da andere Alternativen für das Verbinden mit einer Andockstation im
Umfang der vorliegenden Anmeldung liegen). Die Navigationsvorrichtung 200 kann
dann auf dem Arm 292 drehbar sein, wie das durch den Pfeil
der 4B gezeigt ist. Um die Verbindung zwischen der
Navigationsvorrichtung 200 und der Andockstation zu lösen, kann
beispielsweise ein Knopf auf der Navigationsvorrichtung 200 gedrückt werden
(dies ist nur ein Beispiel, da andere bekannte Alternativen für das Lösen der
Verbindung zu einer Andockstation innerhalb des Umfangs der vorliegenden
Anmeldung liegen).
-
Betrachtet
man die 5, so ist ein Überblickdiagramm
eines Systems gemäß der vorliegenden
Erfindung, das eine Kamera geeignete in einem Fahrzeug montierte
PND einschließt,
gezeigt. Insbesondere umfasst ein Fahrzeug 500 eine gewöhnlicherweise
am Armaturenbrett montierte PND 502. Die typische Anordnung
ist im Bild 504 gezeigt, in welchem man die PND 502 sehen
kann, als auch das Sichtfeld 506 des Fahrers durch die
Windschutzscheibe des Fahrzeugs, wobei das Sichtfeld eine Verkehrsampel 508 umfasst.
-
Idealerweise
ist die PND 502 mit einer integrierten Digitalkamera oder
einer anderen digitalen Bildaufnahmevorrichtung versehen, die unter
der Steuerung der Betriebssoftware betrieben wird, die auf der Vorrichtung
installiert ist, oder eines alternativen Softwareprogramms, das
darauf ausgeführt
wird. In einem speziell erwünschten
Merkmal der Erfindung umfasst eine solche Software ein Option, mit der
der Benutzer einen konventionellen Kameramodus wählen kann, in welchem die Vorrichtung
typischerweise in der Hand gehalten wird und sie als eine konventionelle
Digitalkamera verwendet werden kann, und eine alternative Option,
bei der die Vorrichtung in einem freien Bildaufnahmemodus verwendet werden
kann, wie das in 5 ins Auge gefasst ist. In diesem
Betriebsmodus (der von der Vorrichtung automatisch gewählt werden
kann, wenn sie bestimmt, dass sie an ihrer Montagevorrichtung, die
mit 510 bezeichnet ist, befestigt ist).
-
In
einer Ausführungsform
der Erfindung werden die digitalen Bilddaten kontinuierlich durch
die Kamera aufgenommen, so dass wenn sich das Fahrzeug bewegt, ein
kontinuierlicher Strom von digitalen Bilddaten, ähnlich einem Streaming-Video,
der Verarbeitungselektronik der Vorrichtung verfügbar gemacht wird. In einer
alternativen Ausführungsform tritt
das Aufnehmen digitaler Bilddaten periodisch mit einer relativ kurzen
Periode, beispielsweise alle paar Sekunden auf, so dass eine ausreichende
Menge digitaler Bilddaten von der Vorrichtung aufgenommen wird,
um es zu ermöglichen,
dass eine Muster- oder Objekterkennungstechnik auf diesen Daten
ausgeführt
wird. Die spezielle verwendete Erkennungstechnik ist eine vieler
verfügbaren
Techniken, aber im Prinzip verwendet die Technik einen Satz von
gespeicherten digitalen Deskriptoren oder Objektdefinitionen, die
Basisobjekte und übliche
Objekte, wie Verkehrsampeln, Straßenlampen, Straßenmarkierungen und
andere die Straße
oder den Straßenrand
betreffenden Landmarken beschreiben. Die Bild- oder Objekterkennungstechnik
tritt also entweder periodisch oder kontinuierlich bei den empfangenen
digitalen Bilddaten auf, wobei aber in jedem Fall die Verarbeitung
der aufgenommenen Bilddaten ein positives oder negatives Ergebnis
ergibt, in Abhängigkeit
davon, ob irgendeines einer Anzahl von Objekten in den aufgenommenen
Bilddaten zur der Zeit, zu der sie verarbeitet werden, erkannt wird.
Im Bild 512 kann man sehen, dass das Verkehrsampelmerkmal 508 erkannt
wird, und die Vorrichtung kann dann eine stark komprimierte Nachricht
oder andere Daten speichern, wie das bei 514, 516 angegeben
ist, die sowohl den Typ des erkannten Objekts als auch eine gewisse
Angabe seines geographischen Orts darstellen.
-
Es
gibt verschiedene Optionen in Bezug auf die Information über den
geographischen Ort, die mit der Objektkennung in solche Daten eingeschlossen wird.
Eine Option besteht darin, dass die Vorrichtung die aktuellen Ortskoordinaten
oder die GPS-Information zur Zeit der Aufnahme der digitalen Information, in
der das relevante Merkmal durch die Mustererkennungs- oder andere
Bildverarbeitungstechnik identifiziert worden ist, aufzeichnet.
Eine Alternative zur Aufzeichnung von Ortsinformation besteht darin,
die Vorrichtung zu veranlassen, eine weitere Ortsverarbeitungsroutine
auszuführen,
die entweder auf dem Ort der Vorrichtung zur Zeit der Aufnahme des
digitalen Bild basiert, oder auf der letzten gespeicherten bekannten
Position der Vorrichtung, die erforderlichenfalls korrigiert wird,
um eine angenäherten
Ort der Vorrichtung zur Zeit der Aufnahme des digitalen Bildes zu
liefern, wobei diese weitere Verarbeitungsroutine eine weitere Bildverarbeitungsroutine
einschließt,
die eine Näherung
der Position des identifizierten Merkmals relativ zum tatsächlichen
oder genäherten
Ort der Vorrichtung zur Zeit der Aufnahme des digitalen Bildes ausführt. Natürlich ist
in allen obigen Fällen
die relevante Zeit der Aufnahme des digitalen Bildes und somit die
Zeit, die den aktuellen laufenden oder angenäherten Ort der Vorrichtung
bestimmt, die, bei der das aufgenommene digitale Bild das erkannte
Merkmal enthält.
-
Obwohl
idealerweise die relevante Zeit für das Bestimmen der relevanten
tatsächlichen
oder angenäherten
Position der Vorrichtung exakt dieselbe ist, bei der die Aufnahme
der digitalen Bilddaten, die das erkannte Merkmal enthalten, vorgenommen wurde,
kann es sein, dass dies nicht immer praktikabel ist, und natürlich kann
es sein, dass zeitliche Grenzwerte angewandt werden. Dies wird natürlich die
Präzision
reduzieren, mit der der tatsächliche oder
angenäherte
Ort der Vorrichtung bestimmt werden kann, und auch, wenn passend,
die abgeleitete Position des relevanten erkannten Merkmals, wobei aber
solche Reduktionen bei der Genauigkeit durch das gesamte Kartendatenaktualisierungssystem,
das hier nachfolgend beschrieben wird, ausgemittelt werden.
-
Wenn
man wieder die 5 betrachtet, wird in der Vorrichtung 502,
wenn eine geeignete Option einer "kontinuierlichen Überwachung" aktiviert ist, in welcher die integrierte
oder verbundene Digitalkamera kontinuierlich oder periodisch digitale
Bilddaten aufnimmt und ein oder mehrere Mustererkennungstechniken
darauf ausführt,
die Menge der gespeicherten Daten im Verhältnis zur Anzahl der Objekte am
Straßenrand,
die in den aufgenommenen Bilddaten identifiziert werden, zunehmen.
Zu einer geeigneten Zeit, beispielsweise wenn die Menge der Aktualisierungsdaten
eine gewisse Größe erreicht,
oder wenn die Vorrichtung eine Einrichtung für das Kommunizieren der Daten
zu einem entfernten Server 518 detektiert, veranlasst die
Vorrichtung entweder über
eine drahtlose Verbindung oder über
eine standardmäßigere USB-Verbindung
zu einem mit dem Internet verbundenen PC ein Hochladen der Aktualisierungsinformation
in diesen Server, der alle empfangene Aktualisierungsinformation
von allen Vorrichtungen validiert, die eine Fähigkeit zur digitalen Bildaufnahme
und Verarbeitung besitzen und die irgendwelche gespeicherte Aktualisierungsinformation
für eine
Lieferung besitzen.
-
Das
Validierungsverfahren kommt einem Mittelungsverfahren und/oder anderen
statistischen Verfahren für
alle solche Aktualisierungen gleich, die vom Validierungsserver
empfangen wurden, die Ortskoordinaten einschließen, die dichter an einem oder
mehreren geographischen Orten als an anderen Orten verteilt sind.
Beispielsweise würde
eine hohe Verteilungsdichte von Aktualisierungsdaten, die eine Verkehrsampel
an oder bei einer Straßenkreuzung angeben,
sicherlich auf Verkehrsampeln an dieser Kreuzung hindeuten. Durch
das Ausführen
einer solchen Bestimmung erzeugt der Validierungsserver dann ein
oder mehrere Kartenkorrekturen (map patches), die graphische Bildzeichen
einschließen, möglicherweise "spontan (on the fly)" und macht diese
für ein
späteres
Herabladen durch die gesamter Benutzerbasis eines speziellen Herstellers
der Vorrichtung verfügbar.
Wie man bei 520, das ein Beispiel der Anzeige von Karteninformation
auf einem Schirm der Vorrichtung angibt, sehen kann, kann ein Verkehrsampelbildzeichen 522 den
Basiskartendaten 524 überlagert
an der vorgeschriebenen Position zur Erscheinung gebracht werden.
-
Diese
Kartenkorrekturen werden vom Server 518 entweder auf Anforderung
von einem mit dem Internet verbundenen PC herabgeladen, auf dem
Software, wie sie vom hiesigen Anmelder unter dem Namen TomTom HOMETM verfügbar
ist, installiert worden ist, und mit dem die Vorrichtung verbunden
werden kann, verfügbar
ist, oder alternativ wenn die Vorrichtung mit einer Fähigkeit
zur drahtlosen Kommunikation oder Telekommunikation versehen ist über Funk
zu vorbestimmten Zeiten oder wiederum auf Anforderung vom Benutzer.
Eine weitere Alternative ist die, dass die Kartenkorrekturen zur
Benutzerbasis drahtlos "geschoben" werden, wenn die
Anzahl oder die Größe der Kartenkorrekturen
ein gewisses Niveau erreicht.
-
In
einer weiteren alternativen Ausführungsform
können
die Kartenkorrekturen sehr begrenzte Daten enthalten, beispielsweise
eine Objektangabe und entsprechende Ortsdaten und wahlweise andere Einstellungen
oder Information. In diesem Beispiel ist es erforderlich, dass die
PND oder das System eine Vielzahl von graphischen Bildzeichen enthält, die
in einem Speicher gespeichert sind, so dass sie für eine Anzeige
in überlagernder
Weise zu den dargestellten Kartendaten während der Navigation ausgewählt werden,
um dem Benutzer eine verbesserte Navigation zu liefern. Natürlich werden
die graphischen Bildzeichen nur dargestellt, wenn sich die Vorrichtung
in der Nähe
des Orts des relevanten identifizierten Objekts befindet, das ist
zu der Zeit, wenn die dargestellten Kartendaten den spezifischen
Ort einschließen.
-
Zusammengefasst
gilt daher, dass die primären
Komponenten des Systemaspekts der Erfindung sind:
- – die PND
hat eine integrierte oder angefügte
oder verbundene preisgünstige
Kamera
- – die
Kamera und/oder Vorrichtung wird mit Software versehen, die effizient
einen vordefinierten Satz von Objekten erkennt
- – erkannte
Objekte werden zusammen mit Ortsdaten an einen Validierungsserver
gesendet
- – der
Server verifiziert die Gültigkeit
des erkannten Objekts und einer oder mehrerer Kartenkorrekturen
- – Kartenkorrekturen
werden in die PND über
das Internet wahlweise drahtlos oder über andere Telekommunikationsnetze
vom Server herabgeladen.
-
Es
sollte erwähnt
werden, dass diese Erfindung in gleicher Weise auf ein im Fahrzeug integriertes
Navigationssystem Anwendung findet.
-
Es
sollte auch erwähnt
werden, dass Softwareroutinen vorgesehen werden können, die
den Benutzer im Ausrichten der PND, in der eine Kamera integriert
ist, oder einer Andockstation, in welcher die Kamera vorgesehen
ist, und mit der die PND eine Verbindung und Schnittstelle ausbildet,
unterstützen. Natürlich kann
im Fall eines Navigationssystems, das in einem Fahrzeug zur Zeit
der Herstellung vorgesehen oder integriert sein kann, eine Kamera,
mit der sich das Navigationssystem in Kommunikation befindet, schon
als ein Teil des Fahrzeugs vorgesehen sein, und somit kann es sein,
dass eine Ausrichtung und andere Punkte (Wie das Vorsehen einer
geeigneten Abschirmung gegen helles hereinfallendes Licht) schon
berücksichtigt
wurden.
-
Es
gibt eine Vielzahl anderer Möglichkeiten für die Verwendung
einer Mustererkennungstechnik in PNDs und Navigationssystemen, die
auch als umfasst von der Erfindung angesehen werden. Beispielsweise
ist es für
kamerafähige
PNDs und Navigationssysteme möglich,
automatisch Kartenkorrekturdaten für eine zukünftige Übertragung zu einer Validierungseinrichtung
oder anderen nachgeschalteten Verarbeitungsvorrichtung zu erzeugen.
In so einer Ausführungsform
wird die Mustererkennungstechnik kontinuierlich oder periodisch
mit den aufgenommenen Bilddaten ausgeführt, und die Typen der Merkmale,
die erkannt werden können,
sind Straßenverbindungen,
Gestaltungen und Anordnungen, Wegweiser, die Verkehrsbeschränkungen
entlang von Straßen
angeben, und tatsächlich
jedes andere sich auf die Straße
oder den Straßenrand
beziehende Merkmal, das passend durch gespeicherte digitale Daten
dargestellt werden kann, entweder als Teil der darunter liegenden
Datei der Kartendaten oder einer nachfolgenden Korrektur- oder POI-Datei,
die gemeinhin in Verbindung mit diesen darunter liegenden Dateien
verwendet werden.
-
Insbesondere
umfasst im Fall des automatischen Erzeugens von Korrekturdaten,
die auf die darunter liegende Datei der Kartendaten anwendbar sind,
oder Hilfsdateien, die darauf anwendbar sind, die vorliegende Erfindung
den weiteren Schritt des Vergleiches des erkannten Merkmals mit
den darunter liegenden Kartendaten (oder beschreibenden Hilfskorrektur-
oder POI-Dateien) und das Identifizieren einer Diskrepanz zwischen
diesen eines Typs, der in nützlicher
Weise korrigiert werden könnte.
Beispielsweise besteht eine gebräuchliche
Schwierigkeit bei moderner Karteninformation darin, dass kleinere Kreuzungen,
die vorher von einem "Kreuzungstyp" waren, oft in Kreisverkehrskreuzungen
geändert
werden, durch Straßenbauämter, lokale
Behörden
oder andere Verwaltungsbehörden,
die die Befugnis haben, Straßenstrukturen
und Straßenführungen
an einem Ort zu ändern.
Ein anderes Beispiel ist das Einführen von Verkehrsampeln oder
einer geregelten Kreuzung an einer vorher nicht geregelten Kreuzung.
-
Mittels
den Mustererkennungstechniken, die von der PND oder dem Navigationssystem
ausgeführt
werden, ist es für
die Vorrichtung möglich,
automatisch zu bestimmen, dass ein spezieller Typ einer Kreuzung
oder von Verkehrverwaltungsmaßnahmen, die
auf eine solche anwendbar sind, wie sie auf dem Schirm durch die
Vorrichtung auf der Basis der darunter liegenden Kartendaten identifiziert
und angezeigt werden, sich vom tatsächlichen Kreuzungstyp oder
den Verkehrverwaltungsmaßnahmen,
wie sie von der verbundenen oder integrierten Kamera der Vorrichtung,
wenn sich diese entweder in einem Freifahrmodus oder in einem Navigationsmodus
in Bewegung befindet, gesehen werden, unterscheidet.
-
Dieses
Merkmal kann von großem
Vorteil für die
gesamte Gemeinschaft der Benutzer der Vorrichtung sein, von denen
die meisten nur allgemein daran interessiert sind, die Vorrichtung
zu verwenden, um eine Basisnavigation zu einem gewünschten
Ziel auszuführen,
im Gegensatz zur Verwendung der Kartenkorrekturmerkmale, die in
der Software der Vorrichtung vorgesehen sein können. Somit ist, wenn man voraussetzt,
dass ein Benutzer schon angegeben hat, dass er bereit ist, es der
Vorrichtung zu gestatten, automatisch Daten, die seine aktuellen
oder vorher bereisten Orte betreffen, drahtlos von der Vorrichtung
zu übertragen
(eine Option, die gewöhnlicherweise
beim ersten Hochfahren der Vorrichtung eingestellt wird), keine
weitere Aktion erforderlich, damit die Vorrichtung automatisch Korrekturdaten überträgt.
-
Natürlich können die
lokal gespeicherten Daten, die für
Merkmale repräsentativ
sind, die durch die Musterübereinstimmungstechnik
erkannt werden sollen, irgendeine Form verschiedener Formen annehmen,
wobei sie eine oder mehrere der folgenden Formen einschließen: Umrissdaten,
Farbdaten, Musterdaten, Erscheinungseigenschafts- oder Profildaten
und dergleichen. Zusätzlich
können
die im Vorhinein gespeicherten Daten animierte Bilder einschließen, die
als Teil der Mustererkennungstechnik mit einer Anzahl fortschreitend
aufgenommener Bilder verglichen werden können, was zusammen die Wirkung
der Animation in solchen Bildern liefert.